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Verfahren und Vorrichtung zur Oxidation von Abwasser
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BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Oxidation von Abwasser und Produktionswasser mit Luftsauerstoff mit Hilfe von
Scheibentauchtropfkörpern.
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Durch die Erfindung soll sowohl Reinigung von Abwasser häuslichen
Ursprungs als auch Abwasser industriellen oder gewerblichen Ursprungs gereinigt
werden.
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Die Reinigung von biologisch abbaubarem Abwasser auf Scheibentauchtropfkörpern
ist seit langem bekannt. Bei bekannten Verfahren sind teilweise in Abwasser eingetauchte
drehende Scheiben vorgesehen, wobei die auf den Scheiben angesiedelten Bakterien,
der biologische Rasen, die Abwasser-und Produktionswasserinhaltsstoffe aufnimmt.
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Diese Inhaltsstoffe werden bakteriell während der Luftphase oxidiert.
Begrenzend für die Leistung von derartigen bekannten Verfahren ist die biologisch
wirksame Oberfläche der verwendeten Scheibentauchtropfkörper.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der oben angegebenen Art zu schaffen, bei welcher die Leistung erheblich verbessert
ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben angegebenen Art dadurch
gelöst, daß zur biologischen und/oder katalytischen Oxidation mit Luftsauerstoff
die Scheibentauchtropfkörper mit einer porösen und/oder unregelmäßigen Oberflächenbeschichtung
versehen werden und drehangetrieben teilweise in die zu oxidierende Flüssigkeit
eingetaucht werden, wobei die Scheibentauchtropfkörper mit etwa 2 bis 10 Umdrehungen
pro Minute angetrieben werden.
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Durch die Erfindung wird insbesondere die verfügbare Oberfläche erheblich
vergrößert, so daß gleichermaßen die Leistungsfähigkeit steigt.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
sind die Tauchttropfkörperscheiben mit einer Oberflächenbeschichtung aus Aktivkohlegranulat
versehen.
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Diese Art der Beschichtung hat sich als besonders wirksam erwiesen,
da hier gleichfalls eine Oxidation von Abwasserinhaltstoffen auf katalytischer Basis
mit Luftsauerstoff möglich ist. Was die biologisch aktive Oberfläche betrifft, ist
diese bei dieser Ausführungsform erheblich vergrößert, wobei der bekannte adsorptive
Effekt von Aktivkohle nach kurzer Zeit der Abwasserbehandlung verschwindet.
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Im einzelnen ist es bevorzugt, die Aktivkohlegranalien auf die Scheibentauchtropfkörper
aufzukleben, wobei ein Polyurethankleber bevorzugt ist.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Verwendung von Aktivkohlegranalien
mit 2 bis 5 mm Teilchengröße bevorzugt.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens mit einem Behälter zur Aufnahme der zu oxidierenden Flüssigkeit,
und in den Behälter hineinragenden, in die Flüssigkeit teilweise untergetauchten
Scheibentauchtropfkörpern, welche auf einer durch
einen Motor angetriebenen
Achse angeordnet sind, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Scheibentauchtropfkörper
mit einer porösen und/oder unregelmäßigen Oberflächenbeschichtung versehen sind.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung
kann dadurch geschaffen werden, daß die Scheibentauchtropfkörper mit einer Oberflächenbeschichtung
aus Aktivkohlegranulat versehen sind.
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Im einzelnen ist das Aktivkohlegranulat bevorzugt unter Verwendung
eines Polyurethanklebers auf die Scheibentauchtropfkörper aufgeklebt.
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Die Teilchengröße der Granalien aus Aktivkohle beträgt bevorzugt 2
bis 5 mm.
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Im einzelnen ist es möglich, die Scheibentauchtropfkörper mit einer
Oberflächenbeschichtung aus Aktivkohlegranalien gleicher Größe oder aus Aktivkohlegranalien
mit verschiedenen Größen zu beschichten.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft
veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht
einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 eine senkrechte
Schnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung
gemäß Fig. 1; und Fig. 4 eine Schnittansicht durch die Außenkante eines der bei
der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 verwendeten Scheibentauchtropfkörper.
