DE3800713A1 - Einrichtung zur reinigung von abwaessern mit zahlreichen in mindestens einem behaelter vorgesehenen kammern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Rei­ nigung von Abwasser mit zahlreichen, in mindestens einem Behälter vorgesehenen Kammern, die über eine Versorgungs­ leitung mit dem Abwasser gefüllt werden, das über eine an der letzten Kammer vorgesehene Abflußleitung abgeleitet wird, wobei die einzelnen Kammern über ein Diaphragma in einen Anoden- und Kathodenraum aufgeteilt sind.

Es ist bereits ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern bekannt (US-PS 42 79 753), in dem mehrere hintereinan­ der geschaltete Kammern (Bioreaktoren) verwendet werden, die über eine Versorgungsleitung in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise wird das Abwasser den einzelnen Kammern nacheinander zugeführt. Jede zweite Kammer wird über eine Versorgungsleitung belüftet, d. h. aerob behan­ delt und die übrigen Kammer bleiben unbelüftet. Das in den übrigen Kammern freigesetzte Gas wird über eine Ab­ luftleitung abgeführt. Dieses Verfahren wendet lediglich das Prinzip der Abwechslung von einer aeroben- und anae­ roben Behandlung an, so daß in den einzelnen Kammern eine lange Zeit benötigt wird, bis das Abwasser das für die Reinigung notwendige Redoxpotential angenommen hat. Dies erfordert große Verweilzeiten und führt somit zu hohen Reinigungskosten.

Ferner ist ein Elektrolyseverfahren der eingangs aufge­ führten Art bekannt (NL-OS 83 03 280), in dem die Sauer­ stoffentwicklung durch Elektrolyse erzeugt wird und somit das Wasser belüftet werden kann. Die in der Lösung einge­ tauchte Aluminiumelektrode löst sich langsam und bewirkt dann eine Ausfällung der Verunreinigungen. Eine biologi­ sche Behandlung des Abwassers ist jedoch nicht möglich, zumal das gelöste Aluminium auf die Mikroorganismen toxisch wirken kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde die Abwässer derart zu behandeln, daß auch solche Schmutzstoffe abgebaut werden können, die mit dem bekann­ ten Verfahren nicht oder nur sehr langsam abgebaut wer­ den. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß die einzelnen Kammern separat von der jeweiligen nachfolgen­ den Kammer ausgebildet und über mindestens eine Versor­ gungsleitung in Reihe geschaltet sind, wobei in den Kam­ mern das Abwasser aufgenommen ist, das mit Mikroorganis­ men angereichert wird.

Durch diese separate Anordnung der einzelnen Kammern wird auf einfache Weise ein Bioreaktor geschaffen, mit dem in kürzester Zeit das eingeleitete Abwasser gereinigt werden kann, wobei der Prozeß durch die Sauerstoffzufuhr bzw. durch Einstellen eines optimalen Redoxpotentials wesent­ lich beschleunigt werden kann. Durch das Einleiten von Luft bzw. reinem Sauerstoff wird im Anodenraum der aerobe Abbau wesentlich gefördert, während im Kathodenraum das gewünschte Redoxpotential optimal eingestellt werden kann, das den speziellen Mikroorganismen ermöglicht, spezielle Schmutzstoffe in kürzester Zeit abzubauen.

Das in den einzelnen Kammern befindliche Abwasser kann auf diese Weise periodisch oder kontinuierlich in die nächste Zelle gepumpt werden, wobei abwechselnd ein Kathoden- oder ein Anodenraum durch­ wandert wird. Hierzu sind in den einzelnen Diaphragmas im unteren Bereich Durchlaßöffnungen bzw. Rohrleitungen vorgesehen, die den Abwasserdurchfluß ermöglichen. In vorteilhafter Weise können die Mikroorganismen auf Füllkörper fest anwachsen. Hierdurch lassen sich auch schlecht abbaubare chemische Verbindungen erfassen, so daß eine optimale Reinigung des Abwassers gewährleistet wird. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt auf einfache Weise durch entsprechende Versorgungsleitungen, die von oben her in die Behälterräume einge­ führt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß das Redoxpotential durch Veränderung der Stromzufuhr in den Katho­ denräumen auf unterschiedliche Bedingungen optimal einstellbar ist, wodurch alternierend unterschiedlicher Organismen die Mög­ lichkeit geboten wird, spezielle Schmutzstoffe abzubauen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

