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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Siel-und ähnlichen Abwässern zur Abtrennung von Fäulnisstoffen aus denselben. Die Erfindung betrifft ein solches Verfahren, bei welchem ein während des Behandlungsvorganges erhaltener Schlamm im Verein mit einer Verbindung von Eisen oder eines dreiwertigen Metalls für die Koagulation der suspendierten Stoffe verwendet wird. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann auch ein alkalisches Reagenzmittel, wie Kalk, gegebenenfalls verwendet werden, um den pH-Wert des Abwassers zu regeln und dadurch ein besseres Absetzen und/oder ein verbessertes Filtrieren zu erzielen. Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil in der ersten Stufe des Verfahrens zur Sielwasserbehandlung verwendet werden, welches im österr.
Patent Nr. 143455 beschrieben ist.
In den gewöhnlichen Rohsiel- oder ähnlichen Abwässern sind faulende Stoffe, welche aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel usw. in den verschiedensten Verbindungen bestehen, in zwei Formen vorhanden, nämlich 1. in unlöslichem Zustande (suspendierte Stoffe) und 2. in löslichem Zustande. Bei jeder Sielwasserbehandlung ist es üblich, die gröberen und schwereren unlöslichen Stoffe durch Absiebung abzutrennen. Nach dieser Absiebung ist die Konzentration der in den Sielwässern zurückbleibenden unlöslichen Fäulnisstoffe ausserordentlich gering ; z. B. enthält normales städtisches Abwasser durchschnittlich etwa 150-200 Teile je Million dispergierter oder feinverteilter Feststoffe, zum Grossteil in kolloidaler Suspension. Diese feinverteilten faulenden Stoffe enthalten einfache und komplexe Verbindungen, die vom Abbau von Proteinen herrühren.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in der Abscheidung solcher suspendierter faulender Stoffe aus Sielwässern durch Koagulierung, Ausflockung oder Sammlung in einem absetzbaren Schlamm. Es wurde gefunden, dass die Abscheidung der genannten Stoffe durch Belüftung des Abwassers in Gegenwart einer zugesetzten Metallverbindung, etwa beispielsweise einer Eisen-oder
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laufe des Verfahrens erzeugt wird. Es empfiehlt sich, eine oder mehrere lösliche Verbindungen von Eisen oder Aluminium als Zusatz zu dem in Belüftung begriffenen Abwasser zu verwenden ; beispielsweise können Ferrosulfat, Ferrisulfat oder Aluminiumsulfat oder irgendwelche Gemenge dieser Verbindungen benutzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der rückgeführte Schlamm dem Sielwasser zu Beginn der Belüftung oder kurz nach Eintritt des Rohsielwassers in den Belüftungsbehälter zugesetzt. Die Metallverbindung kann in jedem beliebigen Stadium der Belüftung zugefügt werden.
Wird Ferrisulfat verwendet, so empfiehlt es sich, dieses während der Belüftung etwa 2-15 Minuten vor der Vollendung dieser Belüftungsbehandlung zuzugeben. Gleiches gilt bei Verwendung von Aluminium- sulfat. Ferrosulfat wird dem Sielwasser vorzugsweise etwa 10-30 Minuten, vor dem Ende der Belüftung beigegeben.
Gute Resultate werden erhalten, wenn die Zeitdauer der Belüftung nach dem Zusatz von Ferrisulfat oder Aluminiumsulfat gerade ausreicht, eine gründliche Ausbreitung und Verteilung der Verbindung zu ermöglichen. Die Belüftungsdauer kann in weiten Grenzen schwanken. Gute Resultate können erreicht werden, wenn die Belüftung etwa eine halbe Stunde oder weniger dauert ; durch Verlängerung über etwa eine Stunde hinaus werden nur geringe oder überhaupt keine zusätzlichen Vorteile erzielt.
