DE2000986A1 - Verfahren zur Behandlung von Abwasser - Google Patents

Description

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BECHTEL INTERNATIONAL CORPORATION, San Francisco, Californien, U.S.A.

Verfahren zur Behandlung von Abwasser.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und Klärung von Abwasser und befasst sich insbesondere mit der Erhöhung der Absetzgeschwindigkeit der Festkörper im Abwasser.

Bei der Abwasserklärung wird das Abwasser mehreren Verfahrensschritten unterworfen, um die darin enthaltenen Festkörper zu entfernen und als Ablaufwasser aus dem Klärvorgang im wesentlichen reines Wasser zu erhalten, das ohne weiteres in einen Fluss oder Strom eingeleitet werden kann, ohne diesen zu verunreinigen. Dies ist sowohl aus dem Gesichtspunkt von-Bedeutung, dass eine Verunreinigung, von Strömen oder sonstigen Gewässern vermieden werden muss, als auch mit Rücksicht, darauf, dass aus dem Abwasser wertvolle Festkörper gewonnen werden können, die ale Düngemittel verwendet werden.

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Ba die Mengen von Robabwasser, das bebandelt werden muss, auseerordentlicb gross sind, ist die wirtscbaftlicbe Bedeutung eines Verfahrens, das die rasche Absetzung von Festkör- pern im Abwasser unterstützt, offensichtlich. Durch eine Beschleunigung des Absetzens können die erforderlichen Anlagen bei einem gegebenen Abwasserdurcheatz kleiner gehalten werden ,und die Ausbeute an Festkörpern sowie die Reinheit des geklärten Wassers lässt sich erhöhen.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Behandlung von Abwasser vorgeschlagen worden, mit deren Hilfe die Absetzfähigkeit und Filtrierbarkeit von Klärschlamm erhöht werden sollte. So ist beispielsweise versucht worden, für diesen Zweck eine Bestrahlung mit Gammastrahlen oder auch Strahlen mit hoher Energie einzusetzen. Auch die Verwendung radioaktiver Isotope zur Erzeugung einer derartigen Strahlung ist vorgeschlagen worden. Diese Verfahren sind jedoch relativ aufwendig und haben bis heute in der einschlägigen Technik keine Bedeutung gewonnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Behandlung und Klärung von Abwässern vorzuschlagen, mit dessen Hilfe die Absetzfähigkeit und Filtrierbarkeit der im Abwasser enthaltenen Festkörper verbessert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Erhöhung der Absetzgeschwindigkeit der Festkörper das Abwasser

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- 3 mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird.

Mikrowellenenergie kann in jedem Verfahrensstadium zugeführt werden. Das könnte z.B. bei dem rohen Abwasser bereits geschehen. DLes ist jedoch gewöhnlich vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht erwünscht, da in diesem Zustand die Klärflüssigkeit sehr dünnflüssig ist und eine ganze Anzahl von Pestkörpern enthält, die auch ohne besondere Vorkehrungen sich rasch absetzen. Nach einer ersten Klärung des Abwassers wird dieses gewöhnlich in einer entsprechenden Anlage einer aeroben biologischen Behandlung unterzogen, der sich eine zweite Klärung anschliesst. Dadurch wird ein relativ klares Klärwasser und eine konzentrierte Schlammdispersion erzeugt. In diesem Verfahrensstadium ist es ausserordentlich erwünscht und wirkungsvoll, die Klärflüssigkeit mit Mikrowellenenergie zu behandeln, da hierdurch die Schlammpartikel koagulieren und die Schlamm-

konzentration ausserordentlich erleichtern. Nach diesem Kon-Zentrierungsschritt kann der Schlamm^eit^rhin selbst mit Mikrowellenenergie behandelt werden, bevor er einer endgültigen Ent-Wässerung unterworfen wird. Dies unterstützt ebenfalls das rasche Absetzen und die Filtrierung des Schlammes. Zusätzlich kann die Mikrowellenenergie auch in das Klärwasser während der Desinfektion eingestrahlt werden, um diesen Verfahrensschritt zu unterstützen.

Das Vorstehende zeigt, dass der erfindungsgemässe Vorschlag

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ein breites Anwendungsgebiet besitzt und in den verschiedensten Verfahrensstufen während der Behandlung des Abwassers eingesetzt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm für einen typischen Abwasserklärvorgang, in dessen Verlauf erfindungsgemäss Mikrowellenenergie zugeführt wird.