In der Zeichnung sind mehrere in Reihe geschaltete Behälter mit (10) bezeichnet, die mittels eines Diaphragmas (20) in einen Ka­ thodenraum (24) und einen Anodenraum (26) unterteilt sind. Die An­ oden- und Kathodenräume bilden somit je eine Kammer (14) die zur Aufnahme des Abwassers dient. Die einzelnen Kammern (14) werden über eine Versorgungsleitung (18) gefüllt, die auch die einzelnen Kammern untereinander verbindet und somit in Reihe schaltet. An der letzten Kammer (14) ist eine Abflußleitung (30) vorgesehen, über die das gereinigte Abwasser in Fließwasser abgegeben werden kann.

Damit ein einwandfreier Durchfluß des Abwassers von der ersten zur letzten Kammer 14 erfolgen kann, sind in den einzelnen Dia­ phragmas (20) im unteren Bereich Öffnungen (22) vorgesehen, über die das Abwasser von der Kathodenkammer (24) zur Anodenkammer (26) fließen kann. Eine Belüftung der einzelnen Kathodenkammern (24) kann durch die in die Kammer eingeführte Leitung (28), die an eine gemeinsame Versorgungsleitung (30) parallel angeschlossen ist, erfolgen.

Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, ist in die Ka­ thodenkammer (24) eine Kathode (32) und in die Anodenkam­ mer eine Anode (34) eingeführt, die über eine elektrische Leitung an eine Spannungsquelle von 1-10 V, insbesondere 1,5-3 V angeschlossen ist.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich auch solche Abwässer reinigen, die gefährdende organische Um­ weltchemikalien enthalten, und die normalerweise nur sehr unwirtschaftlich und langsam abgebaut werden können. In vorteilhafter Weise wird das ungereinigte Abwasser über die Versorgungsleitung (18) dem ersten Behälter (10) zu­ geführt, von dem das Abwasser dann in die anschließenden Behälter (10) gelangt bis es über die Abwasserleitung bzw. Abflußleitung (31) nach außen abgegeben werden kann. Mittels der elektrischen Spannung und der Edel­ metallmeßelektrode und einer Bezugselektrode läßt sich das gewünschte Redoxpotential optimal einstellen. Hierzu sind die Elektrodenräume (24) und (26) über das Diaphrag­ ma (20) getrennt, so daß jeweils zwei Elektrolysezellen gebildet werden können. Bei der Einrichtung wird eine Spannung von vorzugsweise 1,5- ca. 3 V an die Kathoden (32) und Anoden (34) angelegt. Hierdurch stellt sich sehr schnell ein niedriges Redoxpotential ein, daß anaeroben Bakterien schnell ideale Bedingungen für den Abbau bietet. Ebenso wird im Anodenraum (26) ein für aerobe Bakterien günstiges Redoxpotential erzielt, so daß dort unter Sauerstoffzufuhr, d. h. durch entsprechende Belüf­ tung ebenfalls ein bakterieller Abbau schnell erfolgen kann. Das Abwasser kann auf diese Weise periodisch oder kontinuierlich in die nächste Kammer (10) gepumpt werden, wobei abwechselnd wieder ein Kathoden- und ein Anoden­ strom durchwandert wird. Die eingebrachten Mikroorganis­ men werden in ihrem jeweiligen Elektrodenraum durch ge­ eignete Füllkörper 38, an denen sie festwachsen, festge­ halten.

