CH656113A5

CH656113A5 - Verfahren zum reinigen von abwasser in einem schwebeschichtreaktor.

Info

Publication number: CH656113A5
Application number: CH9094/80A
Authority: CH
Inventors: Risto Rainer Hakulinen
Original assignee: Enso Gutzeit Oy
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1986-06-13
Also published as: JPS5914276B2; GB2068354B; AT381921B; ATA601980A; FR2471952A1; SE8008741L; FR2471952B1; GB2068354A; BR8008108A; DE3046686A1; CA1156381A; US4344848A; FI793914A; JPS5691892A; NO803760L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser in einem Schwebeschichtreaktor, worin das zu reinigende Abwasser in den feste Partikeln enthaltenden unteren Teil des Reaktorvolumens so eingeleitet wird, dass die Partikeln in einer von unten nach oben steigenden Abwasserströmung schweben.

Das Reinigen von Abwasser mit Hilfe einer Partikelschicht, die in einer von unten nach oben steigenden Strömung schwebt, ist ein allgemein bekanntes Verfahren. Die schwebenden Partikeln bestehen in der Regel aus Aktivkohle, welche im Wasser vorhandene Verunreinigungen adsorbiert. In der vorliegenden Erfindung wird die Schwebeschicht in einem im wesentlichen auf bakterieller Tätigkeit basierenden Reinigungsprozess herangezogen, welcher dazu beabsichtigt ist, chlorierte phenolische Verbindungen enthaltendes Abwasser, insbesondere Bleichabwasser, zu behandeln. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schwebeschichtreaktor mit einer Bakterienpopulation geimpft wird, der das Vermögen eigen ist, chlorierte phenolische Verbindungen abzubauen, und die die schwebenden Teilchen als Fixierungssubstrat benutzt, dass im Reaktor anaerobe Verhältnisse aufrechterhalten werden und dass in den Reaktor chlorierte phenolische Verbindungen enthaltendes Abwasser eingeleitet wird, wobei das Abwasser unter dem Einfluss der Tätigkeit der Bakterienpopulation gereinigt wird.

Durch die finnische Patentanmeldung Nr. 772 069, die der CH-PS 642 609 entspricht, ist ein Verfahren vorbekannt, in welchem chlorierte phenolische Verbindungen enthaltendes Abwasser in einem mit Baumrinde gefüllten Biofilter behandelt wird. Die Reinigung gründet sich auf eine in der Rindenschicht lebende Bakterienpopulation, der das Vermögen zu eigen ist, die Anwesenheit von chlorierten Phenolen zu vertragen, und die solche Bakterienstämme enthalten kann, welche imstande sind. Tri- oder Tetrachlorphenole als einzige Kohlenstoffquellen zu verwerten. Die vorliegende Erfindung gründet sich auf die Beobachtung, dass es möglich ist, einen Schwebeschichtreaktor mit einer derartigen Bakterienpopulation zu beimpfen, so dass die Bakterien sich an den Oberflächen der schwebenden Teilchen fixieren. Im erfindungsgemässen Verfahren geht es somit nicht um herkömmliche Adsorption von Verunreinigungen an die schwebenden Partikeln, sondern wesentlich ist vielmehr, dass sich die Reinigung auf die Zersetzungstätigkeit der Bakterienpopulation gründet und dass die Teilchen lediglich als Fixa-tionssubstrate für die Bakterien dienen. Versuche haben bereits erwiesen, dass man mit diesem Verfahren sogar bis zehnfach bessere Resultate erzielt im Vergleich mit dem früheren, ein Rindenfilter benutzenden Verfahren.

Das Material der im erfindungsgemässen Verfahren zur Anwendung kommenden schwebenden Partikeln kann in ausgedehnten Grenzen variieren. Neben der an sich zuvor bekannten Aktivkohle können z. B. Ionenaustauscherharze, insbesondere Anionaustauscherharz, Kunststoffe, Sand, Lehm, Schlamm usw., in Frage kommen. Anionaustauscherharz hat den besonderen Vorteil, dass die negativ geladenen Bakterien effektiv an der Oberfläche der positiven Harzpartikeln gebunden werden. Durch Verwendung von Aktivkohle bringt man wiederum zustande, dass neben der von den Bakterien ausgeführten Zersetzungstätigkeit die Partikeln auch in herkömmlicher Weise im Wasser vorhandene Verunreinigungen adsorbieren.