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Wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, besteht eine Vorrichtung 1 zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus einem Behälter 2 mit halbkreisförmigem
Querschnitt, welcher beim Ausführungsbeispiel aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff
hergestellt ist. Der Behälter 2 ist in drei Kammern 3, 4 und 5 unterteilt, welche
in einem Gestell 6 gelagert sind. Auf der Oberkante des Gestells 6 ist eine durch
einen Motor 7 drehangetriebene Welle 8 gelagert, auf welcher drei Pakete 9, 10 und
11 aus Tauchtropfkörperscheiben 12 befestigt sind. Die Pakete 9, 10, 11 aus Tauchtropfkörperscheiben
12 sind,wie aus Fig. 2 ersichtlich, daher etwa zur Hälfte in die die zu oxidierende
Flussigkeit aufnehmenden Behälter eingetaucht.
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Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel bestehen die Pakete
9, 10, 11 aus je 41 Tauchtropfkörperscheiben.
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Das zu oxidierende Medium wird durch einen Mengenverteiler 13 in den
ersten Behälter 3 eingeleitet, während die Pakete 9, 10, 11 durch den Motor 7 mit
zwei bis 10 Umdrehungen pro Minute gedreht werden. Die Flüssigkeit gelangt dann
über ein Uberlauf 14 in den zweiten Behälter 4 und schließlich Uber ein Oberlauf
15 in den dritten Behälter 5. Aus dem dritten Behälter 5 strömt die Flüssigkeit
nach Oxidation aus einem Ablauf 16 ab (vgl. Fig. 3).
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Bei der veranschaulichten Ausführungsform weisen die Scheibentauchtropfkbrper
einen Durchmesser von ca. 1,30 m auf, so daß sich an zunächst verfügbarer Oberfläche
ohne die erfindungsgemäße Beschichtung eine wirksame Oxidationsfläche von ca. 435
m2 ergibt.
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Wie in Einzelheiten in Fig. 4 veranschaulicht, besteht jeder Scheibentauchtropfkörper
12 aus einer den Kern bildenden Kunststoffscheibe 17, welche beim Ausführungsbeispiel
aus Polyvinylchlorid hergestellt ist. Zur Her-
stellung der Scheibentauchtropfkörper
nach der Erfindung wird diese Scheibe 17 mit einem Kleber 18 besprüht, wobei bevorzugt
ein Polyurethankleber verwendet wird. Nach Aufsprühen des Klebers werden Granula
aus Aktivkohle mit bevorzugt 2 bis 5 mm Durchmesser auf die Scheiben 17 geschüttet
und nach Festwerden des Klebers die überschüssigen Granalien abgeschüttet.
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Die Aktivkohlegranalien bilden eine Oberflächenschicht 19, welche
durch ihre unregelmäßige und poröse Oberflächenstruktur die zur Verfügung stehende
Oberfläche erheblich vergrößert.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter beispielhafter
Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 4 wurden folgende praktische
Versuche gefahren.
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Es wurden Scheiben von ca. 1,30 m Durchmesser auf einer Edelstahlwelle
gelagert. Die Scheiben bestanden aus PVC und waren ca. 2 mm dick. Die Scheiben wurden
in einen Abwassertrog mit 2,4 m3 Nutzinhalt aus glasfaserverstärktem Polyester eingetaucht.
Wie beim Ausführungsbeispiel waren die Scheiben in drei Paketen angeordnet, welche
in voneinander getrennten Trögen oder Kaskaden liegen. Die Tröge wurden nacheinander
durchflossen, Zwischen den Scheiben waren noch zusätzliche Schaufeln vorgesehen
um einen besseren Lufteintrag zu gewährleisten. Die Aufenthaltsdauer für das Abwasser
im gesamten Trog betrug normalerweise 20 Minuten, wobei die Scheiben mit drei Umdrehungen
pro Minute angetrieben wurden. Die gesamte Scheibenfläche betrug ca. 435 m2, wobei
die Scheiben mit Granula aus Aktivkohle mit zwischen 2 und 5 mm Durchmesser beschichtet
waren.
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Beispiel 1 Mischabwasser aus einer Gerberei wurde drei Stunden lang
in Scheibentauchtropfkörpern behandelt, die bis auf die Beschichtung mit Aktivkohle
identisch waren. Die Einarbeitungszeit betrug für beide Scheibentauchtropfkörper
3 Wochen.
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Beispielsweise verringerte sich bei einer Behandlung der chemische
Sauerstoffbedarf des Abwassers (CSB) im beschichteten Scheibentauchtropfkörper um
92 % bei einem Ausgangs-CSB von 1200 mg/l gegenüber einer Aufnahme von nur 67 %
im unbeschichteten Scheibentauchtropfkörper.
