DE3831013A1 - Verfahren und vorrichtung zum abtrennen von ammoniak aus abwaessern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Ammoniak aus Abwässern mittels Luft in einer Desorptions­ kolonne. Dies ist deswegen wichtig, weil durch wasserrecht­ liche Auflagen die Ammoniakfracht aus Abwässern von Industrie­ anlagen vor der Abgabe in Flüsse auf die Grenzkonzentration von 10 ppm begrenzt ist.

Deshalb ist es das Ziel der Erfindung, mit einem energiesparenden Verfahren ohne Chemikalieneinsatz den vorgenannten Grenzwert einzuhalten, weil keine Stoffe ent­ stehen sollen, die ihrerseits wieder aufwendig entsorgt werden müßten.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Abwasser vor dem Ein­ leiten in die Desorptionskolonne in einem Mischbehälter auf einen pH-Wert von 11-12 eingestellt und durch Einblasen von Sattdampf auf 80°C erwärmt wird und daß zum Abtrennen Luft im Gegenstrom zum Abwasser durch die Desorptionskolonne geführt wird.

Bei der Erfindung werden durch das Einblasen von Sattdampf die für die Desorption günstigen Temperaturen erreicht, ohne daß ein großer apparativer Aufwand getrieben werden müßte. Das Einblasen von Dampf kann mit einfachen Dampflanzen vorgenommen werden. Dies gilt auch für eine vorteilhafte Erwärmung der Luft, die vor dem Einleiten in die Desorptionskolonne durch das Einsprühen von Sattdampf auf mindestens 50°C vorgewärmt werden kann. Hierbei ergibt sich noch der zusätzliche Vorteil, daß eine 100%ige Feuchte (Sättigung) des Luftstromes erreicht wer­ den kann, so daß in der Desorptionskolonne keine Feuchtean­ reicherung stattfinden muß, die zu einer Verringerung der Temperatur führen würde.

Die mit Ammoniak beladene Luft kann vorteilhaft als Reduktions­ mittel einer Anlage zur Stickoxidreduzierung zugeführt werden. Aus dieser Kombination ergibt sich ein besonders hoher wirt­ schaftlicher Nutzen.

Es ist zweckmäßig, das Abwasser und die Luft von der gleichen Dampfquelle zu beheizen. Dies erleichtert die Leitungsführung. Dabei kann man durch unterschiedliche Dampfmengen dafür sor­ gen, daß die für einen isothermen Prozeßablauf gewünschten Betriebsparameter mit minimalem apparativem Aufwand einge­ halten werden können.

Als Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Abwasserleitung mit einer Desorptionskolonne über ein Mischbehälter verbunden sein, in dessen unteren Bereich eine Dampflanze führt und an dessen Oberseite eine Speiseleitung mit einer Dosierpumpe angeschlossen ist, die von einer pH-Wertsonde an dem Mischbehälter gesteuert wird, wobei die Dampflanze mit einem Thermofühler am Mischbehälter gesteuert wird. Mit der Dosierpumpe kann Natronlauge (NaOH) mit z.B. 50%iger Konzen­ tration eingespeist werden.

An die Unterseite der Desorptionskolonne wird vorteilhaft eine mit einem Gebläse versehene Luftleitung angeschlossen, die eine Vorwärmkammer mit einer Dampfdüse zum Einspeisen von Sattdampf umfaßt. Mit Dampfdüse ist dabei auch eine Anordnung gemeint, bei der in einem Raum mehrere Auslaßöffnungen für den Sattdampf vorgesehen sind.

Zwischen der Desorptionskolonne und dem Mischbehälter kann eine vom Flüssigkeitsstand im Mischbehälter gesteuerte Speisepumpe angeordnet sein. Mit dieser Anordnung ergibt sich eine vom Zu­ lauf des Abwassers in den Mischbehälter abhängende Beschickung der Desorptionskolonne. Es ist aber auch denkbar, die Be­ schickung der Desorptionskolonne mit dem Abwasser aus dem Mischbehälter z.B. auf einen konstanten Durchsatz zu regeln, um die Strippwirkung zu maximieren.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Rohrplan mit den wesentlichen Vorrichtungen zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Mit 1 ist die zum Strippen von Ammoniak vorgesehene Desorptionskolonne bezeichnet. Sie hat z.B. einen Durchmesser von 1 m bei einer Höhe von 5 bis 6 m und ist in ihrem mittle­ ren Bereich in bekannter Weise mit Böden 1 a, Drahtnetzen oder dergleichen versehen.

