DE4240064A1 - Verfahren und Anlage zum Reinigen von Abwasser - Google Patents
Verfahren und Anlage zum Reinigen von AbwasserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Reinigen von
Abwasser. Dabei wird wenigstens ein Teil der im Abwasser gelösten
Schadstoffe durch Adsorption an Braunkohlenkoks entfernt. Die Adsorp
tion erfolgt unter ständigem Rühren und ständiger Zufuhr von frischem
Braunkohlenkoks in ein Mischbecken, welches eine Suspension des
Braunkohlenkoks und Abwasser enthält. Nach der Zufuhr eines Mittels
zur Fällung/Flockung erfolgt das Abscheiden des beladenen Adsorbens
vom gereinigten Abwasser. Aus dem gereinigten Abwasser werden sodann
durch Flotation und Filtration ein Schmutzkonzentrat und gereinigtes
Wasser in einer dem Mischbehälter nachgeschalteten Abwasserreini
gungsanlage gewonnen.
Ein Verfahren und Vorrichtung zur Adsorption von Schadstoffen aus
Abwasser mit Hilfe von Braunkohlenkoks ist beispielsweise aus der
DE 41 35 724 A1 bekannt geworden.
Dem bekannten Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, die Reinigung von
Abwasser "mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern,
daß kein Aktivkohlebett benötigt wird". Zur Lösung dieser Aufgabe
wird aus adsorptionsfähigem, staubförmigem Braunkohlenkoks eine Ad
sorbens-Suspension gebildet, die dem Abwasser unter ständigem Rühren
dosiert beigemischt wird, wonach der mit den adsorbierten Schadstof
fen beladene Braunkohlenkoks nach einer zugeordneten Verweilzeit aus
dem gereinigten Abwasser abgeschieden werden kann. Demgemäß weist die
vorrichtungsgemäße bekannte Anlage ein mit einem Rührwerk versehenes
mit Abwasser, Flockungsmittel und einer Suspension des Adsorbensstaubs
beaufschlagbares Mischbecken auf, dessen Ausgang über eine Leitung an
die Abwasserreinigungsanlage angeschlossen ist.
Das bekannte Verfahren und die bekannte Anlage bestehen also im we
sentlichen aus einem Mischbecken, in welchem das Abwasser mit dem
adsorptionsfähigen Braunkohlenkoksstaub durch Rühren durchmischt
wird, so daß ein vorgereinigtes Wasser und beladenes Adsorbens anfal
len, die einer nachgeschalteten Abwasserreinigungsanlage zugeführt
werden müssen, wo das Schmutzkonzentrat vom gereinigten Wasser ge
trennt wird. Die bekannte Abscheidung kann nach dem Flockungsverfah
ren und/oder Flotationsverfahren und/oder Filtrationsverfahren erfol
gen, wobei die Zugabe der Flockungsmittel zum Mischbecken vorgesehen
ist.
Die praktischen, in einem Klärwerk für Abwasser gemachten Erfahrungen
haben allerdings gezeigt, daß mit Hilfe des bekannten Verfahrens und
einer demgemäßen Anlage schwierig zu reinigende Abwässer nicht in der
erforderlichen Weise geklärt werden können. Unter schwierig zu reini
gende Abwässer sind insbesondere solche zu zählen, die bei der Her
stellung und/oder Färbung von Textilien, sogenannte "textile Ab
wässer", anfallen. Wenn diese textilen Abwässer zusätzlich auch noch
mit organischen und anorganischen Komponenten anderen Ursprungs be
lastet sind, ist eine Klärung mit den bekannten Mitteln so gut wie
nicht möglich, bzw. wirtschaftlich nicht durchführbar.
Auch läßt die Zuführung des Flockungsmittels zum Mischbecken der be
kannten Einrichtung darauf schließen, daß dort nur ein diskontinuier
licher Betrieb möglich ist, weil bei gleichzeitigem Rühren eine
Flockenbildung und Fällung der Schadstoffe nicht möglich ist.
Aus diesen Nachteilen ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Er
findung, das bekannte Verfahren der Abwasserreinigung so weiterzubil
den, daß bei kontinuierlichem Dauerbetrieb eine weitgehende Entfer
nung von CSB-verursachenden Komponenten sowie eine Entfärbung des
Abwassers möglich sind. Die dabei zum Einsatz kommende Technik soll
variabel sein und auch den Bau und Betrieb von Abwasserreinigungsan
lagen unterschiedlicher Größe auf preiswerte, d. h. wirtschaftliche
Weise ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurde nun gefunden, daß insbesondere zur
Klärung von schwierigen, textilen Abwässern, das Vorschalten einer
biologischen Behandlungsstufe vor eine der bekannten Anlage entspre
chende Vorrichtung zu dem gewünschten Erfolg führt. Dabei wurde ge
funden, daß man das Abwasser vor der Reinigung mit dem adsorptiven
Braunkohlenkoks eine vorbestimmte Verweilzeit lang unter Zufuhr von
Luft durch eine von einem Festbett gebildete biologische Behandlungs
stufe hindurchleiten muß, bevor man es der adsorptiven Reinigung und
Nachklärung unterziehen kann. Auf den ersten Blick scheint diese er
findungsgemäße Erweiterung des bekannten Verfahrens und der Anlage
zunächst auf eine Vergrößerung hinauszulaufen. Dieser Eindruck ver
wischt aber die Tatsache, daß man insbesondere zur adsorptiven Reini
gung von farbigem Abwasser unvergleichlich große Mengen an Adsorp
tionsmitteln benötigt. Im vorliegenden Falle werden durch die vorge
schaltete biologische Behandlungsstufe zum einen die organischen In
haltsstoffe weitgehend abgebaut, so daß diese keine Konkurrenzadsorp
tion verursachen, zum anderen werden die Farbenmoleküle gewissermaßen
"biologisch verändert" und können anschließend um so sicherer und
vollkommener innerhalb der adsorptiven Reinigungsstufe üblicher Größe
aus dem Abwasser entfernt werden.
