DD285768A5

DD285768A5 - Vorrichtung und verfahren zur reinigung von abwasser

Info

Publication number: DD285768A5
Application number: DD33056489A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Dolkemeyer; Karin Schmidt; Hans Gierlich
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke Ag.,De
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1991-01-03
Also published as: WO1990000525A1; DE3823127A1; EP0377713A1

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser. Die vorliegende Erfindung betrifft die Entfernung von adsorbierbaren Verunreinigungen, insbesondere von organischen Verunreinigungen mittels einer Vorrichtung, in der sich eine Schicht aus adsorbierendem Material befindet, welche bevorzugt mit Dampf und/oder Wasser vorbehandelt worden ist.{Entfernung; adsorbierbare Verunreinigungen, organische; Vorrichtung; Schicht; adsorbierendes Material; Dampf; Wasser, vorbehandelt}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beispielhaft seien biologische Verfahren genannt, die vor allem dazu dienen, organische Verunreinigungen und Stickstoff enthaltende Verunreinigungen mittels Bakterien aerob zu entfernen.

Ausder sehr umfangreichen Patentliteratur können nurwenige Beispiele genannt werden, wie DE-OS 2423844, EP-A-O 202 626, EP-A-O 143915, DE-PS 2512815.

An anaeroben Verfahren seien beispielhaft genannt:

DE-OS 3307796, EP 0046901, EP 0119430.

Auch die Umkehrosmose wird zur Reinigung von Abwasser eingesetzt (DE-OS 354361, EP-A-O 229414).

Von Bedeutung bei der Abwasserreinigung sind auch adsorptive Verfahren. Gemäß DE-PS 2418169 und DE-PS 2819572 wird Y-AI₂O₃ als Adsorbens eingesetzt. Nach DE-OS 3335994 wird ein Filterpatronensystem eingesetzt, welches ein geeignetes Adsorptionsmittel enthält. Nach DE-OS 3401867 wird ein Adsorberharz verwendet.

Auch Kohlematerialien werden als Adsorptionsmittel eingesetzt. So offenbart DE-OS 3436453 ein zweistufiges Verfahren, wobei in einer ersten Stufe pulverförmige Aktivkohle im Abwasser dispergiert wird und anschließend die Feststoffe-abfiltriert werden.

In einer zweiten Stufe wird das vorgereinigte Wasser in einen Aktivkohle-Adsorptionsturm unter gleichzeitiger Luftzufuhr eingesprüht.

Nach DE-OS 3221451 wird Aktivkohle, bevorzugt Ruß aus Vergasungsanlagen, mit einem Flockungsmittel und einem Polymeren zu Pellets gepreßt, die in das Abwasser unter Rühren eingetragen werden.

In EP-A-O 134271 wird ein Abwasserreinigungsverfahren offenbart, gemäß dem Abwasser von unten nach oben durch ein Kohlebett bewegt wird, wobei das Kohlebett um etwa 30% expandiert.

Ziel der Erfindung

Trotz des geschilderten umfangreichen Standes der Technik besteht das Bedürfnis, in einem einfachen, einstufigen, besonders wirtschaftlichen Verfahren Abwässer zu reinigen, wobei das Verfahren auch erlauben soll, die Reinigungsvor.tchtung vor Ort, also beispielsweise auf einer Deponie aufzustellen, zu betreiben und wieder abzutransportieren. Eine besonc ers wichtige Aufgabenstellung ist hierbei, auf wirtschaftliche Weise auch stark verschmutzte Abwässer zumindest soweit zu reinigen, daß sie in üblichen Kläranlagen weitergereinigt werden können. Es ist jedenfalls mit zunehmenden Anforderungen zur Reinigung solcher Abwässer zu rechnen. Die derzeitigen zur Reinigung von Sickerwasser eingesetzten Verfahren sind die biologische Reinigung mit chemisch/physikalischer Nachbehandlung und die Umkehrosmose (s. z. B. ,Abwassertechnik", 1-2,1988 S. 34 bis 38).

Die Art der Verunreinigungen in Sickerwässern kann sehr unterschiedlich sein in Abhängigkeit von den Abfallmaterialion, mit denen Grund- und Oberflächenwasser in Berührung kommen. Beispielswelse enthält Deponiesickerwasser aus Sondermülldeponien eine andere Zusammensetzung an Verunreinigungen als ein Sickerwasser aus Hausmülldeponien (Müll und Abfall, 2,1988, S.67-71). So sind die Anteile an organischen Verunreinigungen in letzterem meist höher. Wichtige Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, sind beispielsweise Phenol und Phenolderivate, Kohlenwasserstoffe oder adsorbierbare organische Halogenverbindungen (AOX).