Eine günstige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man im Reaktor eine innere Zirkulation des zu reinigenden Wassers einsetzt. Der besondere Zweck der Zirkulation ist der, dass der Kreislaufstrom im Reaktorvolumen eine Schwebeschicht mit geeigneter Höhe aufrechterhält, unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit in den Reaktor neues, unbehandeltes Abwasser eingespeist wird.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die im Reaktor eingeimpfte Bakterienpopulation mindestens einen in Trichlorphenol wachsenden Bakterienstamm sowie mindestens einen in Tetrachlorphenol wachsenden Bakterienstamm umfasst, welche zu den im mikrobiologischen Institut der Universität Helsinki, Man-

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nerheimintie 172, SF-00280 Helsinki (Finnland), am 10. August 1977, unter den Depositionszeichen YM 134-202 und YM 241-268 deponierten Bakterienstämmen gehören. Die Bakterienpopulation kann hierbei in der Hauptsache aus im besagten Institut unter den Depositionszeichen YM 134-202 und YM 241-268 deponierten Bakterienstämmen bestehen, die an sich durch die obengenannte finnische Patentanmeldung Nr. 772 069 vorbekannt sind. Bei Benutzung einer derartigen Bakterienpopulation eignet sich das Verfahren besonders zur Behandlung von Bleichabwasser, das in reichlicher Menge verschiedenartige chlorierte und nichtchlorierte Phenole enthält.

Da der Abbau der chlorierten Phenole anaerobe Verhältnisse erfordert, ist es passend, den vorgelegten Reinigungs-prozess durch eine aerobe Reinigungsphase zu ergänzen, welche dem Zweck dient, den biologischen Sauerstoffbedarf-Wert des Wassers herabzusetzen. Dies kann in der Weise geschehen, dass das aus der Schwebeschicht abgezogene Wasser oxygeniert oder belüftet und danach anschliessend in einen zweiten Reaktor eingeleitet wird, der ein Schwebeschichtreaktor oder ein Rindenfilter sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend eingehender erläutert, und zwar zu Beginn mit Verweis auf die beiliegende Zeichnung, deren Fig. 1 und 2 zwei verschiedene zum Einsatz des erfindungsgemässen Verfahrens beabsichtigte Apparaturen darstellen, sowie danach durch Beschreiben des Verfahrens an Hand einiger Beispielfälle.

In Fig. 1 ist eine insbesondere zum Reinigen des Bleichabwassers einer Sulphatzellstoffabrik vorgesehene Apparatur wiedergegeben, zu der zwei Schwebeschichtreaktoren 1 und 2 gehören. Im ersten Reaktor 1 erfolgt die anaerobe Reinigungsphase, in welcher die im Abwasser enthaltenen chlorierten Phenole infolge der Bakterientätigkeit abgebaut werden, und in dem zweiten Reaktor 2 wird eine aerobe Reinigung vorgenommen, die als Ziel hat, den biologischen Sauerstoffbedarf (den BOD-Wert) des Wassers herabzusetzen. Das zur Behandlung kommende Abwasser wird mittels einer Pumpe 3 durch die Speiseleitung 4 in den Reaktor 1 ein wenig oberhalb der im unteren Teil des Reaktors befindlichen Lochplatte 5 eingeführt. An den Reaktor ist eine mit Pumpe 6 versehene Zirkulationsleitung 7 angeschlossen, mittels welcher das zu behandelnde Wasser aus dem oberen Teil des Reaktors an dessen unteres Ende unter die Lochplatte 5 befördert wird. Die Schwebeschicht 8 im Reaktorvolumen besteht aus kleinen Anionaustauscherharzteilchen, und die Intensität der durch die Leitung 7 laufenden Zirkulationsströmung ist in dem in der Figur gezeigten Fall so eingeregelt, dass die Höhe der Schwebeschicht etwa die Hälfte der Höhe des Reaktorinnenraums beträgt. Die Abführleitung 9 für das anaerobisch behandelte Wasser beginnt nahe am oberen Ende des Reaktors 1, und das Gas, das sich im oberen Teil des Reaktors ansammelt, wird durch die Leitung 10 in das Gefäss 11 entfernt. Die Abführleitung 9 endet im Be-lüftungsgefäss 12, das druckbeaufschlagt sein kann und in welchem in das anaerobisch behandelte Wasser durch die Leitung 13 Luft oder reiner Sauerstoff eingeleitet wird. Aus dem Belüftungsgefäss 12 wird das Wasser durch die Leitung 14 zum aerobischen Schwebeschichtreaktor 2 geführt, der in seiner Bauweise völlig dem Reaktor 1 gleich ist. Demnach umfasst er eine Zirkulationsleitung 15, eine Lochplatte 16 sowie die Leitungen 17 und 18 für das gereinigte Wasser und die austretenden Gase, und im Reaktorvolumen befindet sich eine aus Anionaustauscherharzpartikeln bestehende Schwebeschicht 19, die vermittels der Zirkulationsströmung aufrechterhalten wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Reinigungsapparatur unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 darin, dass sie für die zweite, aerobische Reinigungsphase ein Rindenfilter 20 umfasst. Das anaerob behandelte Wasser geht im dargestellten Fall vom Schwebeschichtreaktor 1 durch die Leitung 9 zum Rindenfilter 20, ohne dazwischen durch ein Belüftungsgefäss zu gehen. Das Rindenfilter 20 umfasst eine aus Nadelbaumrindenschrot bestehende Schicht 21, worin das Wasser von oben herabströmt, und in den unteren Teil des Filters wird gleichzeitig durch die Leitung 22 Luft eingeführt, die in dem Filter aerobe Verhältnisse herbeiführt. Das Rindenfilter 20 kann ferner mit einer Zirkulationsleitung 23 für das zu behandelnde Wasser sowie mit einer Leitung 24 versehen sein, durch welche das gereinigte Wasser aus der Apparatur entzogen wird.