Als geeignet hat sich eine Verweilzeit des Abwassers in der biologi
schen Behandlungsstufe zwischen 4 und 10 Stunden erwiesen. Aufgrund
der sehr guten Ergebnisse bezüglich des CSB-, BSB5- und TOC-Abbaus
sowie der Entfernung der Farbigkeit kann die erfindungsgemäße Verfah
renskombination als sicherer Weg zur Lösung des vorliegenden Problems
betrachtet werden. Zur Erklärung:
- - CSB = Chemischer Sauerstoffbedarf,
- - BSB5 = Biologischer Sauerstoffbedarf nach 5 Tagen und
- - TOC = Total Organic Carbon (gesamter organischer Kohlenstoff).
Die stabile Reinigungsleistung auf hohem Niveau erlaubt sogar, die
Wiederverwendung zumindest eines Teils des gereinigten Wassers,
welches aus dem Abwasser aufbereitet wurde, im Textilbetrieb. Auf
diese Weise kann der Frischwasserverbrauch - und damit einhergehend
auch die Abwassermenge - wesentlich gesenkt werden, was sowohl
ökologisch als auch ökonomisch von Vorteil ist. In der Zusammenschau
kann die erfindungsgemäße Lösung als eine zweistufige
Verfahrensführung angesehen werden, welche aus einer:
- - biologischen Behandlungsstufe mit
- - einer nachgeschalteten Adsorptionsstufe jeweils auf der Basis von Braunkohlenkoks besteht.
Innerhalb der Festbett-Biologie bildet sich eine polyvalente, sich im
Stoffwechsel gegenseitig ergänzende Biozönose aus, die zu Stoff
wechselleistungen führt, welche bei üblichen Kläranlagen sonst nicht
erreicht wurden. In einem gut belüfteten, festen Koksbett gedeihen
Anaerobier neben Aerobiern, wodurch ein biologischer Abbau von Farb
stoffen und organischen Schmutzstoffen in optimaler Weise erfolgen
kann.
In dem polyvalenten Symbiosesystem, wo Organismen anaerob und aerob
nebeneinander arbeiten, werden Stoffwechselvorgänge gleichzeitig er
möglicht, die ansonsten in zwei unabhängigen Stufen vollzogen werden
müssen. Es überrascht deswegen nicht, wenn nach diesem Verfahren als
persistent geltende Verbindungen oftmals ebensogut abgebaut werden,
wie biologisch leicht zu oxidierende.
Die Immobilisierung von Biomasse innerhalb des Festbetts bietet dar
über hinaus weitere Vorteile:
- - unabhängig von der Wachstumsrate und vom Überschußschlammabzug können sich auch Spezialisten unter den Mikroorganismen anrei chern, die sich zur Elimination schwer abbaubarer CSB-verur sachender organischer Schadstoffe eignen. Diese Spezialisten wer den nicht von außen zugegeben (Fermenter), sondern selektieren sich stabil aus dem Nahrungsangebot der Abwasserinhaltsstoffe,
- - unabhängig von der Wirkungsweise von Nachklärbecken können auch Abwässer, die Blähschlamm oder einen schlecht flockenden Belebt schlamm hervorrufen, problemfrei gereinigt werden. Im wesentli chen wirken hierbei die katalytische Umsetzung von H2S (zu Sul fat) sowie die Adsorption toxischer Komponenten an Braunkohlen koks,
- - im Vergleich zu suspendierten Systemen, wie z. B. Belebtschlamm becken, fällt erstaunlich wenig Überschußschlamm an. Der Fest bettreaktor braucht auch nach einem längeren Benutzungszeitraum nicht rückgespült zu werden und
- - die Geruchsbelästigung ist ausgesprochen gering.
Die adsorptive, an die biologische Behandlung angeschlossene Reini
gung des Abwassers wird innerhalb eines sogenannten "Rührschlaufen
reaktors" durchgeführt. Hierzu kann allgemein ausgeführt werden, daß
Schlaufenreaktoren in der verfahrenstechnischen Industrie bekannt und
weitgehend auch großtechnisch eingeführt sind. Die Einsatzgebiete von
Rührschlaufenreaktoren sind Prozesse zur Stoffumwandlung, in denen
hohe Stoffübergangswerte gefordert werden, wobei der Dreiphasenbe
trieb (Flüssigkeit, Gas, Feststoff) ebenso möglich ist wie der Zwei
phasenbetrieb (Flüssigkeit/Feststoff bzw. Flüssigkeit/Gas bzw. Gas/
Feststoff). Als wesentliche Betriebs- und Systemparameter für den
Rührschlaufenreaktor gelten Energieeintrag, Gehalte an Feststoff und
Gas, Feststoffpartikelgröße sowie dimensionslose Kennzahlen der Hy
drodynamik und der Ähnlichkeitsmechanik. In der Abwassertechnik wer
den Schlaufenreaktoren seit Jahren großtechnisch genutzt. Dort sind
sie beispielsweise bekannt als Air-Lift-Reaktoren oder Turmbiolo
gien.
Die Weiterentwicklung von Schlaufenreaktoren zu Rührschlaufenreakto
ren wurde im Hinblick auf eine größere einzukoppelnde Energiedichte
und zur optimalen Anpassung an variable Betriebsbedingungen betrie
ben. Der Rührer im Leitrohr ermöglicht außerdem eine dreidimensionale
Strömung, wobei der eigentlichen geraden Umlaufströmung (Schlaufe)
eine vom Leitrohr nach außen (radial) gerichtete Strömungskomponente
überlagert wird. Insgesamt stellt sich damit im Reaktor ein schrau
benartig gewendeltes Strömungsprofil ein. Je nach Drehrichtung des
Rührers wird die Strömung im Leitrohr nach oben oder unten gerichtet.
