DE102005036470A1

DE102005036470A1 - Verfahren und Abwasseraufbereitungsanlage zur Reinigung radioaktiv belasteter Abwässer

Info

Publication number: DE102005036470A1
Application number: DE200510036470
Authority: DE
Inventors: Peter Messerschmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Envirodts De GmbH
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-08-04
Also published as: DE102005036470B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver Abwässer, welches zwei biologische Klärstufen mit zwei Klärbehältern umfasst, die bei einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks betrieben werden, wobei in der ersten Klärstufe (a) radioaktiv belastetes Abwasser einem ersten Klärbehälter zugeführt wird, (b) der erste Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett oder Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist, (c) dem Festbett oder den Füllkörpern regulierbar sauerstoffhaltige Gase zugeführt werden, die nach dem Durchströmen des Festbetts oder der Füllkörper, soweit sie nich bei der Klärung verbracht werden, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gasen zumindest teilweise erneut dem Festbett oder den Füllkörpern zugeführt werden, (d) dem ersten Klärbehälter über mindestens einen Auslass sedimentierter Schlamm entnommen wird, (e) dem ersten Klärbehälter über mindestens einen Auslass teilweise geklärtes Abwasser entnommen wird; und in der zweiten Klärstufe (a) das teilweise geklärte Abwasser der ersten Stufe einem zweiten Klärbehälter zugeführt wird, (b) der zweite Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett oder Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist, (c) dem Festbett oder den Füllkörpern regulierbar sauerstoffhaltige Gase zugeführt werden, die nach dem Durchströmen des Festbetts oder der Füllkörper, soweit sie nicht bei der Klärung verbraucht werden, ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung und Reinigung beliebiger radioaktiv belasteter Abwässer, insbesondere solchen aus radiologischen Abteilungen von Krankenhäusern. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Abwasseraufbereitungsanlage, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.

Es ist bekannt radioaktive Abwässer vor dem Einleiten in das allgemeine Abwassersystem so lange in Behältern zu lagern, bis die Radioaktivität unterhalb des Grenzwerts liegt. Da dieser Prozess beispielsweise in Krankenhaus-Radiologien etwa 1 Jahr dauert, müssen die Lagerkapazitäten auf die Jahresabwassermenge der jeweiligen Radiologie-Stationen ausgerichtet sein. Dieses Verfahren ist mit einem enormen Platzbedarf und hohen Investitionskosten für die aufwändigen Lagerbehälter verbunden. Auch die mit diesem Verfahren verbundene Geruchsbelästigung ist nur schwer zu kontrollieren.

Eine zweite Möglichkeit zur Abwasserbehandlung besteht darin das Abwasser über Aktivkohle zu leiten, die einen Teil der radioaktiven Stoffe bindet. Der Einsatz von Aktivkohle ist jedoch mit hohen Kosten verbunden und eine Dekontaminierung des Abwassers unter den zulässigen Grenzwert ist nur schwer möglich. Durch die organische Belastung ist das Verfahren zudem schwer kontrollierbar, da die Aktivkohlefilter, unter anderem durch den sich bildenden Schlamm, leicht verstopfen. Auch in diesem Verfahren ist die Geruchsbelästigung schwer kontrollierbar.

Ein weiteres Verfahren versucht die oben angesprochenen Probleme insoweit zu lösen, als eine biologische Reinigung des Wassers erfolgt. In bestimmten Fällen wird beispielsweise das radioaktive Isotop ¹³¹Iod zum größten Teil in der Biomasse zurückgehalten. Dadurch werden nachgeschaltete Absorptionsanlagen geschützt und es wird die Absorptionskapazität von ¹³¹Iod erhöht.

Ein im Wesentlichen biologisches Verfahren zur Aufbereitung tensidhaltiger und organisch belasteter radioaktiver Waschwässer aus kerntechnischen Anlagen wird in der DE 195 21 959 A1 beschrieben. In diesem Verfahren werden Waschwässer unter aeroben Bedingungen einem mikrobiellen Abbau der abbaubaren Inhaltsstoffe unterworfen. Anschließend werden die enthaltenen Feststoffe abgetrennt. Dieses Verfahren ist nachteilig, da nach dem mikrobiellen Abbau des Waschwassers etwa 90 % der Biomasse entfernt werden muss, wobei die verbleibenden 10 % zur Animpfung von weiterem Waschwasser dienen. Das Verfahren enthält daher Zeiträume, in welchen die Effizienz der Anlage gering ist, da die abbauenden Mikroorganismen erst neu gebildet werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es die Effizienz des biologischen Abbaus zu verbessern, unkontrolliertes Entweichen radioaktiver Aerosole oder Gase sicher zu verhindern und den Rückhalt, insbesondere von radioaktivem ¹³¹Iod als auch der radioaktiven Elemente der Übergangsgruppen zu verbessern. Ein weiteres Ziel war es das Verfahren und die Anlage so zu gestalten, dass nur geringe Mengen an Gasen nachbehandelt werden müssen und es so möglich ist, dass auch Tritium in Form von Wasser, welches sich beim biologischen Abbau bildet, mit den gebildeten Gasen zurückgehalten werden kann. Außerdem sollte auch die Entfernung anderer radioaktiver Isotope, wie ¹⁴C ermöglicht werden, wie sie in organischen Verunreinigungen vorkommen.

