DE3650097T2

DE3650097T2 - Mischreaktor.

Info

Publication number: DE3650097T2
Application number: DE3650097T
Authority: DE
Inventors: Joseph D Edwards; Max C Pahmeier
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2006-07-08
Also published as: US4724084A; DE3650097D1; DE3689119T2; DE3689119D1; EP0238731A2; EP0404276B1; EP0238731B1; EP0404276A1; EP0238731A3

Description

Diese Erfindung betrifft einen Mischreaktor zum Mischen von chemischen Reaktionspartnern in einen Abfallstrom. Dieser Mischreaktor kann in einem System verwendet werden, welches einen Abwasserausfluß behandelt, der aus gewissen Herstellungsvorgängen resultiert, worin toxische organische Verbindungen und Metalle vorhanden sind. Dieses System ist Gegenstand der europäischen Patentanmeldung 86 201 187.1.
Flugzeugherstellungsvorgänge erzeugen Abwasser, welches nicht direkt in einen sanitären Abwasserkanal entladen werden kann, weil das Abwasser verschiedene toxische organische Verbindungen und Metalle enthält. Zum Beispiel erzeugen Flugzeuganstrichabziehvorgänge 378.000 bis 567.000 Liter (100.000 bis 150.000 Gallonen) an Abwasser für jedes bearbeitete Flugzeug. Dieses Abwasser enthält organische Phenol- und Methylenchloridverbindungen und enthält weiter Metalle, wie Chrom, Zink, Kupfer, Nickel, Cadmium und Blei. Gewisse Anstrichabstreifverbindungen enthalten auch verschiedene Tenside und Verdickungsmittel, die auch in dem Abwasser vorhanden sind. Außerdem enthält Abwaschwasser von Flugzeugvoranstrichvorgängen Seifen und Tenside von alkalischen Reinigungsmitteln, Chrom aus Alodinlösungen und Toluol von Lösungsmittelabreib- bzw. -reinigungsvorgängen. Luftwaschwasser von einer Flugzeuganstrichkabine enthält Anstrichkabinenbehandlungschemikalien und Metalle aus Anstrichfeststoffen, welche in dem Wasser angesammelt sind. Letztlich enthält Spülwasser von Flugzeugplattierungs- bzw. -galvanisierungsvorgängen gewisse Mengen an Chrom, Nickel, Zink, Cadmium und Kupfer.
Die Beseitigung von Abwasser, das die oben identifizierten organischen Verbindungen und Metalle enthält, ist durch Umweltgesetz geregelt. Das kürzliche Erlassen von neuen Umweltgesetzen, welche niedrigere Grenzen für die Mengen an toxischen organischen Verbindungen und Metallen festsetzen, die in einen Abwasserkanal entladen werden können, hat Probleme gebildet, die mit dem Beseitigen dieser Art von Abwasser verbunden sind. Aus diesem Grund ist ein Bedürfnis entstanden, eine wirksamere Abfallbehandlung vorzusehen, die einem solchen Verfahren unterworfen ist, daß sie den neuerdings erlassenen und strengeren Gesetzen entspricht. Die hier offenbarte Erfindung stellt ein solches Verfahren zur Verfügung.
US-A-4 251 361 offenbart einen Hybridgasflotationstrenner, umfassend eine "U"-Form-Einrichtung zum Trennen von Öl- und Wassermischungen, in welcher Luft in den zweiten Aufwärtsteil der Einrichtung injiziert wird, welcher Teil mit den Auslässen für Gas und Flüssigkeit verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Mischreaktor zum Mischen von chemischen Reaktionspartnern in einen Abfallstrom für den Zweck des Behandelns und Entfernens gewisser Abfallprodukte, die in dem besagten Abfallstrom enthalten sind, zur Verfügung. Diese Abfallprodukte enthalten toxische organische Verbindungen, wie Phenol, Methylenchlorid und Toluol, sowie andere verunreinigende Stoffe, wie Metalle, umfassend Cadmium, Chrom, Kupfer, Blei, Nickel, Silber und Zink.
Der Mischreaktor gemäß der Erfindung umfaßt
ein generell "U"-förmiges Rohr, das einen ersten und zweiten sich nach aufwärts erstreckenden vertikalen Teil hat;
einen mit dem ersten vertikalen Teil verbundenen Einlaß zum Abgeben des Abfallstroms in den Mischreaktor, wobei der erste vertikale Teil einen statischen Mischerteil hat;
ein Mittel zum Abgeben eines chemischen Reaktionspartners in den ersten vertikalen Teil, worin der Reaktionspartner an einem Ort zwischen dem Einlaß und dem statischen Mischer darin abgegeben wird; und
einen mit dem zweiten vertikalen Teil verbundenen Auslaß zum Abgeben des Abfallstroms aus dem Mischreaktor.
