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Verfahren zur chemischen Reinigung von Abwasser Die Erfindung hat
zum Gegenstand die Reinigung von Abwasser mit Hilfe der Fällungswirkung von in statu
nascendi befindlichem Ferrihydroxyd, welches aus metallischem Eisen im Abwasser
selbst erzeugt wird-Es sind bereits Verfahren bekannt, die zu diesem Zweck das Abwasser
in Berührung mit metallischem Eisen, z. B. Eisenspänen, bringen und gleichzeitig
oder nachträglich belüften. Diese Verfahren können indes nur bei solchen, verhältnismäßig
seltenen Wässern Anwendung finden, die eisenauflösende Stoffe, z. B. Säuren, wie
Kohlensäure usw., enthalten; und auch dann kann nur so viel Eisen zur Auflösung
bzw. nachher als Hydrat zur Ausscheidung gebracht werden, als der Menge der vorhandenen
Säure entspricht. Infolgedessen ist die Wirkung dieser Verfahren ganz von der zufälligen
Beschaffenheit .des Abwassers abhängig und bei den stärker verschmutzten Abwässern,
die überwiegend alkalisch sind; sehr unvollkommen.
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Außerdem sind Versuche gemacht worden, durch Bewegen der Eisenspäne,
z. B. in drehbaren Trommeln, ein Abreiben von Rostteilchen und eine erhöhte Lösung
des Eisens zu erreichen, doch kann auch auf diese Weise im Dauerbetrieb keine ausreichende
Mehrwirkung erzielt werden. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, dem zu behandelnden
Wasser Kohlensäure oder kohlensäurehaltige Gase in Gegenwart von metallischem Eisen
zuzugeben und das sich hierbei bildende Eisenkarbonat entweder mit Hilfe von in
dem zu behandelnden Wasser bereits vorhandenen Stoffen, wie Sauerstoff, freiem Ammoniak,
Alkalien usw., oder, wenn diese Stoffe nicht ausreichen, durch Zusatz von Kalk oder
diesem gleichwertigen alkalischen Fällungsmitteln in Ferrihydroxyd überzuführen.
Auch hierbei besteht der große Nachteil, daß die Ausscheidung des Eisens und damit
die Reinigungswirkung des Verfahrens wiederum weitgehend abhängig ist von der Art
des zu behandelnden Wassers. So sind z. B. die meisten Abwässer sauerstofffrei oder
jedenfalls sauerstoffarm, so daß in diesen Fällen eine Oxydation des Eisens fast
völlig unterbleibt und als Folge davon selbst bei größerem Zusatz von Kalk oder
anderen alkalischen Fällungsmitteln infolge der Leichtlöslichkeit der Ferro-Ionen
ein großer Teil des Eisens in Lösung gehalten wird. In gleichem Sinne wirkt ein
Überschuß von Kohlensäure, der sich dabei praktisch kaum vermeiden läßt.
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Schließlich ist noch bekannt, dem Abwasser niederwertige Eisenoxyde
zuzusetzen, die sich mit der im Wasser vorhandenen Kohlensäure zu löslichem Eisenkarbonat
umsetzen
sollen, und das mit dem gelösten Eisen angereicherte Abwasser
zu belüften, wodurch das Eisen als Hydrat ausgefällt wird. Hier wird ebenfalls ein
gewisser Kohlensäuregehalt des zu behandelnden Abwassers vorausgesetzt; in wirtschaftlicher
Beziehung ist das Verfahren völlig unbefriedigend, da niederwertige Oxyde des Eisens
schwer erhältlich und teuer sind.
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Das vorliegende Verfahren bewirkt die Auflösung von metallischem Eisen
gleichfalls mit Kohlensäure oder kohlensäurehaltigen Gasen. Da sich jedoch in eingehenden
Versuchen gezeigt hat, daß für den Lösungsvorgang die Anwesenheit von Sauerstoff
förderlich und im Dauerbetrieb sogar unentbehrlich ist, wird erfindungsgemäß die
Eisenauflösung in Gegenwart von Sauerstoff oder Luft durchgeführt, z. B. in der
Weise, daß solche Kohlensäuregase Verwendung finden, die von Natur aus größere Mengen
Sauerstoff enthalten oder denen gegebenenfalls Sauerstoff, z. B. in Form von Luft,
noch besonders zugegeben wird. In Anwesenheit des Sauerstoffs geht unter dem Einfluß
der Kohlensäure .das Eisen leicht als Eisenbikarbonat in Lösung, nach der Gleichung:
Fe +2C02+2H20=Fe(HCO3)Z+H2 Der hierbei entstehende Wasserstoff, der sich zum Teil
auf der Oberfläche des Eisens festsetzt und dieses gegen weiteren Kohlensäureangriff
passivieren würde, wird durch den erfindungsgemäß gleichzeitig zugeführten Sauerstoff
oxydiert, so daß der Lösungsvorgang auch im Dauerbetrieb gleichmäßig verläuft.