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Anmeldern ist es nunmehr gelungen, den Stand der Technik insbesondere im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und einfache Durchführbarkeit weiterzuentwickeln durch ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-7 eine Schicht aus adsorbierendem Material eingebracht wird, wobei das adsorbierende Material durch Einleiten von heißem Gas und/oder von Flüssigkeit vorbehandelt wird und im Falle des Erhitzens mit Gas unter Wasser und/oder ein Wasser/Dampf-Gemisch gesetzt wird, daß das zu reinigende Abwasser durch die Schicht von adsorbierendem Material geleitet wird und daß das gereinigte Abwasser aus der Vorrichtung abfließt.

-3- 285 768 Ausfflhrungsbeisplele:

Figur 1,2 und 3 stellen Ergebnisse zur Verminderung des CSB-Werts in einer Laborvorrichtung dar.

Figur 4 und 5 stellen Ergebnisse mit einer technischen Vorrichtung dar.

Figur 6 stellt Ergebnisse mit einem Hochtemperaturkoks dar.

Die Figuren 7,8 und 9 stellen Versuche dar, in denen keine Vorbehandlung des Kokses erfolgte.

Die Figuren 10-13 stellen Versuche dar, in denen dem Vorbehandlungswasser oberflächenaktive Substanzen zugesetzt wurden.

Figur 14 stellt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar.

Die Figuren 15-17 stellen Beladen, Betrieb und Transport erfindungsgemäßer Vorrichtungen dar.

Die erfindungsgemgße Vorrichtung ist ein Behälter, in dem sich oberhalb des Behälterbodens ein wasserdurchlässiger siebartiger Einbau befindet, oberhalb dem adsorbierendes Material angeordnet ist, wobei durch wenigstens einen Ablauf oder

durch Überlauf gereinigtes Wasser abfließt.

Grundsätzlich kann der Behälter jede Raumform besitzen, also zylindrisch und rund sein, viereckig, rechteckig., trapezförmig oder auch aus zusammengesetzten Haumformen bestehen wiez. B. sich im oberen Teil trapezförmig erweitern, unten jedoch viereckig oder rechteckig sein.

Die aufgezählten Raumformen sind als beispielsweise, jeacch nicht als limitierend anzusehen.

Der unten im allgemeinen geschlossene, jedoch mit wenigstens einem Ablauf versehene Behälter besitzt einen im unteren Bereich oberhalb des Behälterbodens angebrachten siebartigen rostartigen Einbau. Dieser durchlässige Teil kann die gesamte Fläche dieses Bodens einnehmen oder nur einen Teil der Fläche, im Grenzfall kann er nur die Fläche vor dem Ablauf abdecken.

Auf dem siebartigen Boden ruht die Schicht aus adsorbierendem Material. Der siebartige Boden hat für den Fall, daß das Abwasser von oben nach unten durch das Adsorptionsmaterial geleitet wird, die Funktion, das aus der Adsorptionsschicht ablaufende Wasser passieren zu lassen, so daß es unterhalb desselben über wenigstens einen Ablauf aus dem Behälter abgezogen werden kann. Grundsätzlich kann der Siebboden beliebige Ausgestaltungen haben, etwa aus einem siebartigen Drahtgeflecht, aus Stäben, aus einer durchlochten Metallplatte oder beliebigen anderen Anordnungen bestehen. Er kann beispielsweise auch Erhöhungen oder Vertiefungen aufweisen.

Wird das Abwasser von unten nach oben durch das Adsorptionsmaterial geleitet, so kann dasselbe im unteren Bereich durch eine Zuführung zugefahren werden und oben über einen Überlauf aus der Vorrichtung abfließen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen wie sie im Behälterbau üblich sind, also aus Stahl, Guß, Edelstahl, Kunststoffen, Stahlbeton, Verbundwerkstoffen u. a.

Um Korrosion zu vermeiden bzw. zu vermindern ist es erwünscht, korrosive Materialien mit einem schützenden Belag oder Anstrich zu versehen.

Um Kanalbildung in der Adsorptionsschicht und an den Behälterwänden zu vermindern ist es vorteilhaft, geeignete Einbauten zur Strömungsleitung in dem Behälter anzubringen, wie beispielsweise Leitbleche an den ßehälterwändon.