Der Mischreaktor kann in einem Zweistufen-Behandlungsverfahren zum Entfernen dieser Metalle und organischen Verbindungen aus dem Abfallstrom verwendet werden, und dieses Verfahren wird unten allgemein definiert.
Der pH des Abfallstromausflusses von einem Herstellungsverfahren wird zunächst auf angenähert 5,0 eingestellt. Dann wird Eisen(II)-Sulfat (FeSO&sub4;7H&sub2;O) kontinuierlich zu dem Abfallstrom in einer auf der anfänglichen Phenolkonzentration in dem Abfallstrom basierenden Menge oder alternativ in einer vorherberechneten Minimumdosis hinzugefügt. Eisen(II)-Sulfat wird hinzugefügt, um Eisen (Fe)-Ionen vorzusehen, welche Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;) katalysieren, wobei die Hinzufügung desselben der Hinzufügung des Eisen(II)-Sulfats folgt. Eine Lösung von 50% Wasserstoffperoxid kann z. B. hinzugefügt werden, deren Menge auch auf der anfänglichen Phenolkonzentration basiert.
Die obige Hinzufügung von Eisen(II)-Sulfat und Wasserstoffperoxid findet in einem Mischreaktor statt, und der eisenkatalysierte Wasserstoff oxidiert das Phenol in dem Abfallstrom. Dann wird der Abfallstrom geklärt. Dieses wird durch Einstellen des pH des Abfallstroms auf innerhalb eines Bereichs von 8,5 bis 9,5 bewerkstelligt, indem Kalziumoxid verwendet wird. Dem folgt das Hinzufügen eines Polymers zu dem Abfallstrom, welches ein Ausflocken bewirkt, so daß dadurch eine gewisse Menge an Schlamm erzeugt wird. Der Schlamm wird verdickt und entfernt, und dieses vollendet das erste Stadium des Behandlungsprozesses.
Nach der Schlammentfernung wird das zweite Stadium des Behandlungsprozesses begonnen, indem einmal wieder der pH des Abfallstroms auf 5,0 eingestellt wird. Angenähert 1000 ppm Eisen(II)- Sulfat wird wieder zu dem Abfallstrom hinzugefügt, welchem kontinuierliches Hinzufügen von Wasserstoffperoxid in einer Menge, die entweder auf Oxidations-Reduktions-Potential-Messungen des Abfallstroms basiert, oder auf dem Betrag der Phenolkonzentration in dem Abfallstrom, folgt. Diese zweite Hinzufügung von Eisen(II)-Sulfat und Wasserstoffperoxid wird in einem anderen Mischreaktor ausgeführt. Nach dem Verlassen dieses Mischreaktors wird der pH des Abfallstroms wieder auf 8,5 bis 9,5 eingestellt, welchem das Hinzufügen eines Polymers folgt. Der Abfallstrom wird dann wieder einmal in der gleichen Art und Weise, wie oben beschrieben, geklärt, was zu einer zusätzlichen Erzeugung von Schlamm führt, welcher aus dem Abfallstrom entfernt wird. Der geklärte Abfallstromausfluß wird dann zum Zwecke des Herabsetzens der Konzentration von irgendwelchen übrigbleibenden flüchtigen organischen Verbindungen in dem Abfallstrom mit Luft ausgetrieben, so daß demgemäß das zweite und endgültige Stadium der Abfallstrombehandlung vollendet wird.
Durch Behandeln eines Abfallstroms in der oben beschriebenen Art und Weise kann die Menge an toxischen organischen Verbindungen und Metallen, die darin enthalten ist, auf akzeptable Niveaus vermindert werden, die mit gegenwärtigen Umweltgesetzen kompatibel sind. Der Abfallstrom kann dann direkt in einen Abwasserkanal entladen werden. Obwohl das obige Behandlungsverfahren besonders für die Behandlung von Abwasserausfluß aus Flugzeugherstellungsvorgängen geeignet ist, sollte man sich bewußt sein, daß das obige System auch ebensogut für die Behandlung von Abwasserausfluß von anderen Herstellungsvorgängen verwendet werden könnte. Ein Vorteil des obigen Systems besteht darin, daß es zur Behandlung von Abwasser anpaßbar ist, das sowohl aus Flugzeuganstreichvorgängen als auch aus Plattierungs- bzw. Galvanisierungsvorgängen resultiert, welche auch während der Herstellung eines Flugzeugs stattfinden. Zum Beispiel kann Abwasserausfluß von einem Plattierungs- bzw. Galvanisierungsvorgang direkt in den Abfallstrom während des zweiten Stadiums des Behandlungsverfahrens eingegeben werden. Speziell kann Plattierungs- bzw. Galvanisierungabwasser in das System eingegeben werden, indem zunächst sein pH auf angenähert 4,0 eingestellt wird, und dann durch Hinzufügen von Eisen(II)-Sulfat, welchem ein Eingeben des Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwassers in die zweite Stufe des Behandlungsprozesses nach der zweiten Stufe des Mischens (worin Phenol durch eisenkatalysiertes Wasserstoffperoxid oxidiert wird), aber vor der Klärung folgt.