Diese Aufgaben konnten durch ein Verfahren gelöst werden, welches zwei biologische Klärstufen mit zwei Klärbehältern umfasst, die bei einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks betrieben werden, wobei in der ersten Klärstufe (a) radioaktiv belastetes Abwasser einem ersten Klärbehälter zugeführt wird, (b) der erste Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett oder Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist, (c) dem Festbett oder den Füllkörpern regulierbar sauerstoffhaltige Gase zugeführt werden, die nach dem Durchströmen des Festbetts oder der Füllkörper, soweit sie nicht bei der Klärung verbraucht werden, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gasen zumindest teilweise erneut dem Festbett oder den Füllkörpern zugeführt werden, (d) dem ersten Klärbehälter über mindestens einen Auslass sedimentierter Schlamm entnommen wird, (e) dem ersten Klärbehälter über mindestens einen Auslass teilweise geklärtes Abwasser entnommen wird; und in der zweiten Klärstufe (a) das teilweise geklärte Abwasser der ersten Stufe einem zweiten Klärbehälter zugeführt wird, (b) der zweite Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett oder Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist, (c) dem Festbett oder den Füllkörpern regulierbar sauerstoffhaltige Gase zugeführt werden, die nach dem Durchströmen des Festbetts oder der Füllkörper, soweit sie nicht bei der Klärung verbraucht werden, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gasen zumindest teilweise erneut dem Festbett oder den Füllkörpern zugeführt werden, (d) dem Klärbehälter über mindestens einen Auslass sedimentierter Schlamm entnommen wird; und wobei mittels einer der zweiten Klärstufe nachgeschalteten Druckmessstelle die Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase in die Klärstufen oder die Entnahme verbrauchter Gase aus den Klärstufen geregelt wird.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand spezieller Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher dargestellt sind: A ein Vorlagebehälter, B ein erster Klärbehälter, C ein zweiter Klärbehälter, D ein Absetzbecken, E eine Adsorbersäule, 1 ein Kompressor für die Kreislaufführung von (sauerstoffhaltigen) Gasen, 2 ein Magnetventil für die Nachführung von (sauerstoffhaltigen) Gasen, 3 eine Druckleitung, 4 Belüftungsaggregat, beispielsweise ein Membranbelüfter, 5 ein Absaugstutzen für sedimentierten Schlamm, 6 Sedimentations- und Eindickbereich für den Schlamm, 7 Leitblech zur Strömungsberuhigung, 8 Sedimentationsbecken, 9 Siphon, 10 Grundablass, 11 belüfteter Bereich mit Festbett und/oder Füllkörpern, 12 Druckmessstelle, 13 Waschanlage, 14 Spaltsieb und/oder Sandfang, 15 Dosierpumpe, 16 Vorratsbehälter für Reagenzien, Fällungs- und Flockungsmittel, 17 Wasserpumpe mit Vorlagebehälter und Schwimmersteuerung, 18 Siebboden, 19 Siebblech zur Rückhaltung poröser Füllkörper, 20 Absaugung zur Waschanlage, mit der Option, einen Teil in die Atmosphäre abzulassen oder wieder in den Kreislauf zurückzuführen, 21 Lamellenklärer, 22 Kompartimentierungsvorrichtung, 23 Klärbehälterwand und 24 Auslass zum zweiten Klärbehälter.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das im Kreislauf geführte Gas (über 1, 3, 4 und 11), bestehend aus dem bei der Fermentation nicht verbrauchten, sauerstoffhaltigen Gas und den bei der Klärung bzw. Fermentation entstandenen Gasen aus dem ersten und/oder zweiten Klärbehälter (B und C) entnommen wird und vor der Rückführung in den jeweiligen Behälter, durch eine Absorptions-Vorrichtung (13) geleitet wird, welche die Bindung von beispielsweise entstandenem ¹⁴CO₂ ermöglicht. Derartige Absorptionsvorrichtungen eignen sich vorzugsweise auch zur Abscheidung von Aerosolen und werden bevorzugt in Form von auswechselbaren Patronen in den Kreislauf integriert.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn von Zeit zu Zeit ein Teil der Gase, welche das Festbett (11) oder die Füllkörper (11) durchströmen nicht in den Gaskreislauf zurückgeführt werden, sondern dem ersten und/oder zweiten Klärbehälter (B und/oder C) entnommen werden, wobei auch hier gegebenenfalls eine Absorptions-Vorrichtung (13) nachgeschaltet ist, um beispielsweise entstandenes ¹⁴CO₂ zu binden. Die entnommenen verbrauchten Gase können weiterhin Sauerstoff enthalten, sind jedoch überproportional, im Vergleich zu Luft, mit „Ballastgasen" wie Kohlendioxid, Stickstoff und Edelgasen belastet. Die Entnahme eines Teils dieser Gase, beispielsweise durch Absaugung (20), verhindert damit eine Anreicherung von Stickstoff und inerten Gasen wie Argon.