Da es sich als sehr vorteilhaft erwiesen hot, das Adsorptionsmaterial mit Gasen, insbesondere Dampf und/oder Flüssigkeiten, insbesondere Wasser und/oder Wasser/Dampf-Gemisct ien bzw. heißem Wasser zu erhitzen, ist an dem Behälter wenigstens eine Zuführvorrichtung für Dampf und/oder Wasser vorgesehen, vorzugsweise im unteren Bereich, wobei auch der im Behältor befindliche Ablauf durch Anschluß an eine Dampf- und/oder Heißwasserleitung für diesen Zweck verwendet werden kann.

Jedoch auch eine Zuführung von Dampf und/oder Wasser ist auch von oben nach unten erfindungsgemäß möglich.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorbehandlung erfolgt durch Evakuieren. Das Evakuieren kann auf die Weise erfolgen, daß an den den Koks und/oder die Aktivkohle enthaltenden Behälter Vakuum angelegt wird und daß man anschließend die Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser in das Adsorptionsmaterial strömen läßt. Man kann jedoch auch zunächst das Adsorptionsmaterial mit der Flüssigkeit benetzen bzw. bedecken und anschließend Vakuum anlegen.

Das Entfernen ties an dem Adsorptionsmaterial haftenden Gases ist eine wichtige bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie aus den durchgeführten Versuchen hervorgeht. Sehr vorteilhaft kann, wie bereits ausgeführt, die Entgasung durch Behandeln mit Dampf oder heißem Wasser oder beidem sein, auch in Kombination mit einer Entgasung durch Evakuieren. Ebenso kann die Entgasung und Mischung mit Wasserin der Weise erfolgen, daß das Adsorptionsmaterial, wiez. B.

fein verteilter Koks oder Aktivkohle mit dem Wasserstrahl einer Wasserstrahlpumpe eingesaugt werden. Ein weiteres Entgasungeverfahren ist die Kreislauffahrweise mit Wasser. Hierbei kann auch das zu reinigende Abwasser selbst eingesetzt werden. Hierbei sollte der pH-Wert des Kreislaufwassers auf Werte 10, bevorzugt 12 während der vorteilhafterweise mehrstündigen Kreislauffahrweise ansteigen. Dem bei der Vorbehandlung eingesetzten Wasser können auch oberflächenaktive Stoffe zugesetzt werden.

In bestimmten Fällen ist das Ansteigen des pH-Wertes in den alkalischen bzw. stark alkalischen Bereich unerwünscht, beispielsweise, wenn Verunreinigungen aus Grundwasser zu entfernen sind. Hier kann der pH-Wert entweder durch Zusatz von Säuren eingestellt werden oder man arbeitet mit einem Säure enthaltenden Adsorptionsmittel, wio z. B. mit solchen, die SOj aus der Reinigung von Rauchgasen enthalten.

Demgemäß kann beispielsweise Aktivkohle oder Koks, die durch Rauchgasreinigung beladen sind, anschließend zur Abwasserreinigung eingesetzt werden.

Durch Zusatz oberflächenaktiver Mittel zur Vorbehandlungsflüssigkeit, insbesondere zu Wasser, kanndie Vorbehandlungsdauer erheblich verkürzt werden.

Die oberflächenaktiven Mittel sollen erfindungsgemäß folgende Voraussetzungen erfüllen:

schwache Adsorbierbarkeit,

grenzflächenaktive Eigenschaften im Alkalischen,

gute biologische Abbaubarkeit,

Aktivität bei geringer Dosierung,

geringe Schaumbildung.

Geeignete Verbindungsklassen sind:

anionische Tenside

n-Alkylsulfate

Alkylsulfonate Alkylbenzolsulfonate, bevorzugt mit n-Alkylgruppen nichtionogene Tenside, (Ethylenoxidaddukte), beispielhaft seien genannt: Fettalkohol-Polyethylenglykolether, Alkylphenyl-Polyethylenglykolether, Fettsäure-Polyethylenglykolester. Erfindungsgemäß werden zur Vorbehandlungsflüssigkeit 10-2000ppm, bevorzugt 20-1600 ppm und besonders bevorzugt

20-1200 ppm an oberflächenaktiven Mitteln zugesetzt.

Beispielhaft wurden die Kurven in den Figuren 10-13 ermittelt. Hierzu wurden jeweils 200ml eines Deponie-Sickerwassers mit

10g Herdofenkoks in einem Kolben gerührt und der zeitliche Verlauf der CSB-Abnahme ermittelt.

Der Wasserstand im Behälter kann durch übliche Regelvorrichtungen geregelt werden. Eine sehr einfache vorteilhafte Vorrichtung ist jedoch die Verlegung der Leitung für das ablaufende Wasser in eii.er solchen Höhe, daß durch diese der

gewünschte Wasserstand im Behälter eingestellt werden kann. Als Ablaufleitung kann hierbei ein Schlauch veiwendet wurden.

