DE69201157T2 - Verfahren für die Behandlung von Abwässern aus Wäschereien von fettiger Wolle. - Google Patents

Verfahren für die Behandlung von Abwässern aus Wäschereien von fettiger Wolle.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Behandlung von Abwässern aus Wäschereien von fettiger Wolle.
  • Beim Waschen fettiger Wolle sind die flüssigen Abwässer durch einen sehr hohen Anteil an Schmutzstoffen gekennzeichnet, die biologisch oder chemisch abgebaut werden können. In dieser Hinsicht übersteigen ihre COD (chemical oxygen demand, d.h. chemischer Sauerstoffbedarf und BOD 5 (biochemical oxygen demand, d.h. biochemischer Sauerstoffbedarf für einen Zeitraum von fünf Tagen) Werte jeweils 30.000 mg/l und 10.000 mg/l.
  • Die optimale Reinheit solcher Abwässer, damit diese als Oberflächenwasser abgelassen werden und abfließen können, wird erst dann erreicht, wenn der Anteil der Schmutzstoffe so weit gesenkt werden kann, daß die Abwässer für eine andere Verwendung geeignet sind, z. B. auf Werte innerhalb der nachfolgenden Grenzen:
  • COD < 160 mg/l
  • BOD 5 < 50 mg/l
  • Die im Stand der Technik verwendeten Verfahren zum Reinigen solcher Abwässer bestehen im allgemeinen aus einem mehrstufigen Verfahren, umfassend:
  • 1) eine die erste Stufe bildende biologische Zerlegung sämtlicher biologisch abbaubarer Verbindungen, wobei die biologische Zerlegung aerobisch oder anaerobisch erfolgenn kann;
  • 2) eine die zweite Stufe bildende chemische Zerlegung sämtlicher chemisch reaktionsfähiger Substanzen;
  • 3) eine die dritte Stufe bildende Nicht-Auflösung solcher Schmutzstoffe enthaltender Verbindungen, die abgeschieden werden können, wobei diese Nicht-Auflösung durch eine Abscheidung oder Ausflockung erzielt wird;
  • 4) eine vierte Stufe, in der der in Stufe 3 erhaltene abgeschiedene Stoff von der Überschüssigen Flüssigkeit getrennt wird;
  • 5) eine fünfte und letzte Stufe, in der die Reinigung von den letzten zerlegbaren Schmutzresten erfolgt.
  • Die Reihenfolge dieser Stufen ist sehr wichtig; zusätzlich wird ein sehr exaktes Verfahren jeder einzelnen Stufe durchgeführt.
  • So ist es beispielsweise erforderlich, daß die vierte Stufe, in der der Feststoff von der überschüssigen Flüssigkeit getrennt wird, immer der chemischen Behandlung folgt. Diese chemische Behandlung folgt immer der anfänglichen biologischen Reinigung.
  • Ein weiteres Ziel der vierten Stufe, in welcher der Feststoff von der überschüssigen Flüssigkeit getrennt wird, besteht ferner in einem weitgehenden Trocknen oder Entwässern des Feststoffs, welcher den sogenannten Reinigungsschlamm bildet.
  • Im Weltpatentverzeichnis AN-88-277018, Derwent Publications Ltd., ist ein Verfahren zur biochemischen Reinigung von Abwässern aus einer ersten Wollbehandlung beschrieben, bei welchem eine anaerobische Oxidation, ein Absetzschritt und eine aerobische Oxidation stattfinden.
  • In der GB-A-1 597 473 ist ein Verfahren zum Behandeln wässriger, Lanolin enthaltender Lösungen beschrieben, bei welchem das Abwasser zum Entfernen des Wollfetts zentrifugiert und die wässrige Lösung anschließend einer Behandlung mit einer Säure und mit einem Ausflockungsmittel unterworfen wird.
  • Das im Stand der Technik angegebene Verfahren hat zaldreiche und entscheidende Nachteile.
  • Zunachst ist bekannt, daß die Grundsttfe, d.h. das Trennen des Feststoffs von der überschüssigen Flüssigkeit, eine sehr lange Zeit beansprucht. Das liegt daran, daß die zum Trennen des Feststoffs von der Flüssigkeit erforderliche Dekantierzeit sehr lang ist. Außerdem ist diese Stufe in großen Stahl- oder Betonbehältern durchzuführen.