Sowohl die Rückführung entnommener Gase in den Kreislauf, als auch die endgültige Ausschleusung von Gasen aus der Anlage kann durch gasdichte Pumpen unterstützt werden. Dies kann mittels getrennter Pumpen oder auch nur einer Pumpe geschehen, wenn dieser sowohl die Druckleitung für die Gasrückführung als auch die Druckleitung für das Ausschleusen des Gases nachgeschaltet ist und beide Leitungen getrennt voneinander geschlossen oder geöffnet sein können.
Um ein Aufwirbeln der bei der Fermentation in der ersten und zweiten Klärstufe (B und C) gebildeten Sedimente durch die Kreislaufführung der Gase zu verhindern, ist es vorteilhaft die Gaszufuhr (4) so anzuordnen, dass diese unterhalb des Festbetts (11) beziehungsweise der Füllkörper (11) angebracht ist und den Festbettbeziehungsweise Füllkörperbereich (11) der Klärbehälter (B und C) von einem bevorzugt trichterförmig zulaufenden Bodenbereich der Klärbehälter (B und C) trennt. Vorzugsweise ist am Boden der Klärbehälter ein Grundablass (10) zur Entfernung der Sedimente angebracht.
Bevorzugt besteht auch eine räumliche Trennung zwischen dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass (24) und dem Festbett oder den Füllkörpern (11) des ersten Klärbehälters (B). Diese räumliche Trennung kann beispielsweise durch ein oder mehrere Kompartimentierungsvorrichtungen (22), beispielsweise Bleche erreicht werden, die vor dem in den zweiten Klärbehälter (C) führenden Auslass (24) angeordnet sind. Vorzugsweise sind derartige Kompartimentierungsvorrichtungen (22) im Wesentlichen parallel zur Klärbehälterwand (23) angeordnet und zu dieser beabstandet. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Kompartimentierungsvorrichtung (22) von einem Bereich oberhalb des in den zweiten Klärbehälter (C) führenden Auslasses (24) über diesen hinweg bis in den vorzugsweise trichterförmigen Bodenbereich des Klärbehälters (B), um mit diesem abzuschließen (Zonen 8 und 6). Die räumliche Trennung bewirkt, vorzugsweise in Kombination mit einem oder mehreren Leitblechen (7), die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zwischen Klärbehälterwand (23) und Kompartimentierungsvorrichtung (22) angeordnet sind, eine Strömungsberuhigung zwischen Kompartimentierungsvorrichtung (22) und dem in den zweiten Klärbehälter (C) führenden Auslass (24). Im strömungsberuhigten Kompartiment kann Schlamm sedimentieren (Zonen 8 und 6), der sich beispielsweise über einen Absaugstutzen (5) entfernen lässt. Der Absaugstutzen (5) befindet sich bevorzugt zwischen der Klärbehälterwand (23) und dem Ende des mit dem Boden abschließenden Teils der Kompartimentierungsvorrichtung (22).
Eine entsprechende Ausgestaltung ist auch im zweiten Klärbehälter (C) vorteilhaft, wobei hier anstelle des Auslasses zu einem weiteren Klärbehälter der Auslass zur Druckmessstelle (12) steht. Werden anstelle des Festbetts (11) Füllkörper (11), gegebenenfalls in Form eines Schwebebetts verwendet, so empfiehlt es sich im oberen Bereich der Kompartimentierungsvorrichtung (22) eine Abtrennvorrichtung (19), wie beispielsweise ein Siebblech vorzusehen, mit welchem sich die Füllkörper (11) zurückhalten lassen. Dies gilt sowohl für den ersten, als auch für den zweiten Klärbehälter.
Die durch die Druckmessstelle (12) regelbare Gaszuführung (über 2) in die beiden Klärbehälter (B und C) kann insbesondere durch Magnetventile (2) druckgesteuert werden. Auf dies Weise kann beispielsweise bei Absinken des Sauerstoffpartialdrucks erneut sauerstoffhaltiges Gas, wie beispielsweise Luft, dem Klärbehälter zugeführt werden, um aerobe Bedingungen zu erhalten oder wieder einzustellen.
Die Verbindung (9) zwischen dem ersten und zweiten Klärbehälter (B und C) ist vorzugsweise siphonartig ausgestaltet. Eine siphonartige Ausgestaltung ist auch für die Verbindung (9) des zweiten Klärbehälters (C) mit einer optional nachgeschalteten dritten Klärstufe (D) vorteilhaft, wobei die Druckmessstelle (12) im Anschluss an den zweiten Klärbehälter (C) vor den Siphon (9) geschaltet ist.