Es kann jedoch auch eine feste Leitung eingesetzt werden. Vorteilhaft ist die Höhe der Ablaufleitung einstellbar, so daß jede

gewünschte Wasserstandshöhe im Behälter eingestellt werden kann.

Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der Transportierbarkeit. So kann diese beispielsweise bei Verwendung von Koks als Adsorbens bei einer Kokserzeugungsanlage befällt werden, mit Dampf und/oder heißem Wasser

und/oder Wasser/Dampf-Gemisch behandelt werden, du^rch einen LKW zur Deponie befördert werden, dort abgestellt undsofort in Setrieb genommen werden. Nach Absättigung des Adsorbens kann der Behälter zu einer Verbrennungsanlage, zu einerfür diesen Zweck zugelassenen Deponie oder zu einer Regenerieranlage gebracht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist daher diejenige, wie sie auch bei oben offenen Abfall-Containern üblich

ist. Dies hat den Vorteil, daß die zum Auf- und Abladen und Transportieren geeigneten LKWs verfügbar sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jedes absorbierende Material verwendet werden, bevorzugt sind jedoch Materialien auf Kohlebasis insbesondere Kokso, da diese wesentlich wirtschaftlicher sind als beispielsweise Aktivkohle. Ein

geeigneter Koks ist z.B. aus Braunkohle gewcnnener, insbesondere aus Rheinischer Braunkohle hergestellter Herdofenkoks,aber auch nach anderen Verfahren hergestellte Kokse und Steinkohlenkokse sind erfindungsgemäß geeignet. Ferner könnensonstige Adsorbentien eingesetzt werden, z. B. auf SiCV oder Aluminiumsilikat- oder AI2O3· oder Kunststoff basis wie z. B.

Kieselgele, Tonerden, Bleicherden, Molekularsiebe, Ionenaustauscher und Magnesiumoxid. Insbesondere im Falle des Einsatzes von Koks hat die Anmelderin gefunden, daß das Behandeln desselben mit Gason und/oder Flüssigkeiten ggf. begleitet von vorherigem Evakuieren vor Inbetriebnahme wesentlich bessere Ergebnisse bringt als ohne diese Vorbehandlung. Bevorzugtes Gas ist Wasserdampf, bevorzugte Flüssigkeit Wasser und/oder Wasser/Dampf-Gemisch. Nach der Behandlung wird das adsorbierende Matertal irr; Falle des Erhitzens mit einem Gas, mit Wasser, insbesondere heißem Wasser

und/oder Wasser/Dampf-Gemisch befällt.

Der Temperaturbereich, in den der Koks durch Erhitzen gebracht wird ist 2O-2OOX, bevorzugt 50-180°C und besonders

bevorzugt 75-140°C. Erfindungsgemäß ist auch eine zusätzliche Behandlung mit Flüssigkeit, z. B. Wasser vor dem Erhitzenmöglich.

Das Gas bzw. der Dampf bzw. die Flüssigkeit oder Gas/Flüssigkeit-Gemisch wird im allgemeinen unterhalb des siebartigen

f-inbaus eingeleitet. Das Einleiten ist jedoch auch an anderen Stellen möglich. Die Behandlungsdauer beträgt im allgemeinen1 Minute bis 20 Stunden, bevorzugt 10 Minuten bis 10 Stunden, besonders bevorzugt 10 Minuten bis 5 Stunden. Diese Angabensind jedoch nicht als limitierend, sondern als bevorzug*? Ausführungsformen anzusehen.

Bei Betrieb der Vorrichtung kann das Abwasser von oben nach unten durch die Adsorptionsschicht geleitet werden, wobei im

allgemeinen ein Wasserstand gehalten wird, der etwas höher als die Adsorptionsschicht selbst liegt. Es kann jedoch auch eine

Fahrweise gewählt werden, bei der das Abwasser von unten nach oben durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geleitet wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Adsorptionsschicht fließenden Wassers ist >0 bis 1 m/h, bevorzugt 0,01 bis

0,8m/h, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 m/h. Die Verweilzeit des Abwassers in der Koksschicht ist 1 Minute bis 10 Stunden,bevo/zugt 5 Minuten bis 7 Stunden, besonders bevorzugt von 10 Minuten bis 5 Stunden.

Die Abwasserreinigungstemperatur liegt bei SO bis 45⁰C, bevorzugt bei 5 bis 35°C. Hierbei sind die angegebenen Temperaturbereiche als Betriebstemperaturen anzusehen, wobei zu berücksichtigen ist, daß durch die beschriebene Vorbehandlung zunächst eine höhere Temperatur vorliegen kann. Erfindungsgemäß kann das adsorbierende Material auch vor

dem Einfüllen in die Vorrichtung wie beschrieben vorbehandelt werden.

Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, mit einer Korngröße des Adsorptionsmaterials von 0,01 bis 100mm zu arbeiten, bevorzugt

von 0,05 bis 20 mm und besonders bevorzugt von 0,05 bis 5 mm. Die günstigste Korngröße hängt jedoch zum Teil auch von demverwendeten Adsorptionsmaterial ab. So ist beispielsweise bei Einsatz von Ruß aus Vergasungsanlagen zur Herstellung von

Synthesegas z. B. durch Sh ill- oder Texaco-Vergasung die Korngröße üblicherweise 0,3 bis 1 Mm. Bei Einsatz eines solchen Rußes werden auch ohne Dampfvorbehandlung gute Ergebnisse erhalten. Es genügt, den aus der

wäßrigen Suspension abfiltrierten Ruß in die erfindungsgemäße Vorrichtung einzusetzen.

Sehr gut geeignetes adsorbierendes Material ist Feinstkoks mit der bekannten, diesem entsprechenden Korngröße. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Konzentration an organischen Verunreinigungen (CSB) und die Konzentration

an adsorbierbaren organischen Halogenverbindungen AOX erheblich vermindert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere von großer Bedeutung für die Reinigung von Deponie-Sickerwasser. Hierbei kann, wie beschrieben, erfindungsgemäß Vorrichtung und Verfahren vor Ort

betrieben werden und das beispielsweise aus Sickerschächten auf die Vorrichtung gepumpte Wasser direkt im Deponiebereichgereinigt werden. Je nach Anforderung kann das so gereinigte Wasser auch noch weiteren Reinigungsverfahren, wie z. B. einer

Kläranlage zugeführt werden. Selbstverständlich können auch andere dem Stand der Technik entsprechende Reinigungsverfahren mit dem

erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden, wie beispielsweise Vorbehandlung durch Absetzen, Sedhnentieren,

Filtrieren, Fällen, Flocken, Entgasen, Belüften, Entkeimen und Emulsionsspaltung oder der Einsatz von lonentauschern. Ausführungsbeispiele

Die Erfindung sei¹ nunmehr mit Hilfe der Figuren näher erläutert werden.

Figur 1 gibt Laborversuche wieder, bei denen > 0-80 ml Deponie-Sickerwasser pro g Adsorbens über dieses geleitet werden mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/h, einer Verweilzeit von etwa 27 Minuten und einer Temperatur von 23⁰C. Es wurde ein Herdofenkoks aus Rheinischer Braunkohle eingesetzt (Oberfläche etwa 25OmVg). Der Herdofenkoks war durch 4stündige Krelslauffahrweiso von zu reinigendem Abwasser (ohne Zusatz oberflächenaktiver Mittel) über den Koks vorbehandelt worden.

Die apparative Versuchsdurchführung erfolgte im allgemeinen durch Durchfluß des Abwassers durch ein mit Adsorptionsmaterial gefülltes Rohr.

Das Einsatz-Abwasser enthielt bei Versuch 1 eine Konzentration (CSB) von 1470 mg/! Abwasser an organischen Verunreinigungen, in Versuch ?. eine Mengo von 860mg/l.

Die Geraden geben den verbleibenden CSB-Wert nach erfindungsgemäßer Reinigung bei unterschiedlichen Mengen durch die Reinigungsvorrichtung geleitetem Abwasser an.

Die Kurven zeigen, daß die CSB-Werte bis auf 100-200mg und darunter abgesenkt werden können, wobei mit zunehmender Belastung die Adsorptionsfähigkeit abnimmt, begleitet von einem Anstieg des CSS im gereinigten Abwasser.

Ein so vorgereinigtes Abwasser kann ggf. problemlos in Kläranlagen noch weiter gereinigt werden oder auch, soweit zulässig, direkt in Gewässer geleitet werden.

In Figur 2 sind analoge Versuche dargestellt, die bei einer Strömungsgeschwindigkeit vo-- 0,3 m/h und einem Herdofenkoks aus Rheinischer Braunkohle durchgeführt wurden. Die Vorbehandlung wurde durch Evakuieren und anschließendes Auffüllen mit Wasser durchgeführt.

In Figur 3 sind analoge Versuche mit einom Deponie-Sickerwasser (Versuchsnummern DW38,39) und einem Steinkohle-Koks dargestellt. Der CSB-Wert des eingesetzten Abwassers betrug 169mg/l. Die Strömlingsgeschwindigkeiten lagen bei 0,1 m/h (DW39) und 0,2 m/h (DW38). Die Verweilzeiten lagen bei 2 Stunden (DW38 und 39).