  • Diese Behälter verursachen sehr hohe Anlagekosten. Außerdern benötigen sie wegen ihrer sehr großen Abmessungen einen beträchtlichen Raum.
  • Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Verfahren zum Reinigen von Abwässern besteht in der Qualitat und Quantität des gebildeten Reinigungsschlamms, welcher für eine weitere Verwendung als ein zweites Rohmaterial nicht geeignet ist.
  • Ein solcher Schlamm wird deshalb in geeigneten Speicherzonen gesammelt und beseitigt.
  • Das Verfahren ist deshalb insgesamt sehr teuer.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein verbessertes Verfahen zur Behandlung von Abwässern gelöst, die bei der Reinigung fettiger Wolle entstehen, bei dem eine anaerobische Behandlung, ein Absetzschritt und ein aerobischer Behandlungsschritt Anwendung finden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es einen ersten und wesentlichen Schritt aufweist, nämlich a) eine Ausflockung/Abscheidung der ausflockbaren/abscheidbaren Schmutzstoffe und Trennung der flüssigen Phase von der aus Reinigungsschlamm bestehenden festen Phase durch Zentrifugieren, wobei auf den Schritt a) der genannte Schritt b) der anaerobischen Behandlung, der Schritt c) des Absetzs und der Schritt d) der aerobischen Behandlung folgt.
  • Die vorliegende Erfindung unterscheidet: sich vollständig vom Stand der Technik, da die angegebene Reihenfolge der Abläufe eine geordnete Gruppe der Abläufe darstellt, die als solche nicht nur nicht im Stand der Technik angegeben ist, sondern diesern tatsächlich widerspricht.
  • Die technischen Merkmale und weitere Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgend anhand des nachstehenden Diagramms erläuterten Beschreibung.
  • In dem Diagramm ist die Abfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensstufen schematisch dargestellt. Verfahrensschema Bei der Reinigung fettiger Wolle entstehendes Abwasser Zugabe von Ausflockungsmitteln a) Zentrifugieren Schlamm b) Anaerobische Zersetzung Zugabe von Ausflockungsmitteln c) Zentrifügieren Schlamm d) Aerobische Zersetzung Abgabe des gereinigten Abwassers
  • Dieses Diagramm zeigt die die Erfindung charakterisierenden Stufen, welchen das bei der Reinigung fettiger Wolle entstchende Abwasser im einzelnen ausgesetzt ist:
  • a) Eine erste Stufe, in der nach dem Zugeben von Ausflockungsmitteln ein Zentrifugierverfahren zum Abscheiden der Feststoffe durchgeführt und dadurch eine erste Fraktion des Schlamms hergestellt wird;
  • b) eine nachfolgende Stufe, in der das Substrat aus Stufe a) einer anaerobisehen Behandlung unterzogen wird;
  • c) eine zweite Ausflockungs-/Abscheidung- und Trennstufe, in der nach der Zugabe von Ausflockungsmitteln ein weiteres Zentrifugierverfahren zum Abtrennen einer zweiten Schlammfraktion durchgeführt wird;
  • d) eine die aerobische Behandlung bildende Endstufe, aus der das gereinigte Abwasser erhalten wird.
  • Aus dem beschriebenen Schema ist ersichtlich, daß die Erfindung auf der Tatsache basiert, daß die fundamentale Stufe des gesamten Reinigungsverfahrens für das bei der Reinigung fertiger Wolle entstehende Abwasser die anfängliche Behandlung mit Ausflockung- oder Abscheidungsmitteln betrifft. Dies ist somit ein unmittelbarer beträchtlicher Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die betrachtete fundamentale Stufe die anfängliche chemischbiologische Zerlegung ist.
  • Außerdem werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die Ausflockungs-/Abscheidungsstufe und die Trennstufe gleichzeitig durchgeführt und bilden somit eine einzige Stufe.
  • Wie angegeben, folgen im Stand der Technik diese zwei Stufen einander nach und erfordern beide einen beträchtlichen Zeitaufwand und groß dimensionierte Behälter, die beim erfindungsgemäßen Verfahren unnötig sind.
  • Die erste, eine Ausflockung/Abscheidung und eine Trennung beinhaltende Stufe a) wird unter Verwendung chemischer Ausflockung-/Abscheidungsmittel bewirkt, die hinsichtlich der Schnelligkeit des Verfahrens und hinsichtlich der erforderlichen Mengen, welche besonders gering sind und deshalb die beteihgten Volumina minimieren, besonders wirksam sind.
