DE4206646C2 - Verfahren zur Reinigung von Abwasser und Adsorptionsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von industriellem und kommunalem Abwasser mit Hilfe von Adsorp­ tionsmitteln gemäß Oberbegriff des Anspruch 1 oder Anspruch 2. Die Erfindung betrifft außerdem ein Adsorptionsmittel ge­ mäß Oberbegriff des Anspruches 6.

Zur Abwasserreinigung sind viele mechanisch oder biolo­ gisch arbeitende Reinigungsverfahren oder auch kombinierte Verfahren bekannt. Die DE-PS 26 40 875 beschreibt ein zwei­ stufiges belebtes Schlammverfahren zur Reinigung von Abwas­ ser, bei dem das Abwasser mit Umgebungsluft belebt, dann ei­ ner Zwischenklärung zugeführt und erneut in einer zweiten Stufe mit Umgebungsluft belebt wird, bevor das Wasser weite­ ren Nachreinigungsstufen zugeführt wird. Durch entsprechende Teilrückführung von Schlamm wird eine besonders günstige Rei­ nigungswirkung bei verringertem Energieaufwand erreicht. Den­ noch enthält mechanisch oder biologisch gereinigtes Abwasser häufig schädliche Stoffe, die entfernt werden müssen, um das Abwasser den Vorflutern zuführen zu können, da nur so die behördlichen Auflagen zu erfüllen sind. Bei diesen Stoffen handelt es sich beispielsweise um Phosphate oder Stickstoff­ verbindungen sowie biologisch nicht oder nur schlecht abbau­ bare Rückstände stabiler organischer Verbindungen. Durch Zu­ gabe bestimmter anorganischer Fällungs-, Flockungs-, Tren­ nungs-und Adsorptionsmittel wird versucht, auch diese noch enthaltenen schädlichen oder unerwünschten Stoffe aus dem Abwasser herauszuholen. Als solche anorganischen Adsorptions­ mittel ist unter anderem Bentonit und auch Aktivkohle be­ kannt. Diese werden u. a. in Form von Filtern mit dem Abwas­ ser in Kontakt gebracht, so daß die geschilderten Schadstoffe aufgefangen und adsorbiert werden können. Nachteilig dabei ist, daß die Reinigungseffekte je nach Zusammensetzung des Abwassers unbefriedigend sind oder aber eine vorherige weit­ gehende biologische oder mechanische Klärung erforderlich ist, bevor überhaupt die anorganischen Adsorptionsmittel zum Einsatz kommen können, wobei sie eben wiederum nur gewisse Reinigungseffekte erbringen.

Die JP 57-105 282 Ref. aus Chemical Patents Index Der­ went Publications Ltd., Ref. Nr. 66 544 E/32 lehrt ein Ver­ fahren, bei dem Bentonitpulver, ohne nähere Angabe, mit Alu­ miniumsulfat und anionischem Polymer eingesetzt wird, um Ab­ wasser aufzubereiten. Es wird also ausschließlich Bentonit und ein Flockungsmittel eingesetzt, so daß der Reiniungsef­ fekt allein vom Bentonit ausgeht. Die EP 0 134 393 B1 schlägt die Zugabe von Aktivkohle zum Abwasser vor, wobei dann an­ schließend Elektrolyt und Flockungsmittel in Form von Bento­ nit und auch Kalk zugegeben werden. Diese einzelnen Stoffe werden getrennt zugegeben, so daß sie sich gegenseitig nicht beeinflussen und stützen können.