In Figur 4 sind Versuche in einer technischen Anlage dargestellt mit einem Abwasser aus einer Sonderdeponie. Es wurde ebenfalls ein Herdofenkoks eingesetzt, der 2 Stunden mit einem Dampf/Wasser-Gemisch vorbehandelt wurde. Der Eingangs-CSB-Wert betrug 1045mg/l und 1100mg/l (Strömungsgeschwindigkeit: 0,3 m/h).

Auch diese Ergebnis&o zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hervorragende Ergebnisse erhalten werden können.

In Figur 5 sind Versuche im technischen Maßstab r.\'<' ^:nom Großcontainer als erfindungsgemäßer Vorrichtung dargestellt

(Strömungsgeschwindigkeit: 0,2m/h, Verweilzeit: len). Die Vorbehandlung entsprach der in Figur 1. Die CSB-Werte im

Einsatzprodukt betragen 1380 und 1300mg/l.

Das Abwasser stammte aus einer Hausmüll-Deponie.

Die CSB-Werte konnten, wie die Kurven zeigen, auf < 100 mg/l CSB gosenkt werden.

In Figur 6 ist ein Versuch wiedergegeben, der wie der Versuch gemäß Figur 1 durchgeführt wurde, bei dem jedoch ein Hochtemperaturbraunkohlekoks aus der DDR eingesetzt wurde (Oberfläche: 200-25OmVg).

In den Figuren 7,8 und 9 sind Versuche dargestellt, die den Versuchen 1,3 und 6 entsprachen, jedoch ohne Vorbehandlung des Adsorbens.

In der folgenden Tabelle sind die Restmengen an organischen Verunreinigungen im Abwasser gemäß Figuren 1-9 nach Reinigung über verschiedenen Adsorbentien angegeben. Die Strömungsgeschwindigkeiten wurden zwischen 0,1 m/h und 0,5m/h variiert. Die Ausgangs-CSB-Werte sind in mg/l Abwasser angegeben. In den beiden rechten Spalten sind die verbleibenden CSB-Werte im gereinigten Abwasser bei einer Belastung der Adsorbentien mit 10 ml/g Adsorbens und 50mg/g Adsorbens angegeben. Sämtliche Versuche wurden bei Umgebungstemperatur durchgeführt.

Die Vorhandlung des Adsorbens erfolgte in den Versuchen 1,2,3,5 und 6 durch mehrstündige Kreislauffahrweise einer bestimmton Menge Abwasser über das Adsorbens.

In Versuch 1 wurden Abwässer mit 1470mg und 860mg CSB im Abwasser und einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/h untersucht.

Bei 10ml Belastung wurden Rest-CSB-Werte von bis zu 60mg erreicht.

Ähnlich gute Ergebnisse bei 10ml Belastung wurden auch in Versuch 2 mit einer etwas geringeren Strömungsgeschwindigkeit von 0,3 m/h erzielt, während sich die Werte bei 50 ml/h gegenüber Versuch 1 wesentlich verbesserten.

In Versuch 3 wurde bei 0,1 m/h und 0,2 m/h Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet.

Im Unterschied zu den Versuchen 1 und 2 wurde mit einem Steinkohlekoks gearbeitet.

Auch hier wurden, allerdings bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit vergleichbar gute Ergebnisse erhalten.

In Versuch 4 wurde der Herdofenkoks als Adsorbens eingesetzt. Die Vorbehandlung bestand aus einer 2stündigen Behandlung mit einem Dampf-Wasser-Gemisch. Die Ergebnisse waren bei dieser Vorbehandlung besonders gut.

In Versuch 5 wurde im technischen Maßstab gearbeitet. Die Vorbehandlung entsprach Versuch 1.

In Versuch 6 wurde ein Hochtemperatur-Braunkohlekoks eingesetzt. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 10ml/g wurden schlechtere Ergebnisse als in Versuch 1 erhalten, nicht jadoch bei einer Belastung von 50ml/g.

In den Versuchen 7,8 und 9 wurden die Versuche 1. ? und 6 wiederholt, jedoch ohne Vorbehandlung, d. h. das zu reinigende Abwasser wurde direkt über das unbehandelte Ad jrbens geleitet.

Die Ergebnisse waren sowohl bei 10 mg/g als auch bei M ml/g Belastung deutlich schlechter als in den Versuchen 1,3 und 6.

