DE4335133A1 - Verfahren zur Reinigung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien und schwermetallhaltigen gewerblichen Abwässern - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien und schwermetallhaltigen gewerblichen AbwässernInfo
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Description
Das Sickerwasser aus Deponien muß nach dem "Stand der Technik" (für die BRD nach
WHG §7a, Anhang 51) gereinigt werden. Dies bedingt, daß in einem Mehrstufenprozeß
eine Kombination von Einzelverfahren zur Reinigung des Abwassers eingesetzt werden muß,
um die vorgeschriebenen Grenzwerte für eine Ableitung einzuhalten. Für die
Leistungsfähigkeit und die Behandlungskosten spielt die Reihenfolge der angewandten
verfahrenstechnischen Grundoperationen eine entscheidende Rolle. Folgende
Verfahrenskombinationen werden in der Praxis angewandt.
- - Umkehrosmose I/Trocknung/Stickstoffentfernung/Umkehrosmose II
- - Biologie/Ultrafiltration/Aktivkohleadsorption
- - Biologie mit Denitrifikation und Nitrifikation/Fällung/Flockung/ Aktivkohleadsorption
- - Umkehrosmose/Eindampfung/Trocknung
Die angewandten Verfahren reinigen in der ersten Stufe entweder mit der Umkehrosmose
oder einer biologischen Reinigung. Es gibt bisher kein mehrstufiges Verfahren zur
Reinigung von Sickerwasser, welches mit einer rein chemischen Stufe wie der Koagulation
beginnt, die außerordentlich preisgünstig ist, eine Fällungsstufe für Schwermetalle erspart,
etwa 30-60% aller AOX-Verbindungen entfernt und so insgesamt die Gesamtkosten der
Abwasserreinigung entscheidend vermindert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sickerwasser aus Deponien so zu
reinigen, daß eine besonders effektive und wirtschaftliche Reinigung des Abwassers erreicht
wird. Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß in Sickerwässern meistens große
Mengen an komplexbildenden huminstoffartigen Verbindungen (Humin- und Fulvosäuren)
enthalten sind, die kolloidal im Sickerwasser verteilt sind und sich leicht mit Calcium- oder
Magnesiumionen abtrennen lassen. Das beschriebene kontinuierlich und/oder
diskontinuierlich betriebene Mehrstufenverfahren erreicht das Ziel, indem zunächst alle
sehr schwer oder nicht biologisch abbaubaren organischen Verbindungen wie Humin- und
Fulvosäuren, die Schwermetalle als auch die höher molekularen chlorierten organischen
Verbindungen mit einer chemischen und einer chemisch-physikalischen Methode aus dem
Abwasser entfernt werden. Durch diese Vorstufe tritt für eine nachfolgende biologische
Reinigung eine große Entlastung ein, weil durch die Koagulation aus dem Abwasser als
erstes Stoffe entfernt werden, die den biologischen Abbau hemmen und/oder biologisch
nicht abbaubar sind. Der Ammoniumgehalt des Abwassers wird dann durch Strippung so
weit abgesenkt, daß das Abwasser in eine öffentliche Kanalisation eingeleitet werden kann
(Indirekteinleiter) oder gegebenenfalls ein anschließender biologischer Abbau sehr
kostengünstig ohne eine Nitrifikations- und Denitrifikationsstufe durchgeführt werden kann
(Direkteinleiter). Ein wesentlicher Grund für die Preiswürdigkeit der Strippung ist, daß
Sickerwässer wesentlich höhere Ammoniumkonzentrationen als häusliches Abwasser haben.
Die huminstoffartigen, weitgehend kolloidal verteilten Stoffe tragen eine negative
Oberflächenladung und können mit positiv geladenen Erdalkaliionen koaguliert werden. Das
patentgemäße Verfahren besteht darin, daß in einer ersten Stufe die im Sickerwasser
vorhandenen huminstoffartigen Stoffe mit Calcium- oder Magnesiumionen in der Nähe des
isoelektrischen Punktes der Lösung koaguliert werden. Beim isoelektrischen Punkt liegt ein
Minimum der Löslichkeit des Kolloids vor und es fällt aus, dies geschieht mit Calciumionen
bei Humin- und Fulvosäuren je nach der Menge und der Oberflächenladung bei pH-Werten
oberhalb von 9. Bei der Koagulation der huminstoffartigen Substanzen wird der im
Sickerwasser ebenfalls vorhandene partikuläre Feinstkornanteil mitgerissen. Es entsteht
gegenüber dem Originalsickerwasser ein sehr gut filtrierbarer Niederschlag, der auch sehr
schnell sedimentiert. Das Filtrat hat seine dunkelbraune Farbe verloren und ist nur noch
gelblich gefärbt. Das Abwasser verliert auch seinen unangenehmen fäkalischen Geruch und
riecht nur noch nach Ammoniak. Früher wurde in einem Fall in den USA häusliches
Abwasser mit Calciumhydroxid und Aktivkohle behandelt. Häusliches Abwasser enthält
jedoch keine huminstoffartigen Verbindungen. Es handelt sich hierbei um ein Ausfällen von
schwerlöslichen Carbonaten und Phosphaten, die einen gewissen Teil des partikulären
Feinstkornes des Abwassers mitreißen und somit auch eine CSB-Verminderung bewirken,
die bei häuslichem Abwasser vor allem angestrebt wird. Da Sickerwässer nur Spuren von
Carbonaten und Phosphaten enthalten, ist beim Sickerwasser durch die Carbonat- und
Phosphatfällung kein Mehrverbrauch an Calcium- oder Magnesiumionen vorhanden.