Da sich bei einer Erstbeschickung der Klärbehälter (B und C) gegebenenfalls noch kein ausreichender mikrobieller Bewuchs des Festbetts (11) beziehungsweise der Füllkörper (11) ausgebildet hat, ist es in solchen Fällen empfehlenswert Mischpopulationen aerob abbauender Mikroorganismen beliebiger biologischer Kläranlagen zur Animpfung einzusetzen. Geeignet sind beispielsweise Pseudomonaden, Corynebakterien und ähnliche Bakterienstämme.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem ersten Klärbehälter (B) ein Vorlagebehälter (A) vorgeschaltet, welchem wiederum vorzugsweise eine Siebanlage (14) und ein als Sandfang dienendes Bauteil (14) vorgeschaltet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, ist der zweiten biologischen Klärstufe (C) eine dritte Klärstufe (D) nachgeschaltet. Hinter der der zweiten Stufe (C) nachgeschalteten Druckmessstelle (12) lassen sich beispielsweise über eine Pumpe (15) Fällungs- und Flockungsmittel aus einem Vorratsbehälter (16) zuführen. Da in manchen Fällen nicht alle radioaktiven Stoffe durch Biomasse gebunden werden, ist es vorteilhaft die verbleibenden organischen oder anorganischen Verbindungen oder Ionen mit Flockungs- und Fällungsmitteln zu entfernen. Eine Möglichkeit der Entfernung von radioaktivem Iodid besteht beispielsweise in dessen Fällung mit wasserlöslichen Silbersalzen. Da jedoch die Iodidkonzentration üblicherweise weit unterhalb dem Löslichkeitsprodukt von Silberiodid liegt, empfiehlt es sich das Abwasser der zweiten Klärstufe (C) zunächst mit nicht-radioaktiven Iodiden, wie beispielsweise Natriumiodid anzureichern und bei einer ausreichend hohen Iodidkonzentration das Gesamtiodid mit wasserlöslichen Silbersalzen, wie beispielsweise Silbernitrat zu fällen. Auf diese Weise lassen sich auch kleinste Reste radioaktiven Iodids durch eine Gesamffällung entfernen.
Als weitere Fällungs- bzw. Flockungsmittel sind beispielsweise Eisen- oder Aluminiumchlorid geeignet.
Die Fällungs- und Flockungsprodukte werden vorzugsweise in einen dritten Klärbehälter (D) geleitet. Der optionale dritte Klärbehälter (D) ist vorzugsweise so gestaltet, dass er einen trichterförmigen Boden besitzt und über diesem ein mit der Klärbehälterwand dicht abschließendes Filter (21), beispielweise ein Lamellenfilter angebracht ist. Die Fällungs- und Flockungsprodukte können durch ein Rohr, welches durch das Filter (21) in den unteren Bereich des dritten Klärbehälters geführt wird geleitet werden und im unteren Bereich des Klärbehälters (D) sedimentieren. Das überstehende geklärte Wasser durchdringt das Filter (21) von unten nach oben und kann in geklärter Form entnommen werden. Die Fällungs- und Flockungsprodukte sammeln sich im vorzugsweise trichterförmig gestalteten unteren Bereich der dritten Klärstufe und können beispielsweise mittels eines Absaugstutzens (5) entnommen werden.
Üblicherweise liefert bereits die zweite Klärstufe (C) Wasser in guter Qualität, welches nicht notwendigerweise einer weiteren Klärung bedarf. Die Radioaktivität ist üblicherweise um 95 bis 99,9 % bezogen auf das ungeklärte Abwasser reduziert. Die Fällungs- und/oder Flockulationsstufe erhöht die Qualität des aufbereiteten Abwassers jedoch nochmals, indem unlösliche Partikel und Schwebstoffe abgetrennt werden.
Um das geklärte Wasser in weiter verbesserter Qualität zu erhalten ist es besonders vorteilhaft dieses in einer vierten Stufe durch eine Adsorber-Filtersäule (E) zu leiten, welche einen schwach-basischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat sowie Aktivkohle enthält.
Als schwach-basische stark makroporöse Anionen-Austauscher ist beispielsweise Lewatit MP 64 der Bayer AG geeignet. Ein Beispiel für einen geeigneten Kationenaustauscher ist Lewatit 260/207 (Bayer AG). Eisen-dotiertes makroporöses Polyacrylat ist beispielweise Eisen-dotiertes Stockosorb 500 (ein vernetztes Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer) der Degussa AG. Als Aktivkohle-Bestandteil ist bevorzugt gekörnte Aktivkohle geeignet.
Die Bestandteile können in Mischung oder Schichten vorliegen. Besonders empfehlenswert ist es, wenn die die Aktivkohle die unterste Schicht des Filters bildet, da diese unterstützend wirkt. Die weiteren Filterbestandteile können daüber in Mischung oder ebenfalls in Schichten vorliegen. Die Anteile der Filterbestandteile variieren je nach Abwasserquelle. Enthält das vorgereinigte Abwasser maßgeblich Anionen, so wird beispielsweise eine entsprechend größere Menge an Anionenaustauscher gewählt. Es ist auch möglich zwei oder mehr derartige Filter hintereinander zu schalten, um eine noch bessere Reinigungswirkung zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, anders als bei den Eingangs dargestellten Verfahren, auf kleinstem Raum mit nur zwei obligatorischen Klärstufen, aus radioaktiv belasteten Abwässern in nur etwa einem Tag geklärtes Wasser zu erhalten, welches auch ohne Nachbehandlungen der kommunalen Abwasserentsorgung zugeführt werden kann und somit das Volumen der radioaktiven Abfälle stark verringert.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Abwasseraufbereitungsanlage zur Reinigung radioaktiv belasteter Abwässer, welche im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar ist.