In vorteilhafter Weise können unterschiedlich geartete Mikroorganismen in die einzelnen Kathodenräume (24) und Anodenräume (26) eingebracht werden. Um eine stufenweise Reinigung des Abwassers durchführen zu können, ist es be­ sonders vorteilhaft, wenn dem Abwasser der hintereinander geschalteten Kammern (10) ganz unterschiedliche Mikroor­ ganismen angesiedelt werden, so daß der Abbau unter dem dort eingestellten Redoxpotential optimal von den jeweils geeigneten Mikroorganismen vollzogen werden kann.

Im Ausführungsbeispiel sind lediglich drei Kammern (10) hintereinander geschaltet. Es können jedoch auch wesent­ lich mehr Kammern in Reihe geschaltet werden, um je nach Verschmutzung des Abwassers die gewünschte Abwasserquali­ tät erreichen zu können.

Es ist ferner möglich, auch Reinkulturen, z. B. Pilze, Hefen oder Bakterien in das Abwasser einzuimpfen, so daß je nach Beschaffenheit des Abwassers die gewünschten Rei­ nigungswirkungen erzielt werden können.

Vorteilhaft ist es außerdem, daß die an die einzelnen Kammern angelegten Spannungen für jede Zelle getrennt variiert werden kann. Das erreichte Redoxpotential muß in allen Elektrodenräumen gemessen werden können. Durch die Redoxmessung bzw. das elektrochemische Meßverfahren er­ folgt die Bestimmung des Gleichgewichtszustandes zwischen reduzierten und oxidierten Ionen (Redoxpotential) in der zu überwachenden Flüssigkeit. Dabei wird die Spannung zwischen den Edelmetallmeßelektroden (32) und (34) gemes­ sen und danach das für die Reinigung notwendige Redoxpo­ tential eingestellt. Das in der ersten Zelle zum Teil ge­ reinigte Abwasser wird dann in die anschließende Zelle gepumpt und durchwandert auf diese Weise wiederum den Ka­ thoden- und Anodenraum (24) und (26). Dieses Verfahren kann beliebig oft wiederholt werden, bis sämtliche Verun­ reinigungen in dem Abwasser abgebaut worden sind.

Um die Reinigung des Abwassers optimal durchführen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem Abwasser der hintereinander geschalteten Kammern (10) ganz unter­ schiedliche Mikroorganismen angesiedelt werden, so daß der Abbau unter dem dort eingestellten Redoxpotential von den jeweils geeigneten Mikroorganismen vollzogen werden kann.

Durch dieses vorteilhafte Reinigungsverfahren lassen sich sehr komplexe und rekalzitrante Verbindungen biologisch abbauen.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Reinigung von Abwasser mit zahlreichen in mindestens einem Behälter (10) vorgesehenen Kam­ mern, (14) die über mindestens eine Versorgungsleitung (18) mit dem Abwasser gefüllt werden, das über eine an der letzten Kammer (14) vorgesehene Abflußleitung (31) abgeleitet wird, wobei die einzelnen Kammern (14) über ein Diaphragma (20) in einen Anoden- und Katho­ denraum (24 und 26) aufgeteilt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen Kammern (14) separat von der jeweiligen nachfolgenden Kammer (14) ausgebildet und über mindestens eine Versorgungsleitung (18) in Reihe geschaltet sind, wobei in den Kammern das Abwas­ ser aufgenommen ist, das mit Mikroorganismen ange­ reichert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Kammern Füllkörper (38) vorgese­ hen sind, auf denen die in das Abwasser eingeimpften Mikroorganismen festwachsen können.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kammern (14) eines Behälters (10) über eine im Diaphragma (20) vorgesehene Öffnung (22) verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen als Anodenräume ausgebildeten Kam­ mern (14) über eine Versorgungsleitung (30) mit Luft bzw. Sauerstoff versorgt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Redoxpotential durch die Veränderung der Stromzufuhr in den verschiedenen Kammern (14) bzw. den entsprechenden Kathodenräumen (24) jeweils gesondert einstellbar ist.