DE3933511A1 - Verfahren zum behandeln von lipophile stoffe enthaltendem abwasser - Google Patents
Verfahren zum behandeln von lipophile stoffe enthaltendem abwasserInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von lipophile
Stoffe enthaltendem Abwasser, insbesondere der kosmetischen Industrie.
Lipophile Stoffe, d. h. Fett lösende oder benetzende Stoffe stellen eine Bela
stung von Abwasser dar, wobei erhebliche Probleme bei der Entfernung und
anschließenden Entsorgung auftreten. Bekannt sind z. B. die Membranverfah
ren (die Ultrafiltration oder die umgekehrte Osmose) oder die Flotation. Die
bei diesen Verfahren ausgeschiedenen lipophilen Stoffe können in verschie
denen Konsestenzen auftreten. So fällt bei den Membranverfahren ein Konzen
trat und bei der Flotation ein schaumiger Flotatschlamm an. Beide müssen als
Sondermüll entsorgt werden. Da sowohl das Konzentrat als auch der
Flotatschlamm überaus wasserhaltig sind, ein mechanisches Abtrennen des
Wassers jedoch weitgehend nicht möglich ist, sind weitere Verfahrensmaß
nahmen wie Eindampfen und Verbrennen erforderlich. Infolgedessen ist die
Gesamtentsorgung überaus aufwendig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entfer
nen lipophiler Stoffe aus Abwasser, insbesondere der kosmetischen Industrie
zur Verfügung zu stellen, mit dem zum einen ohne großen Aufwand die
lipophilen Stoffe aus dem Abwasser entfernt werden können und zum anderen
sichergestellt ist, daß die die lipophilen Stoffe enthaltenden Medien, die als
Sonderabfall zu behandeln sind, nur in geringen Mengen anfallen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß dem
Abwasser Katalysatoren und/oder Oxidationsmittel zugegeben werden und daß
das Abwasser einer künstlichen UV-Strahlung ausgesetzt wird, wobei vor
zugsweise dem Abwasser vor, während und/oder nach dessen Behandlung
hydroxidbildende Flockungsmittel zugesetzt werden und anschließend aus
durch die Flockung entstandenem preßstabilen Schlamm Wasser ausgepreßt
wird.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das die lipophilen Stoffe enthalten
de Abwasser mit Katalysatoren versetzt wird, die aus Ionen der Übergangs
metalle wie Eisen oder Zink oder Mischungen dieser bestehen, daß dem Ab
wasser Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Ozon zugegeben werden
und daß anschließend das Abwasser ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird,
wobei gegebenenfalls hydroxidbildende Flockungsmittel zusammen mit den
Katalysatoren und Oxidationsmitteln und während der UV-Strahlung oder auch
vorher oder danach zugegeben werden können.
Durch das Ausflocken mit hydroxidbildenden Flockungsmitteln fällt ein
Schlamm an, der hinreichend preßstabil ist, so daß das Wasser im Vergleich
zu den nach den bekannten Verfahren anfallenden Schlämmen bzw. Konzen
traten weitgehend ausgepreßt werden kann. Infolgedessen ergibt sich ein
weitgehend wasserfreier, fester Abfall, der als Sondermüll deponiert werden
kann.
Um den preßstabilen Schlamm zu erhalten, muß sichergestellt werden, daß die
lipophilen Stoffe im erforderlichen Umfang an die hydrophilen Hydroxide
gebunden werden. Um hierfür die erforderlichen positiven oder negativen
Ladungsträger zur Verfügung zu stellen, die bei den Hydroxiden bereits
vorhanden sind, wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfah
rensschritte erreicht, daß die lipophilen Stoffe die erforderlichen Ladungen
erhalten, um die erforderliche elektrochemische Anbindung der lipophilen
Stoffe an die Hydroxide zu gewährleisten.
Hierzu werden erfindungsgemäß an die im wesentlichen aus elektrisch neu
tralen Ketten von Kohlenwasserstoffen bestehenden lipophilen Stoffe
Hydroxylgruppen angelagert, die aus Sauerstoff und Wasserstoff bestehen,
wobei der Sauerstoff elektronegativ und der Wasserstoff elektropositiv
gelanden ist. Diese Anbindung wird durch eine Reaktion der lipophilen Stoffe
mit Hydroxylradikalen ermöglicht, die eine starke Reaktionsfreudigkeit zeigen.
Die durch Abspaltung aus Oxidationsmitteln wie z. B. durch Zerfall von Was
serstoffperoxid entstehenden Hydroxylradikalen zeigen jedoch eine extrem
kurze Lebensdauer. Durch die Abspaltung der Oxidationsmittel entstehen
zudem nur sehr wenige Hydroxylradikale. Die Ausbeute ist folglich sehr
gering. Um diese zu erhöhen, können dem Abwasser Katalysatoren zugegeben
und/oder das Abwasser mit ultravioletter Strahlung, bei der es sich grund
sätzlich um künstliche Strahlung handelt, ausgesetzt werden, wodurch der
Zerfall der Oxidationsmittel in Hydroxylradikale verstärkt wird. Folglich wird
deren Ausbeute erhöht, so daß es auf erkennbar wirtschaftlicher Weise ge
lingt, hinreichend viele Hydroxylradikale zu erzeugen, die mit den lipophilen
Stoffen reagieren.
Unerwarteterweise hat sich dabei gezeigt, daß pro Molekül eines langlebigen
lipophilen Stoffes nur sehr wenige Hydroxylgruppen angebunden werden
müssen, um eine ausreichende Ladungsverteilung für die Anbindung an die
Hydroxide zu erreichen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Oxidationsmit
tel in einer Menge einzusetzen sind, die geringer als 50%, vorzugsweise sogar
geringer als 10% des für die totale Oxidation der lipophilen Stoffe erforder
lichen Oxidationsmitteleinsatzes beträgt.