Die erfindungsgemäße Abwasseraufbereitungsanlage zur Reinigung radioaktiv belasteter Abwässer besteht aus einem einem ersten Klärbehälter, wobei dieser erste Klärbehälter mit einem Abwassereinlass, mit einem als mikrobiellen Bewuchs geeigneten Festbett, einer Gaszuführvorrichtung, einer Gasentnahmevorrichtung, mindestens einem Auslass für Klärschlamm und einem Auslass für teilgeklärtes Wasser, ausgestattet ist; wobei die Gaszuführvorrichtung so angeordnet ist, dass das zuzuführende Gas das Festbett durchströmen kann, und die Gasabführvorrichtung so angeordnet ist, dass über diese wahlweise eine vollständige oder teilweise Rückführung der das Festbett durchströmenden Gase in die Gaszuführvorrichtung oder eine Entnahme zumindest eines Teils der das Festbett durchströmenden Gase aus der Abwasseraufbereitungsanlage, erfolgen kann, der Auslass für Klärschlamm in einem Sedimentationsbereich des ersten Klärbehälters angeordnet ist, und der Auslass für teilgeklärtes Wasser oberhalb des Sedimentationsbereichs angeordnet ist; und einem zweiten Klärbehälter, wobei dieser zweite Klärbehälter mit einem Einlass für teilgeklärtes Wasser, mit einem als mikrobiellen Bewuchs geeigneten Festbett und/oder Füllkörpern, die für mikrobiellen Bewuchs geeignet sind, einer Gaszuführvorrichtung, einer Gasentnahmevorrichtung, mindestens einem Auslass für Klärschlamm und einem Auslass für geklärtes Wasser, ausgestattet ist, wobei der Einlass für teilgeklärtes Wasser mit dem Auslass für teilgeklärtes Wasser des ersten Klärbehälters verbunden ist, die Gaszuführvorrichtung so angeordnet ist, dass das zuzuführende Gas das Festbett durchströmen kann, und die Gasabführvorrichtung so angeordnet ist, dass über diese wahlweise eine vollständige oder teilweise Rückführung der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase in die Gaszuführvorrichtung oder eine Entnahme zumindest eines Teils der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase aus der Abwasseraufbereitungsanlage, erfolgen kann, der Auslass für Klärschlamm in einem Sedimentationsbereich des zweiten Klärbehälters angeordnet ist, und der Auslass für geklärtes Wasser oberhalb des Sedimentationsbereichs angeordnet ist und von einer Druckmessstelle gefolgt wird, welche die Gaszuführvorrichtungen und die Gasabführvorrichtungen des ersten und zweiten Klärbehälters regelt.
Vorzugsweise ist der Einlass für teilgeklärtes Wasser des zweiten Klärbehältes mit dem Auslass für teilgeklärtes Wasser des ersten Klärbehälters durch einen Siphon verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäßen Abwasseraufbreitungsanlage eine geschlossene Einlaufvorrichtung vorgeschaltet, die aus einem Vorlagebehälter gespeist wird, dem wiederum bevorzugt eine Siebanlage vorgeschaltet sein kann.
Ganz besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Abwasseraufbereitungsanlagen, die einen dritten Klärbehälter umfassen, der vorzugsweise mittels eines Siphons mit dem zweiten Klärbehälter verbunden ist, wobei der dritte Klärbehälter bevorzugt über eine Pumpe mit Fällungs- oder Flockungsmitteln aus einem Vorratsbehälter versorgt wird und einen Filter aufweist, der einen Klarwasserbereich von einem Sedimentationsbereich trennt, wobei der Sedimentationsbereich über eine Zuleitung für gefällte oder geflockte Abwässer versorgt wird und in dem ein Auslass angeordnet ist, der die Entnahme der gefällten und/oder geflockten Sedimente ermöglicht.
