DE3119882A1

DE3119882A1 - Verfahren zur reinigung von industrieabwaessern aus der hochtemperatur-kohlevergasung

Info

Publication number: DE3119882A1
Application number: DE19813119882
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing. Brozda; Elzbieta Dipl.-Ing. Gliwice Chl&eogon;ch; Alberich Dipl.-Ing. Rudy Drzisga; Miros&lstrok;aw Dipl.-Ing.-Chem. Miko&lstrok;ow Goc; Emilia Dipl.-Ing. Gliwice Kubaczka; Ewa Kaminska Dipl.-Ing.-Chem. Lisowska; Andrzej Krzeszowice M&eogon;drala; Mieczys&lstrok;aw Dipl.-Ing. Gliwice Niewiara
Original assignee: B P BADAWCZE GOSPODARKI WODNO
Current assignee: B P BADAWCZE GOSPODARKI WODNO
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1982-02-04
Also published as: BR8103077A; PL130170B1; GB2075962A; GB2075962B; PL224345A1

Description

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BESCHREIBUNG

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Industrieabwässern aus der Hochtemperatur-Kohlevergasung, welche sich durch hohe Konzentrationen an anorganischen Schwefelverbindungen, wie Thiosulfaten, Schwefelwasserstoff, Sulfiden, Sulfiten, durch einen hohen Gehalt an Ammoniakstickstoff, Cyaniden, Rhodanverbindungen und einen geringen Gehalt an organischen Verunreinigungen kennzeichnen.

Ein wirkungsvolles Verfahren zur Reinigung der gleichzeitig alle oben erwähnten Verunreinigungen enthaltenden Industrieabwässer, welches die Senkung der Konzentration dieser Verunreinigungen auf niedrige Werte ermöglicht, ist bislang nicht bekannt.

Es sind dagegen Reinigungsverfahren für Abwasser bekannt, die eine jede von den erwähnten Verunreinigungen einzeln oder auch in Gruppen mit ähnlichen Eigenschaften zu beseitigen erlauben.

So ist beispielsweise ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern aus der Hochtemperatur-Kohlenvergasung bekannt, welches auf der Belüftung in Anwesenheit von Aktivkohle und nachfolgender Koagulation mittels Eisensalzen beruht. Dieses Verfahren ermöglicht nur eine teilweise Beseitigung von Cyaniden und Sulfiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wesentliche Verringerung oder auch völlige Beseitigung aller Verunreinigungen, die sich in den Industrieabwässern aus dem Waschprozeß des Rohgases, welches bei der Hochtemperatur-Kohlen-

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vergasung entsteht, befinden.

Die heißen Abwässer aus dem Waschprozeß von Rohgas, welche Nitrite und Nitrate, Ammoniakstickstoff, Sulfide, Cyanide, Rhodanverbindungen, Sulfite und Thiosulfate enthalten, werden sofort mit mindestens 30 Volum-^ der städtischen Abwässer vermischt oder vorzugsweise zunächst durch Vorreinigung von Ammoniak befreit. Der Überschuß an Ammoniak wird in einem solchen Ausmaß beseitigt, daß das Gewichtsverhältnis der verbliebenen Menge an Ammoniak zu den Schwefelverbindungen maximal 0,3 beträgt. Um dies zu erreichen, werden die Ab\\rässer bis auf einen pH-Wert > 10 mittels Alkalihydroxiden oder Erdalkalihydroxiden alkalisiert. Nachfolgend werden die Abwässer bei einer Temperatur oberhalb von 60°C mittels Luft oder Verbrennungsgasen nach der Verbrennung von Ammoniak zu Stickstoff belüftet, wobei vorzugsweise zunächst Verbrennungsgase und anschließend Luft zugeführt werden.

Die vorgereinigten oder nicht vorgereinigten Industrieabwässer werden mit mindestens 30 Volum-% städtischer Abwässer vermischt, um ein Verhältnis des biochemischen Sauerstoffbedarfs - B.S.B. - zum chemischen Sauerstoffbedarf - Ch.S.B...-von ^. 0,4 zu erlangen und dann mindestens einer zweistufigen biologischen Reinigung unterworfen und zwar mittels eines gezüchteten und zum Reinigen der Industrieabwässer ausgeglichenen aktivierten Schlamms.