Auch ergibt sich eine hinreichende Ladungsverteilung bei den Molekülen der
lipophilen Stoffe, wenn nicht mehr als 0,03 mol, vorzugsweise nicht mehr als
0,01 mol pro mol zugesetztem Oxidationsmittel an Katalysatoren aus den Über
gangsmetallen zum Einsatz gelangen.
In bezug auf die gegebenenfalls einzusetzende ultraviolette Strahlung hat sich
gezeigt, daß die erforderliche elektrische Energie zwischen 10 und 500 Wh
vorzugsweise zwischen 50 und 150 Wh pro Kilogramm des zur Totaloxidation
erforderlichen Sauerstoffbedarfs liegt. Die ultraviolette Strahlung sollte dabei
ein Intensitätsmaximum im Bereich von 250 nm zeigen.
Insbesondere zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch die Kombi
nation der Verfahrensschritte aus:
- a) Versetzen des Abwassers mit Katalysatoren aus Ionen der Übergangsme talle,
- b) Versetzen des Abwassers mit Oxidationsmitteln,
- c) Aussetzen des Abwassers einer ultravioletten Strahlung,
- d) Hinzufügen von hydroxydbildenden Flockungsmitteln und
- e) Auspressen von durch die Flockung entstandenem preßstabilem Schlamm.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels noch
einmal erläutert.
Ein Abwasser der kosmetischen Industrie enthält lipophile Stoffe in der Grö
ßenordnung von 2000 mg/l und soll so behandelt werden, daß dieser Wert
vor der Einleitung in die öffentliche Kanalisation auf unter 100 mg/l gesenkt
wird. Der für die Totaloxidation erforderliche Sauerstoffbedarf im Rohwasser
beträgt ca. 10 000 mg/l. Nach der Behandlung beträgt der Sauerstoffbedarf
weniger als 5000 mg/l.
Das Abwasser wird in Chargen von ca. 1 m3 behandelt. Dieser werden 0,3 mol
Eisensalz in Form FeClSO4 zugesetzt. Sodann wird das Abwasser so lange mit
UV-Lampen bestrahlt, bis diese 2 kWh elektrische Energie in UV-Strahlung
umgesetzt und in das Abwasser eingestrahlt haben. Während der Bestrahlung
werden 40 mol H2O2 zudosiert. Nach der Bestrahlung wird 0,5 kg FeClSO4
zudosiert sowie so viel Ca(OH)2, daß der pH-Wert auf 9 bis 10 steigt. Die
Flockung wird mit etwas Polyelektrolyt in der Größenordnung von 20 g unter
stützt. Der geflockte Schlamm wird sedimentiert. Dabei fallen ca. 100 l
Schlamm mit ca. 5 kg Feststoffen an. Vor der Pressung in der Kammerfilter
presse wird nochmals zur Konditionierung 0,6 kg FeClSO4 zugesetzt und der
pH-Wert mit Ca(OH)2 auf 11 bis 12 angehoben. Nach der Pressung verbleiben
ca. 20 l Schlamm mit ca. 7 kg Feststoffen, die zu entsorgen sind.
Claims (12)
1. Verfahren zum Behandeln von lipophile Stoffe enthaltendem Abwasser,
insbesondere der kosmetischen Industrie,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Abwasser Katalysatoren und/oder Oxidationsmittel zugegeben
werden und daß das Abwasser einer künstlichen UV-Strahlung ausgesetzt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Abwasser vor, während und/oder nach dessen Behandlung
hydroxidbildende Flockungsmittel zugesetzt werden und anschließend aus
durch die Flockung entstandenem preßstabilem Schlamm Wasser ausge
preßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Katalysatoren Ionen eines oder mehrerer Übergangsmetalls
bzw. -metalle benutzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid oder Ozon benutzt wird.
5. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Oxidationsmittel in einer Menge dem Abwasser zugesetzt wird,
die weniger als 50% des chemischen Sauerstoffbedarfs beträgt.
6. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Oxidationsmittel in einer Menge dem Abwasser zugesetzt wird,
die weniger als 10% des chemischen Sauerstoffbedarfs beträgt.
7. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der Katalysatoren weniger als 0,05 mol pro mol einge
setztem Oxidationsmittel ist.
8. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der Katalysatoren weniger als 0,01 mol pro mol einge
setztem Oxidationsmittel ist.
9. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Energie von die künstliche UV-Strahlung erzeugenden
Strahlungsquellen zwischen 50 und 1000 Wh pro Kilogramm des zur
Totaloxidation erforderlichen Sauerstoffbedarfs beträgt.
10. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Energie von die künstliche UV-Strahlung erzeugenden
Strahlungsquellen zwischen 100 und 400 Wh pro Kilogramm des zur
Totaloxidation erforderlichen Sauerstoffbedarfs beträgt.
11. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die künstliche UV-Strahlung ein Intensitätsmaximum im Bereich von
250 nm aufweist.
12. Verfahren zum Entfernen lipophiler Stoffe aus Abwasser, insbesondere
der kosmetischen Industrie,
gekennzeichnet durch
die Verfahrensschritte:
- a) Versetzen des Abwassers mit Katalysatoren bestehend aus Ionen der Übergangsmetalle,
- b) Versetzen des Abwassers mit Oxidationsmitteln,
- c) Aussetzen des Abwassers einer künstlichen UV-Strahlung,
- d) Adsorbieren der ursprünglichen lipophilen Stoffe an hydroxidbildende Flockungsmittel,
- e) Auspressen von durch die Flockung entstandenem preßstabilem Schlamm.
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