In die Kolonne 1 führt eine Abwasserleitung 2, in der eine Speisepumpe 3 vorgesehen ist. Der Elektromotor 4 der Speise­ pumpe 3 wird über einen Schalter 5 in Abhängigkeit vom Flüssig­ keitsstand in einem Mischbehälter 6 betätigt. Zu diesem Zweck ist in dem Mischbehälter 6 eine Flüssigkeitsstandssonde 7 ange­ ordnet, die über die Steuerleitung 8 auf den Schalter 5 ein­ wirkt. Ferner umfaßt die Flüssigkeitsleitung 2 ein Rückschlag­ ventil 10 und einen Schmutzfänger 11.

Der Mischbehälter 6 ist ein zylindrisches Gefäß mit einem Volu­ men von 2 m³. Er wird über eine Abwasserleitung 15 gespeist, in der ein Schmutzfänger 16 vorgesehen ist. Das Abwasser ist z.B. Wasser, das in einem Heizkraftwerk bei der Rauchgaswäsche anfällt. Es wird in dem Mischbehälter 6 mit einer Dampflanze 18 auf eine Temperatur von etwa 80° erwärmt. Jedenfalls sollen diese 80° am Einlaß 19 vorliegen, mit dem die Abwasserleitung 2 in die Kolonne 1 führt. Die Dampflanze 18 ist ein in der Nähe des Behälterbodens von außen in den Mischbehälter 6 führendes Rohr mit nach unten gerichteten Dampfauslaßöffnungen 18 a. Das Rohr 18 kann in Anpassung an den Behälterquerschnitt gekrümmt sein.

In dem Mischbehälter 6 wird der pH-Wert des Abwassers einge­ stellt. Er soll 11 bis 12 betragen. Zu diesem Zweck wird mit einer Dosierpumpe 20 über eine Leitung 21 50%ige Natron­ lauge eingespeist, und zwar in Abhängigkeit vom pH-Wert, der mit einer pH-Wert-Sonde 22 ermittelt und über eine Steuer­ leitung 23 mit einem Schalter 24 zur Steuerung der Pumpe 20 mit dem Elektromotor 25 eingesetzt wird.

Die Gasatmosphäre im Mischbehälter 6 kann über eine Abgaslei­ tung 28 mit einem Gebläse 29 abgezogen werden. Sie gelangt in eine Abgasleitung 30, die aus der Oberseite der Desorptions­ kolonne 1 in eine gestrichelt gezeichnete Entstickungseinrich­ tung 32 führt. Mit der Leitung 30 wird der in der Desorptions­ kolonne 1 abgetrennte Ammoniak der Entstickungseinrichtung 32 mit dem Gebläse 33 in einer Rauchgasleitung 34 beschickt wird. Die Entstickung mit Hilfe von Ammoniak erfolgt dort in bekann­ ter Weise, z.B. so wie in der Patentschrift 24 58 888 angegeben ist.

An dem Mischbehälter 6 ist eine Überdruckauslaßleitung 36 mit einem Sicherheitsventil 37 vorgesehen, dessen Auslaß 38 in eine Sumpfleitung 39 führt. Eine ähnliche Überdruckleitung 40 sitzt an der Abgasleitung 30. Auch hier führt der Auslaß 41 des Sicherheitsventils 42 in eine Sumpfleitung 43.

Die zum Abtrennen des Ammoniaks verwendete Luft wird der De­ sorptionskolonne 1 über eine Luftleitung 45 mit einem Gebläse 46 zugeführt. Die Luftleitung 45 umfaßt eine Injektorkammer 48 mit einer Dampfdüse 49. Mit dieser wird Sattdampf aus einer Leitung 50 über ein Steuerventil 51 eingespeist, das über einen Schalter 52 in Abhängigkeit von einer Temperatursonde 53 be­ tätigt wird. Die Temperatursonde mißt die Einlaßtemperatur der Luft in die Desorptionskolonne 1. Gewünscht ist eine Einlaß­ temperatur von 60°C bei 100% Feuchtigkeit der eingeblasenen Luft.