Um eine weitere Aufreinigung zu ermöglichen ist es empfehlenswert, wenn die erfindungsgemäße Abwasseraufbereitungsanlage außer dem dritten Klärbehälter einen vierten Klärbehälter umfasst, der mit dem Klarwasser des dritten Klärbehälters gespeist wird und in dem eine Adsorber-Filtersäule untergebracht ist, die wie oben beschrieben einen schwachbasischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat und Aktivkohle enthält. Wie bereits oben erwähnt kann die Zusammensetzung der Bestandteile je nach Abwasserherkunft und -zusammensetzung variieren.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Abwasseraufbereitungsanlage zur Reinigung radioaktiv belasteter Abwässer bestehend aus einem ersten und einem zweiten Klärbehälter, wobei dieser erste Klärbehälter mit einem Abwassereinlass, mit einem für mikrobiellen Bewuchs geeigneten Festbett und/oder Füllkörpern, die für mikrobiellen Bewuchs geeignet sind, einer Gaszuführvorrichtung, einer Gasentnahmevorrichtung, mindestens einem Auslass für Klärschlamm und einem Auslass für teilgeklärtes Wasser, ausgestattet ist. Die Gaszuführvorrichtung ist so angeordnet, dass das zuzuführende Gas das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmen kann. Die Gasabführvorrichtung ist so angeordnet, dass über diese wahlweise eine vollständige oder teilweise Rückführung der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase in die Gaszuführvorrichtung oder eine Entnahme zumindest eines Teils der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase aus der Abwasseraufbereitungsanlage, erfolgen kann. Der Auslass für Klärschlamm ist in einem Sedimentationsbereich des ersten Klärbehälters, und der Auslass für teilgeklärtes Wasser oberhalb des Sedimentationsbereichs angeordnet. Der zweite Klärbehälter besitzt einen Einlass für teilgeklärtes Wasser, und ist mit einem als mikrobiellen Bewuchs geeigneten Festbett und/oder Füllkörpern, die für mikrobiellen Bewuchs geeignet sind, sowie einer Gaszuführvorrichtung, einer Gasentnahmevorrichtung, mindestens einem Auslass für Klärschlamm und einem Auslass für geklärtes Wasser, ausgestattet. Der Einlass für teilgeklärtes Wasser mit dem Auslass für teilgeklärtes Wasser des ersten Klärbehälters verbunden. Die Gaszuführvorrichtung ist so angeordnet, dass das zuzuführende Gas das Festbett durchströmen kann und die Gasabführvorrichtung so angeordnet ist, dass über diese wahlweise eine vollständige oder teilweise Rückführung der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase in die Gaszuführvorrichtung oder eine Entnahme zumindest eines Teils der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase aus der Abwasseraufbereitungsanlage, erfolgen kann. Der Auslass für Klärschlamm ist in einem Sedimentationsbereich des zweiten Klärbehälters angeordnet, während der Auslass für geklärtes Wasser oberhalb des Sedimentationsbereichs angeordnet ist und von einer Druckmessstelle gefolgt wird, welche die Gaszuführvorrichtungen und die Gasabführvorrichtungen des ersten und zweiten Klärbehälters regelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abwasseraufbereitungsanlage ist der Gasabführvorrichtung eine Absorptionsvorrichtung nachgeschaltet, welche vorzugsweise geeignet ist Kohlendioxid zu absorbieren. Besonders bevorzugt enthält diese Kalkmilch, Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abwasseraufbereitungsanlage gemäß besteht eine räumliche Trennung zwischen dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass des ersten Klärbehälters und/oder dem Auslass zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters und dem jeweiligen Festbett und/oder den Füllkörpern, wobei die räumliche Trennung durch ein oder mehrere Kompartimentierungsvorrichtungen erreicht wird, die vor dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass des ersten Klärbehälters und/oder dem Auslass zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters im Wesentlichen parallel zur Klärbehälterwand angeordnet und zu dieser beabstandet sind. Vorzugsweise erstreckt sich die Kompartimentierungsvorrichtung von einem Bereich oberhalb des in den zweiten Klärbehälter führenden Auslasses des ersten Klärbehälters beziehungsweise des Auslasses zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters über diese hinweg bis in den bevorzugt trichterförmigen Bodenbereich des Klärbehälters, um mit diesem abzuschließen.
Vorzugsweise umfasst die Abwasseraufbereitungsanlage einen dritten Klärbehälter, der im Anschluss an die Druckmessstelle geschaltet ist und welcher ein Filter enthält, das den Klärbehälter in ein oberes und ein unteres Kompartiment teilt. Das untere Kompartiment besitzt einen Einlass, welcher der Zuleitung des geklärten Wassers aus dem zweiten Klärbehälter und der Zuleitung von Fällungs- und Flockulationsmittel dient, und wobei das obere Kompartiment einen Auslass für das geklärte Wasser enthält. Die Zuleitung der Fällungs- und Flockulationsmittel kann auch vor dem Einlass des dritten Klärbehälters erfolgen, so dass dem Einlass bereits einer Fällung oder Flockulation unterzogenes Abwasser zugeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abwasseraufbereitungsanlage einen weiteren Klärbehälter, der mit dem zweiten oder dritten Klärbehälter über Leitungen verbunden ist und welcher ein Adsorber-Filter umfasst, welches einen schwachbasischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat und Aktivkohle enthält.