Tabelle

Versuchs-Nr.	Strömungs	mg/1 organische	I	Im gereinigten Abwasser
	geschwindigkeit	Verunreinigungen		verbleibender CSB-Wert
	m/h	im Abwasser	in mg/1 bei unterschiedlicher
		vor Reinigung	Belastung des Adsorbens
		in ml/g Adsorbens
		10ml 50ml

1	0,5	147O¹ 86Ο²	80³ 60⁴	980 400
2	0,3	1145^s 960^β	80⁷ 70"	370 330
3	0,1 (DvV 39) 0,2 (DW 38)	1690 1690	90 70	380 390
4	0,3	1100	50	290
	5	0,2 1400	1OmVt 100	5OmVt 860
6	0,5	1470 860	270 200	960 550
7(wie1)	0,5	1470 860	450 330	>1200 750
8 (wie 3)	0,1 (DW 40) 0,2 (DW 33)	1690 1690	360 450	840 >1200
9 (wie 6)	0,5	1470 860	510 380	1160 740

1 davon 323mg AOX; 2 davon 189mcAOX; 5 davon 401 mg AOX; 6 davon 336 mg AOX;

3 davon 12mg AOX; 4 davon 9mg AOX; 7 davon 9,6mg AOX; 8 davon 8,4mgAOX.

Die Ergebnisse sind in den Figuren 10-13 näher erläutert.

In Figur 10 wurden dem Vorbehandlungswasser 50ppm eines Tensids mit dem Kennzeichen ESP-5433 zugesetzt.

Betrachtet man die Zeit, in der der CSB-Wert von ursprünglich 200ppm auf 800ppm abgenommen hat, so stellt man fest, daß diese Abnahme ohne Tensid nach etwa 53 min erreicht ist, mit Tensid bereits bei 38 min.

Die Benutzung des Herdofenkokses durch die Vorbehandlungsflüssigkeit als Voraussetzung für die Adsorptionsfähigkeit des Kokses erfolgt demgemäß wesentlich schneller bei Zusatz des Tensids.

Dies geht bei dem Versuch daraus hervor, daß die Adsorption des relativ kleinen adsorbierenden CSB-Anteils im Benetzungetest bei Zusatz des Tensids viel schneller erfolgt als ohne dieses.

Mit Tensid werden 800 ppm CSB nach 12 Minuten, ohne Tensid nach 23 Minuten erreicht. Ähnlich deutliche Ergebnisse werden mit dem Tensid ESD-151 (Figur 12) erhalten. Bei BOO ppm Zusatz werden 800 mg CSB nach 35 Minuten, ohne Zusatz nach 54 Minuten erreicht. In Figur 13 werden bei 1000ppm Tensidzusatz 800ppm CSB nach 10 Minuten, ohne Tensid nach 23 Minuten erreicht. Figur 14 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Sie hat Form und Abmessungen eines Abfallcontainers. Der Container besitzt oberhalb des Behälterbodens 2 einen wasserdurchlässigen Siebboden 3. Die schwarze Schicht stellt das Adsorbens-Bett dar. Die Wassorschicht 4 steht über dem Adsorbens-Bett. Zu reinigendes Abwasser wird über 5 zugeführt. 6 stellt den Raum zwischen Siebboden und Behälterboden dar. Ein Auslauf ist durch 7 dargestellt. Durch den höhenverstellbaren Leitungsbogen 8 kann die Wasserhöhe in 1 eingestellt werden. Das gereinigte Abwasser läuft bei 9 ab. 10 stellt ein Wasserverteilungssystem dar.

In Figur 15 ist beispielhaft eine ai-s mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1'-3' bestehende Anlage dargestellt. Das Abwasser wird über 4' zugeführt und bei 5' als gereinigtes Wasser abgezogen. Bei Vorrichtung 1' ist die Entnahme von verbrauchtem Adsorbens dargestellt, bei Vorrichtung 3' die Befüllung mit frischem Adsorbens. In Figur 16 ist eine Übersicht über das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Das Adsorbens wird mit d9n Eisenbahncontainern 1" angeliefert und in 2" gelagert. Die erfindungsgemäßen Behälter 3" werden aus 2" befüllt und bei 4" mit Dampf und heißem Wasser vorbehandelt und z. B. bei einer Deponie abgestellt, wo aus Sickerschächten über 5" Deponiesickerwasser auf die Container gepumpt wird. Das abfließende gereinigte Wasser wird in einem Sammelbehälter 6" gesammelt, von dem es beispielsweise in eine Kläranlage transportiert werden kann. Die verbrauchten Adsorbens-Materialien können auf giner geeigneten Deponie 7" verkippt werden oder auch zu einer Regenerierung transportiert werden. Eine weitere beispielhafte Übersicht ist in Figur 17 dargestellt. Bereits vorbehandeltes adsorbierendes Material wird aus 1"' in einen LKW 2"' verladen und zu den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 3"' befördert. Auf die befüllten Vorrichtungen wird Abwasser 4" geleitet. Gereinigtes Wasser wird in Behälter 5" gesammelt. Verbrauchtes Adsorbens wird beispielhaft in Deponie 6"'verkippt.