Der speziell ausgebildete Mischreaktor nach der Erfindung ermöglicht eine kontinuierliche Hinzufügung von Eisen(II)-Sulfat und Wasserstoffperoxid zu dem Abfallstrom in der oben beschriebenen Art und Weise.
In den Zeichnungen beziehen sich gleichartige Zahlen und Buchstaben auf gleichartige Teile überall in den verschiedenen Ansichten, und worin:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Abwasserbehandlungssystems ist, in welchem Mischreaktoren gemäß der Erfindung verwendet werden;
Fig. 2 eine Zeichnung gleichartig der Fig. 1 ist, wobei aber das in Fig. 1 gezeigte System in Abschnitte unterteilt ist, die generell den Fig. 3-9 entsprechen, welche folgen;
Fig. 3 eine schematische Zeichnung der oberen linken Ecke der Fig. 1 und 2 ist;
Fig. 4 eine detailliertere schematische Zeichnung ist, die den oberen mittleren Teil der Fig. 1 und 2 zeigt;
Fig. 5 eine detailliertere schematische Zeichnung des mittleren linken Teils der Fig. 1 und 2 ist;
Fig. 6 eine detailliertere schematische Zeichnung der mittleren Teile der Fig. 1 und 2 ist;
Fig. 7 eine detailliertere schematische Ansicht des rechten mittleren Teils der Fig. 1 und 2 ist;
Fig. 8 eine detailliertere schematische Zeichnung des mittigen Teils der Fig. 1 und 2 ist; und
Fig. 9 eine detailliertere schematische Ansicht der unteren linken Teile der Fig. 1 und 2 ist.
Es sei nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, und zunächst auf die Fig. 1, worin schematisch bei 10 ein Abwasserbehandlungssystem gezeigt ist, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Ein Wasserabfallstrom, der irgendwelche der vorher beschriebenen toxischen organischen Verbindungen und Metalle enthält, wird bei 12 in das System eingegeben. Der Abfallstrom wird zunächst in einem von zwei Haltetanks 14, 16 gehalten. Dann wird der Abfallstrom zu einem dritten Haltetank 18 übertragen, wo sein pH auf angenähert 5,0 eingestellt wird, wie bei 20 gezeigt ist. Um ein Beispiel zu geben, wird die pH-Einstellung durch Hinzufügen von entweder Kalziumoxid oder Schwefelwasserstoffsäure bewerkstelligt, um den Abfallstrom basischer bzw. saurer zu machen.
Nach der pH-Einstellung werden Eisen(II)-Sulfat und Wasserstoffperoxid kontinuierlich zu dem Abfallstrom in einem Mischreaktor 22 hinzugefügt, wie bei 24, 26 gezeigt ist. Das Eisen(II)-Sulfat wird zuerst in dem Reaktor 22 in einer auf der anfänglichen Phenolkonzentration in dem Abfallstrom basierenden Menge hinzugefügt. Zum Beispiel sollte das Verhältnis von Eisen(II)-Sulfat zu Phenol typischerweise angenähert 3 zu 1 sein. Jedoch muß eine Minimummenge an Eisen(II)-Sulfat hinzugefügt werden, so daß angenähert 1200 ppm Eisenionen (Fe) Fe in den Strom eingegeben werden, wenn ein kontinuierlicher Abfallstrom von angenähert 50 Gallonen pro Minute zu behandeln ist.
Das Wasserstoffperoxid wird nach dem Eisen(II)-Sulfat in den Mischreaktor 22 zugefügt. Das Eisen in dem Eisen(II)-Sulfat katalysiert das Wasserstoffperoxid, wodurch es veranlaßt wird, das Phenol in dem Abfallstrom zu oxidieren. Wie es einer auf dem Fachgebiet erfahrenen Person geläufig ist, ist das Mischen von Wasserstoffperoxid und Eisen(II)-Sulfat in dieser Art und Weise ein potentiell volatiler Prozeß. Daher ist der Mischreaktor 22 speziell so ausgebildet, daß er dieses Mischen aufnimmt, und die spezielle Ausbildung des Reaktors 22 wird später weiter beschrieben.
Der pH und die Menge an nichtoxidiertem Wasserstoffperoxid wird bei 28 bzw. 30 abgefühlt, kurz nachdem der Abfallstrom den Mischreaktor 22 verlassen hat. Die Oxidation des Wasserstoffperoxids kann durch Messen seines Oxidations-Reduktions-Potentials (ORP), ein Prozeß, der einer auf dem Fachgebiet erfahrenen Person ziemlich geläufig ist, abgefühlt werden. Nachstehend bezeichnet "ORP", wie hier beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt, das Oxidations-Reduktions-Potential.