Zur Bekämpfung ölhaltiger Wässer, insbesondere Ölemul­ sionen ist das Verfahren nach der US-PS 4 415 467 gedacht. Aus der JA-4840681-Q Ref. aus Chemical Patents Index Derwent Publication Ltd., Ref. Nr. 55158U-EJ ist die Zugabe eines Pulvergemisches bekannt, das aber nicht auf Bentonit, Aktiv­ kohle und Kalkhydrat beruht. Das gleiche gilt auch für die JP-57-119886 Ref. aus Chemical Patents Index Derwent Publica­ tion Ldt., Ref. Nr. 73492E-35 sowie auf die JP-56-58598 Ref. aus Chemical Patents Index Derwent Publication Ldt., Ref. Nr. 50390D-28, DE-OS 15 17 730, DE-OS 42 00 479 und DE-PS 36 36 993. All diesen bekannten Verfahren und Adsorptionsmitteln ist gemeinsam, daß ein ungenügender Reinigungseffekt zu ver­ zeichnen ist, weil zwar teilweise auch Gemische eingesetzt werden, nicht aber solche, die sich gegenseitig helfen und beeinflussen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rei­ nigungsverfahren für Abwasser und ein Adsorptionsmittel zu schaffen, die eine einfache optische Reinigung mit sicherer Abtrennung aller schädlich oder belastenden Stoffe von der Wasserphase ermöglichen, ohne daß umfangreiche mechanische oder biologische Reinigungsstufen zwangsweise erforderlich sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bentonitpulver in Form von neutralem und aktiviertem Bento­ nit, Aktivkohle und Kalkhydrat in Pulverform zusammenge­ mischt, mit geringen Mengen Aluminiumsulfat und anionischem Polymer vermischt und dann auf das bewegte Abwasser als Kom­ bi-Adsorptionsmittel dosiert aufgestreut wird und daß nach vorgegebener Verweilzeit die Phasen Klarwasser und Hydroxyd­ schlamm getrennt werden. Statt der getrennten Aufmahlung und der dann anschließenden Mischung wird ein verbesserter Misch­ effekt dadurch erzielt, daß die einzelnen Stoffe vor der Ver­ mahlung gemischt und dann gemeinsam vermahlen und dann mit geringen Mengen Aluminiumsulfat und anionischem Polymer ver­ mischt werden.

Bei Anwendung eines derartigen Verfahrens ergibt sich überraschend ein vollständiger Reinigungseffekt für das Ab­ wasser, weil die verschiedenen, in Mischung zugegebenen Ad­ sorptionsmittel nunmehr sich gegenseitig unterstützen und entlastend tätig werden, so daß man anschließend einen Schlamm erhält, der alle im Abwasser enthaltenen schädlichen Stoffe aufweist. Durch die Verbindung mit dem Kombi-Adsorp­ tionsmittel werden diese schädlichen Stoffe vorteilhaft so adsorbiert, daß sie die Eigenschaften des Schlammes nicht negativ beeinflussen. Vielmehr kann der Hydroxydschlamm vor­ teilhaft weiterverarbeitet, vorzugsweise getrocknet und ge­ preßt werden, um dann in der Regel einer thermischen Ausnut­ zung oder einer Endablagerung zugeführt zu werden. Über das bewegte Wasser ist sichergestellt, daß das Adsorptionsmittel wirklich auch vom Abwasser aufgenommen wird, wobei es dann schon nach kurzer Verweilzeit nämlich nach 5 Minuten etwa wirksam wird, so daß dann Klarwasser von Hydroxydschlamm ge­ trennt werden kann, um den Hydroxydschlamm dann wie bekannt weiter aufzuarbeiten. Besonders günstig ist der Reinigungs­ effekt, wenn die einzelnen Stoffe vorab miteinander gemischt und dann gemeinsam und damit in einer optimalen Mischung auf das bewegte Wasser aufgegeben werden. Vorteilhaft bei der ge­ meinsamen Zerkleinerung ist vor allem auch, daß alle Kompo­ nenten die gleiche Korngröße erreichen bzw. in etwa er­ reichen, so daß ein sehr gleichmäßiges Adsorptionsmittel für die Verarbeitung in Kläranlagen zur Verfügung gestellt werden kann.

Mengenmäßig sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß 400 kg Kalkhydrat, 200 kg neutraler Bentonit, 300 kg al­ kalisch aktivierter Bentonit und 100 kg Aktivkohle zusammen­ gemischt werden. Je nach Abwasserzusammensetzung kann es da­ bei zweckmäßig sein, die einzelnen Anteile der Kombi-Adsorp­ tionsmittel zu variieren, ohne daß man auf eine der Komponen­ ten verzichten kann bzw. sollte.

Je nach Verschmutzungsgrad des Abwassers wird das Ad­ sorptionsmittel mit 0,01 bis 8 g/l Abwasser zugegeben, um den angestrebten vollständigen Reinigungseffekt zu erreichen.

Die heute im Einsatz befindlichen Kläranlagen sind ver­ fahrensmäßig nicht nur den zu erwartenden Abwassermengen, sondern vor allem auch der Abwasserzusammensetzung entspre­ chend ausgelegt. Es ist bei der Verwirklichung des Verfahrens zweckmäßig, Menge und Zugabeort je nach Kläranlage und nach vorherigen Versuchen vorzugeben. Dabei können die weiteren Reinigungsstufen durch Zugabe des Kombi-Adsorptionsmittels gezielt beeinflußt werden bzw. entlastet werden, wodurch wie­ derum der gesamte Reinigungserfolg einer derartigen Kläran­ lage positiv beeinflußt werden kann. Dabei ist es besonders wichtig eine gleichmäßige Mischung des Kombi-Adsorptionsmit­ tels vorzugeben. Diese gleichmäßige Mischung wird erfindungs­ gemäß dadurch erreicht, daß die einzelnen Stoffe gemäß Anspruch 2 vor der Vermahlung gemischt und dann gemeinsam gemahlen also zerklei­ nert werden.