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Wenn der pH-Wert des Abwassers gegen das Ende der Belüftungsdauer 7 oder weniger beträgt und gewünscht wird, den pH-Wert über 7 zu erhöhen, kann man eine Menge eines alkalischen Agens, etwa Kalk, die ausreicht, die Alkalität auf den gewünschten Wert zu bringen, vor der Vollendung der
Belüftung zusetzen. Gewöhnlich wird es nicht notwendig oder erwünscht sein, den pH-Wert des Sieloder Abwassers durch Zusatz eines Alkalis einzustellen, da es sich erwies, dass auch ein sehr zufrieden- stellendes Niederschlagen, Absetzen und Klären dann erreichbar ist, wenn der pH-Wert beträchtlich unter 7 liegt. Ist aus irgendeinem Grunde der Zusatz eines alkalischen Agens erwünscht oder notwendig, so wird dieses vorzugsweise erst dann zugesetzt, wenn bereits die lösliche Metallverbindung beigegeben find im Abwasser gründlich verteilt wurde.
Nach der Belüftung wird das Abwasser in einen Klärbehälter unterhalb einer Schichte von sich absetzendem Schlamm eingeleitet, derart, dass die Flüssigkeit durch diese Schlammschicht nach aufwärts strömt und aus dem Klärbehälter mit einer praktisch vernach- lässigbaren Menge suspendierter Stoffe überfliesst.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in seiner bevorzugten und kompletten
Form wird das Rohsielwasser nach geeigneter Siebung mit rückgeleitetem Schlamm in einen Belüftung- behälter gemischt, und sodann wird mit der Belüftung des Gemisches begonnen. Der verwendete Be- lüftungsbehälter ist vorzugsweise ein solcher, welcher ein kontinuierliches Fliessen des zu behandelnden
Gemisches vom Eintritts-bis zum Austrittsende zulässt, und die Strömungsgeschwindigkeit wird vorzugs- weise so geregelt, dass zwischen Eintritt und Austritt des Sielwassers etwa eine Stunde verläuft. Die
Belüftung des Sielwassers wird vorzugsweise während der ganzen-Aufenthaltsdauer des Sielwassers im Belüftungsbehälter fortgesetzt.
Während des Durchfliessens des zu behandelnden Gemisches durch den Belüftungsbehälter wird eine lösliche Eisenverbindung, vorzugsweise in Gestalt einer Ferrisulfatlösung einer Konzentration von
50 g per Liter, an einer Stelle zugesetzt, von welcher die Fliessdauer des Gemisches bis zum Ablauf etwa
2-15 Minuten beträgt. Die rasche Verteilung der Lösung über das ganze Gemisch wird durch die von der Belüftung hervorgebrachte Bewegung bewerkstelligt. Der Luftsauerstoff erhält das Eisen im Ferri- zustande ; wird ein Ferrosalz, etwa Ferrosulfat, verwendet, so wandelt der Luftsauerstoff das Eisen in den Ferrizustand um.
Das zutretende Robsielwasser hat gewöhnlich einen pH-Wert vonrund 7-7-5. Bei der Koagulierung werden die Ionen des dreiwertigen Metalls voraussichtlich in Form von Ferrihydroxyd und auch in
Form von einfachen und komplexen organischen Ferriverbindungen niedergeschlagen. Die Sulfationen des zugesetzten Ferrisulfats sind bestrebt, den pH-Wert des Abwassers unter 7 herabzudrücken ; dieses
Bestreben wird zum Grossteil durch die Wirkungen der Belüftung und des rückgeleiteten Schlammes aufgehoben, so dass das Sielwasser bei Schluss der Ferrisulfatbehandlung den gleichen pH-Wert haben kann wie das frisch zutretende Rohabwasser.
Annähernd wird das gesamte, als Ferrisulfat zugesetzte
Eisen ausgefällt, und es scheint, dass dieses ausgefällte Eisen zusammen mit jenem, das mit dem Schlamm zurückgeführt wird, eine Schichte von Ferrihydroxyd bildet, welches sammelnd auf die suspendierten
Stoffe wirkt. Der rückgeführte Schlamm und die Belüftung unterstützen ebenfalls die Ausfällung oder
Niederschlagung der suspendierten Stoffe. Ferner bewirkt die Belüftung die Oxydation einer beträchtlichen
Menge gelöster faulender Stoffe.