BEISPIEL

Mittels der zeichnungsgemässen Apparatur wurde ein Abwassergemisch behandelt, welches zu 50% Bleichabwasser von der Chlorierphase einer Sulphatzellstoffabrik und zu 50% Bleichabwasser aus der Alkaliphase der Sulphatzellstoffabrik enthielt. Die zwei Schwebeschichtreaktoren hatten ein Fassungsvermögen von je 7 Litern und enthielten jeweils 1 Liter Anionaustauscherharzpartikeln, die mittels interner Umwälzung zu einer stationären Schwebeschicht angehoben waren, die ungefähr die Hälfte des Reaktorvolumens ausfüllte. Der anaerobe Reaktor wurde mit einer chlorierte Phenole zersetzenden Bakterienpopulation beimpft, die im Laboratorium hergestellt war, und zwar durch Behandeln einer dem Gewässer nahe bei der Bleichanlage der Sulphatzellstoff-fabrik entnommenen bakterienhaltigen Probe in der Weise, wie die finnische Patentanmeldung Nr. 772 069 angibt. Im Reaktorvolumen bestand während des Prozesses pH 6-7 und die Temperatur 25 C, und die Sauerstoffkonzentration betrug 0-0,5 mg/1. Die Reinigungsergebnisse bei verschiedenen hydraulischen Belastungen (in gegebener Zeit behandelte Wassermenge geteilt durch das Volumen des anaeroben Reaktors) sind in der beiliegenden Tabelle angegeben. Die Spalten I geben die Gehalte an chlorierten Phenolen (in mg/m3) im Abwasser vor der Reinigungsbehandlung an, die Spalten II die entsprechenden Gehalte nach erfolgter Reinigung sowie hiernach das Eliminationsprozent in jedem Einzelfall. Man ersieht aus den Ergebnissen, dass der Reinigungseffekt ein wenig mit steigender hydraulischer Belastung herabgeht, aber noch bei der Belastung von 23 m3/m3 x 24 h belief sich die Gesamtelimination auf 78,9%. Es wurde ferner in den Versuchen festgestellt, dass der Prozess neben den chlorierten phenolischen Verbindungen aus dem Wasser hochmolekulare organische Verbindungen entfernt, deren Molekülgewicht sogar bis 6500 betragen kann.

Es ist dem Fachmann einleuchtend, dass verschiedene Ausführungsformen der Erfindung nicht auf das obenstehend dargestellte Beispiel eingeschränkt sind. So kann die Bauweise der zur Anwendung kommenden Apparatur von dem abweichen, was in der Zeichnung dargestellt ist, und es ist beispielsweise möglich, die in den unteren Enden der Schwebeschichtreaktoren vorgesehenen Lochplatten wegzulassen. Ferner kann man an den aeroben Schwebeschichtreaktor oder an die dazu gehörende Zirkulationsleitung Mittel zum Einblasen von Zusatzluft anschliessen, und entspre-chendermassen kann man bei Verwendung eines Rindenfilters in der aeroben Reinigungsphase das anaerob behandelte Wasser in ein separates Belüftungsgefäss gemäss Fig. 1 vor dessen Einführung in das Filter leiten.