Nach dem Mischen oder dem Misch-Zerkleinern ist zur Op­ timierung der Wirkung des Bentonits vor allem vorgesehen, daß das Kombi-Adsorptionsmittel vor dem Einsatz vorbefeuchtet wird. Damit können die Bentonit- aber auch die anderen Kompo­ nenten ihre Funktion anschließend nach dem Zumischen zum Ab­ wasser noch besser erfüllen. Dabei wird Wasser kontinuierlich zugegeben, und so dosiert, daß die gezielte Befeuchtung des Kombi-Adsorptionsmittel erreicht wird.

Das Kombi-Adsorptionsmittel zur Reinigung oder Nachrei­ nigung von industriellem und/oder kommunalem Abwasser besteht lediglich aus anorganischem Material, wobei das Hauptträger­ material gemahlenes Kalkhydrat ist, dem etwa gleiche Mengen von gemahlenem neutralem und alkalisch aktiviertem Bentonit, Aktivkohle sowie Aluminiumsulfat und anionisches Polymer in geringen Mengen zugemischt sind. Ein derartiges, ja als Kom­ bi-Adsorptionsmittel bezeichnetes Material ist bestens geeig­ net, um auch schwieriges Abwasser soweit zu reinigen, daß es ohne weitere Behandlung dem Vorfluter zugeführt werden kann. Vorteilhafterweise ist es sogar möglich, mit einem derartigen Kombi-Adsorptionsmittel auch Trinkwasser zu reinigen und zwar von abbauresistenten Substanzen aus dem früheren Abwasser bzw. Oberflächenwasser. Somit kann dieses Kombi-Adsorptions­ mittel auch für die Trinkwasseraufbereitung eine wesentliche Rolle übernehmen. Vorteilhaft ist weiter, daß dieses Adsorp­ tionsmittel günstig gelagert, transportiert und verarbeitet werden kann, weil es eine pulverige Form hat und als anorga­ nisches Material von ihm eine Gefährdung nicht ausgeht. Als besonders günstige Zusammensetzung für ein derartiges Kombi- Adsorptionsmittel hat sich eine Mischung herausgestellt, bei der die Gewichtsanteile mit 400 kg Kalkhydrat (93 bis 95% Ca (OH)2), 200 kg Bentonit neutral, 300 kg alkalisch aktiviert und 100 kg Aktivkohle (rund 1000 m²/g) im Kombi-Adsorptions­ mittel vorgegeben sind. Diese Mischung wird, wie bereits wei­ ter vorne erläutert, durch Zusammenbringen der einzelnen Kom­ ponenten hergestellt, wobei eine gleichmäßige Mischung zweck­ mäßig ist, um die gewünschte Wirkung sicherzustellen. Zur Verbesserung der Flockungseigenschaften ist diesem Kombi-Ad­ sorptionsmittel Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat zu­ gegeben, was weiter vorne erläutert ist, wobei diese Kompo­ nenten auch im nachhinein zugemischt werden können oder aber zusammen mit dem pulverförmigen Kombi-Adsorptionsmittel. Zur weiteren Optimierung kann dem Kombi-Adsorptionsmittel ein weiterer, die Entwässerbarkeit und die Schlammeigenschaften verbessernder bzw. neutralisierender Stoff zugegeben werden, um beispielsweise das Ablagern eines derartigen Schlammes in der Landwirtschaft zu ermöglichen, ohne daß dort die Gefahr besteht, daß durch den Schlamm nachteilige Stoffe sich vom Schlamm trennen und in das Trinkwasser gelangen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Kombi- Adsorptionsmittels Lösungen vorgegeben werden, die ein ein­ wandfreies Behandeln des Abwasser ermöglichen und zwar über­ raschend auch durch Verzicht auf die biologische Reinigung. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des Kombi- Adsorptionsmittels wird quasi eine physiko-chemische Abwas­ serbehandlung erreicht, wobei vorteilhaft auch eine vollstän­ dige optische Reinigung gelingt, so daß insgesamt ein Abwas­ ser in den Vorfluter abgegeben wird, das frei von jeglichen Schadstoffen ist. Dabei kann das Verfahren und kann das Ad­ sorptionsmittel ergänzend oder auch zusätzlich zu konventio­ nellen Reinigungsverfahren eingesetzt werden, letzteres ins­ besondere, wenn die konventionellen Reinigungsverfahren al­ lein keinen ausreichenden Behandlungseffekt ergeben. Durch einen kombinierten Einsatz mit biologischen und mechanischen Verfahren können die Kosten dieser Verfahren durch zusätzli­ chen Einsatz bzw. Verwirklichung des Verfahrens gesenkt wer­ den. Selbst schwierige Emulsionen können mit Hilfe des Ver­ fahrens bzw. des Adsorptionsmittels behandelt werden. Kurze Sedimentations- und Filtrationszeiten, verbunden mit einer leichten mechanischen Entwässerbarkeit der Flocke sind weite­ re vorteilhafte Ergebnisse. Ein Einsatz des Adsorptionsmit­ tels bei der mechanischen Schlammentwässerung ist wegen sei­ ner ausgeprägten Koagulierungswirkung ebenfalls gegeben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Ein­ zelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe einer Kläranlage und