Im Falle einer Abwärtsströmung bildet sich im oberen Bereich des
Leitrohres eine Trombe aus, über die Luft in das System eingezogen
wird. Da evtl. im Abwasser vorhandenes H2S bakterientoxisch wirkt,
sind solche Abwässer schwierig zu klären. Mit Hilfe der Trombe, d. h.
der Zuführung von Luft, wird das H2S katalytisch aufoxidiert, wo
durch das Verfahren bei kombinierten Reinigungsverfahren, wie aero
biologischer mit adsorptiver Komponente, bevorzugt angewendet werden
kann. Die rein adsorptive Reinigung von Abwässern erfolgt mit einer
im Leitrohr aufwärtsgerichteten Strömung, um eine durch Lufteinschluß
ungestörte Ausbildung von Turbulenzballen zu ermöglichen.
Als Adsorptionsmittel wird im Rührschlaufenreaktor bevorzugt Braun
kohlenkoks eingesetzt. Er kann als Pulver mit Korngrößen
40% 100 µm oder als feines Granulat zugegeben werden. Durch die
intensive Schlaufenbewegung entsteht ein Koksabrieb in der Größenord
nung von 20 µm - teilweise noch kleiner -, so daß eine hohe Adsorb
tionskinetik und Beladung des Braunkohlenkokses gewährleistet sind.
Insgesamt steht mit der Festbett-Biologie und dem Rührschlaufenreak
tor eine Technik zur Verfügung, die äußerst leistungsfähig ist, einen
robusten Alltagsbetrieb erträgt, kein besonders geschultes Bedie
nungspersonal erfordert sowie durch das ausgezeichnete Teil- und
Hochlastverhalten auch "scharfe" Überwachungswerte des Reinwassers
sicher einzuhalten vermag. Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen die
Fig. 1 das Schema einer Anlage zur biologisch/adsorptiven Reini
gung von Abwässern, und
am Beispiel der Aufbereitung von Textilabwasser,
am Beispiel der Aufbereitung von Textilabwasser,
Fig. 2 die CSB-Elimination,
Fig. 3 die BSB5-Elimination,
Fig. 4 die TOC-Eliminierung,
Fig. 5 die AOX-Eliminierung,
Fig. 6a die DFZ für die Farbe Gelb,
Fig. 6b die DFZ für die Farbe Rot,
Fig. 6c die DFZ für die Farbe Blau,
(zur Erklärung: DFZ = Durchsichtsfarbzahl)
Fig. 7 die Elimination von Schwermetallen,
Fig. 8 das Blockschaltbild für eine Großanlage zur Aufbereitung
von Abwasser und
Fig. 9 ein Aufbaukonzept für eine Großanlage mit einem Festbett
und Rührschlaufenreaktoren.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
beispielsweise aus einem Festbettreaktor 1, der mit einem Festbett 2
aus Braunkohlenkoksgranulat in einer Körnung zwischen 1 und 6 mm
Durchmesser gefüllt ist. Auf der Unterseite des Festbettreaktors 1
ist ein Anschluß 3 vorgesehen, über welchen das Braunkohlenkoksgranu
lat des Festbetts 2 belüftet werden kann. Ungereinigtes oder vorge
filtertes Abwasser 4 fließt dem Festbettreaktor 1 von einer Seite zu
und, nach Durchfließen des Braunkohlenkoksgranulats des Festbettes 2,
auf der anderen Seite als biologisch behandeltes Abwasser 5 wieder
aus dem Festbettreaktor 1 ab.
Das biologisch behandelte Abwasser 5 wird von oben in einen Rühr
schlaufenreaktor 6 eingeleitet. Der Rührschlaufenreaktor 6 weist ein
zentrales Leitrohr 7 auf, dem ein Rührer 8 zugeordnet ist, der außer
halb des Leitrohres 7 drehbar gelagert ist. Der Antrieb (nicht ge
zeigt) des Rührers 8 erfolgt ebenfalls von außerhalb. Von außerhalb
des Rührschlaufenreaktors 6 ist außerdem eine Zuleitung 9 für Braun
kohlenkoksstaub vorgesehen, der aus einem Silobehälter 10 über ein
Zellenrad 11 kontinuierlich abgezogen und in den Rührschlaufenreak
tor 6 hineingefördert wird. Innerhalb des Rührschlaufenreaktors 6
erfolgt die adsorptive Reinigung des biologisch behandelten Abwas
sers 5 an dem Braunkohlenkoksstaub, wobei sich innerhalb des Rühr
schlaufenreaktors 6 eine Suspension 12 aus adsorptiv beladenem Braun
kohlenkoksstaub und Abwasser einstellt. Diese Suspension 12 wird am
oberen Teil des Rührschlaufenreaktors 6 über eine Leitung 13 abgezo
gen und in einen Schrägklärer 14 eingeleitet. Zugleich mündet in die
Leitung 13 eine Zuleitung 15 für ein Fällungs-/Flockungsmedium 16.
Bei dem Fällungs-/Flockungsmedium handelt es sich beispielsweise um
ein Eisen- oder Aluminiumsalz.