Wenn das Wasserstoffperoxid nicht genügend oxidiert ist, kann es, wie bei 32 gezeigt ist, im Kreislauf zu dem dritten Haltetank 18 zurückgeführt werden. Anderenfalls wird es während angenähert einer Stunde in einem Haltetank 34 gehalten. Dieses stellt sicher, daß eine maximale Menge an Phenol oxidiert wird. Dann kann mittels eines Mischers 37 mehr Eisen(II)-Sulfat zu dem Abfallstrom bei 36 hinzugefügt werden, um irgendwelches restliches Wasserstoffperoxid zu entfernen, das nach der einen Stunde Halteperiode übriggeblieben ist. Wenn kein restliches Wasserstoffperoxid vorhanden ist, dann wird an dieser speziellen Stelle kein Eisen(II)-Sulfat hinzugefügt. Die Menge an restlichem Wasserstoffperoxid wird bei 38 durch ORP-Messungen abgefühlt.
Der Abfallstrom wird dann zu einem Klärgefäß 40 übertragen. In dem Klärgefäß wird der pH des Abfallstroms unter Verwendung von Kalziumoxid wieder auf einen pH eingestellt, der im Bereich von 8,5 bis 9,5 ist. Dieser pH-Einstellung folgt die Hinzufügung eines Polymers, welches ein Ausflocken in dem Abfallstrom bewirkt und Schlamm produziert. Der Schlamm, welcher Schwermetalle enthält, wird aus dem Klärgefäß entfernt, wie bei 42 gezeigt ist, und wird in einem Schlammtank 44 eingedickt. Der übrige Flüssigkeitsausfluß aus dem Klärgefäß 40 wird, wie bei 46 gezeigt ist, zu einem der beiden Haltetanks 48, 50 übertragen. An dieser Stelle ist das erste Stadium des Behandlungsverfahrens vollständig.
Um das zweite Stadium zu beginnen, wird der pH des Abfallstroms in den Haltetanks 48, 50 einmal wieder auf einen Wert von angenähert 5,0 eingestellt, wie bei 49, 51 gezeigt ist. Das zweite Stadium ist generell eine Wiederholung des ersten Stadiums. Speziell ist es so, daß Eisen(II)-Sulfat und Wasserstoffperoxid, wie bei 52 und 54 angedeutet, mittels eines zweiten Mischreaktors 56 kontinuierlich zu dem Abfallstrom hinzugefügt werden. Der zweite Reaktor 56 ist im Aufbau und in der Funktion gleichartig dem ersten Mischreaktor 22. Nach dem Verlassen des zweiten Reaktors 56 werden der pH des Abfallstroms und die Oxidation des Wasserstoffperoxids in dem Abfallstrom bei 58 bzw. 60 abgefühlt. Der Abfallstrom kann, wie bei 62 gezeigt ist, im Kreislauf zu den Tanks 48, 50 zurückgeführt werden, wenn entweder der pH oder die Oxidation nicht akzeptabel ist. Wie in dem ersten Stadium des Behandlungsverfahrens wird der Abfallstrom für etwa eine Stunde nach dem Verlassen des zweiten Reaktors 56 in einem Tank 64 gehalten. Dann kann einmal wieder Eisen(II)- Sulfat mittels eines Mischers 65, wie bei 66 gezeigt ist, zu dem Abfallstrom hinzugefügt werden, um irgendwelches restliches Wasserstoffperoxid zu oxidieren. Jedes solches restliches Wasserstoffperoxid wird bei 68 durch ORP-Messungen abgefühlt. Der Abfallstrom wird dann zu einem zweiten Klärgefäß 70 übertragen, worin zunächst Kalziumoxid hinzugefügt wird, um den pH des Abfallstroms einzustellen, gefolgt vom Hinzufügen eines Polymers, um ein Ausflocken zu bewirken. Schlamm wird aus dem zweiten Klärgefäß 70 in den Schlammtank 44 entfernt. Der Abfallstromausfluß aus dem zweiten Klärgefäß 70 wird im pH bei 72 auf einen Wert von angenähert 7,0 eingestellt und dann mittels eines Luftaustreibers 74 bearbeitet. Der Luftaustreiber 74 entfernt irgendwelche übrigen flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Abfallstrom, wie Methylenchlorid oder Toluol. Nach dem Austreiben mit Luft ist der Abfallstrom genügend behandelt und ist rein für das Entladen in einen Abwasserkanal 76.