  • Eine mechanische Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit wird in einer sehr kurzen Zeit mit einer beträchtlichen Wirksamkeit beim Extrahieren der flüssigen Phase erzielt, welche im Falle der Erfindung Wasser ist. Dies bedeutet, daß die Menge an Reinigungsschlamm minimiert ist und deshalb leichter und in einem für dessen nachfolgende Verwendung geeigneteren Zustand transportiert werden kann.
  • Außerdem erfolgt die Auswahl geeigneter Ausflockungs-/Abscheidungschemikalien derart, daß nicht nur die endgültige Verwendung des Schlammes nicht gefahrdet ist, sondern der Schlamm auch eine höhere Oaaltät autweist, die ihn für eine erneute Verwendung geeigneter macht.
  • Aus dem vorstehenden Diagramm ist ersichtlich, daß die Stufe b) aus einem biologischen Abbau besteht, welcher auf einem anaerobischen Behandlungsverfahren für Abwässer mit mittlerem organischen Gehalt basiert.
  • Die Behandlung in der Stufe b) erfolgt deshalb derart, daß sie auch bei gering abbaubaren Materialkonzentrationen, d.h. unter besonderen Betriebsbedingungen, wirksam ist.
  • In dieser Hinsicht basiert erfindungsgemäß die organische Molekülzeriegung eher auf einem Verfahren einer hohen Reinigung eines Abwassers mit mittlerem-geringem organischen Bestandteil als auf einem Methan-Herstellungsverfahren wie im Fall des Standes der Technik.
  • Dieses durch einen mittleren-geringen organischen Gehalt gekennzeichnete Abwasser würde tatsächlich durch aerobische Verfahren sehr schwer zu reinigen sein, da solche Verfahren im allgemeinen ein geringes COD/BOD-Verhältnis erfordern.
  • Die biologisch-anaerobische Reinigungsstufe ist deshalb der vorerwähnten Abscheidungs- /Ausflockung- und Trennstufe vollkommen untergeordnet und vervollständigt diese in wirksamer Weise.
  • In der Stufe c) der Erfindung wird dieselbe Behandlung wie in der Stufe a) wiederholt, d.h. eine Ausflockung/Abscheidung, an welche sich eine Trennung durch ein mechanisches Fest- Flüssig-Verfahren anschließt, das die Qualitat des gereinigten Wassers weiter verbessert.
  • Die für die Abscheidung/Ausflockung verwendeten chemischen Verbindungen müssen wiederum in der Stufe c) auch unter hohen Verdünnungen des ausflockbaren Materials wirksam sein.
  • In der Stufe d) des Verfahrens erfolgt die endgültige aerobische Behandlung. Eine derartige aerobische Behandlung ist möglich, da das Abwasser auf Grund der vorausgehenden Behandlungen nun ein geringes COD/BOD-Verhähnis autweist und damit eine vollständige Reinigung des bei der Reinigung fettiger Wolle entstehenden Abwassers gestattet und dadurch ein gereinigtes Abwasser mit einem Schmutzgehalt liefern kann, welcher deutlich unterhalb der z. Zt. gültigen gesetzlichen Bestimmungen für die Abgabe als Oberflächenwasser liegt.
  • Anhand eines Beispiels eines Verfahrens zum Reinigen eines Abwassers, das bei der Reinigung fettiger Wolle entstanden ist, werden die vier Stufen nachfolgend im einzelnen beschrieben.
    • a) Ausflockung-/Abscheidungs- und Trennstufe sowie b) Anaerobische Zerlegungsstufe
  • In der ersten Stufe werden die unlöslichen Feststoffe abgeschieden und gleichzeitig von der Flüssigkeit getrennt.
  • Im einzelnen wird diese Stufe durchgeführt, indem das Abwasser von den Anlagen zur Reinigung fettiger Wolle einer waagerecht gelagerten Zentrifuge des Dekanter-Typs zugeführt wird.
  • Die für die Ausflockung erforderlichen chemischen Reagenzien werden direkt in das Rohr vor dem Zentrifugeneingang eingeleitet.
  • Der nach dieser Behandlung erhaltene Schlamm ist deshalb mechanisch entwässert worden und wird durch einen Sichraubenförderer automatisch zu einem Lagerbereich gefördert.