Das Fällungs-/Flockungsmedium 16 bewirkt bei der in den Schrägklä
rer 14 eingeleiteten Suspension 12 das Ausfällen von weiteren in dem
Abwasser gelösten Schmutzstoffen in Form von Flocken, soweit diese
Schmutzstoffe nicht an den Braunkohlenkoks adsorptiv angelagert wer
den konnten. Jedenfalls ist am unteren Ende des Schrägklärers 14 ein
Abzug 17 für ein Schmutzkonzentrat vorgesehen, welches aus den ausge
fällten Schmutzstoffen und dem adsorptiv beladenen Braunkohlenkoks
besteht. Schrägklärer 14 sind an sich Stand der Technik und bedürfen
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung keiner weiteren Erklä
rung. Am oberen Ende des Schrägklärers 14 kann schließlich ein gerei
nigtes Abwasser über einen Ablauf 18 abgezogen werden, das auch noch
über einen nachgeschalteten Behälter 19 geführt wird, der mit Braun
kohlenkoks als Filter gefüllt ist, bevor es als gereinigtes Wasser 20
in den Vorfluter (nicht gezeigt) eingeleitet oder einer weiteren Ver
wendung zugeführt werden kann.
Besonders geeignet ist das gereinigte Wasser 20 zur Wiederverwendung
bei der Herstellung bzw. Färbung von Textilien, wobei es üblich ist,
zumindest einen Teil des dort anfallenden Wasserbedarfs durch das
gereinigte Wasser 20 zu decken, um auf diese Weise die kostbaren Vor
räte an Frischwasser zu schonen. Bei der Reinigung von textilen Ab
wässern 4 hat es sich auch als nützlich erwiesen, vor den Festbett
reaktor 1 einen Pufferbehälter (nicht gezeigt) vorzuschalten, wo die
in unterschiedlichen Mengen und unterschiedlichen Belastungsgraden
anfallenden Schmutzwässer vorher gesammelt und ausgeglichen werden
sowie deren pH-Wert eingestellt wird, bevor sie der erfindungsgemäßen
Abwasserreinigung zugeführt werden. Weiterhin hat es sich insbeson
dere für die Reinigung von Textilabwässern als nützlich erwiesen, das
Abwasser 4 vor dem Einleiten in den Festbettreaktor 1 wenigstens
durch einen Kiesfilter 21 - Fig. 8 und 9 - hindurchzuleiten damit
die üblicherweise in dem textilen Abwasser enthaltenen Faserstoffe
ausgehalten werden können, bevor das Abwasser in das Festbett 2 aus
Braunkohlenkoksgranulat gelangt.
Während die Verweilzeit des Abwassers 4 in dem Festbettreaktor 1
zwischen 4 und 10 Stunden bemessen wird, beträgt die Verweilzeit des
biologisch behandelten Abwassers 5 innerhalb des Rührschlaufenreak
tors 6 nur etwa 30 - 90 Minuten und der Durchlauf der Suspension 12
durch den Schrägklärer 14 auch etwa 30 - 90 Minuten. Legt man diese
Verweilzeit-Verhältnisse zugrunde, so erhält man das Aufbaukonzept
für eine Großanlage mit einem Festbettreaktor 1 und zwei Rührschlau
fenreaktoren 6, wie es in der Fig. 9 dargestellt ist. Für die Reini
gung von textilem Abwasser 4 ist dem Festbettreaktor 1 zunächst ein
Kiesfilter 21 vorgeschaltet. Der Auslauf 22 des Kiesfilters 21 teilt
sich in die beiden Teilströme 23 und 24 auf, über welche das vom
Feststoff befreite textile Abwasser 22 von zwei Seiten in das mit
Braunkohlenkoksgranulat gefüllte Festbett 2 des Festbettreaktors 1
eingeleitet wird. Nach Durchlaufen des Festbetts 2 wird das biolo
gisch behandelte Abwasser 5 aus dem Festbettreaktor 1 abgezogen und
in gleich großen Teilströmen 25 und 26 auf die beiden Rührschlaufen
reaktoren 6 verteilt. Die Suspension 12 wird aus den beiden Rühr
schlaufenreaktoren 6 über die Leitung 13 abgezogen und in einen ein
zelnen Schrägklärer 14 eingeleitet. Das gereinigte Abwasser 18 verläßt
schließlich den Schrägklärer 14, um den nachgeschalteten Behälter 19
mit dem Braunkohlenkoksfilter zu durchströmen, bevor es als gereinig
tes Wasser 20, wie zuvor beschrieben, der weiteren Verwendung oder
dem Vorfluter zugeleitet werden kann. Unterhalb des Schrägklärers 14
wird über den Abzug 17 das Schmutzkonzentrat kontinuierlich oder dis
kontinuierlich abgezogen. Das Fällungs-/Flockungsmedium 16 wird der
Suspension 12 nach Bedarf unmittelbar vor dem Schrägklärer 14 aufge
geben.
Bemerkenswert an der Fig. 9 ist die gezeigte Anordnung der einzelnen
Komponenten 6, 14, 19 und 21 oberhalb des Festbettreaktors 1. Hierzu
wird der Festbettreaktor 1 von einer durchgehenden Platte 27 abge
deckt, auf welcher die einzelnen vorgenannten Komponenten aufgestän
dert sind. Durch die gewählte kompakte Anordnung erhält man kurze
Wege der Rohrleitungen und entsprechend können die Pumpenleistungen
verringert werden. Bei der Verwendung einer durchbrochenen Abdeck
platte 27 können zufällig auftretende Leckagen ohne weiteres und ohne
Gefahr für die Umwelt vom Festbettreaktor 1 aufgefangen werden.
Aufbauend auf der Anordnung der Fig. 9 ist in der Fig. 8 das Kon
zept für eine Großanlage zur Reinigung von Abwasser schematisch dar
gestellt. Die Anlage ist weitgehend symmetrisch zweistraßig aufgebaut.