Das Blockdiagramm zeigt den Durchfluss des Abwassers durch eine Kläranlage und gibt an, an welcher Stelle die Mikrowellenenergie am vorteilhaftesten eingestrahlt werden kann. Rohabwasser wird durch eine Leitung 1 eingeführt und durch einen primären Klärtank 5 geleitet. Der Klärtank 3 besteht lediglich aus einem grossen Behälter, über dessen Boden Schaber angeordnet sind und in dem man dieFestkörper absitzen lässt und mittels der Schaber sammelt.

Der gesammelte Klärschlamm wird durch eine Leitung 5 abgeführt, während die Flüssigkeit durch eine weitere Leitung 7 einer Anlage 9 zugeführt wird, in der eine as robe biologische Behandlung durchgeführt wird. In dieser Anlage 9 wird das Abwasser mit einer grossen Menge von Luft in Berührung gebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Versprühen der Flüssigkeit auf Gitterroste, wodurch eine grosse Oberfläche der Flüssigkeit der Luft ausgesetzt wird, oder dadurch, dass

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man Luft durch die Flüssigkeit hindurchbläst. Auch eine Kombination beider Verfahren ist möglich. Durch diese Behandlung wirken Bakterien und Protozoen in Gegenwart von Sauerstoff auf das Abwasser ein und oxidieren dieses zu einer schlämmartigen Masse. Diese wird durch einen sekundären Klärtank 11 geführt, der in seiner Gestaltung ähnlich dem Klärtank 3 ist. Das Klärwasser, das nunmehr im wesentlichen frei von Pestkörpern und organischen Stoffen ist, wird durch eine Leitung 13 geführt, in einem Behälter 15 einem Desinfektionsscbritt unterzogen und anschliessend als relativ sauberes Wasser durch eine Klärwasserleitung abgeführt.

Die aus dem zweiten Klärtank 11 entfernten Festkörper werden über eine Leitung 19 einem weiteren Behälter 21 zugeführt, in. dem sie in bekannter Weise mit chemischen Mitteln behandelt werden können und anschliessend einer Konzentrierung 23 zu Schlamm unterzogen. Der konzentrierte Klärschlamm wird anschliessend durch eine Leitung 25 einem letzten Schlammentwässerungsvorgang 27 zugeführt und der feste Stoff anschliessend durch eine Leitung 29 ausgebracht.

Die erfindungsgejnässe Mikrowellenbehandlung kann in verschiedenen Verfahrensstufen dieses vorstehend geschilderten Prozes ses durchgeführt werden* So kann/beispielsweise bereits das Rohabwasser dieser Behandlung unterzogen werden. Dies stellt Jedoch eine relativ teuere Behandlung dar, da die hereinkommenden Mengen derartig gross sind, dass es gewöhnlich aus

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Wirtschaftlichkeitsgründen nicht erstrebenswert ist, die Mikrowellenbehandlung bereits auf das Rohabwasser anzuwenden. Die aus dem sekundären Klärtank herausgeführte flüssigkeit ist jedoch bereits relativ" stark konzentriert und enthält etwa 2 i» Festkörper. In diesem' Stadium kann deshalb die Mikrowellenenergie mit Vorteil, wie bei 31 gezeigt ist, angewendet werden, wodurch die Absetzgeschwindigkeit in dem Konzentrierbehälter 23 stark erhöht wird. Der flüssige Abfluss aus der Schlammkonzentration wird dadurch selbstverständlich noch weiter konzentriert. Zur Behandlung des konzentrierten Schlammes vor der letzten Entwässerung wird ein Mikrowellengenerator 33 angewendet, wodurch die Filtriergeschwindigkeit stark erhöht wird.

Zusätzlich hat sich gezeigt, dass die Mikrowellenenergie die Wirkung des Sesinfektionsvorganges stark unterstützt, so dass es günstig ist, in der Desinfiziereinricbtung, wie bei 15 dargestellt, in dieser einen Mikrowellengeber anzuordnen.