Wie oben angegeben, ist das System 10 für die Behandlung von Abwasser ausgelegt, das von Flugzeuganstrichvorgängen entladen wird. Jedoch kann das System 10 auch Abwasser aufnehmen, das von Flugzeugplattierungs- bzw. -galvanisierungsvorgängen entladen wird. Solches Abwasser enthält typischerweise gewisse Mengen an Chrom, Nickel, Zink, Cadmium und Kupfer. Wenn Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwasser verarbeitet wird, würde es bei 78 in das System eingegeben werden. Der pH dieses Abwassers würde zunächst auf 4,0 in einem Haltetank 80 eingestellt werden, wie bei 79 gezeigt ist. Dann wird Eisen(II)-Sulfat 82 bei 84 zu dem Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwasserstrom hinzugefügt. Der Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwasserstrom wird dann in ein zweites Klärgefäß übertragen und wird in der oben beschriebenen Art und Weise verarbeitet.
Wie vorher erwähnt wurde, wird Schlamm zu einem Schlammtank 44 geschickt. Der Schlamm in dem Tank 44 wird eingedickt und zu einer Filterpresse 86 übertragen. Der Wasserausfluß aus dem Schlammtank wird durch das zweite Stadium des Systems 10 im Kreislauf zurückgeführt, wie bei 88 angedeutet ist. Die Filterpresse 86 entwässert den Schlamm und formt ihn zu einem ziemlich festen kuchenartigen Material, welches aus der Filterpresse entfernt wird, wie bei 88 gezeigt ist. Dieses Material kann dann zu einem Ort für die Beseitigung von gefährlichem Abfall transportiert werden. Der Wasserausfluß aus der Filterpresse 86 wird durch das System 10 im Kreislauf zurückgeführt, wie bei 90 angedeutet ist.
Eine detailliertere Ausführungsform des Systems 10 ist in den Fig. 3-8 gezeigt. Jede dieser Figuren zeigt einen Teil oder Abschnitt des Systems, welcher generell den verschiedenen in Fig. 2 durch Blöcke herausgehobenen Teilen entspricht. Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo jener Teil des Systems 10, welcher durch die gestrichelten Linien 92 als Block herausgehoben ist, generell der Fig. 3 entspricht. Weiter entsprechen jene Teile des Systems 10, die durch mittels Blöcken herausgehobenen Teilen 94, 96, 98, 100, 102 und 104 bezeichnet sind, in einer generellen Art und Weise jeweils den Fig. 4-9.
Die Fig. 3 zeigt die Eingabe des Abfallstroms bei 12 in die drei Tanks 14, 16, 18. Die Tanks 14, 16, 18 sind miteinander verbunden, wie schematisch bei 106 angedeutet ist. Typischerweise wird das System 10 so ausgelegt, daß es einen Abfallstrom bei einer gewissen Strömungsrate verarbeitet, wie z. B. 189 Liter (50 Gallonen) pro Minute LPM (GPM). Zu gewissen Zeiten jedoch kann der Betrag des Abfallstromausflusses von einem Herstellungsvorgang diese Strömungsrate übersteigen. Wenn dieses der Fall ist, wird der überschüssige Abfallstrom in einem der beiden Tanks 14, 16 gehalten, die in Fig. 3 entweder als das Ost- oder das Mittelbassin bezeichnet sind. Diese Tanks 14, 16 werden benutzt, bis das System 10 den überschüssigen Ausfluß aufnehmen kann. Anderenfalls strömt der Ausfluß direkt in den Tank 18, der in Fig. 3 als das Westbassin bezeichnet ist. Dort wird der Abfallstrom mittels einer Pumpe 110 zum Zwecke des Einstellens des pH des Abfallstroms in dem Tank 18 auf angenähert 5,0 durch eine Schleife, die generell mit 108 bezeichnet ist, zirkuliert. Die Umwälzung in der Schleife 108 wird mittels Ventilen 112, 114 geeignet gesteuert. Wie vorher erwähnt, wird der pH entweder durch Hinzufügen von Kalziumoxid oder von Schwefelsäure (H&sub2;SO&sub4;) eingestellt, wie bei 116 bzw. 118 gezeigt ist. Wenn der pH einmal eingestellt ist, werden die Ventile 112, 114 geeignet so gesteuert, daß die Pumpe 110 den im pH eingestellten Abfallstrom zu dem ersten Mischreaktor 22 pumpt, wie bei 120 gezeigt ist.