Vor allem hydrophobe organische Chlorverbindungen wie PCB und Herbizide adsorbieren
an der Oberfläche des partikulären Feinstkornes und der kolloidalen Teilchen oder werden
von diesen umhüllt oder schwach gebunden. Daher wird bei der Koagulation ein erheblicher
Anteil der AOX-Verbindungen mitgerissen und gelangt in den Niederschlag. Dies geht
beispielhaft aus den Werten der Tabelle 1 hervor. Etwa die Hälfte der AOX- Verbindungen
findet sich im Niederschlag wieder. Die komplexbildnerhaltige kolloidale Lösung adsorbiert
oder umhüllt aber auch z. B. hydrophile Organochlorverbindungen, die gegenüber den
hydrophoben im Sickerwasser allerdings seltener vorkommen, jedoch für Versuchszwecke
die einzig geeignete Testsubstanz darstellen. Bei dem Sickerwasser 3 wurde die
urspüngliche AOX-Konzentration um das 2-fache mit 4-Chlorphenol auf 2,9 mg/l
aufgestockt. Auch in diesem Fall gelangt ein größerer Teil der AOX-Verbindungen (38%)
bei der Koagulation mit Calciumionen am isoelektrischen Punkt in den Niederschlag und
kann so abgetrennt werden.
Die Koagulation der kolloidalen Lösung führt auch zu einem Abscheiden der vorhandenen
Schwermetalle (Tab. 1). Hier wurde ein Originalsickerwasser mit Schwermetallen in einer
solchen Höhe aufgestockt wie sie als Maximalkonzentration für Deponien in der Literatur
genannt wird. Die Koagulation mit Calciumionen am isoelektrischen Punkt - bei den
vorliegenden Versuchen im Bereich pH =9,8-10,6 - ergibt Werte, die für eine Einleitung in
ein Gewässer oder eine öffentliche Kanalisation ausreichen. Es besteht somit eine einfache
Möglichkeit, Schwermetalle gemeinsam bei einem festen End-pH-Wert abzuscheiden, ohne
daß wie bei einer Hydroxid- oder Sulfidfällung bei unterschiedlichen optimalen Fällungs
pH-Werten auszufällen ist, um ausreichend niedrige Restkonzentrationen in der Lösung für
eine Abwassereinleitung zu erhalten. Das patentgemäße Verfahren bezieht sich daher auch
auf Abwässer, denen für eine Schwermetallabtrennung extra Humin- und Fulvosäuren oder
andere synthetisch gewonnene koagulationsfähige Komplexbildner zugesetzt werden
(Anspruch 2). Die Schwermetalle bilden bei diesem Verfahren zunächst in der Lösung
Metallchelatkomplexe und werden anschließend durch Koagulation mit Calcium- oder
Magnesiumionen als Niederschlag des Chelatkomplexes abgetrennt.
Sofern nach der Koagulation der Humin- und Fulvosäuren im Abwasser noch eine zu hohe
AOX-Konzentration für eine Ableitung ins öffentliche Kanalnetz vorhanden ist, wird dieser
mit Aktivkohle aus der Lösung entfernt. Da vorher ein Teil der AOX-Verbindungen bereits
durch Koagulation mit Calciumhydroxid (Kosten ca. 1,-- DM/m³) entfernt wurde, kommt
man bereits mit einer Menge von 0,5-1,5 kg Aktivkohle (Kosten ca. DM 5,--/m³) pro m³
Sickerwasser aus, wenn ein Grenzwert von <0,5 mg/l AOX eingehalten werden muß.
Beim Chargenprozess geschieht die Adsorption der AOX-Verbindungen unter 5-30 Minuten
langem Rühren in dem gleichen Behälter, in dem die Koagulation stattgefunden hat, ohne
daß eine vorausgehende Abtrennung des mit Erdalkaliionen koagulierten Niederschlags
erforderlich ist. Die Sedimentation der aus Koagulat und Aktivkohle bestehenden
Suspension wird durch Flockungshilfsstoffe unterstützt und anschließend erfolgt eine
Feststoffabtrennung der sedimentierten Suspension.
Der pH-Wert des Filtratwassers liegt im Regelfall im Bereich 10-11. Da bei einem pH-Wert
von 11,5-12 der Ammoniakanteil im chemischen Gleichgewicht von Ammonium und
gelöstem Ammoniak bereits 100% in der Lösung beträgt, ist eine Entfernung des
Ammoniumstickstoffs am wirtschaftlichsten durch Ausblasen mit Luft oder Wasserdampf
(Ammoniakstrippung) zu erreichen, um den benötigten Ablaufwert zu erhalten. Begründet
ist dies darin, daß im Sickerwasser hohe Ammoniumkonzentrationen vorhanden sind. Mit
der Strippung lassen sich technisch auch kleine Ammoniumwerte im Ablauf erreichen. Nach
der Durchführung dieser dritten Reinigungsstufe kann daher das gereinigte Abwasser in ein
öffentliches Kanalnetz eingeleitet werden (Indirekteinleiter).