Fig. 2 die für die Verwirklichung des Verfahrens not­ wendigen Teile der Kläranlage im Einzelschema.

Fig. 1 zeigt eine Kläranlage in schematischer Darstel­ lung, wobei die Kläranlage allgemein mit 1 bezeichnet ist. Das Abwasser wird über den Abwasserzulauf 2 zunächst einer ersten Biostufe 3 zugeführt, wo ein Belebtschlammverfahren bei­ spielsweise angewendet wird. Hier wird Umgebungsluft zuge­ führt, so daß der Schlamm in eine Biomasse umgewandelt werden kann.

Mit 4 ist eine Zwischenklärung bezeichnet, wo ein Teil des Schlammes bereits abgezogen wird, während das übrige Ab­ wasser einer zweiten Biostufe 5 zugeführt wird. Denkbar ist es, einen Teil des Belebtschlammes in der Biostufe 5 jeweils im Kreislauf zu führen oder aber in Kombination mit der Bio­ stufe 3.

Das entsprechend behandelte Abwasser gelangt dann in die Nachklärung 6, wo eine Zugabe des Kombi-Adsorptionsmittels erfolgen kann. Der abgesetzte Schlamm wird über die Schlamm­ schleuse 14, die jeder Nachklärung bzw. Zwischenklärung 4, 6, 7 zugeordnet ist, der Schlammleitung 15 übergeben, von wo der Schlamm zur Weiterverarbeitung vorzugsweise gepumpt wird.

Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführung ist der Nachklärung 6 eine zweite Nachklärung 7 angeschlossen, wo hier das aus den Bunkern 8, 9, 10, 11 gemischt zugeführte Adsorptionsmittel gleichmäßig dosiert dem Abwasser zugegeben wird. Hierzu dient ein Verteilungsteller 12, der das Kombi- Adsorptionsmittel gleichmäßig auf die Oberfläche des in der Nachklärung 7 gesammelten Abwassers aufgibt. Über die Schlammschleuse 14 und die Reinwasserschleuse 13 kann die Verweilzeit in der Nachklärung 7 genau eingestellt und einge­ halten werden.

Weiter vorn ist bereits erläutert worden, daß über die Schlammschleusen 14 der Schlamm in die Schlammleitung 15 ge­ geben wird, von wo er auf den Filter 16 gepumpt wird. Hier wird dem entwässerungsfreudigen Schlamm das Wasser entzogen, so daß dann der getrocknete und vorzugsweise auch gepreßte Schlamm dann der Schlammverwertung 17 zugeführt werden kann. Aufgrund der gepreßten Form kann der getrocknete Schlamm vor­ teilhaft zwischengelagert werden, ohne daß die Gefahr be­ steht, daß dieses Material die Umwelt beeinträchtigt. Viel­ mehr ist es durch die Zusammensetzung und die Bearbeitung so zusammengepreßt, daß auch längere Zwischenlagerungen durchaus denkbar sind. Der getrocknete bzw. entwässerte Schlamm kann dann für die verschiedensten Einsatzzwecke beispielsweise auch für eine Verwertung in der Landwirtschaft vorgesehen werden.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Kläranlage nach Fig. 1, wobei hier ergänzend zu den Bunkern 8, 9, 10, 11 für Kalkhydrat, die beiden Bentonite und die Aktivkohle zusätz­ lich noch ein für Polyelektrolyt oder Aluminiumsulfat vorge­ sehener Zusatzbunker vorgesehen ist. Nach der Darstellung in Fig. 2 werden die einzelnen Komponenten vorzugsweise einer Mischtrommel zugeführt, wo sie intensiv miteinander vermischt werden, so daß sich ein gleichmäßig zusammengesetztes Kombi- Adsorptionsmittel ergibt.