Die Menge an zuzusetzendem Eisen hängt zumindest einigermassen von der Menge der im Siel- wasser suspendierten faulenden Stoffe ab. Für die Behandlung durchschnittlicher städtischer Abwässer ergeben 5-25 Teile Eisen je Million Teile Abwasser eine zufriedenstellende Koagulation und Ausfällung der suspendierten Feststoffe, und im allgemeinen ergeben schon weniger als 20 Teile je Million Eisen gute Ergebnisse. Für industrielle Abwässer, etwa beispielsweise von Molkereien, Konservenfabriken usw., können hiefür 20-50 Teile je Millionen Eisen notwendig werden. Eine ausreichende Belüftung wird mit etwa 0, 28-2, 8 l Luft je 4. 4 l behandelten Abwassers erzielt. Es scheint, dass der Sauerstoff der für die Belüftung verwendeten Luft hauptsächlich eine Oxydation der faulenden Stoffe bewirkt und nicht vom Schlamm absorbiert wird.
Dies zeigt sich durch die rasche Beseitigung der gelösten faulenden Stoffe und durch die Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff im Ablauf des Klärbehälters.
Ist nach der Behandlung mit Ferrisulfat die Einstellung des pH-Wertes erwünscht, so kann man das Abwasser in Gegenwart einer solchen Menge eines alkalischen Agens belüften, die ausreicht, den pH-Wert auf das gewünschte Mass zu bringen. Die Einstellung dieses pH-Wertes über 7 bringt manchmal ein besseres Absetzen und Filtrieren zustande. Kalk wird bei diesem Vorgang andern alkalischen Mitteln vorgezogen, weil er dichtere und sich rasch absetzende Flocken ergibt und weil er wohlfeil ist. Der Kalk wird dem Sielwasser vorzugsweise als Kalkmilch einer Konzentration von 50 g per Liter zugesetzt. Wo gelöste faulende Stoffe späterhin aus dem Abwasser durch einen Basenaustausch (Zeolit) entfernt werden sollen, empfiehlt es sich, die Menge an zuzusetzendem Kalk sorgfältig so zu regeln, dass ein pH-Wert von etwa 7-2-7-6 aufscheint.
Nach dem Kalken gelangt das Abwasser zu einem Klärbehälter, in welchem es nahe an dessen
Boden eingeführt, nach aufwärts durch eine Schichte von sich setzendem Schlamm hindurchgeht. Klare
Flüssigkeit strömt über und abgesetzter Schlamm wird vom Boden des Behälters abgezogen, indem man ihn durch Krücken oder in sonstiger mechanischer Art entlang des Klärbehälterbodens zur Schlamm-
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Regelung und zur Verteilung des'durchfliessenden Schlammes geeignete Hähne vorgesehen. Die Ab- läufe aus dem Klärbehälter und dem Eindicker können zwecks Abfuhr oder späterer Behandlung, etwa vermittels Zeolitfilter, vereint werden.
Ein Teil des Schlammes aus dem Eindicker kann vermittels einer Pumpe 14 und einer Leitung 15 zur Sehlammrüekführleitung geschickt werden, die zum Eintrittsende des Belüftungsbehälters führt.
In den Leitungen 15 und 16 sind gleichfalls Hähne zur Regelung und Verteilung des durchfliessenden
Schlammes vorgesehen. Der Rest des Schlammes aus dem Eindicker wird durch die Leitung 16 einem
Saugfilter zugeführt. Der Filterkuchen wird zur Trocknungs-und Kalziniervorrichtung befördert.
Der zum Belüftungsbehälter rückgeführte Schlamm (20-75%, mehr oder weniger) kann zur
Gänze vom Klärbehälter oder vom Eindicker genommen werden, oder es kann aus diesen beiden Vorrichtungen je ein Teil entnommen werden.
