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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Behandlung von Abwässern aus
Wäschereien von fettiger Wolle.
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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.
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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:
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COD < 160 mg/l
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BOD 5 < 50 mg/l
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Die im Stand der Technik verwendeten Verfahren zum Reinigen solcher Abwässer bestehen
im allgemeinen aus einem mehrstufigen Verfahren, umfassend:
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1) eine die erste Stufe bildende biologische Zerlegung sämtlicher biologisch abbaubarer
Verbindungen, wobei die biologische Zerlegung aerobisch oder anaerobisch erfolgenn kann;
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2) eine die zweite Stufe bildende chemische Zerlegung sämtlicher chemisch reaktionsfähiger
Substanzen;
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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;
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4) eine vierte Stufe, in der der in Stufe 3 erhaltene abgeschiedene Stoff von der
Überschüssigen Flüssigkeit getrennt wird;
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5) eine fünfte und letzte Stufe, in der die Reinigung von den letzten zerlegbaren
Schmutzresten erfolgt.
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Die Reihenfolge dieser Stufen ist sehr wichtig; zusätzlich wird ein sehr exaktes Verfahren
jeder einzelnen Stufe durchgeführt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das im Stand der Technik angegebene Verfahren hat zaldreiche und entscheidende
Nachteile.
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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.
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Diese Behälter verursachen sehr hohe Anlagekosten. Außerdern benötigen sie wegen ihrer
sehr großen Abmessungen einen beträchtlichen Raum.
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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.
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Ein solcher Schlamm wird deshalb in geeigneten Speicherzonen gesammelt und beseitigt.
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Das Verfahren ist deshalb insgesamt sehr teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden.
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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.
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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.
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Die technischen Merkmale und weitere Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der
nachfolgend anhand des nachstehenden Diagramms erläuterten Beschreibung.
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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
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Dieses Diagramm zeigt die die Erfindung charakterisierenden Stufen, welchen das bei der
Reinigung fettiger Wolle entstchende Abwasser im einzelnen ausgesetzt ist:
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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;
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b) eine nachfolgende Stufe, in der das Substrat aus Stufe a) einer anaerobisehen Behandlung
unterzogen wird;
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c) eine zweite Ausflockungs-/Abscheidung- und Trennstufe, in der nach der Zugabe von
Ausflockungsmitteln ein weiteres Zentrifugierverfahren zum Abtrennen einer zweiten
Schlammfraktion durchgeführt wird;
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d) eine die aerobische Behandlung bildende Endstufe, aus der das gereinigte Abwasser
erhalten wird.
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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.
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Außerdem werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die
Ausflockungs-/Abscheidungsstufe und die Trennstufe gleichzeitig durchgeführt und bilden somit eine einzige Stufe.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Behandlung in der Stufe b) erfolgt deshalb derart, daß sie auch bei gering abbaubaren
Materialkonzentrationen, d.h. unter besonderen Betriebsbedingungen, wirksam ist.
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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.
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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.
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Die biologisch-anaerobische Reinigungsstufe ist deshalb der vorerwähnten Abscheidungs-
/Ausflockung- und Trennstufe vollkommen untergeordnet und vervollständigt diese in
wirksamer Weise.
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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.
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Die für die Abscheidung/Ausflockung verwendeten chemischen Verbindungen müssen
wiederum in der Stufe c) auch unter hohen Verdünnungen des ausflockbaren Materials
wirksam sein.
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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.
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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
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In der ersten Stufe werden die unlöslichen Feststoffe abgeschieden und gleichzeitig von der
Flüssigkeit getrennt.
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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.
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Die für die Ausflockung erforderlichen chemischen Reagenzien werden direkt in das Rohr
vor dem Zentrifugeneingang eingeleitet.
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Der nach dieser Behandlung erhaltene Schlamm ist deshalb mechanisch entwässert worden
und wird durch einen Sichraubenförderer automatisch zu einem Lagerbereich gefördert.
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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.
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Die mittlere Schmutzbelastung des zu reinigenden Abwassers, welches der ersten Stufe
zugeführt wird, beträgt:
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COD 32.000mg/l
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BOD 5 12.000mg/l
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Schwebestoffe 14.000mg/l
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Öle und Fette 4.500 mg/l
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Die Betriebsbedingungen in dieser ersten Stufe lauten wie folgt:
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- Menge an gereinigtem Wasser: bis zu 30 m³/h
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- Menge an Reagenzien: 0,1-0,5% des gereinigten Wassers
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- Ausflockungsmittel: anorganisches Eisen und chlorierte
Aluminiumverbindungen
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- Konzentration des Ausflockungsmittels: 5-25%
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- pH-Wert des behandelten Wassers: 5-8
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- Wassertemperatur: 35-50ºC
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- Menge an erzeugtem Schlamm: 1-2 m³/h
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Der während der Stufe a) erzeugte Schlamm hat die folgenden Merkmale:
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- Wassergehalt des Schlamms als solchem: 40-60%
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- organische Substanzen auf Trockenbasis: 40-60%
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- Eisen auf Trockenbasis: 5-10%
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- Asche auf Trockenbasis: 40-60%
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- Heizwert: 1045-1881 kJ/kg (250-450 kcal/kg)
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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.
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In der anaerobisehen Abbaustufe b), welche mit dem vom Zentrifugieren kommenden
Abwasser durchgeführt wird, lauten die Betriebsbedingungen wie folgt:
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- pH-Wert: 7-8
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- Temperatur der Zersetzungsvorrichtung: 35-40ºC
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- Reaktionszeit: 3-10 Tage
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- Eintrittsverhältnis COD/BOD: 5-10
c) Zweite Ausflockungs-/Abscheidungs- und Trennstufe sowie
d) Aerobische biologische Behandlung
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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.
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Die derart weiter gereinigte und geklärte Flüssigkeit wird der aus der aerobischen
biologischen Behandlung bestehenden letzten Stufe d) zugeführt.
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Die Betriebsbedingungen der Stufe c) lauten wie folgt:
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- Menge an gereinigtem Wasser: bis zu 30 m³/h
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- Menge an ausflockbaren Feststoffen: 1 -1%
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- Ausflockungsmittel: anorganisches Eisen und chlorierte
Alumminiumverbindungen
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- Konzentration des Ausflockungsmittels: 5-25%
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- pH-Wert des behandelten Wassers: 7-8
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- Drehzahl der Zentrifuge: > 2800 l/min
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- COD/BOD-Verhältnis des behandelten Wassers: < 4
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Die Betriebsbedingungen in der letzten Stufe d) lauten wie folgt:
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- Zu reinigende Flüssigkeit: COD 1000-2000 mg/l
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BOD 200-600 mg/l
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pH-Wert 5-10
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- Reaktionszeit: 1-5 Tage
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- Temperatur: Umgebungstemperatur
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- Eigenschaften des Abwassers: COD 500mg/l
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BOD 250mg/l
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SS 200mg/l
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Öle 40mg/l
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Oberflächenaktive Substanzen 4 mg/l
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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
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Die sich aus dem vorbeschriebenen Verfahren ergebenden Vorteile sind offenbar.
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Zunächst entfallen im Fall der vorliegenden Erfindung die Behälter für die Fest/Flüssig-
Dekantierung mit den entsprechenden Kosten- und Raumvorteilen.
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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.
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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.
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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.
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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.