Es wird angenommen, dass der Effekt der Mikrowellenenergie darin besteht, dass Pestkörperteilchen mit gleicher Ladung im Abwasser dipolarieiert werden. Teilchen mit derartigen Ladungen können durch Zusatz eines Polyelektrolyts während dee chemiBoben Behandlungeaohrittea erzeugt werden oder können auoh bereite im Schlau» von Hause aue enthalten aein. Wenn dieae leuchen mit gleichen Ladungen Tereehen Bind,

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stossen sie' sich gegenseitig ab. Das bedeutet, dass derartige Teilchen nahezu ständig in Suspension gehalten bleiben. Durch die Depolarisierung dieser Teilchen werden jedoch die Ladungen entweder beseitigt oder neutralisiert, so dass sich die Teilchen einander annähern und zusammenballen können, wodurch selbstverständlich der Absetzvorgang durch die Ausbildung relativ grosser Teilchen beschleunigt wird.

Als geeignet hat sich die Einstrahlung der Mikrowellenenergie in dem Frequenzbereich von 300 MHz bis 30 GHz erwiesen. Die ISM-Frequenz von 2450 MHz hat sich als besonders brauchbar erwiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anband der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

In diesem Versuch wurde aktivierter Abfallschlamm aus dem zweiten Klärschritt der Kläranlage von San Jose, Californien, verwendet. Der Schlamm wurde in zwei Proben unterteilt, von denen eine 20 Millisekunden lang der Energie von Mikrowellen ausgesetzt wurde. Die Mikrowellenenergie wurde bei einer Frequenz von 24-50 MHz mit einer Leistung von 30 kW erzeugt. Die beiden Proben wurden in Messbehälter mit einem Fassungsvermögen von 100 ml gebracht und das Absetzen in Abständen von einer Minute

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beobachtet. In der nachfolgenden Tabelle geben die Zahlen die Trübung der Flüssigkeit in den Behältern an.

Mit Mikrowellen behandelte Probe

Tageszeit	Kontrollprobe
10:15 Vormittag	100
10:50	100
10:45	100
11:00	99
11:15	99
11:50	98
12:50 Nachmittag	97
1:50	97
2:15	96
5:00	96
5:50	96
4:15	96

100 99 98 97 96 95 86 81 75 70 67 65

Aue dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass nach gleicher Absetzdauer die Kontrollprobe immer noch eine Trübung von 96j6 aufwies, während die Probe, die mit einem kurzen Stoss von Mikrowellenenergie behandelt worden war, lediglich 65# Trübung aufwies.

Beispiel 2

Es wurde ein dem Beispiel 1 ähnlicher Versuch durchgeführt. Hier wurden die Proben Mikrowellenenergie gleicher Leistung und Frequenz wLe in Beispiel 1 unterzogen, jedoch während unterschiedlicher Zeitdauer. Die Proben wurden 2, 4, 10, 20, 200 und 1000 Millisekunden mit Mikrowellenenergie beaufschlagt. Sie wurden von Zeit zu Zeit beobachtet, um die Koagulation zu bestimmen. Eine Kontrollprobe, die der Mikrowellenenergie

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nicht ausgesetzt worden war, zeigte, dass nach dreistündigem Stehen die Koagulation noch kaum eingesetzt hatte. Sie Proben, die 2 und 4 Millisekunden mit Mikrowellenenergie beaufschlagt worden waren, zeigten sichtlich eine Koagulation nach etwas
über einer Stunde und nach zwei Stunden eine deutliche Koagulation. Bei der Probe, die 200 Millisekunden der Mikrowellenenergie ausgesetzt worden war, zeigte sich eine fortgeschrittene Koagulation in weniger als zwei Stunden, während die
Probe, die 1OOO Millisekunden behandelt worden war.zum Kochen kam und eine unmittelbare Koagulation eintrat.

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Claims (4)

1. Patent- (Schutz-)Ansprüche

   M#) Verfahren zur Behandlung und Klärung von Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöbung der Absetzgeschwindigkeit der Pestkörper das Abwasser mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in bekannter Weise das Abwasser einem primären und sekundären Klärschritt und einer Konzentrierung des Klärschlammes nach dem sekundären Klärschritt unterzogen wird und dass der dem Konzentrationsschritt unterzogene Klärschlamm mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Mikrowellenenergie nach dem Schlammkonzentrations· schritt eingebracht wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellenenergie in einem Frequenzbereich von 300 MHz bis 30 GHz, vorzugsweise mit 2450 MHz₁ aufgebracht wird.

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