  • Das flüssige Abwasser aus der Zentrifuge wird über einen Wärmeaustauscher, durch den die Temperatur konstant auf etwa 35ºC gehalten wird, zu der anaerobischen Zersetzungvorrichtung geleitet.
  • Die mittlere Schmutzbelastung des zu reinigenden Abwassers, welches der ersten Stufe zugeführt wird, beträgt:
  • COD 32.000mg/l
  • BOD 5 12.000mg/l
  • Schwebestoffe 14.000mg/l
  • Öle und Fette 4.500 mg/l
  • Die Betriebsbedingungen in dieser ersten Stufe lauten wie folgt:
  • - Menge an gereinigtem Wasser: bis zu 30 m³/h
  • - Menge an Reagenzien: 0,1-0,5% des gereinigten Wassers
  • - Ausflockungsmittel: anorganisches Eisen und chlorierte Aluminiumverbindungen
  • - Konzentration des Ausflockungsmittels: 5-25%
  • - pH-Wert des behandelten Wassers: 5-8
  • - Wassertemperatur: 35-50ºC
  • - Menge an erzeugtem Schlamm: 1-2 m³/h
  • Der während der Stufe a) erzeugte Schlamm hat die folgenden Merkmale:
  • - Wassergehalt des Schlamms als solchem: 40-60%
  • - organische Substanzen auf Trockenbasis: 40-60%
  • - Eisen auf Trockenbasis: 5-10%
  • - Asche auf Trockenbasis: 40-60%
  • - Heizwert: 1045-1881 kJ/kg (250-450 kcal/kg)
  • Der auf diese Weise erhaltene Schlamm wird mit Lehm in einem Verhältnis zwischen 1:4 bis 1:2 vermischt und dann als Rohmaterlal zur Ziegelherstellung verwendet.
  • In der anaerobisehen Abbaustufe b), welche mit dem vom Zentrifugieren kommenden Abwasser durchgeführt wird, lauten die Betriebsbedingungen wie folgt:
  • - pH-Wert: 7-8
  • - Temperatur der Zersetzungsvorrichtung: 35-40ºC
  • - Reaktionszeit: 3-10 Tage
  • - Eintrittsverhältnis COD/BOD: 5-10
    • c) Zweite Ausflockungs-/Abscheidungs- und Trennstufe sowie d) Aerobische biologische Behandlung
  • Das Abwasser aus der anaerobischen Zersetzungsvorrichtung wird zu einer zweiten Zentrifüge geleitet, welche mit derjenigen aus der ersten Stufe identisch ist, wo es weiter zentrifugiert wird. Die geringe Menge an Restschlamm wird direkt der Lagerung zugeführt.
  • Die derart weiter gereinigte und geklärte Flüssigkeit wird der aus der aerobischen biologischen Behandlung bestehenden letzten Stufe d) zugeführt.
  • Die Betriebsbedingungen der Stufe c) lauten wie folgt:
  • - Menge an gereinigtem Wasser: bis zu 30 m³/h
  • - Menge an ausflockbaren Feststoffen: 1 -1%
  • - Ausflockungsmittel: anorganisches Eisen und chlorierte Alumminiumverbindungen
  • - Konzentration des Ausflockungsmittels: 5-25%
  • - pH-Wert des behandelten Wassers: 7-8
  • - Drehzahl der Zentrifuge: > 2800 l/min
  • - COD/BOD-Verhältnis des behandelten Wassers: < 4
  • Die Betriebsbedingungen in der letzten Stufe d) lauten wie folgt:
  • - Zu reinigende Flüssigkeit: COD 1000-2000 mg/l
  • BOD 200-600 mg/l
  • pH-Wert 5-10
  • - Reaktionszeit: 1-5 Tage
  • - Temperatur: Umgebungstemperatur
  • - Eigenschaften des Abwassers: COD 500mg/l
  • BOD 250mg/l
  • SS 200mg/l
  • Öle 40mg/l
  • Oberflächenaktive Substanzen 4 mg/l
  • Die auf eine durchschnittliche Schmutzbelastung des durch herkömmliche Behandlung gereinigten Abwassers bezogenen Daten werden mit den auf die durchschnittliche Schmutzbelastung des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrene behandelten Abwassers bezogenen Daten in der nachfolgenden Tabelle verglichen. Tabelle Behandlung nach dem Stand der Technik Erfindungsgemäße Behandlung COD BOD 5 Schwebestoffe Öle und Fette Oberflachenaktive Substanzen
  • Die sich aus dem vorbeschriebenen Verfahren ergebenden Vorteile sind offenbar.