Es sei nun die Aufmerksamkeit auf Fig. 4 gerichtet, wo der erste Mischreaktor generell bei 22 gezeigt ist. Wie vorher erwähnt, wird zunächst Eisen(II)-Sulfat bei 24 zu dem Abfallstrom hinzugefügt. Ein statischer Mischer 122, dessen Aufbau einer auf dem Fachgebiet erfahrenen Person ziemlich geläufig ist, mischt das Eisen(II)-Sulfat in den Abfallstrom. Dann tritt der Abfallstrom in den Mischreaktor 22 ein. Der Mischreaktor 22 ist aus einem kontinuierlichen U-förmigen Rohr 124, das zwei sich nach aufwärts erstreckende vertikale Teile 126, 128 hat, hergestellt. Der Durchmesser des Rohr 124 kann in Abhängigkeit von der Abfallstromströmungsrate variieren, aber er kann z. B. angenähert 35 cm (14 Zoll) für eine Strömungsrate von 189 lpm (50 gpm) sein. Jeder der vertikalen Teile 126, 128 kann 50 hoch wie 9,1 m (30 Fuß) sein. In einer bevorzugten Form ist das Rohr 124 aus rostfreiem Stahl hergestellt. Jeder vertikale Teil 126, 128 ist an seinem jeweiligen oberen Ende 130, 132 zum Be- bzw. Entlüften des Mischreaktors 22 offen. Einer der Teile, 126, ist mit dem statischen Mischer 122 verbunden, in welchem das Eisen(II)-Sulfat in den Abfallstrom gemischt wird. Wasserstoffperoxid wird in das Rohr 126 eingegeben, und ein weiterer statischer Mischer 134 ist in dem Rohr 126 zum Mischen des Wasserstoffperoxids in den Abfallstrom vorgesehen.
Der Abfallstrom verläßt den Mischreaktor 22 bei 136. An dieser Stelle werden der pH des Abfallstroms und die Oxidation des eisenkatalysierten Wasserstoffperoxids gemessen, wie bei 30 und 38 gezeigt ist (auch in Fig. 1 gezeigt). Wenn diese Meßergebnisse unerwünscht sind, kann der Abfallstrom durch die Schleife 32, wie in den Fig. 4 und 3 gezeigt ist, im Kreislauf zurückgeführt oder rezirkuliert werden. Eine Rezirkulation würde mittels der Ventile 138 und 140 geeignet gesteuert werden.
Nachdem der Abfallstrom den ersten Mischreaktor 22 verlassen hat, wird er, wie vorher erwähnt, während angenähert einer Stunde in einem Tank 34 gehalten. In einer bevorzugten Form ist eine zusätzliche Fähigkeit des Zurückführens im Kreislauf bei 142 vorgesehen, wenn die ORP-Meßergebnisse, die bei 38 ermittelt worden sind, unerwünscht sind. Dieses führt den Abfallstrom im Kreislauf zurück in eine Rückführschleife 32. Diese spezielle Rückführung wird mittels Ventilen 144 und 146 gesteuert, wobei das Ventil 146 die Strömung des Abfallstroms in das Klärgefäß 40 steuert. Im Klärgefäß 40 werden Kalziumoxid 147 und ein Polymer 149 hinzugefügt, wie vorher beschrieben. Das erste Stadium der Behandlung des Abfallstroms ist vollständig, wenn der Abfallstromausfluß das Klärgefäß 40 bei 148 verläßt. Schlamm wird aus dem Klärgefäß bei 150 mittels einer Pumpe 152 entfernt, welche den Schlamm, wie bei 154 gezeigt ist, zu dem Schlammspeichertank 44 (in Fig. 8 gezeigt) pumpt. Ventile 156 bzw. 158 sind dahingehend betreibbar, daß sie das Pumpen des Schlamms steuern.
Es sei nun auf Fig. 5 Bezug genommen, wonach der Abfallstromausfluß aus dem ersten Klärgefäß 40, der bei 148 gezeigt ist, in einem weiteren Haltetank 160 gehalten werden kann. Nachher wird der Wasserstrom mittels einer Pumpe 162 aus dem Haltetank 160 zu einem der beiden Haltetanks 48, 50 übertragen. Der pH in den Tanks 48, 50 wird durch Hinzufügung von entweder Schwefelsäure oder Wasserstoffperoxid eingestellt, wie bei 49a, 49b und Sla, Slb gezeigt ist. Ventile 170, 172 steuern die Strömung des Abfallstroms aus den Tanks 48, 50. Eine Pumpe 174 überträgt normalerweise den Abfallstrom aus den Tanks 48, 50, wie bei 176 gezeigt ist, zu dem zweiten Mischreaktor 56, der in Fig. 6 gezeigt ist. Jedoch ist eine Rückführschleife 178 zum Rezirkulieren des Abfallstroms zurück in die Tanks 48, 50 vorgesehen. Diese Rückführschleife wird durch Ventile 180, 182 und 184 gesteuert.
Es sei nun auf Fig. 6 Bezug genommen, wonach Eisen(II)-Sulfat zu dem Abfallstrom bei 52 hinzugefügt wird, wo es mittels eines anderen statischen Mischers 178 in den Wasserstrom gemischt wird. Dann wird der Abfallstrom in den zweiten Mischreaktor übertragen, der generell bei 56 gezeigt ist. Der Aufbau des zweiten Mischreaktors 56 ist gleichartig dem Aufbau des ersten Mischreaktors 22, der in Fig. 4 gezeigt und beschrieben ist. Speziell hat der zweite Mischreaktor 56 allgemein die Form eines U-förmigen Rohrs 180, das ein Paar von sich nach aufwärts erstreckenden vertikalen Teilen 182, 184 hat. Jeder vertikale Teil ist an seinem oberen Ende 186, 188 offen. Wasserstoffperoxid wird bei 54 in den Abfallstrom eingegeben, und der Abfallstrom geht durch einen weiteren statischen Mischer 190 hindurch, welcher sich in einem vertikalen Teil 182 befindet.