In der ersten Stufe der biologischen Reinigung wird ein pH-Wert > 7,5 durch kontinuierliche Alkalisierung mittels Alkalihydroxiden oder Erdalkalihydroxiden aufrechterhalten, dann werden die Abwässer kontinuierlich belüftet, die organischen Verunreinigungen oxidiert, der in Rhodanverbindungen, Cyaniden und Eiweiß enthaltene Stickstoff in Ammoniak überführt und die anorganischen Schwefelverbindungen zu Sulfaten oxidiert. Es ist vorteilhaft, die erste Reinigungsstufe in zwei Unterstufen zu unterteilen. Dann fängt die Oxidation von Ammoniak in der ersten Unterstufe an und endet in der zweiten Unterstufe bei einem pH-Wert > 8,4. Nachfolgend werden die

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Abwässer in die zweite Reinigungsstufe geleitet, wo ein pH-Wert von 7» O bis 7,6 aufrechterhalten wird und die Konzentration des gelösten Sauerstoffes < 0,5 mg/dnr beträgt. Dann werden die Abwässer kontinuierlich mit organischer Kohle angereichert und die Nitrate zu freiem Stickstoff reduziert. Der überschüssige Niederschlag aus der ersten Reinigungsstufe wird in die zweite Stufe in einer derartigen Menge überführt, daß die Konzentration der Biomasse mindestens 1 g/dm³ beträgt,

Beispiel I

Die Abwässer aus dem Waschen des Rohgases aus der Hochtemperatur-Kohlenvergasung mit einer Temperatur von 60⁰C und einem Gehalt von 18 mg/dm Nitraten und Nitriten, 650 mg/dm Ammoniakstickstoff, 132 mg/dm Sulfiden, 34 mg/dm^ Cyaniden, 300 mg/dar Rhodanverbindungen, 87 mg/dm Sulfiten und 940 mg/ dnr Thiosulfaten werden einer Vorreinigung durch Desorption unterworfen, um das Ammoniak zu beseitigen. Die Abwässer werden bis auf einen pH-Wert > 10,5 mittels Natronlauge, und zwar mit 2 kg 100 %-iger NaOH auf 1 nr Abwasser, alkalisiert und bis auf 80°C erwärmt. Zuerst werden die Abwässer mit Verbrennungsgasen aus der Verbrennungsanlage von Ammoniak zu Stickstoff und dann mit Luft belüftet und verblasen, so daß der Ammoniakgehalt bis auf 120 mg/dnr verringert wird. Die Abwässer in einer Menge von 70 Volum-% werden mit den mechanisch gereinigten städtischen Abwässern in einer Menge von 30 Volvan-% vermischt und weiter in einem dreistufigen biologischen Reinigungsprozeß gereinigt. Das Verhältnis von B.S.B. zu Ch.S.B. in dem erhaltenen Gemisch dieser Abwässer beträgt 0,42. Das Verhältnis des Ammoniakstickstoffes zu der gesamten Menge der Schwefelverbindungen in dem Gemisch dieser Abwässer beträgt 0,20. Die zur biologischen Reinigung geleiteten Abwässer enthalten in mg/dm :

Nitrate und Nitrite , - 0,01 Aminoniakstickstoff - 100

Sulfide - 90

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Cyanide	- 27
Rhodanverbindungen	- 200
Thiosulfate	- 680

Die Abwässer werden zuerst in die erste Reinigungsunterstufe geleitet und über einen Zeitraum von 12 Stunden belüftet. Es erfolgt hier die Verwertung der anorganischen Schwefel- und Stickstoffverbindungen durch besonders ausgebildete Bakteriengruppen und gleichzeitig wird das organische Substrat unter Mitwirkung der Komplexe von Bakterien und der begleitenden Mikroorganismen verbraucht.