Sowohl die Trocknungs-als auch die Kalziniervorrichtung bestehen aus drehbar gelagerten
Zylindern, in welchen die Feststoffe und die Gase (für das Trocknen und Veraschen) gemeinsam wandern.
So streichen die Abgase aus der Kalziniervorrichtung gemeinsam mit dem Schlamm durch den Trockner ?, und der getrocknete Schlamm tritt zusammen mit den heissen Gasen eines Ölbrenners oder einer sonstigen zusätzlichen Heizeinrichtung in den Trockner ein. Eine entsprechende Menge an Sauerstoff oder anderem die Verbrennung unterstützenden Gas gelangt (zusammen mit den heissen Verbrennungsgasen des zusätzlichen Brennstoffes) in die Kalziniervorrichtung 18, damit die organischen und sonstigen brennbaren Stoffe des getrockneten Schlammes verbrannt werden. Der kalzinierte Rückstand oder die Asche wird von der Kalziniervorrichtung an einen Speicher 19 abgegeben, von wo aus sie einem Auslaugkessel 20 mit Heizmantel zugefördert wird.
In diesem Kessel wird der kalzinierte Rückstand mit Schwefelsäure unter entsprechendem Rühren, gegebenenfalls auch unter Erhitzung, für die Wiedergewinnung von Ferrisulfat behandelt. Der Kesselinhalt wird einer Zentrifuge 21 zugeführt und dort überschüssige Säure abgeschieden. Der zentrifugierte Kuchen wird mit Wasser zur Lösung des anwesenden Ferrisulfats ausgelaugt und der unlösliche Rückstand abgefiltert und beseitigt. Die wiedergewonnene Ferrisulfatlösung wird für neuerliche Verwendung bei der Koagulation frisch zutretenden Sielwassers zurückgepumpt.
Selbstverständlich ist die veranschaulichte Vorrichtung nur illustrativ und soll in keiner Hinsicht die Erfindung einschränken.
In der folgenden Tabelle sind die täglichen Resultate angegeben, welche während einer elftägigen Versuchsperiode erhalten wurden ; diese Versuche wurden zum Zwecke des Vergleichs der Ergebnisse angestellt, die einerseits mittels des erfindungsgemässen Verfahrens und anderseits mittels eines ähnlichen Verfahrens erzielbar sind, bei welchem aber die Schlammrückführung und die Belüftung vor dem Zusatz des Ferrisulfats wegbleiben.
Bei der Ausführung der Versuche des erfindungsgemässen Verfahrens wurden ungefähr 75% des in der Klärvorrichtung erhaltenen und etwa 4% Feststoffe enthaltenden Schlammes unmittelbar von der Klärvorrichtung zum Belüftungsgefäss zurückgeführt, die Belüftung wurde in Perioden von einer Stunde ununterbrochen fortgesetzt und Ferrisulfat wurde dem Belüftungsbehälter etwa fünf Minuten vor Beendigung der Belüftungsperiode zugefügt. Der biochemische Sauerstoffbedarf (B. O. D. ), die suspendierten Stoffe, Eisen und Kalk sind in Teilen je Million angegeben. Der gereinigte Ablauf war die oben befindliche Flüssigkeit aus dem Klärbehälter. Bei der Durchführung der Proben wurden Sielwässer zweier verschiedener Herkunft behandelt, wobei deren Behandlung abwechselnd in aufeinanderfolgenden Tagen erfolgte.
In der Tabelle ist das erfindungsgemässe Verfahren mit A und das Vergleichsverfahren mit B bezeichnet. Für die Feststellung des biochemischen Sauerstoffbedarfes diente die fünftätige Normprobe unter Verwendung geimpften Verdünnungswassers.
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<tb>
<tb> roheinlauf <SEP> Zugesetzte <SEP> Reagenzien <SEP> Gereinigter <SEP> Ablauf
<tb> Juli <SEP> Suspen- <SEP> Eisen <SEP> Kalk <SEP> B.O.D. <SEP> Suspendierte
<tb> B. <SEP> O. <SEP> D, <SEP> dierte <SEP> Sne
<tb> Stoffe
<tb> A <SEP> B <SEP> A) <SEP> B <SEP> A <SEP> B <SEP> A <SEP> B
<tb> 4.385 <SEP> 280 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 58 <SEP> 18 <SEP> 17
<tb> 5.290 <SEP> 312 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> 12 <SEP> 16
<tb> 6.260 <SEP> 140 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 14 <SEP> 45 <SEP> 8 <SEP> 10
<tb> 8.