Die bisherigen Behandlungsstufen zielten nicht darauf ab, den nötigen Grenzwert für CSB
(organische Belastung) in ein Gewässer zu erreichen. Soll der CSB-Wert weiter vermindert
werden, muß eine weitere Reinigungsstufe wie Biologie, Naßoxidation usw. nachgeschaltet
werden. Da in den bisher durchgeführten Verfahrensstufen alle schwer abbaufähigen Stoffe
praktisch vollständig sowie Ammonium bis zum nötigen Grenzwert aus dem Abwasser
entfernt wurden, empfiehlt sich in diesem Fall der Abbau der verbliebenen organischen
Substanz in einer konventionellen Belebtschlammanlage ohne Nitrifikations- und
Denitrifikationsstufe, hierzu muß der pH-Wert des Abwassers durch Neutralisation vorher
wieder auf den pH-Wert 8,9 abgesenkt werden.
Claims (5)
1. Chargenweise oder kontinuierlich betriebenes mehrstufiges Verfahren zur Reinigung von
Sickerwässern aus Hausmülldeponien, die huminstoffartige Substanzen enthalten, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sickerwasser zunächst in einer Koagulationsstufe behandelt wird.
Die Koagulation der in den Sickerwässern vorhandenen kolloidal verteilten
komplexbildenden Stoffe wie z. B. Humin- und Fulvosäuren erfolgt in der Nähe des
isoelektrischen Punktes mit Calcium - oder Magnesiumionen, vorwiegend jedoch einer
Calciumhydroxidlösung oder -suspension in einem gerührten Behälter.
2. Anspruch nach 1., dadurch gekennzeichnet, daß auch schwermetallhaltige gewerbliche
Abwässer wie unter 1. beschrieben behandelt werden können, nachdem ihnen vorher für
die Schwermetallabtrennung Humin- bzw. Fulvosäuren oder andere synthetisch gewonnene
koagulationsfähige Komplexbildner zugesetzt wurden.
3. Anspruch nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Verfahrensstufe die
Abtrennung von AOX-Verbindungen (chlorierte organische Verbindungen) durch
Adsorption an Aktivkohle erfolgt und daß bei einer chargenweisen Durchführung dieser
Stufe die Adsorption in dem unter 1. genannten Behälter unter Rührung, jedoch ohne
vorherige Abtrennung des Koagulats aus der ersten Stufe erfolgt.
4. Anspruch nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sedimentation des Koagulats
aus der ersten Verfahrensstufe und der Aktivkohle aus der zweiten Verfahrensstufe durch
Flockungshilfsmittel beschleunigt wird.
5. Anspruch nach 1., dadurch gekennzeichnet, daß erhöhte Ammoniumstickstoffgehalte aus
dem Abwasser in einer dritten Verfahrensstufe durch Ausblasen mit Luft oder Dampf aus
dem Abwasser entfernt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934335133 DE4335133A1 (de) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Verfahren zur Reinigung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien und schwermetallhaltigen gewerblichen Abwässern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934335133 DE4335133A1 (de) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Verfahren zur Reinigung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien und schwermetallhaltigen gewerblichen Abwässern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4335133A1 true DE4335133A1 (de) | 1995-04-20 |
Family
ID=6500187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934335133 Withdrawn DE4335133A1 (de) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Verfahren zur Reinigung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien und schwermetallhaltigen gewerblichen Abwässern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4335133A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999064163A1 (en) * | 1998-06-09 | 1999-12-16 | The University Of Nottingham | Materials separation |
DE19542742B4 (de) * | 1995-02-16 | 2005-09-01 | Bakelite Ag | Verfahren zur Immobilisierung von Schadstoffen in Böden, Sedimenten oder Schlämmen |
CN101209881B (zh) * | 2006-12-28 | 2010-07-14 | 深圳市能源环保有限公司 | 一种垃圾焚烧厂沥滤液处理系统 |
CN112645508A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-04-13 | 江西楚杭环保科技有限公司 | 一种具有增氧功能的垃圾填埋场污水治理装置 |
-
1993
- 1993-10-15 DE DE19934335133 patent/DE4335133A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19542742B4 (de) * | 1995-02-16 | 2005-09-01 | Bakelite Ag | Verfahren zur Immobilisierung von Schadstoffen in Böden, Sedimenten oder Schlämmen |
WO1999064163A1 (en) * | 1998-06-09 | 1999-12-16 | The University Of Nottingham | Materials separation |
CN101209881B (zh) * | 2006-12-28 | 2010-07-14 | 深圳市能源环保有限公司 | 一种垃圾焚烧厂沥滤液处理系统 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |