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a) Titel der Erfinduna
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Verfahren zur Entfernung von Ammoniak aus biochemisch vorbehandelten
Industrie abwässern b) Anwendunqsqebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung
betrifft einVerfahren zum Entfernen von Ammoniak aus biochemisch vorgereinigten
Abwässern, wie sie beispielsweise in thermischen Kohleveredlungsanlagen anfallen.
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c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt,
daß Industrieabwässer mit hohen Konzentrat ionen an Ammoniumstickstoff in der Regel
vor der Ableitung in den Vorfluter einer Vorbehandlung in der Weise unterzogen werden,
daß sie entsprechend dem Grad ihrer ornanischen Verunreinigung ohne bzw. mit Verdünnung
in Tropfkörperanlagen, Belebungsbecken oder intensiv durchmischten Hochleistungsanlagen
biochemisch vornereinigt werden.
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Im Gegensatz zu den bekannten hohen Abbauraten, die die organische
Abwasserbelastung durch heterogene mikrobio-Logische Prozesse erfährt, sidd diese
nicht zur Elimil nierung von Ammoniak und dessen Verbindungen geeignet, (o nur sin
sehr geringer Prozentanteil der im Criginal-Abwasser enthaltenen tlenge im biochemischen
PrazeG benötigt urld damit dem Abwasser entzogen wird.
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Spezielle biochemische Verfahren, wie beispielsweise die Umwandlung
von Ammoniak in iitrit/Nitrat durch Nitrifikation und anschließende Denitrifikation,
d.h. Umwandlung von Nitrit/Nitrat in Stickstoff, werden vereinzelt ebenfalls angewendet,
haben aber den Nachteil, daS die Reaktionsgeschwindigkeit außerordentllh gering
ist, die Gefahr
einer Prozehemmung durch unerwunschte Begleitstoffe
im Abwasser besteht, und somit eine Einordnung derartiger Teilsysteme in ein Gesamtverfahren
der Abwasserreinigung außerordentlich kompliziert und störanfällig ist.
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Weiterhin ist bekannt, daß der in nicht gebundener Form vorliegende
Ammoniak durch Wasserdampfdestillation abgetrieben werden kann. Dieses Verfahren
wird bisher vor oder nach biochemischer Reinigung angewendet, wobei der thermische
Ab trieb nach biochemischer Reinigung dann am wirksamsten ist, wenn durch sie die
Freisetzung des vorher in gebundener Form vorliegenden Ammoniaks bewirkt wird, wie
dies besonders in OD-PS 41959 dargestellt ist.
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Diese Lösung beinhaltet Jedoch große Risiken fur den Betrieb biologischer
Stufen in der Weise, daß, abhängig von der Gesamtkonzentration an Ammoniakstickstoff
im Abwasser>toxische Bereiche überschritten werden können und die Funktionstuchtigkeit
solcher Verfahrensstufen zur Folge haben.
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Es sind weitere technische Lösungen bekannt, nach denen die Umwandlung
und Freisetzung von gebundenem Ammoniak durch Zugabe von Kalk(DE-PS 124Ä747, DD-PS
134441) erfolgt. die jedoch den Nachtsil von Kalkablagerungen in der Abtriebslcolonne
besitzen.
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Als apparative Lösung werden gemäß DD-PS 140204, DE-PS 1052379 und.
AT-PS 342086 Bodenkolonnen für den Ammoniakab@ trieb vorgeschlagen, die zur Vermeidung
von Betriebsstörungen (Ablagerungen auf. den Böden) nur mit Abwässern beaufschlagt
werden können, die weitgehend frei von Feststoffen (<50 mg/l) sein müssen.
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Solche Voraussetzunsen haben sich in der Praxis mit vertretbarem Aufwand
als nicht realisierbar erwiesell, so daß die Forderung für das Betreiben von bodenkolonnen
mit Feststoffen <50 mg/l nur einem hypothetischen Wert gleicht.
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d) Ziel der Erfindung Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur weitgehenden Entfernung von Ammoniak aus Abwässern (bis auf Restkonzentrationen
#100 mg/l). ohne daß Kalk oder andere Chemikalien zugegeben und vorhandene Feststoffe
entfernt werden müssen.
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Voraussetzung ist, daß das Abwasser einer Vorreinigung mit biochemischer
Umwandlung von gebundenem in abtreibbaren Ammoniak unterzogen wurde, ohne daß eine
Abscheidung der produzierten Biomasse vor dem thermischen Abtrieb erfolgen muß.
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Die Arnmoniaketntrittskonzentration in die Abtriebsstufe ist nicht
begrentz: die aktuelle Ammoniakkonzentration in der biologischen Vorreinigungsatufe
sollte innerhalb bekannter Toleranzgrenzen liegen.
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e Darleciunq des Wesen der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, die bei der Entfernung von Ammoniak aus biochemisch vorbehandelten-Industrieabwässern
bisher aufgetretenen Nachteile, die insbesondere im äußerst hohen Aufwand zur Beherrschung
der Feststoffe begründet sind, zu vermeiden bzw. die Unlösbarkeit dieser technischen
Aufgabe bei thermischer Behandlung in Kolonnen zu uberwinden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Behandlung
des feststoffbeladenen Abwassers in der Reihenfolge - biochemische Vorbehandlung
- thermischer Ammoniakabtrieb - biologische Nachreinigung erfolgt. wobei die Feststoffbeladung
bis zu 5 g/l Abwasser und l@ iß die Rotnnimoniakkonzentration <100 mcXl betragen
soll.