Jede Straße 28, 29 umfaßt eingangsseitig einen Kiesfilter 21 zur Ab
scheidung störender Feststoffe, je einen biologischen Festbettreak
tor 1 mit einem Festbett 2 auf der Basis von Braunkohlenkoksgranulat,
je zwei Rührschlaufenreaktoren 6 auf der Basis Braunkohlenkoksstaub
sowie je einen Nachklärer 14 und nachgeschalteten Behälter 19 als
Braunkohlenkoksfilter.
Die Versorgung mit Braunkohlenkoksstaub erfolgt im wesentlichen aus
handelsüblichen Silos 10 mit Zellenrädern 11 als Dosiereinrichtung.
Über Silofahrzeuge (nicht gezeigt), können die Silobehälter 10 staub
frei nachgefüllt werden. Bestehende Siloanlagen haben sich inzwischen
gut bewährt und arbeiten sicher, zuverlässig und staubfrei.
Die Konzeption der Anlage bietet ein Höchstmaß an Flexibilität bei
der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Innerhalb jeder der
Straßen 28, 29 kann die Eliminierung der Abwasserinhaltsstoffe
schwerpunktmäßig in der biologischen Stufe des Festbetts 2 oder den
adsorptiven Stufen der Rührschlaufenreaktoren 6 erfolgen. Auch bei
einer teilweisen Wiederverwendung des gereinigten Wassers 20 kann in
einer der Straßen 28 oder 29 das Abwasser 4 wiederverwendungsgerecht
gereinigt werden, während in der jeweils anderen Straße 29 bzw. 28
den Rührschlaufenreaktoren 6 immer nur eine solche Menge an Braun
kohlenkoks zudosiert wird, daß die Überwachungswerte für das gerei
nigte Abwasser 18 eingehalten werden.
Auch eine Anpassung an Teil- und Höchstlast ist über die beiden
Straßen 28 und 29 sowie über die vier Rührschlaufenreaktoren 6 mit
einzelregelbaren Zellenrädern 11 zur unterschiedlichen Dosierung des
Braunkohlenkoksstaubes, in hervorragender Weise möglich.
Die Zusammenschaltung der einzelnen Komponenten ist einfach und über
sichtlich strukturiert und hat bisher im Betrieb keine Schwierigkei
ten auftreten lassen.
An einer Versuchsanlage, die in ihrer Ausstattung etwa dem Umfang der
Anlagenkomponenten der Fig. 1 entsprach, wurde die Wirksamkeit des
Verfahrens meßtechnisch nachgewiesen. Die Ergebnisse sind in den Fig.
2 bis 7 wiedergegeben, die nachfolgend interpretiert werden:
CSB-Gehalt Fig. 2:
Der CSB-Gehalt im Zulauf 30 der Anlage lag im Mittel um 600 mg/l, wies aber auch starke Spitzen bis 1650 mg/l auf. Der Ablaufstrom 31 hinter der Anlage war weitestgehend von CSB entfrachtet. Die CSB-Wer te lagen bevorzugt unterhalb der Nachweisgrenze von 15 mg/l, was Eli minationsraten um 99% entspricht. Ein Beleg für die außerordentlich stabile Reinigungsleistung ist der Vergleich der CSB-Linien zwischen den Eingangs- 30 und Ausgangswerten 31. Die Linien korrelieren weder augenscheinlich noch mathematisch/statistisch. Auch hohen Eingangs werten 30 stehen extrem niedrige Ausgangswerte 31 gegenüber.
Der CSB-Gehalt im Zulauf 30 der Anlage lag im Mittel um 600 mg/l, wies aber auch starke Spitzen bis 1650 mg/l auf. Der Ablaufstrom 31 hinter der Anlage war weitestgehend von CSB entfrachtet. Die CSB-Wer te lagen bevorzugt unterhalb der Nachweisgrenze von 15 mg/l, was Eli minationsraten um 99% entspricht. Ein Beleg für die außerordentlich stabile Reinigungsleistung ist der Vergleich der CSB-Linien zwischen den Eingangs- 30 und Ausgangswerten 31. Die Linien korrelieren weder augenscheinlich noch mathematisch/statistisch. Auch hohen Eingangs werten 30 stehen extrem niedrige Ausgangswerte 31 gegenüber.
BSB5-Gehalt, Fig. 3:
Es ist bekannt, daß der BSB-Gehalt textiler Abwässer 4 niedrig ist und mit dem Produktionsprozeß stark variiert. Im konkreten Untersu chungszeitraum lag der BSB5-Wert im Zulauf 32 zwischen 45 und 180 mg/l. Damit ist das Abwasser 4 als biologisch schlecht abbaubar (Quotient aus CSB zu BSB5 2) einzustufen, was allgemein in Klär anlagen bekannt ist und ständig zu Schwierigkeiten bezüglich der ein zuhaltenden Überwachungswerte führt. In der betrachteten Anlage er folgte die Entfrachtung von BSB5-verursachenden Komponenten fast vollständig. Die Meßwerte des Ablaufs 32 lagen im Bereich der Nach weisgrenze von 3 mg/l, die entsprechende Abbaurate lag daher bei etwa 99%.
Es ist bekannt, daß der BSB-Gehalt textiler Abwässer 4 niedrig ist und mit dem Produktionsprozeß stark variiert. Im konkreten Untersu chungszeitraum lag der BSB5-Wert im Zulauf 32 zwischen 45 und 180 mg/l. Damit ist das Abwasser 4 als biologisch schlecht abbaubar (Quotient aus CSB zu BSB5 2) einzustufen, was allgemein in Klär anlagen bekannt ist und ständig zu Schwierigkeiten bezüglich der ein zuhaltenden Überwachungswerte führt. In der betrachteten Anlage er folgte die Entfrachtung von BSB5-verursachenden Komponenten fast vollständig. Die Meßwerte des Ablaufs 32 lagen im Bereich der Nach weisgrenze von 3 mg/l, die entsprechende Abbaurate lag daher bei etwa 99%.