Eine fundamentale Rolle erfüllen die saprophytischen Bakterien, wie Pseudomonasbakterien, die den in Rhodanverbindungen, Cyaniden und im Eiweiß enthaltenen Stickstoff in Ammoniak überführen. Die Schwefelbakterien, wie Baggiatoa Thiosphaerolis, Thiophysa und Sulfonbakterien, insbesondere Sulfomonas Denitrifikans oxidieren die auftretenden Schwefelverbindungen zu Sulfaten. Die Nitrifikationsbakterien aus der I. und II. Nitrifikationsphase und zwar Nitrosamonas und Nitrobacter oxidieren teilweise das Ammoniak zu Nitriten und Nitraten. Nach dem Abtrennen der Suspension des Niederschlages werden die Abwässer in die zweite Reinigungsunterstufe, d.h. zur Nitrifikation des Ammoniakstickstoffes, geleitet und für einen Zeitraum von 24 Stunden belüftet. Außerdem werden die Abwasser mit Natronlauge versetzt, um einen pH-Wert der Abwasser von > 8,4 aufrechtzuerhalten. Nach dem Beseitigen der Suspension werden die Abwasser in die zweite Reinigungsstufe geleitet, wo der Denitrifikationsprozeß bei einer Verweilzeit von 8 Stunden, in einem sauerstoffarmen Medium und unter Speisen der Mischkammer mit 100 %-igem Methanol in einer Menge von 0,15 l/m -der Abwässer, welches als Quelle der organischen Kohle dient, stattfindet. Dann erfolgt die sogenannte Reduktion der in der vorhergehenden Stufe verbliebenen Nitrate zum freien Stickstoff. Nachfolgend wird aus den gereinigten Abwässern die Suspension beseitigt und die Abwasser in ein Auffanggefäß geleitet. Nach dem Beseitigen der

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Suspension haben die Abwasser folgende Verunreinigungsindikatoren, in mg/dnr ausgedrückt:

Nitrate und Nitrite - 15

Ammoniakstickstoff - 30

Sulfide - 0

Cyanide - 0

Rhodanverbindungen - 20

Thiosulfate 15

Beispiel II

Die Abwasser aus dem Waschen des Rohgases aus der Hochtemperatur-Kohlenvergasung mit einer Temperatur von 60⁰C und einem Gehalt von 10 mg/dnr Nitraten und Nitriten, 650 mg/dm Ammoniakstickstoff, 132 mg/dm Sulfiden, 34 mg/dnr Cyaniden, 300 mg/dnr Rhodanverbindungen, 87 mg/dnr Sulfiten und 94-0 mg/ dnr Thiosulfaten werden der Vorreinigung durch Desorption unterworfen, um das Ammoniak zu beseitigen. Die Abwasser werden bis auf einen pH-Wert > 10,5 mittels Natronlauge und zwar mit 2 kg 100 ?6-iger NaOH auf 1 m Abwasser alkalisiert und bis auf 8O⁰C erwärmt.

Zuerst werden die Abwasser mit Verbrennungsgasen aus der Verbrennungsanlage von Ammoniak zu Stickstoff und dann mit Luft verblasen, so daß der Ammoniakgehalt bis auf 120 mg/dnr verringert wird.

Die Abwässer in einer Menge von 20 Volum-^ werden mit den mechanisch gereinigten städtischen Abwässern in einer Menge von 80 Volum-% vermischt und weiter in einem dreistufigen Reinigungsprozeß gereinigt. Das Verhältnis von B.S.B, zum Ch.S.B. in dem erhaltenen Gemisch dieser Abwasser beträgt 0,46. Das Verhältnis des Ammoniakstickstoffes zu der gesamten Menge der Schwefelverbindungen in dem Gemisch dieser Abwasser beträgt 0,25. Die zur biologischen Reinigung geleiteten Abwasser enthalten, in mg/dnr: '

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Nitrate und Nitrite	0,01
Ammoniakstickstoff	- 44
Sulfide	- 26
Cyanide	4
Rhodanverbindungen	- 64
Thiosulfate	- 250

Die dreistufige "biologische Reinigungstechnologie verläuft wie in Beispiel I, mit Ausnahme der Verweilzeiten, die in der ersten Unterstufe 8 Stunden, in der zweiten Unterstufe 16 Stunden und in der zweiten Stufe 4 Stunden betragen. Nach der zweiten Stufe und nach dem Beseitigen der Suspension haben die Abwässer folgende Verunreinigungsindikatoren, die in mg/dnr ausgedrückt sind:

Nitrate und Nitrite 4

Ammoniakstickstoff - 9

Sulfide 0

Cyanide 0

Rhodanverbindungen - 0

Thiosulfate - 0

Beispiel III

Die Abwässer aus dem Waschen des Rohgases aus der Hochtemperatur-Kohlenvergasung mit einer Temperatur von 60⁰C und einem Gehalt von 18 mg/dnr Nitraten und Nitriten, 300 mg/dm³ Ammoniakstickstoff, 132 mg/dm* Sulfiden, 34 mg/dnr Cyaniden, 300 mg/dnP Rhodanverbindungen, 87 mg/dnr Sulfiten und 940 mg/ dnr Thi ο sulfat en in einer Menge von 20 Volum-?6 werden mit den mechanisch gereinigten städtischen Abwässern in einer Menge von 80 Volum-% vermischt und weiter in einem dreistufigen biochemischen Reinigungsprozeß gereinigt. Das Verhältnis von B.S.B, zum Ch.S.B. in dem erhaltenen Gemisch dieser Abwasser beträgt 0,46. Das Verhältnis des Ammoniakstickstoffes zu der gesamten Menge der Schwefelverbindungen in dem Gemisch dieser Abwasser beträgt 0,44. Die zur biologischen Reinigung geleiteten Abwasser enthalten, in mg/dnr s