Nach dem Verlassen des zweiten Mischreaktors 56, wie bei 190 gezeigt ist, und an dieser Stelle werden pH- und ORP-Messungen bei 58, 60 durchgeführt, wird der Abfallstrom zu einem anderen Haltetank 64 übertragen. Wieder einmal kann der Abfallstrom, in Abhängigkeit von den pH- und ORP-Messungen, im Kreislauf zurück in die Rückführschleife 32 geführt werden, wie bei 192 gezeigt ist, so daß demgemäß der Abfallstrom in die Haltetanks 14, 16, 18 an dem Beginn des Systems 10 zurückgeschickt wird. Ein derartiges Recycling wird mittels der Ventile 194 bzw. 196 gesteuert.
Wie vorher beschrieben, wird das Abwasser, nachdem es den zweiten Mischreaktor 56 verlassen hat, während angenähert einer Stunde in dem Tank 64 gehalten. Dann kann in Abhängigkeit von den bei 68 durchgeführten ORP-Messungen mehr Eisen(II)-Sulfat bei 66 zu dem Abfallstrom hinzugefügt und mittels des statischen Mischers 65 gemischt werden. Eine andere Rückführschleife 194, die mittels Ventilen 196, 198 gesteuert wird, sieht eine Rezirkulationsfähigkeit an dieser Stelle vor.
Das zweite Klärgefäß 70 ist im Aufbau das gleiche wie das erste Klärgefäß 40, das in Fig. 4 gezeigt ist. Kalziumoxid wird, wie bei 200 gezeigt, zunächst zu dem Abfallstrom hinzugefügt, um dessen pH einzustellen. Dann wird, wie bei 202 gezeigt, ein Polymer hinzugefügt, um ein Ausflocken zu bewirken. Der flüssige Abfallstromausfluß geht von dem zweiten Klärgefäß 70 bei 204 aus. Schlamm wird mittels einer Pumpe 206 entfernt, wobei die Schlammentfernung mittels Ventilen 208 bzw. 210 gesteuert wird. Der Schlamm wird zu dem in den in Fig. 1 und 8 gezeigten Schlammtank 44 überführt.
Es sei auf Fig. 7 Bezug genommen, wonach ein anderer Tank 212, der gleichartig dem in Fig. 5 gezeigten Tank 160 ist, zum Aufnehmen von Abwasserausfluß aus dem zweiten Klärgefäß 70 (in Fig. 6 gezeigt) vorgesehen ist. Eine Pumpe 214, die mittels Ventilen 216, 218 gesteuert wird, pumpt den Abfallstrom in eine Sandfiltereinrichtung, die generell bei 220 gezeigt ist. Die Sandfiltereinrichtung 220 ist in Fig. 1 oder 2 nicht gezeigt, aber wäre einer auf dem Fachgebiet erfahrenen Person als eine Einrichtung geläufig, welche eine Endfilterung des Ausflusses bewirkt. Die Verwendung des Sandfilters 220 ist in vieler Hinsicht wahlweise. Die Steuerung der Strömung des Abwasserstroms in die Sandfiltereinrichtung 220 wird mittels Ventilen 220 und 224 kontrolliert. Ein Druckschalter 226 steuert die Strömung der Filterrückwäsche in eine Rückführschleife 228, welche mit dem Schlammspeichertank 44 (wie bei 228 in Fig. 6 gezeigt) verbunden ist. Die Filterrückwäsche wird mittels des Ventils 230 in Fig. 6 gesteuert.
In Fig. 7 steuert ein Ventil 230 die Strömung des Abfallstroms dahingehend, ob er durch die Sandfiltereinrichtung 220 hindurchgeschickt wird oder nicht. Dann wird der pH des Abfallstroms einmal wieder eingestellt durch Hinzufügen von Schwefelsäure bei 72. Die Säure wird mittels eines Mischers 232 in den Abfallstrom gemischt. Dann wird der Abfallstrom mittels der Luftaustreibvorrichtung 74 bearbeitet, die irgendwelche übrigen flüchtigen organischen Verbindungen in dem Abfallstrom, wie Toluol oder Methylenchlorid, entfernt. Der Aufbau der Luftaustreibvorrichtung 74 ist einer auf dem Fachgebiet erfahrenen Person geläufig. Nach dem Austritt aus der Luftaustreibvorrichtung bei 76 ist die Behandlung des Abfallstroms vollständig, und der Abfallstrom wird hinab in den Abwasserkanal 233 entladen.