Das entsprechend gemischte Kombi-Adsorptionsmittel kann gemäß Fig. 2 einer Befeuchtungstrommel 21 zugeführt werden, um insbesondere die Bentonite vorzubefeuchten, so daß sie ihre Funktion anschließend nach dem Zumischen zum Abwasser noch besser erfüllen können. Über 22 erfolgt ein Wasserzu­ lauf, der so dosiert sein kann, daß eine gezielte Befeuchtung des Kombi-Adsorptionsmittels vorgenommen werden kann.

Aus der Mischtrommel 20 direkt oder der Befeuchtungs­ trommel 21 gelangt das Kombi-Adsorptionsmittel dann in die Nachklärung 7, die hier mit einem Klärwerk 23 versehen ist, um eine gleichmäßige Durchmischung zu erreichen. Gelangt das Kombi-Adsorptionsmittel direkt aus der Mischtrommel 20 in die Nachklärung 7, so ist der in Fig. 1 wiedergebene Verteiler­ teller 12 zweckmäßig einzusetzen.

Das Abwasser erreicht bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführung über den Abwasserzulauf 24 die Nachklärung 7, wo­ bei auch hier die Abtrennung der festen Phase, d. h. des Schlammes durch die Schlammschleuse geregelt wird.

In den Bunkern 8 bis 11 kann auch grobstückigeres Mate­ rial vorgehalten werden, das dann gemeinsam einer Kombi-Trom­ mel 25 zugeführt wird, um es in die vorgesehene Pulverform zu bringen. Ggf. kann über 22′ auch eine Befeuchtung des Mate­ rials vorgenommen werden, wobei dieses Material dann wie wei­ ter oben geschildert etwa trocken oder als Suspension der Nachklärung 7 zugeführt wird.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin­ dungswesentlich angesehen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reinigung von industriellem und kommunalem Abwasser mit Hilfe von Adsorptionsmitteln in Form von Bentonitpulver, Aluminiumsulfat und anionischem Polymer, die dem Abwasser insbesondere ergänzend zu biologischen und/oder mechanischen Reinigungsstufen zugemischt werden, wobei der Niederschlag als Schlamm getrocknet und weiter verarbei­ tet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bentonitpulver in Form von neutralem und aktiviertem Bentonit, Aktivkohle und Kalkhydrat in Pulverform zusammen­ gemischt, mit geringen Mengen Aluminiumsulfat und anionischem Polymer vermischt und dann auf das bewegte Wasser als Kombi- Adsorptionsmittel dosiert aufgestreut wird und daß nach vor­ gegebener Verweilzeit die Phasen Klarwasser und Hydroxyd­ schlamm getrennt werden.

2. Verfahren zur Reinigung von industriellem und kommu­ nalem Abwasser mit Hilfe von Adsorptionsmitteln in Form von Bentonitpulver, Aluminiumsulfat und anionischem Polymer, die dem Abwasser insbesondere ergänzend zu biologischen und/oder mechanischen Reinigungsstufen zugemischt werden, wobei der Niederschlag als Schlamm getrocknet und weiter verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bentonitpulver in Form von neutralem und aktiviertem Bentonit, Aktivkohle und Kalkhydrat vor der Vermahlung ge­ mischt und dann gemeinsam vermahlen und mit geringen Mengen Aluminiumsulfat und anionischem Polymer vermischt und dann auf das bewegte Abwasser als Kombi-Adsorptionsmittel dosiert aufgestreut wird und daß nach vorgegebener Verweilzeit die Phasen Klarwasser und Hydroxydschlamm getrennt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 400 kg Kalkhydrat, 200 kg neutraler Bentonit, 300 kg al­ kalisch aktivierter Bentonit und 100 kg Aktivkohle zusammen­ gemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombi-Adsorptionsmittel je nach Verschmutzungsgrad des Abwassers mengenmäßig mit 0,01 bis 8 g/l Abwasser zugege­ ben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombi-Adsorptionsmittel vor dem Einsatz vorbefeuchtet wird.

6. Adsorptionsmittel zur Reinigung oder Nachreinigung industriellen und/oder kommunalen, organische oder anorgani­ sche Verbindungen aufweisenden Abwassers, bestehend aus Ben­ tonit, Aluminiumsulfat und anionischem Polymer, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptträgermaterial gemahlenes Kalkhydrat ist, dem etwa gleiche Mengen von gemahlenem neutralem und alkalisch aktiviertem Bentonit, Aktivkohle sowie Aluminiumsulfat und anionischem Polymer in geringen Mengen zugemischt sind.