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60

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4

Tabelle

Verbindung mg/m3

I

3 x II

%

I

Belastung m

6x

II %

3/m3 x 24 h 9 x

I II

%

I

12 x II

%

I

23 X II

%

2,4-Dichlorphenol

12,8

-

100

-

2,4,6-Trichlorphenol 138

—

100

138

1,8

98,6

25,3

4,6

81,8

63,0

5,3

91,5

110

19,1

82,6

2,3,6-T richlorphenol

(ss)

19,4

20,2

0

23,5

20,3

—

2,4,5-T richlorphenol

70,0

1,4

80,0

6,5

_

100

2,6

1,7

34,6

—

6,3

—

100

3,5-Dichlor-2,6-Di-

methoxyphenol

-

14,4

-

100

-

4.1

3,7

9."

—

4,5-Dichlorguajakol 334

-

100

178

-

100

129

66

48,8

-

26,6

-

100

T etrachlorphenol

5,6

-

100

7,3

-

100

9,7

0,8

91,7

12,6

2,0

81,1

12,0

3,6

70

Trichlorguajakol

28,2

-

100

38,6

2,3

94,0

22,7

5,5

75,7

57,2

11,7

79,5

52,7

5,8

88,9

Trichlorkatechol

_

1,1

_

100

3,6

0,5

86,1

1,9

_

100

0,3

0,38

0

3,4,5-Trichlor-2,6-

Dimethoxyphenol

11,3

-

100

11,3

1,0

91,1

12,1

6,4

47,1

22,9

10,8

52,8

32,5

15,0

53,8

Tetrachlorguajakol

-

66,1

4,1

93,7

27,9

6,6

76,3

Pentachlorphenol

2,3

0,3

87,0

2,2

1,0

54,5

1,4

0,9

35,7

3,9

3,0

23,0

2,5

2,4

4

Tetrachlorkatechol

28,0

2,4

91,4

22,5

4,7

79,1

9,8

-

100

32,6

9,9

69,6

11,9

6,8

42,8

Insgesamt

567

4,1

99,2

420

11,3

97,3

216

86,4

60

265

50,5

81,9

283

59,6

78,9

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S

1 Blatt Zeichnungen

Claims

656113

1. Verfahren zum Reinigen von Abwasser in einem Schwebebeschichtreaktor (1), worin das zu reinigende Abwasser in den unteren Teil eines feste Partikeln (8) enthaltenden Reaktorvolumens so eingeleitet wird, dass die Partikeln in einem von unten nach oben steigenden Abwasserstrom schweben, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) mit einer Bakterienpopulation geimpft wird, welcher das Vermögen eigen ist, chlorierte phenolische Verbindungen abzubauen, und die die schwebenden Partikeln (8) als Fixations-substrat benutzt, dass im Reaktor anaerobe Verhältnisse aufrechterhalten werden und dass in den Reaktor chlorierte phenolische Verbindungen enthaltendes Abwasser eingeleitet wird, wobei das Abwasser unter dem Einfluss der Tätigkeit der Bakterienpopulation gereinigt wird.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwebenden Partikeln (8) aus Anionaustau-scherharz bestehen.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwebenden Partikeln (8) aus Lehm, Schlamm oder Sand bestehen.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwebenden Partikeln (8) aus Aktivkohle bestehen.

5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor (1 ) eine interne Zirkulation des zu reinigenden Abwassers benutzt wird.

6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Reaktor (1) eingeimpfte Bakterienpopulation zumindest einen in Trichlorphenol wachsenden Bakterienstamm sowie zumindest einen in Tetrachlorphenol wachsenden Bakterienstamm umfasst, welche zu den im mikrobiologischen Institut der Universität Helsinki unter den Depositionszeichen YM 241-268 deponierten Bakterienstämmen gehören.

7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bakterienpopulation sich in der Hauptsache aus im mikrobiologischen Institut der Universität Helsinki unter den Depositionszeichen YM 134-202 und YM 241-268 deponierten Bakterienstämmen zusammensetzt.

8. Verfahren gemäss Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahren Bleichabwasser gereinigt wird.

9. Verfahren zum Reinigen von Abwasser, bei dem man vorerst anaerob gemäss Verfahren nach Anspruch 1 weitgehend ent-phenolisiert und anschliessend aerob zwecks Herabsetzung des BOD-Werts des Wassers behandelt.

10. Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aerobe Behandlung dadurch erfolgt, dass das aus dem Reaktor (1) entfernte Wasser oxygeniert oder belüftet und anschliessend in einen zweiten Reaktor (2) zwecks Herabsetzung des BOD-Werts des Wassers geleitet wird.

11. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch der besagte zweite Reaktor (2) ein Schwebeschichtreaktor ist.

12. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte zweite Reaktor (2) ein Rindenfilter ist.