Eine Hinzufügung von Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwasser zu dem System 10 ist in Fig. 8 gezeigt. Das Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwasser kann in den Tank 80 eingegeben werden, wie bei 234 gezeigt ist, oder dieses Abwasser kann zu den Tanks 48, 50 in Fig. 5 zirkuliert werden, wie bei 236 in den Fig. 8, 9, 6 und 5 gezeigt ist. Eine derartige Zirkulation wird durch die Ventile 238 und 240 in Fig. 5 gesteuert. Ein Ventil 242 steuert die Umwälzung des Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwassers in den Tank 80.
Der Betrieb der in Fig. 8 gezeigten Systemkomponenten ist der gleiche wie jener, welcher vorher für den Tank 80 in Fig. 1 beschrieben worden ist. Ein Unterschied ist jedoch die Hinzufügung einer Rückführschleife 244, die verwendet werden kann, wenn es notwendig ist, den pH des Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwassers in dem Tank 80 wiedereinzustellen. Umwälzung durch die Schleife 244 wird mittels eines Ventils 246 gesteuert. Das Plattierungs- bzw. Galvanisierungslinienabwasser wird mittels einer Pumpe 248, gesteuert durch Ventile 250, 252, aus dem Tank 80 überführt. Dieses Abwasser wird, wie bei 254 in den Fig. 8 und 6 gezeigt ist, zu dem zweiten Klärgefäß 70 in Fig. 6 überführt. Dort wird das Abwasser durch den übrigen Teil der zweiten Stufe des Behandlungsverfahrens, wie es vorher beschrieben worden ist, verarbeitet.
Es sei auf Fig. 9 Bezug genommen, in der der Schlammtank 44 und die Filterpresse 86 gezeigt ist. Wasserausfluß aus dem Schlammtank 44 wird, gesteuert durch ein Ventil 256, im Kreislauf zurück zu dem Haltetank 160 in Fig. 5 geführt, wie bei 258 in den Fig. 9, 6 und 5 gezeigt ist. Eine Pumpe 260, die der Steuerung mittels Ventilen 262, 264 unterworfen ist, pumpt Schlamm aus dem Tank 44 in die Filterpresse 86. Dort wird entwässerter Schlamm aus der Filterpresse bei 88 entfernt, und irgendwelcher restlicher flüssiger Ausfluß, der nach dem Filterprozeß übrigbleibt, wird, wie bei 266 gezeigt ist, zu den Tanks 48, 50 in Fig. 5 rezirkuliert. Eine solche Rezirkulation wird mittels eines Ventils 286 in Fig. 9 und mittels Ventilen 270, 272 in Fig. 5 gesteuert.
Demgemäß ist eine detaillierte Beschreibung des Systems 10 in den Fig. 3-9 gezeigt und beschrieben worden. Wie für eine auf dem Fachgebiet erfahrene Person erkennbar ist, können viele Abwandlungen an dem System, ohne den grundsätzlichen Betrieb desselben zu verlassen, vorgenommen werden. Zum Beispiel können die verschiedenen Ventile, die überall in dem System angegeben sind, viele Arten von Ventilen sein, einschließlich Drosselbzw. Drehklappenventile und Einweg-Rückschlagventile. Die obige Beschreibung ist nicht als beschränkend in irgendeinem Sinn gemeint. Die obige Beschreibung ist nur für exemplarische Zwecke vorgesehen, und es versteht sich, daß die Erfindung nur durch die Ansprüche, welche folgen, gemäß den Lehren der Patentgesetz-Anspruchsinterpretation beschränkt ist.

Claims

1. Mischreaktor (22, 56) zum Mischen von chemischen Reaktionspartnern in einen Abfallstrom für den Zweck des Behandelns und Entfernens gewisser Abfallprodukte, die in dem Abfallstrom enthalten sind, umfassend:

ein generell "U"-förmiges Rohr (124, 180), das einen ersten (126, 182) und zweiten (128, 184) sich nach aufwärts erstreckenden vertikalen Teil hat;

einen mit dem ersten vertikalen Teil (126, 182) verbundenen Einlaß zum Abgeben des Abfallstroms in den Mischreaktor (22, 56), wobei der erste vertikale Teil (126, 182) einen statischen Mischerteil (134, 190) hat;

ein Mittel (26, 54) zum Abgeben eines chemischen Reaktionspartners in den ersten vertikalen Teil (126, 182), worin der Reaktionspartner darin an einem Ort zwischen dem Einlaß und dem statischen Mischer (134, 190) abgegeben wird; und

einen mit dem zweiten vertikalen Teil (128, 184) verbundenen Auslaß (136, 190) zum Abgeben des Abfallstroms aus dem Mischreaktor (22, 56).

2. Mischreaktor nach Anspruch 1, worin das Ende (130, 132; 186, 188) von jedem aus dem ersten und zweiten sich nach aufwärts erstreckenden vertikalen Teil (126, 128; 182, 184) für das Entgasen des Rohrs (124, 180) offen ist.