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-■* ΊΟ — '

Nitrate und Nitrite - 0,01

Ammoniakstickstoff - 80

Sulfide - 26

Cyanide - 4

Rhodanverbindungen - 64

Thiosulfate - 250

Die dreistufige biologische Reinigungstechnologie verläuft wie in Beispiel II. Auch die Belüftungszeiten entsprechen den zuständigen Belüftungszeiten aus dem Beispiel II. Nach der zweiten 3tufe und nach dem Beseitigen der Suspension haben die Abwässer folgende Verunreinigungsindikatoren, in mg/dnr ausgedrückt:

Nitrate und Nitrite - 24

Ammoniakstickstoff - 5

Sulfide - 0

Cyanide 0

Rhodanverbindungen - 0

Thiosulfate - 0

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Reinigung von Industrieabwässern aus der Hochtemperatur-Kohlevergasung, welche hohe Konzentrationen an anorganischen Schwefelverbindungen, wie Sulfiden, Rhodanverbindungen, Sulfiten und Thiosulfaten, einen hohen Gehalt an Ammoniakstickstoff und Cyaniden und einen geringen Gehalt an organischen Verunreinigungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß zu den Industrieabwässern die städtischen Abwasser in einer Menge von mindestens 30 Volum-% zugeleitet werden, so daß das Verhältnis des biologischen Sauerstoffbedarfs zu dem chemischen Sauerstoffbedarf einen Wert ^ 0,4 und gleichzeitig das Verhältnis des gesamten Ammoniakstickstoffes zu der gesamten Menge von

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Schwefelverbindungen einen Wert bis ^ 0,3 erlangt, nachfolgend die Abwasser einer mindestens zweistufigen Reinigung auf biologische Weise mittels eines nach bekannten Methoden gezüchteten aktivierten Schlamms unterworfen werden, wobei in der ersten Reinigungsstufe ein pH-Wert > 7,5 aufrechterhalten wird, die Abwasser sodann kontinuierlich belüftet werden, die organischen Verunreinigungen oxidiert werden und der in den Rhodanverbindungen, Cyaniden und im Eiweiß enthaltene Stickstoff in Ammoniak überführt wird, das Ammoniak zu Nitriten und Nitraten und die anorganischen Schwefelverbindungen zu Sulfaten oxidiert werden, wobei vorzugsweise die erste Reinigungsstufe in zwei Unterstufen unterteilt wird, wobei die Oxidation von Ammoniak in der ersten Unterstufe beginnt und in der zweiten Unterstufe bei einem pH-Wert > 8,4 endet, nachfolgend die Abwasser in die zweite Reinigungsstufe geleitet werden, wo ein pH-Wert von 7»0 bis 7,6 aufrechterhalten wird und die Konzentration des gelösten Sauerstoffes < 0,5 mg/dnr beträgt und außerdem die Abwasser kontinuierlich mit organischer Kohle angereichert und die Nitrate zu freiem Stickstoff reduziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des erforderlichen pH-Wertes der Industrieabwässer in der ersten Stufe diesen kontinuierlich Alkalihydroxide oder Erdalkalihydroxide zugesetzt werden.

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3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überschüssige Niederschlag aus der ersten Reinigungsstufe in die zweite Reinigungsstufe in einer derartigen Menge geleitet wird, daß die Konzentration der Biomasse mindestens 1 g/dm beträgt» '

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vermischen der Industrieabwässer mit den städtischen Abwässern die Industrieabwässer bis auf einen pH-Wert > 10 alkalisiert und bei einer Temperatur oberhalb von 60°C mittels Luft und Verbrennungen Verblasen werden, vorzugsweise zuerst mit den aus der Verbrennungsanlage von Ammoniak erhaltenen Verbrennungsgasen und dann mittels Luft«

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