TOC-Gehalt, Fig. 4:
Der TOC-Gehalt korrespondiert mit der allgemeinen Schadstoff-Fracht im Abwasser und lag bei der Messung im zufließenden Abwasser 34 in nerhalb eines Bereichs von 130 - 180 mg/l. Das gereinigte Abwasser 35 wies TOC-Gehalte auf, die kleiner als 5 mg/l waren. Im Zusammenhang mit der Messung des TOC-Gehalts hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Verringerung des Verbrauchs an Braunkohlenkoks den TOC-Wert im biologisch behandelten Abwasser 5 zu messen und, nach entsprechender Umwandlung der Meßgröße in ein elektrisches Signal, die Abzugsge schwindigkeit der Zellenräder 11 zu steuern, welche für die Zuführung von Braunkohlenkoks zu den Rührschlaufenreaktoren 6 maßgeblich ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß jeweils nur diejenige Menge an Braunkohlenkoks zudosiert wird, die erforderlich ist, um die Überwachungswerte im gereinigten Abwasser 18 einzuhalten.
Der TOC-Gehalt korrespondiert mit der allgemeinen Schadstoff-Fracht im Abwasser und lag bei der Messung im zufließenden Abwasser 34 in nerhalb eines Bereichs von 130 - 180 mg/l. Das gereinigte Abwasser 35 wies TOC-Gehalte auf, die kleiner als 5 mg/l waren. Im Zusammenhang mit der Messung des TOC-Gehalts hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Verringerung des Verbrauchs an Braunkohlenkoks den TOC-Wert im biologisch behandelten Abwasser 5 zu messen und, nach entsprechender Umwandlung der Meßgröße in ein elektrisches Signal, die Abzugsge schwindigkeit der Zellenräder 11 zu steuern, welche für die Zuführung von Braunkohlenkoks zu den Rührschlaufenreaktoren 6 maßgeblich ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß jeweils nur diejenige Menge an Braunkohlenkoks zudosiert wird, die erforderlich ist, um die Überwachungswerte im gereinigten Abwasser 18 einzuhalten.
AOX-Gehalt, Fig. 5:
Textiles Abwasser ist mehr oder weniger mit halogenorganischen Ver bindungen vom Typ AOX kontaminiert. Darunter versteht man adsorbier bare halogenorganische Verbindungen (beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe). Das gemessene textile Abwasser 4 wies Gehalte im Zulauf 36 zwischen 230 bis etwas über 520 mg/l auf und gehört damit zu den "schwächer belasteten" Abwässern. Insbesondere durch die ad sorptive Behandlung mit Braunkohlenkoks war es möglich, diese Werte auf weniger als 70 µg/l im gereinigten Abwasser 37 einzustellen.
Textiles Abwasser ist mehr oder weniger mit halogenorganischen Ver bindungen vom Typ AOX kontaminiert. Darunter versteht man adsorbier bare halogenorganische Verbindungen (beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe). Das gemessene textile Abwasser 4 wies Gehalte im Zulauf 36 zwischen 230 bis etwas über 520 mg/l auf und gehört damit zu den "schwächer belasteten" Abwässern. Insbesondere durch die ad sorptive Behandlung mit Braunkohlenkoks war es möglich, diese Werte auf weniger als 70 µg/l im gereinigten Abwasser 37 einzustellen.
DFZ des Abwassers, Fig. 6a, 6b, 6c:
Das Abwasser ist mit Durchsichtsfarbzahlen (DFZ) von über 42 m-1 als "bemerkenswert" farbig einzustufen. Das bezieht sich auf die Far ben Gelb (430 nm), Rot (525 nm) und Blau (620 nm). Durch die Kombina tion der biologischen/adsorptiven Reinigung war es möglich, das far bige Abwasser 38 im umgangssprachlichen Sinne "kristallklar" zu ent färben, was sich meßtechnisch in DFZ-Werten im Ablauf 39 von 0,5 m-1 ausdrückte.
Das Abwasser ist mit Durchsichtsfarbzahlen (DFZ) von über 42 m-1 als "bemerkenswert" farbig einzustufen. Das bezieht sich auf die Far ben Gelb (430 nm), Rot (525 nm) und Blau (620 nm). Durch die Kombina tion der biologischen/adsorptiven Reinigung war es möglich, das far bige Abwasser 38 im umgangssprachlichen Sinne "kristallklar" zu ent färben, was sich meßtechnisch in DFZ-Werten im Ablauf 39 von 0,5 m-1 ausdrückte.
In Fig. 7 ist auch der Abbau von Schwermetallen bei der Reinigung von
Textilabwasser eindrucksvoll belegt.
Aufgrund der sehr guten Ergebnisse hinsichtlich des CSB-, BSB5- und
TOC-Abbaus sowie der Entfernung der Farbigkeit und Schwermetalle gilt
die gewählte Verfahrenskombination als sicherer Weg zur Lösung des
gestellten Problems. Eine Teilrückführung des gereinigten Wassers 20
zum Zwecke der Wiederverwendung ist sowohl technisch möglich, ökolo
gisch sinnvoll und auch wirtschaftlich von Vorteil.
In einer überschlägigen Rechnung kann der Kostenvorteil auch veran
schaulicht werden. Bei einem täglichen Verbrauch an Frischwasser von
rund 2500 m3/d und einer 50%igen Rückführung von gereinigtem Wasser,
d. h. annähernd 1 250 m3/d, ergibt sich eine Kostenersparnis für die
Abwasseraufbereitung von folgender Größenordnung:
1250 m3/d × 5,00 DM/m3 = 6 250,00 DM/d,
woraus sich hochgerechnet auf das gesamte Betriebsjahr eine Einspa
rung in der Größenordnung von 1,875 Mio DM ergibt. Somit liegt es auf
der Hand, daß bei der beschriebenen verfahrenstechnisch einfachen
Aufbereitung von Abwasser eine Rendite der Anlagekosten schon nach
wenigen Jahren erzielt werden kann.