Das in der Desorptionskolonne 1 gereinigte Abwasser kann über einen Überlauf 54 in eine Auslaßleitung 55 abfließen. Parallel dazu liegt ein Steuerventil 56. Die Auslaßleitung 55 führt über einen Kühler 57. Hinter dem Kühler 57 kann noch über eine Dosierpumpe 60 aus einem Vorratsbehälter 61 38%ige Salzsäure zugespeist werden, um einen pH-Wert 9.5 zu erhalten. Die Dosierpumpe 60 wird über eine pH-Wert-Sonde 63 gesteuert, die über einen Schalter 64 den Motor 65 der Pumpe 60 betätigt. Gleichzeitig wird ein Steuerventil 62 geöffnet, das über ein Rückschlagventil 66 den Weg zu der Reinwasserleitung 68 frei­ gibt.

In der Reinwasserleitung 68 liegt dann eine Ammoniakkonzentra­ tion von weniger als 10 ppm vor. Die Temperaturen liegen im Ablauf bei weniger als 35°C. Der pH-Wert beträgt höchstens 9,5, so daß die Bedingungen für die Einleitung in Flüsse ein­ gehalten sind.

Die in den Mischbehälter 6 führende Dampflanze 18 wird von einer Dampfleitung 70 gespeist, die über ein Steuerventil 71 in Abhängigkeit von der Temperatur im Mischbehäter 6 beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck ist am Mischbehälter eine Temperatursonde 72 vorgesehen. Sie steuert über einen Schalter 73 das Ventil 71. Die Dampfmenge beträgt maximal 350 kg/h. Die Leitung 70 wird von der gleichen Dampfquelle wie die Dampfleitung 50 gespeist, die maximal etwa 1000 kg/h an die Dampfdüse 49 lie­ fert. Die Sattdampftemperatur beträgt 190°C, der Druck liegt bei 13 bar.

Für Reparaturen und zum Reinigen kann der Mischbehälter 6 entleert werden. Zu diesem Zweck ist an der tiefsten Stelle 75 eine Ablaßleitung 76 mit einem Steuerventil 77 angeordnet.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem apparativen Aufwand ausgeführt werden. Die Dampflanze 18 im Mischbehälter 6 sorgt dabei nicht nur für eine Erwärmung des eingeführten Abwassers, sondern auch für eine Durchwirbelung, die die Vermischung der zudosier­ ten Natronlauge begünstigt. Ebenso sorgt die Injektionskammer 48 bei geringen Abmessungen für die gewünschte Vorwärmung und Befeuchtung der mit dem Gebläse 46 zugeführten Luft.

Claims (7)

1. Verfahren zum Abtrennen von Ammoniak aus Abwässern mittels Luft in einer Desorptionskolonne, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abwasser vor dem Einleiten in die Desorptionskolonne in einem Mischbehälter auf einen pH-Wert von 11-12 eingestellt und durch Einblasen von Sattdampf auf 80°C erwärmt wird und daß zum Abtrennen Luft im Gegenstrom zum Abwasser durch die Desorptionskolonne geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luft vor dem Einleiten in die Desorptionskolonne durch das Einsprühen von Sattdampf auf mindestens 50°C vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abwasser und die Luft von der gleichen Dampfquelle beheizt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ammoniak beladene Luft als Reduktionsmittel einer Anlage zur Stickoxidreduzierung zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Abwasserleitung (15) mit einer Desorptions­ kolonne (1) über einen Mischbehälter (6) verbunden ist, in dessen unteren Bereich eine Dampflanze (18) führt und an dessen Oberseite eine Speiseleitung (21) mit einer Dosierpumpe (20) angeschlossen ist, die von einer pH-Wert-Sonde (22) an dem Mischbehälter (6) gesteuert wird, wobei die Dampflanze (18) mit einem Thermofühler (72) am Mischbehälter (6) gesteuert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die Unterseite der Desorptionskolonne (1) eine mit einem Gebläse (46) versehene Luftleitung (45) angeschlossen ist, die eine Vorwärmkammer (48) mit einer Dampfdüse (49) zum Einspeisen von Sattdampf umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Desorptions­ kolonne (1) und dem Mischbehälter (6) eine vom Flüssigkeits­ stand im Mischbehälter (6) gesteuerte Speisepumpe (3) ange­ ordnet ist.