Wie die Ausführungen zeigen, stellen die erfindung^emäße Vorrichtung und das Verfahren eine technisch wichtige Weiterentwicklung des Standes der Technik dar, nach der mit einer.! preiswerten „Wegwerf'-Adsorbens und in einfachen Verfahrensschritten eine wirksame Abwasserreinigung insbesondere spezioller hochbelasteter Abwässer wie Deponie-Sickerwasser möglich ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser, gekennzeichnet durch einen Behälter, in dem sich oberhalb des Behälterbodens ein wasserdurchlässiges Sieb befindet und oberhalb des Siebs adsorbierendes Material angeordnet ist sowie durch wenigstens einen Ablauf am Behälter für das durch das Sieb abfließende Wasser.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch Einbauten zur Strömungslenkung.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten zur Strömungslenkung Leitbleche an den inneren Behälterwänden sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als tronsportierbarer Container ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe wenigstens eine Gas und/oder Flüssigkeitszuführung im unteren Bereich besitzt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe zur Einstellung des Wasserniveaus eine in der Höhe einstellbare wasserabführende Leitung besitzt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe einen Überlauf im oberen Teil besitzt.

8. Verfahren zur Reinigung von Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-7 eine Schicht aus adsorbierendem Material eingebracht wird, wobei das adsorbierende Material durch Einleiten von heißem Gas und/oder von Flüssigkeit vor oder nach dem Einbringen vorbehandelt wird und im Falle des Erhitzens mit Gas anschließend unter Wasser und/oder ein Wasser/Dampfgemisch gesetzt wird, daß das zu reinigende Abwasser durch die Schicht von adsorbierendem Material geleitet wird und daß das gereinigte Abwasser aus der Vorrichtung abfließt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Vorbehandlung verwendete Flüssigkeit Wasser und/oder ein Wasser/Dampfgemisch ist.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material Koks ist.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende Material Hochofenkoks ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende Material bei der Vorbehandlung auf 20-200⁰C, bevorzugt 50-18O⁰C und besonders bevorzugt auf 75-14O⁰C erhitzt wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 8-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlungsdauer

1 Minute bis 20 Stunden, bevorzugt 10 Minuten bis 10 Stunden, besonders bevorzugt 10 Minuten bis 5 Stunden beträgt.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Schicht aus adsorbierendem Material fließenden Abwassers > 0 bis 1 m/h, bevorzugt 0,01 bis 0,8 m/h, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 m/h beträgt.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 8-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Abwassers 1 Minute bis 10 Stunden, bevorzugt 5 Minuten bis 7 Stunden, besonders bevorzugt 10 Minuten bis 5 Stunden beträgt.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 8-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserreinigung bei ^0-45⁰C, bevorzugt 5-35°C erfolgt.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 8-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des adsorbierenden Materials 0,01 bis 100mm, bevorzugt 0,05 bis 20mm und besonders bevorzugt 0,05 bis 5 mm boträgt.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 8-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße etwa derjenigen von Feinstkoks entspricht.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß Ruß aus Ölvergasungen als adsorbierendes Material eingesetzt wird.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 8-19, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe in/an einer Deponie erfolgt und Deponie-Sickerwasser gereinigt wird.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 8-20, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende Material einer Vorbehandlung mit heißem Gas und/oder mit einer Flüssigkeit unterworfen wird.

22. Verfahren nach den Ansprüchen 8-21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung des adsorbierenden Materials durch Kreislauffahren von Wasser über das Material erfolgt.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 8-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung mit Wasserdampf und Wasser erfolgt.

24. Verfahren nach den Ansprüchen 8-23, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbehandlungsflüssigkeit ein oberflächenaktives Mittel zugesetzt wird.

Hierzu 17 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entfernung von adsorbierbaren Verunreinigungen, insbesondere von organischen Verunreinigungen mittels einer Vorrichtung, in der sich eine Schicht aus adsorbierendem Material befindet, welche bevorzugt mit Dampf und/oder Wasser vorbehandelt worden ist.

Die Reinigung von verschmutztem Wasser zur Erhaltung der Umwelt ist eine der großen Herausforderungen an die moderne Industriegesellschaft. Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, die nach ganz unterschiedlichen Prinzipien arbeiten.