Bei einem spezifischen Kokseinsatz von 1 kg/m3 Abwasser wird für eine
Großanlage mit einem Tagesdurchsatz von etwa 2500 m3/d Abwasser eine
Menge von täglich 2,5 t/d Braunkohlenkoks benötigt. Auf das Jahr be
zogen ergibt sich daraus eine Menge von 750 t. Dieser "Reststoff" muß
umweltfreundlich und wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden. Hierzu
bieten sich mehrere Möglichkeiten an:
In einer Kläranlage fallen größere Mengen an Faulschlamm an. Zur bes
seren Entwässerung und Deponierung ist es üblich, dem angefallenen
Faulschlamm Zuschlagstoffe in Form von Eisensalz, Polyelektrolyt oder
Kalk zuzugeben. Beladener Koks aus der erfindungsgemäßen Anlage kann
diese Stoffe weitgehend substituieren, so daß zu einem großen Teil
Kosten eingespart werden. Bei einer möglichen thermischen Entsorgung
des Faulschlamms bietet die Koksbeimischung den weiteren Vorteil
einer selbstgängigen Schlammverbrennung. Hierbei können teures Heizöl
oder Gas für die ansonsten notwendige Stützflammenfeuerung bei der
Verbrennung des Faulschlamms eingespart werden. Daneben, und zwar
unabhängig davon, ist auch eine thermische Regenerierung und teil
weise Wiederverwendung des adsorptiv beladenen Braunkohlenkoks mög
lich, was besonders ökologisch sinnvoll und wirtschaftlich wertvoll
ist.
Ziffernverzeichnis
1 Festbettreaktor
2 Festbett
3 Luftanschluß
4 ungereinigtes Abwasser
5 biologisch behandeltes Abwasser
6 Rührschlaufenreaktor
7 Leitrohr
8 Rührer
9 Zuleitung
10 Silobehälter
11 Zellenrad
12 Suspension
13 Leitung
14 Schrägklärer
15 Zuleitung
16 Fällungs-/Flockungsmedium
17 Abzug für Schmutzkonzentrat
18 Ablauf für gereinigtes Abwasser
19 nachgeschalteter Behälter
20 gereinigtes Wasser
21 Kiesfilter
22 Ablauf
23 Teilstrom
24 Teilstrom
25 Teilstrom
26 Teilstrom
27 Abdeckplatte
28 Straße
29 Straße
30 Zulauf CSB
31 Ablauf CSB
32 Zulauf BSB 5
33 Ablauf BSB 5
34 Zulauf TOC
35 Ablauf TOC
36 Zulauf AOX
37 Ablauf AOX
38 Zulauf DFZ
39 Ablauf DFZ
2 Festbett
3 Luftanschluß
4 ungereinigtes Abwasser
5 biologisch behandeltes Abwasser
6 Rührschlaufenreaktor
7 Leitrohr
8 Rührer
9 Zuleitung
10 Silobehälter
11 Zellenrad
12 Suspension
13 Leitung
14 Schrägklärer
15 Zuleitung
16 Fällungs-/Flockungsmedium
17 Abzug für Schmutzkonzentrat
18 Ablauf für gereinigtes Abwasser
19 nachgeschalteter Behälter
20 gereinigtes Wasser
21 Kiesfilter
22 Ablauf
23 Teilstrom
24 Teilstrom
25 Teilstrom
26 Teilstrom
27 Abdeckplatte
28 Straße
29 Straße
30 Zulauf CSB
31 Ablauf CSB
32 Zulauf BSB 5
33 Ablauf BSB 5
34 Zulauf TOC
35 Ablauf TOC
36 Zulauf AOX
37 Ablauf AOX
38 Zulauf DFZ
39 Ablauf DFZ
Claims (20)
1. Verfahren zum Reinigen von Abwasser durch Adsorption von wenig
stens einem Teil der im Abwasser gelösten Schadstoffe an Braun
kohlenkoks unter Rühren und ständiger Zufuhr von frischem Braun
kohlenkoks zu einer Suspension von Braunkohlenkoks in dem Ab
wasser, Abscheiden des beladenen Adsorbens und Zufuhr eines
Mittels zur Fällung/Flockung und Trennung des Schmutzkonzentrats
vom gereinigten Wasser durch Flotation und Filtration, dadurch
gekennzeichnet, daß man das Abwasser zuvor eine vorbestimmte Ver
weilzeit lang unter Zufuhr von Luft durch eine von einem Festbett
gebildete biologische Behandlungsstufe hindurchleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Verweilzeit des Abwassers im Festbett zwischen 4 und 10 Stunden
wählt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß man das Mittel zur Fällung/Flockung dem Abwasser hinter
der Adsorption der Schadstoffe am Braunkohlenkoks zufügt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß man das Abwasser und das Schmutzkonzen
trat durch einen Nachklärer hindurchleitet und dahinter bzw. da
runter gereinigtes Abwasser und einen Feststoff abzieht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das
gereinigte Abwasser durch einen Festbettfilter aus Braunkohlen
koks hindurchleitet, bevor man es als gereinigtes Wasser weiter
verwendet oder in den Vorfluter einleitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß man als Adsorptionsmittel Braunkohlenkoks in Form eines
Pulvers mit einem Körnungsanteil von 40% 100 µm und den Rest
in Form eines feinen Granulats der Adsorptionsstufe zuführt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den
TOC-Gehalt des Abwassers hinter der biologischen Behandlungsstufe
mißt und in Abhängigkeit von diesem Meßwert frischen Braunkohlen
koks in die Adsorptionsstufe einträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zumin
dest den im abgezogenen Schmutzkonzentrat enthaltenen beladenen
Braunkohlenkoks einer weiteren Verwendung zuführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den
beladenen Braunkohlenkoks deponiert, thermisch regeneriert, ver
feuert oder als Zuschlagstoff für die Konditionierung von Faul
schlamm verwendet.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß man das Abwasser vor der biologischen
Behandlung durch einen Kiesfilter hindurchleitet.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß man Abwässer unterschiedlichen Ur
sprungs vor der biologischen Behandlung in einem Pufferbehälter
sammelt und dabei eine pH-Wert-Einstellung vornimmt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß man vorzugsweise Abwasser reinigt, wel
ches bei der Herstellung und/oder Färbung von Textilien anfällt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man we
nigstens einen Teil des gereinigten Wassers bei der Herstellung
und/oder Färbung von Textilien wiederverwendet.