Die Verbindungen zwischen dem ersten und zweiten Klärbehälter und dem zweiten und dritten Klärbehälter sind vorzugsweise als Siphon ausgestaltet. Der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Klärbehälter kann eine Druckmessstelle zwischengeschaltet sein.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Klärstufe einer erfindungsgemäßen Abwasseraufbereitungsanlage welche, einen Klärbehälter umfasst, der einen Adsorber-Filter umfasst, welcher einen schwachbasischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat und Aktivkohle enthält.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver Abwässer, welches zwei biologische Klärstufen mit zwei Klärbehältern umfasst, die bei einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks betrieben werden, wobei in der ersten Klärstufe (a) radioaktiv belastetes Abwasser einem ersten Klärbehälter zugeführt wird, (b) der erste Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett oder Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist, (c) dem Festbett oder den Füllkörpern regulierbar sauerstoffhaltige Gase zugeführt werden, die nach dem Durchströmen des Festbetts oder der Füllkörper, soweit sie nicht bei der Klärung verbraucht werden, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gasen zumindest teilweise erneut dem Festbett oder den Füllkörpern zugeführt werden, (d) dem ersten Klärbehälter über mindestens einen Auslass sedimentierter Schlamm entnommen wird, (e) dem ersten Klärbehälter über mindestens einen Auslass teilweise geklärtes Abwasser entnommen wird und in der zweiten Klärstufe (a) das teilweise geklärte Abwasser der ersten Stufe einem zweiten Klärbehälter zugeführt wird, (b) der zweite Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett oder Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist, (c) dem Festbett oder den Füllkörpern regulierbar sauerstoffhaltige Gase zugeführt werden, die nach dem Durchströmen des Festbetts oder der Füllkörper, soweit sie nicht bei der Klärung verbraucht werden, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gasen zumindest teilweise erneut dem Festbett oder den Füllkörpern zugeführt werden, (d) dem Klärbehälter über mindestens einen Auslass sedimentierter Schlamm entnommen wird, und wobei mittels einer der zweiten Klärstufe nachgeschalteten Druckmessstelle die Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase in die Klärstufen oder die Entnahme verbrauchter Gase aus den Klärstufen geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Klärbehälter mit einem als mikrobielle Aufwuchsfläche gestalteten Festbett ausgestattet ist und/oder der zweite Klärbehälter mit Füllkörpern als mikrobielle Aufwuchsfläche ausgestattet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der ersten und/oder zweiten Klärstufe die bei der Klärung nicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gase, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gase, vor der erneuten Zuführung zum Festbett und/oder den Füllkörpern durch eine Absorptionsvorrichtung geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Absorptionsvorrichtung zur Bindung von CO₂ geeignet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der ersten und/oder zweiten Klärstufe die bei der Klärung nicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gase, zusammen mit den bei der Klärung entstandenen Gase, teilweise nicht der erneuten Zuführung zum Festbett und/oder den Füllkörpern zugeführt werden, sondern den Klärbehältern entnommen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die entnommenen Gase durch eine Absorptionsvorrichtung geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Absorptionsvorrichtung zur Bindung von CO₂ geeignet ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei im ersten und zweiten Klärbehälter die Vorrichtungen für das zugeführte sauerstoffhaltige Gas so angeordnet sind, dass sich diese unterhalb des Festbetts beziehungsweise der Füllkörper befinden und das Festbett und/oder die Füllkörper von einem bevorzugt trichterförmig zulaufenden, strömungsberuhigten Bodenbereich der Klärbehälter getrennt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine räumliche Trennung zwischen dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass des ersten Klärbehälters oder dem Auslass zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters und dem jeweiligen Festbett und/oder den Füllkörpern besteht, wobei die räumliche Trennung durch ein oder mehrere Kompartimentierungsvorrichtungen erreicht wird, die vor dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass des ersten Klärbehälters oder dem Auslass zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters im Wesentlichen parallel zur Klärbehälterwand angeordnet und zu dieser beabstandet sind, und die sich von einem Bereich oberhalb des in den zweiten Klärbehälter führenden Auslasses des ersten Klärbehälters oder des Auslasses zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters über diese hinweg bis in den vorzugsweise trichterförmigen Bodenbereich des Klärbehälters erstrecken, um mit diesem abzuschließen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei das dem ersten Behälter zugeführte, radioaktiv belastete Abwasser über eine Siebanlage und/oder einen Sandfang vorgereinigt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 wobei der zweiten Klärstufe eine dritte Klärstufe nachgeschaltet ist, in welcher eine Nachbehandlung des geklärten Abwassers der zweiten Klärstufe mit Fällungs- und/oder Flockungsmitteln stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei dem geklärten Abwasser der zweiten Stufe Iodid bis zu einer Konzentration oberhalb des Löslichkeitsprodukts von Silberiodid zugesetzt wird, anschließend eine Fällung von Silberiodid mit einer Silbersalzlösung erfolgt und das ausgefallene Silberiodid entfernt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, wobei das geklärte Abwasser nach der zweiten oder dritten Klärstufe durch eine Adsorber-Filtersäule geleitet wird, welche einen schwach basischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat und Aktivkohle enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Regulierung der Zuführung sauerstoffhaltiger Gase und die Entnahme von Gasen über die Druckmessstelle erfolgt.