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Hierzu werden die Abläufe aus der biochemischen Vorbe-@andlung unmittelbar,
ohne Abscheidung der Biomasse in eine Abtriebakolonne überführt und durch thermische
Behandlung entammonisiertt
in der bisherigen Praxis waren die in
thermischen Trennprozessen verwendeten Füllkörper aus metallischen oder keramischen
Werkstoffen wegen ihrer hohen Oberflachenraüigkeit für derartige Einsatzzwecke ungeeignet
. da sie in kurzer Zeit von Feststoffen zugesetzt werden.
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Es wurde gefunden, daß für Tieftemperaturtrennprozesse entwickelte
Füllkörper infolge ihrer Oberflächengestaltung, ihres Benetzungsverhaltens und Haftungsvermögens
für Feststoffe sowie das durch sie festgelegte Phasenregime ein ausetzen .von Biomasse
ausschließen, wenn sie als rogellose Füllung in die Abtriebskolonne eingebracht
werden.
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Eine Biomasseabscheidung vor dem Pmmoniskabtrieb kann@erfolgen, falls
sie sich für die Betriebsführung der biochemischen Vorbehandlung als notwendig erweist
- für den Dauerbetrieb des Ammoniakabtriebe ist sie nicht erf orderlich, Die Abläufe
des Aminoniak-Abtriebs können entsprechend spezfischer Standortbedingungen entweder
direkt in den Vorfluter abgeleitet werden, oder es werden bekannte Nachbehandlungsvefahren,
wie eine biologische Endreinigung bis zur Vorflutwürdigkeit angewendet.
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Mit dem thermischen Ammoniak-Abtrieb zwischen zwei biolo gischen Reinigungsstufen
wird erreicht, daß die aus dem Fettsäureabbau in der chemischen Vorbehandlung resultierende
Anreicherung des Abwassers mit freiem Ammoniak nicht zu einer Funktionshemmung nachgeschalteter
biolonischer Prozesse (Endreinigu ng) führt, da die bo?'annten Intoxi-Tcationsgrenzen
kontinuierlich unterschritten werden.
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f) Ausführungsbeispiel Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
einschließlich Vorrichtung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden.
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Die zugehörige Zeichnung zeigt die Prinzipskizze des Verfahrens, Gaswässer
der thermischen Braunkohlenveredlung (1) enthalten u.a. bis zu 5 a/l Gesamtamnoniak,
davon ca. 15 % in abtreibbarer Form, der in der ersten Verfahrensstufe nach bekannter
Technik entfernt wird (2).
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In der zweiten Verfahrensstufe wird das Abwasser einer biochemischen
Oxidation. u.a. der darin enthaltenen Fettsäuren unterzogen (3), in deren Verlauf
das vorzugsweise an Fettsäuren gebundene Ammoniak in die thermisch abtreibbare Fcrm
überführt wird.
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Dieses Abwasser wird charakterisiert durch einen Gehalt von 1 - 1.5
g/l abtreibbaren Ammoniak und Feststoff bis zu c, g Trockensubstanz pro Liter.
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In der dritten Verfahrensstufe wird das Abwasser (5) ohne Abscileidung
gr Feststoffe in einer Kolonne mit einer regeilosen Füllung (5) thermisch behandelt
und damit vom abtreibbaren Ammoniak bis zu einer Restkorizentration 00 mg/l befreit.
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Das Kopfprodukt (9, 10) entspricht hinsichtlich seiner Qualität einom
4 %igen Ammoniakwasser und kann den üblichen Einsatzzwecken zugeführt werden.
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Das Sumpfprodu<t (7) mit den vorhandenen Feststoffen und dem Restgehalt
an Ammoniak von # 100 mg/l wird nach kühlung in einer weiteren Reinigungsstufe (8).
beispielsweise in einer Belebungsanlage oder in Oxidationsteichen soweit nåchhetlandelt,
daß der Abwurf (11) denEinleitungsbedingungen des Vorfluters entspricht.
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Venn für die Betriebsführung der biochemischen Vorbehandlung eine
Feststoffabscheidung notwendig wird, kann diese in einem geeigneten Absetzbehälter
(4) erfolgen.
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Zusamxenstellung der Bezugszeichen 1, Zulauf Abwasser der Braunkohlenveredlung
2, Ammoniakabtriebskclonne für vorhandenes freies Ammoniak 3. Biochemische Reaktionastufe
zur Umwandlung des cebundenen in freies Ammoniak durch Fettsäureabbau 4. Schlammabscheidung,
nicht unbedingt erforderlich 5. Zulauf biochemisch vorbehandeltes Abwasser mit 15
5 g/l Feststoffen 6. Ammoniakabtriebskolonne mit Füllkörpern 7. Von Ammoniak gereinigtes
Abwasser <100 mg/l 8. Biologische Nachreinigungsstuf 9.'Kopfprodukt zur gemeinsamen
üblichen Aufarbeitung 10. Ammoniakwasser 11. Ableitung des gereinigten Abwassers
in den Vorfluter
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