14. Anlage zur Reinigung von Abwasser nach einem der Ansprüche 1 bis
13 mit einem ein Rührwerk, einen Zu- und einen Ablauf für das
Abwasser sowie eine Zuleitung für den Braunkohlenkoks aufweisen
den Reaktor und einer dem Reaktor nachgeschalteten Abwasserreini
gungsanlage mit je einem Ausgang für das Schmutzkonzentrat und
das gereinigte Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reak
tor (6) ein Festbettreaktor (1) vorgeschaltet ist, der ein von
Mikroorganismen besiedelbares Festbett (2) und eine Zuleitung (3)
für ein sauerstoffhaltiges Gas unterhalb des Festbetts (2) auf
weist.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fest
bett (2) aus Braunkohlenkoks besteht, der eine Körnung zwischen 1
und 6 mm hat.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Reaktor (6) und der nachgeschalteten Ab
wasserreinigungsanlage (14, 19) eine Zuleitung (15) für ein Fäl
lungs-/Flockungsmedium (16) angeordnet ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeich
net, daß die Abwasserreinigungsanlage als Schrägklärer (14) aus
gebildet ist, an dessen unterem Ende ein Abzug (17) für das den
beladenen Braunkohlenkoks enthaltende Schmutzkonzentrat und an
dessen oberem Ende ein Ablauf (18) für das gereinigte Abwasser
vorgesehen sind.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab
lauf (18) für das gereinigte Abwasser in einem dem Schrägklä
rer (14) nachgeschalteten Behälter (19) mündet, der ein adsorptiv
oder katalytisch wirksames Festbett enthält und einen Ablauf für
das gereinigte Wasser (20) aufweist.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorp
tiv und/oder katalytisch wirksame Festbett des nachgeschalteten
Behälters (19) aus Braunkohlenkoks besteht, der eine Körnung
zwischen 1 und 6 mm aufweist.
20. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Festbettreaktor (1) ein Pufferbehälter
vorgeschaltet ist, der einen Ablauf und wenigstens einen Zulauf
für Abwässer (4) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924240064 DE4240064C2 (de) | 1992-11-28 | 1992-11-28 | Verfahren und Anlage zum Reinigen von Abwasser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924240064 DE4240064C2 (de) | 1992-11-28 | 1992-11-28 | Verfahren und Anlage zum Reinigen von Abwasser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4240064A1 true DE4240064A1 (de) | 1994-06-01 |
DE4240064C2 DE4240064C2 (de) | 1994-08-25 |
Family
ID=6473900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924240064 Expired - Fee Related DE4240064C2 (de) | 1992-11-28 | 1992-11-28 | Verfahren und Anlage zum Reinigen von Abwasser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4240064C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1426337A1 (de) | 2002-12-03 | 2004-06-09 | Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company | Verfahren und Anlage zur biologischen Behandlung von Abwasser |
WO2013064667A1 (fr) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Procede de traitement d'eau comprenant une adsorption sur cap, une filtration mecanique non-membranaire et une recirculation de cap |
CN104190351A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 复旦大学 | 一种除磷改性砾石吸附剂的制备方法 |
CN108423928A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-21 | 杭州绿环保技术有限公司 | 一种净化工业废水的处理系统 |
CN110028206A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-19 | 泗阳申久家纺面料有限公司 | 一种织布废水的处理方法 |
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EP0056926A1 (de) * | 1981-01-19 | 1982-08-04 | Michael Fehle | Die adsorptive Abwasserreinigung biologisch nicht abbaubarer organischer Stoffe, besonders Huminsäuren, Melanoidine, Lignin- und andere Sulfonsäuren, sowie die organischen Chlorverbindungen, mit Braunkohlenkoks als Adsorptionsmittel für alle fest/flüssig Reaktortypen, wobei das Abwasser im Kreislauf geführt wird |
DE4135724A1 (de) * | 1991-02-11 | 1992-08-13 | Mrw Gmbh Abwasserreinigungssys | Verfahren und vorrichtung zur adsorption von schadstoffen |
EP0512410A1 (de) * | 1991-05-02 | 1992-11-11 | URT Umwelttechnik GmbH | Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von Schadstoffen aus Wasser |
-
1992
- 1992-11-28 DE DE19924240064 patent/DE4240064C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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FR2982255A1 (fr) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Veolia Water Solutions & Tech | Procede de traitement d'eau comprenant une adsorption sur charbon actif en poudre (cap), une filtration mecanique non-membranaire et une recirculation de cap |
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CN110028206B (zh) * | 2019-05-23 | 2022-03-15 | 泗阳申久家纺面料有限公司 | 一种织布废水的处理方法 |
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Publication number | Publication date |
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DE4240064C2 (de) | 1994-08-25 |
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