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Das auf diese Weise mit gelöstem Eisen angereicherte Wasser wird sodann
starker Belüftung ausgesetzt. Dadurch wird zunächst die im Wasser überschüssig gelöste
Kohlensäure entfernt, die gegebenenfalls wieder aufgefangen und erneut für die Eisenauflösung
verwandt werden kann. In dem nunmehr neutralen Wasser findet dann bei weiterer Belüftung
rasch die Oxydation des Eisenbikarbonats zu Ferrihy droxyd statt, entsprechend der
Gleichung a Fe _(HCO,3), -f- O -(- H20 = a Fe (OH), -i- d. C02 Das so gebildete
Ferrihydroxyd fällt als flokkiger Niederschlag aus und reißt in bekannter Weise
die Schmutzstoffe des Abwassers mit nieder. Da sein Entstehen allmählich und in
idealer Verteilung im Abwasser vor sich geht, werden seine fällenden Eigenschaften
aufs beste ausgenützt und ist es möglich, schon mit verhältnismäßig geringen Eisenmengen
eine restlose Ausfällung der Schmutzstoffe zu erreichen. Im Gegensatz zu den bisher
bekannten ähnlichen Verfahren gestattet die vorliegende Erfindung, jedes Wasser,
ganz unabhängig ton seiner ursprünglichen Beschaffenheit, sofern es nur überhaupt
der chemischen Ausfällung zugänglich ist, bis zu jedem gewünschten Reinigungsgrad
zu reinigen. Wäl1-rend fast alle erwähnten bekannten Verfahren auf die Reinigung
und Aufbereitung von Trinkwasser oder Brauchwasser, also auf verhältnismäßig wenig
verschmutzte Wässer, beschränkt sind, ist das vorliegende Verfahren gerade für die
Reinigung außerordentlich stark verschmutzter Wässer, z. B. der Abi Wässer von Gerbereien,
Färbereien, Kohlen-Wäschen usw., deren Reinigung sonst große Schwierigkeiten macht,
besonders geeignet. da die Eigenart des Verfahrens eine besonders kräftige Reinigungswirkung
mit sich bringt und eine genaue Dosierung des als Fällungsmittel dienenden Eisens
je nach dein Grad der Verunreinigung zuläßt.
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Darüber hinaus besteht der weitere Vorteil, daß das erfindungsgemäß
behandelte Abwasser stets eine neutrale Reaktion aufweist und es so möglich ist,
einerseits das chemisch vorgereinigte Abwasser ohne weiteres einer biologischen
Nachreinigung zu unterwerfen, wodurch es rasch und vollständig von seinen gelösten
Schmutzstoffen befreit werden kann, andererseits den ausgefällten Schlamm durch
Ausfaulung zu beseitigen.
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Besonders wertvoll ist das Zerfahren in wirtschaftlicher Hinsicht.
Da die erforderlichen chemischen Umsetzungen rasch verlaufen, sind nur kurze Behandlungszeiten
notwendig. Im allgemeinen ist die gewünschte Reinigungswirkung, also Eisenlösung
und Eisenausscheidung, bereits in etwa 2o bis 30 -Minuten erreicht, so daß verhältnismäßig
kleine umbaute Räume und damit nur geringe Baukosten in Frage kommen. Da als Kohlensäurequelle
zweckmäßig Abgase, z. B. Rauchgase, als Eisenmaterial billiger Schrot, z. B. Eisenspäne,
Verwendung finden, sind auch die Betriebskosten des Verfahrens außerordentlich niedrig.
Im Vergleich zur chemischen Ausfällung mit fertigen Eisensalzen. deren Reinigungswirkung
ähnlich ist, betragen sie nur einen Bruchteil.
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Für die praktische Durchführung des Verfahrens besteht eine Reihe
von :Möglichkeiten. Die Behandlung des Abwassers mit Kohlensäure und metallischem
Eisen kann gleichzeitig oder auch zeitlich und räumlich ge-, trennt vorgenommen
werden. Die Oxydation. und Ausscheidung des Eisens kann mit Hilfe irgendeiner der
bekannten Belüftungsarten erfolgen. Indes hat sich hierfür die künstliche Belüftung
des Abwassers durch Einleiten von Preßluft in fein verteilter Form
als
besonders günstig erwiesen, weil hierbei die überschüssige Kohlensäure am raschesten
beseitigt werden kann.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung, die eine an sich bekannte Vorrichtung
.zur Zuführung von Luft in Wasser darstellt, soll das vorstehend beschriebene Verfahren,
ohne daß es auf diese Art der Ausführung beschränkt würde, näher erläutert werden.
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Das zu reinigende Wasser wird einem irgendwie gestalteten Becken A
irgendwie zugeführt, z. B. durch das Gerinne a.
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In dem Becken befindet sich eine ausreichende Menge Eisen c, durch
die das Wasser von der Seite, von unten nach oben oder, wie in dem Beispiel der
Zeichnung, von oben nach unten in irgendeiner Form hindurchfließen muß, wobei dem
ganzen Becken in irgendeiner Form, z. B. durch Filterplatten e, Kohlensäure oder
ein Kohlensäure enthaltendes Gas zugeführt wird, falls das Wasser nicht bereits
vorher mit Kohlensäure behandelt worden ist.
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Gleichzeitig wird auch auf beliebige Art Luft bzw. ein Sauerstoff
enthaltendes Gas zugeführt. Es kann aber auch die Sauerstoffzufuhr oder Belüftung
ganz oder wenigstens teilweise in ein Nebenbecken B verlegt werden, wie das beispielsweise
die Zeichnung angibt, wobei auch wieder Wasser- oder Luftwege beliebig sein können.