  • Zunächst entfallen im Fall der vorliegenden Erfindung die Behälter für die Fest/Flüssig- Dekantierung mit den entsprechenden Kosten- und Raumvorteilen.
  • Außerdem wird die erste Ausflockungs-/Abscheidungs- und Trennstufe a) unter Verwendung sowohl hinsichtlich der Verfahrensgeschwindigkeit als auch hinsichtlich der erforderlichen Mengen besonders wirksamer Ausflockungs- und Abscheidungsmittel durchgeführt, wobei die erforderlichen Mengen besonders gering sind und deshalb ein Minimieren der beteiligten Volumina ermöglichen.
  • Die Verwendung eines mechanischen Verfahrens zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit führt zu einer sehr kurzen Prozeßzeit und einer beträchtlichen Leistugsfähigkeit beim Eztrahieren der flüssigen Phase. Das ermöglicht ein Minimieren der Menge an Reinigungsschlamm und deshalb einen leichteren Transport des Schlamms. Außerdem ist der Schlamm für eine nachfolgende Verwendung besser geeignet. Ferner werden qualitativ hochwertige chemische Ausflockungs-/Abscheidungsmittel ausgewählt, was diese für eine Wiederverwendung geeigneter macht.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht dann, daß die zweite Stufe b), welche aus einem auf einem anaerobischen Verfahren zum Behandeln eines Abwassers mit mittleren organischen Gehalten basierenden biologischen Abbau besteht, unter Behandlungbedingungen arbeitet, die auch bei geringen Konzentrationen an biologisch abbaubarem Material, d.h. unter besonderen Betriebsbedingungen, wirksam sind.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens wird in der Stufe c) erzielt, in welcher eine Behandlung, die mit derjeningen der ersten Stufe identisch ist, nämlich eine Ausflockung/Abscheidung mit nachfolgender Trennung durch ein mechahisches Fest/Flüssig-Verfahren, durchgeführt wird, was zu einer weiteren Verbesserung der Qualität des gereinigten Wassers führt. Auch in dieser Stufe ist es erforderlich, daß die für die Ausflockung/Abscheidung verwendeten chemischen Verbindungen auch bei hoher Verdünnung des ausflockbaren Materials wirksam sind. Besonders vorteilhaft ist auch die vierte Stufe d) des Verfahrens, nämlich die aerobische Endbehandlung. Diese aerobische Behandlung wird nun möglich, da das Abwasser auf Grund der vorhergehenden Behandlung ein niedriges COD/BOD-Verhältnis aufweist, und gestattet die vollständige Reinigung des Abwassers, welches beim Waschen fettiger Wolle entsteht, um ein gereinigtes Abwasser zu erhalten, das durch einen den gültigen gesetzlichen Bestimmungen genügenden Verschmutzungsgrad gekennzeichnet ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Behandlung von Abwässern, die bei der Reinigung fettiger Wolle entstehen, bei dem eine anaerobische Behandlung, ein Absetzschritt und ein aerobischer Behandlungsschritt Anwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen ersten und wesentlichen Schritt aufweist, nämlich a) eine Ausflockung/Abscheidung der ausflockbaren/abscheidbaren Schmutzstoffe und Trennung der flüssigen Phase von der aus Reinigungsschlamm bestehenden festen Phase durch Zentrifugieren, nach auf diesen Schritt a) der genannte b) der anaerobischen Behandlung, der genannte Schritt c) des Absetzens und der genannte Schritt d) der aerobischen Behandlung folgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt c) des Absetzens aus einer weiteren Ausflockung/Abscheidung und Abtrennung durch Zentrifugieren besteht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrifugieren mit einer waagerecht gelagerten Zentrifuge des Dekantertyps durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Stufen a) und c) erhaltene Reinigungsschlamm mit einem automatischen System zu einem Lagerbereich gefördert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stufe a) bis b) gelieferte Abwasser mit Hilfe eines Wärmeaustauschers auf einer Temperatur von etwa 35 ºC gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stufe d) auf einem Substrat durchgeführt wird, das ein niedriges COD/BOD-Verhältnis aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Stufen a) und c) erhaltene Schlamm zur Ziegelherstellung in einem variablen Verhältnis von 1 : 4 bis 1 : 2 mit Lehm vermischt wird.
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