<SEP> 290 <SEP> 372 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 28 <SEP> 20 <SEP> 26
<tb> 9.425 <SEP> 484 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 4 <SEP> 34 <SEP> 6 <SEP> 8
<tb> 10.240 <SEP> 276 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 6 <SEP> 21 <SEP> 8 <SEP> 7
<tb> 11.340 <SEP> 280 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 19 <SEP> 56 <SEP> 18 <SEP> 20
<tb> 12.415 <SEP> 495 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 9 <SEP> 36 <SEP> 10 <SEP> 12
<tb> 13.335 <SEP> 352 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 16 <SEP> 26 <SEP> 12 <SEP> 14
<tb> 15.
<SEP> 220 <SEP> 232 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 16 <SEP> 32 <SEP> 10 <SEP> 8
<tb> 16.280 <SEP> 260 <SEP> 20 <SEP> 22 <SEP> 0 <SEP> 30 <SEP> 18 <SEP> 36 <SEP> 14 <SEP> 10
<tb>
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Wiewohl das bevorzugte Verfahren unter Benutzung von Ferrisulfat beschrieben wurde, ist klar, dass auch andere Metallverbindungen nach der Erfindung verwendet werden können. So vermag beispielsweise in einem entsprechenden Zeitpunkt zugesetztes Ferrosulfat eine bessere Herabminderung des B. O. D. hervorzubringen, als dies bei Ferrisulfat möglich ist. Aus diesem Grunde und wegen des niedrigeren Preises von Ferrosulfat gegenüber Ferrisulfat kann die Verwendung des ersteren vorzuziehen sein. Ähnliche Resultate wie mit Ferrisulfat können auch mittels Aluminiumsulfat erzielt werden.
Es können ferner Misehungen von verschiedenen Verbindungen mit Vorteil benutzt und erwünschte Ergeb-
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sulfat betrugen ungefähr 10% der Ferrisulfatmengen. Es wurden ferner sehr bemerkenswerte Resultate durch Zusatz einer Lösung erzielt, die durch Lösen sowohl von Aluminiumsulfat als auch Ferrisulfat - im Verhältnis von etwa einem Teil Aluminiumsulfat auf zehn Teile Ferrisulfat-hergestellt wurde.
Das Verfahren nach der Erfindung ist wunderbar geeignet für die Behandlung von industriellen Abwässern sowie auch von gewöhnlichen städtischen oder häuslichen Abfallwässern. Für das Verfahren ist kennzeichnend, dass ein sich ausserordentlich rasch absetzender Schlamm und eine weitgehende Beseitigung faulender Stoffe erreicht wird. Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugter Schlamm setzt sieh mehrmals schneller als Schlamm nach den gebräuchlichen Verfahren ab.
Es ist nicht ungewöhnlich, bereits bei fünf Minuten langem Stehen eine klare, oben befindliche Flüssigkeit zu erhalten, die man abziehen kann, und es wurden ferner vielfach Verminderungen von nahezu 99% an dem biochemischen Sauerstoffbedarf bei der normalen Durehführuns : des Verfahrens erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Chemisches Verfahren zur Behandlung von suspendierte faulende Stoffe enthaltendem Siel- 1I. dgl. Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Wasser in Anwesenheit von rückgeführtem Schlamm und einer löslichen Verbindung eines dreiwertigen Metalls zwecks Koagulierens der suspendierten Stoffe zu einem absetzfähigen Schlamm belüftet, der gebildete Sehlamm von der Begleitfliissigkeit abgetrennt und abgetrennter Schlamm zu dem Verfahren für die Behandlung weiteren Abfallwassers rückgeführt wird.
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