Abwasseraufbereitungsanlage zur Reinigung radioaktiv belasteter Abwässer bestehend aus einem ersten Klärbehälter, wobei dieser erste Klärbehälter mit einem Abwassereinlass, mit einem für mikrobiellen Bewuchs geeigneten Festbett und/oder Füllkörpern, die für mikrobiellen Bewuchs geeignet sind, einer Gaszuführvorrichtung, einer Gasentnahmevorrichtung, mindestens einem Auslass für Klärschlamm und einem Auslass für teilgeklärtes Wasser, ausgestattet ist, wobei die Gaszuführvorrichtung so angeordnet ist, dass das zuzuführende Gas das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmen kann, und die Gasabführvorrichtung so angeordnet ist, dass über diese wahlweise eine vollständige oder teilweise Rückführung der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase in die Gaszuführvorrichtung oder eine Entnahme zumindest eines Teils der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase aus der Abwasseraufbereitungsanlage, erfolgen kann, der Auslass für Klärschlamm in einem Sedimentationsbereich des ersten Klärbehälters angeordnet ist, und der Auslass für teilgeklärtes Wasser oberhalb des Sedimentationsbereichs angeordnet ist, und einem zweiten Klärbehälter, wobei dieser zweite Klärbehälter mit einem Einlass für teilgeklärtes Wasser, mit einem als mikrobiellen Bewuchs geeigneten Festbett und/oder Füllkörpern, die für mikrobiellen Bewuchs geeignet sind, einer Gaszuführvorrichtung, einer Gasentnahmevorrichtung, mindestens einem Auslass für Klärschlamm und einem Auslass für geklärtes Wasser, ausgestattet ist, wobei der Einlass für teilgeklärtes Wasser mit dem Auslass für teilgeklärtes Wasser des ersten Klärbehälters verbunden ist, die Gaszuführvorrichtung so angeordnet ist, dass das zuzuführende Gas das Festbett durchströmen kann, und die Gasabführvorrichtung so angeordnet ist, dass über diese wahlweise eine vollständige oder teilweise Rückführung der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase in die Gaszuführvorrichtung oder eine Entnahme zumindest eines Teils der das Festbett und/oder die Füllkörper durchströmenden Gase aus der Abwasseraufbereitungsanlage, erfolgen kann, der Auslass für Klärschlamm in einem Sedimentationsbereich des zweiten Klärbehälters angeordnet ist, und der Auslass für geklärtes Wasser oberhalb des Sedimentationsbereichs angeordnet ist und von einer Druckmessstelle gefolgt wird, welche die Gaszuführvorrichtungen und die Gasabführvorrichtungen des ersten und zweiten Klärbehälters regelt.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß Anspruch 15, dass der Gasabführvorrichtung eine Absorptionsvorrichtung nachgeschaltet ist.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß Anspruch 16, wobei die Absorptionsvorrichtung geeignet ist Kohlendioxid zu absorbieren.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß Anspruch 17, wobei die Absorptionsvorrichtung Kalkmilch, Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid enthält.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, wobei eine räumliche Trennung zwischen dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass des ersten Klärbehälters oder dem Auslass zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters und dem jeweiligen Festbett und/oder den Füllkörpern besteht, wobei die räumliche Trennung durch ein oder mehrere Kompartimentierungsvorrichtungen erreicht wird, die vor dem in den zweiten Klärbehälter führenden Auslass des ersten Klärbehälters oder dem Auslass zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters im Wesentlichen parallel zur Klärbehälterwand angeordnet und zu dieser beabstandet sind, und die sich von einem Bereich oberhalb des in den zweiten Klärbehälter führenden Auslasses des ersten Klärbehälters oder des Auslasses zur Druckmessstelle des zweiten Klärbehälters über diese hinweg bis in den vorzugsweise trichterförmigen Bodenbereich des Klärbehälters erstrecken, um mit diesem abzuschließen.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, welche einen dritten Klärbehälter umfasst, der im Anschluss an die Druckmessstelle geschaltet ist und welcher ein Filter enthält, das den Klärbehälter in ein oberes und ein unteres Kompartiment teilt, und wobei das untere Kompartiment einen Einlass besitzt, welcher der Zuleitung des geklärten Wassers aus dem zweiten Klärbehälter und der Zuleitung von Fällungs- und Flockulationsmittel dient, und wobei das obere Kompartiment einen Auslass für das geklärte Wasser enthält.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, welche einen weiteren Klärbehälter umfasst, der dem zweiten oder dritten Klärbehälter folgt und welcher ein Adsorber-Filter umfasst, welcher einen schwachbasischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat und Aktivkohle enthält.
Abwasseraufbereitungsanlage gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Verbindungen zwischen dem ersten und zweiten Klärbehälter und dem zweiten und dritten Klärbehälter als Siphon ausgestaltet sind.
Klärstufe einer Abwasseraufbereitungsanlage gemäß Anspruch 21, umfassend einen Klärbehälter, der einen Adsorber-Filter umfasst, welcher einen schwachbasischen stark makroporösen Anionen-Austauscher, einen Kationenaustauscher, eisendotiertes makroporöses Polyacrylat und Aktivkohle enthält.