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Beispiel 2 Abwasser einer vegetabilischen Gerberei wurde nach Oxidation
des Sulfides mit Salzsäure auf pH 4,5 gebracht. Nach Absetzen des gebildeten Schlamms
wurde mit Kalkmilch auf pH 6,5 neutralisiert.
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Das so vorbehandelte Abwasser wurde in Scheibentauchtropfkörpern behandelt,
die bis auf die Beschichtung mit Aktivkohle identisch waren. Innerhalb von 17 Tagen
wurden beide Scheibentauchtropfkörper eingearbeitet. Dabei drehten sie sich in 2,4
m3 des vorbehandelten Abwassers, das mit biologischem Schlamm aus einer kommunalen
Kläranlage (36 1 Schlamm) angeimpft worden war. Die Scheibentauchtropfkörper überzogen
sich dabei mit Bakterien, dem sogenannten biologischen Rasen.
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Nach der Einarbeitungszeit wurden die Scheibentauchtropfkörper mit
frischem, wie oben vorbehandeltem, Abwasser bei einer Aufenthaltszeit von 0,5 Stunden
im Durchlauf beschickt.
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Im beschichteten Scheibentauchtropfkörper nahm der chemische Sauerstoffbedarf
(CSB) innerhalb dieser Zeit von 6955 mg/l auf 2996 mg/l, also um 57 % ab, während
im un-
beschichteten Scheibentauchtropfkörper die Abnahme von 6955
mg/l auf 3998 mg/l, also 42 %, betrug. Die Verbesserung der Abbauleistung beim beschichteten
Scheibentauchtropfkörper betrug im Vergleich zum unbeschichteten 26 %.
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Beispiel 3 Ascherabwasser einer Gerberei (482 mg Sulfid pro Liter)
wurde während drei Stunden in Scheibentauchtropfkörpern behandelt, die bis auf die
Beschichtung identisch waren.
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Die Einarbeitungszeit (bis zum Verschwinden des adsorptiven Effekts)
betrug 1 Woche.
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Beispielsweise verringerte sich der Sulfidgehalt im beschichteten
Scheibentauchtropfkörper um 72 % gegenüber nur 4 % im unbeschichteten.
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Beispiel 4 Ablauge aus der Sulfidzellstoffherstellung wurde ebenfalls
mit diesem Verfahren behandelt, wobei beispielsweise Sulfid zu Sulfat oxidiert wird.
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Beispiel 5 Ascherabwasser einer Gerberei mit 500 bis 700 mg Sulfid
pro Liter wurde im Standversuch 6 Stunden lang in Scheibentauchtropfkörpern behandelt.
Hierbei wurden vier Versuche durchgeführt.
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1. Das Ascherabwasser wurde in einem unbeschichteten Scheibentauchtropfkörper
belüftet. Es fand innerhalb der 6 Stunden keine merkliche Verminderung der 500 mg/l
Sulfid statt.
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2. Das Ascherabwasser wurde in einem unbeschichteten Scfieibentauchtropfkörper
belüftet, wobei Mangan-II-3 Chlorid (x 4H2O) als Katalysator (417 g/m ) zugesetzt
wurden. Innerhalb von zwei Stunden fand ein Abbau von
500 mg/l
auf 250 mg/l Sulfid statt. Innerhalb von sechs Stunden ein solcher auf 25 mg/l.
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3. Das Ascherabwasser wurde in einem mit Aktivkohle beschichteten
Scheibentauchtropfkörper behandelt. Innerhalb von vier Stunden war von den 500 mg/l
Sulfid nichts mehr mit einfachen Methoden nachweisbar.
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4. Das Ascherabwasser (700 mg/l Sulfid) wurde in einem Scheibentauchtropfkörper
behandelt, der mit Aktivkohle beschichtet war und sich 17 Tage lang mit Bakterien
bewachsen hatte, wobei der adsorptive Effekt der Aktivkohle verschwindet.
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Die Oxidation des Sulfids geschieht etwas langsamer als im beschichteten,
aber nicht bewachsenen Scheibentauchtropfkörper , aber auch hier war innerhalb von
drei Stunden kein Sulfid mehr nachweisbar.
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Die Oxidation von Sulfid geschieht im Scheibentauchtropfkörper, der
mit Aktivkohle beschichtet ist erheblich schneller und vor allem vollständiger,
als bei der katalytischen Oxidation mit Mangan-II- chlorid. Der Bewuchs der Scheiben
mit Bakterien behindert diesen Effekt kaum.
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Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden
Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und
räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination
erfindungswesentlich sein.
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L e e r s e i t e