DE19511179A1

DE19511179A1 - Process and apparatus for treatment of waste waters

Info

Publication number: DE19511179A1
Application number: DE1995111179
Authority: DE
Inventors: Christian Gossel; Frank Schiebschick; Matthias Wolfsen
Original assignee: Preussag Noell Wassertechnik GmbH
Current assignee: Preussag Noell Wassertechnik GmbH
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-02

Abstract

The following are claimed: (A) removal of ammonium and/or ammonium-contg. cpds. from waste water, comprising: (a) opt. pre-treatment of the waste water (1) to remove solids; (b) passing the waste water to a carbon dioxide stripping step (7); (c) passing the stripped and degassed waste water to a mixing vessel (13) for increasing the pH, and passing the over-run (14) into a settling vessel (15); (c) recycling a partial stream (41) of the pptn. slurry stream (40) from the settling vessel (15) back to the mixing vessel (13); (d) stripping the waste (18) from the settler (15) in an air stripping column, in a countercurrent, with air (so that the desired enriching of the liq. phase to the desired level takes place), catalytic post-incineration of the ammonium-contg. stripping air (26) in a reactor (25) to a permissible level of toxic materials, and recycling this to the air stripping column after cooling (27) and removal of condensates (28); and (e) passing the sump (31) from the air stripping column (19), via a heat exchanger (4), to a clarification plant; (B) appts. for carrying out the above process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Entfernung von Ammonium und/oder ammoniumstickstoffhaltigen Verbindungen aus Abwässern insbesondere aus Filtratabwässern (Faulwasser) aus biologischen Schlämmen.The invention relates to a method and a system for removing Ammonium and / or compounds containing ammonium nitrogen Waste water especially from filtrate waste water (fermentation water) biological sludges.

Bei der mechanischen Entwässerung von Sedimentationsschlämmen aus Faulungsprozessen von Kläranlagen fällt neben dem Schlamm ein ammoniumhaltiges Abwasser an, dessen Entsorgung erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Wird dieses Faulwasser unbehandelt in den Hauptstrom einer Kläranlage zurückgegeben, so hat die Nitrifikations- Denitrifikationsstufe eine hohe Abbauleistung zur Einhaltung der Stickstoffgrenzwerte zu erbringen und wird dadurch entsprechend teuer. Es ist daher vorteilhaft, das Ammonium und die ammoniumstickstoffhaltigen Verbindungen aus diesem Teilstrom zu entfernen. Bekannte Verfahren zur Ammonium- bzw. Ammoniakentfernung sind Fällungsverfahren (MAP- Fällung), Strippverfahren mit Wasserdampf (Erzeugung von Ammoniakstarkwasser) oder Luft (Erzeugung von Ammoniumsalzen wie Ammoniumsulfat oder Ammoniumnitrat) und die katalytische Reduktion. Die Bereitstellung des bei der Dampfstrippung zur Ammoniakstarkwassergewinnung nötigen Strippdampfes (ca. 100 bis 150 kg Dampf/1000 kg Faulwasser) ist auf Kläranlagen in der Regel jedoch sehr teuer, da Überschußdampf aus anderen Prozessen nicht zur Verfügung steht. Außerdem muß das zur Dampferzeugung dienende Speisewasser vorher aufbereitet werden. Darüberhinaus finden im Fall der MAP-Fällung und Luftstrippung die hierbei anfallenden Produkte, kaum noch Verwendungsmöglichkeiten.In the mechanical dewatering of sedimentation sludges Digestion processes in sewage treatment plants occur alongside the sludge waste water containing ammonium, the disposal of which is considerable Creates difficulties. If this foul water is left untreated in the Returned to a sewage treatment plant, the nitrification Denitrification level a high degradation performance to comply with Nitrogen limits and is therefore correspondingly expensive. It is therefore advantageous, the ammonium and the ammonium nitrogenous Remove connections from this partial flow. Known methods for Ammonium or ammonia removal are precipitation processes (MAP Precipitation), stripping with steam (generation of High ammonia water) or air (production of ammonium salts such as Ammonium sulfate or ammonium nitrate) and the catalytic reduction. The Provision of steam stripping Stripping steam (approx. 100 to 150 kg Steam / 1000 kg fermentation water) is usually very high on sewage treatment plants expensive, since excess steam from other processes is not available stands. In addition, the feed water used to generate steam be prepared beforehand. In addition, in the case of MAP precipitation and air stripping the resulting products, hardly anymore Possible uses.

Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zu entwickeln, welches möglichst energie- und chemikaliensparend eine rückstandsfreie Entfernung von Ammonium und ammoniumstickstoffhaltigen Verbindungen aus Abwässern ermöglicht.The invention is based on the object, a method and a To develop a system that saves energy and chemicals as possible a residue - free removal of ammonium and Allows ammonium nitrogen-containing compounds from waste water.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 10 und 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens und der Anlage sind in den dazugehörigen Unteransprüchen beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf Kläranlagen sinnvoll einsetzbar, wo die Herstellung vermarktungsfähiger Produkte (Ammoniumsalze oder Ammoniakstarkwasser) unwirtschaftlich ist. Dies trifft insbesondere für kleine, dezentral gelegene Kläranlagen zu. Das Verfahren ist reststoff- beziehungsweise rückstandsfrei, bis auf die Oxidationsprodukte H₂O und N₂ und dem Fällungsschlamm, der nach Abkühlung dem Klärschlamm beigemischt werden kann und durch seinen hohen Kalkgehalt dessen Hygienisierungs-, Entwässerungs- und Düngemitteleigenschaften wesentlich verbessert. Je nach Kalkgehalt und Schwermetallkonzentration kann der Fällungsschlamm einer direkten Entwässerung zugeführt werden und anschließend als Düngemittel Verwendung in der Landwirtschaft finden.According to the invention, the object is characterized by the features of Claims 1, 10 and 17 solved. Advantageous versions of the The process and the system are in the associated subclaims described. The method according to the invention is useful on sewage treatment plants can be used where the manufacture of marketable products (Ammonium salts or ammonia water) is uneconomical. This is true especially for small, decentralized wastewater treatment plants. The procedure is free of residues or residues, except for the oxidation products H₂O and N₂ and the precipitation sludge, which after cooling the Sewage sludge can be added and due to its high lime content its sanitizing, drainage and fertilizer properties significantly improved. Depending on the lime content and heavy metal concentration the precipitation sludge can be fed to direct dewatering and then used as fertilizer in agriculture.

Nach Anspruch 1 des Verfahrens wurde gefunden, daß bei Ammoniumstickstoffkonzentrationen von ca. 800 mg/l im Zulauf das Abwasser direkt mit Luft gestrippt werden kann, um die anschließende Katalytische Nachverbrennung autotherm zu betreiben. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu behandelnde Abwasser gegebenenfalls nach einer Vorbehandlung einer CO₂-Vorstrippung zugeführt. Die CO₂-Vorstrippung dient zur Minimierung des Alkalienverbrauches bei der folgenden pH-Wertanhebung. Hierbei wird gegebenenfalls nach einer Vorbehandlung (Feststoffabtrennung) der Zentratwasserstrom aufgeteilt. Der Hauptstrom wird mittels eines Wärmetauschers auf Stripptemperatur erwärmt, durch zwei Kalkinhibitoren geführt und über dem Abtriebsteil der Vorstrippkolonne verteilt. Der kalte Nebenstrom wird in den Kopf der Kolonne gefördert und dient zur nahezu vollständigen Rücklösung des in die Dampfphase desorbierten Ammoniaks. Hierdurch wird der Ammoniakschlupf auf ein Minimum reduziert. CO₂ und vorwiegend H₂S können aufgrund des Sättigungsgrades des Nebenstromes nicht absorbiert werden und verlassen am Kopf die Vorstrippkolonne, um anschließend über einen Filter an die Umgebung abgegeben zu werden. According to claim 1 of the method, it was found that at Ammonium nitrogen concentrations of approx. 800 mg / l in the feed Waste water can be stripped directly to the subsequent air Operate catalytic afterburning autothermally. After this The method according to the invention is the wastewater to be treated optionally after pretreatment of CO₂ pre-stripping fed. The CO₂ pre-stripping serves to minimize the Alkaline consumption in the following pH increase. Here will optionally after a pretreatment (solid separation) Split water flow. The main stream is by means of a Heat exchanger heated to stripping temperature by two lime inhibitors guided and distributed over the stripping section of the stripping column. The cold Side stream is conveyed into the top of the column and is used for almost complete redissolution of the ammonia desorbed into the vapor phase. This reduces the ammonia slip to a minimum. CO₂ and predominantly H₂S can due to the degree of saturation of the sidestream are not absorbed and leave the pre-stripping column at the top then to be released into the environment via a filter.

Danach erfolgt in einem Mischbehälter unter Zuführung von Kalkmilch die pH-Wertanhebung auf hohem Temperaturniveau. Durch die CO₂-Vorstrippung kann der Verbrauch von Kalkmilch erheblich (mindestens 30%) reduziert werden. Der Überlauf aus dem Mischbehälter wird einem Absetzbehälter zur anschließenden Sedimentation zugeführt. Von dem aus dem Absetzbehälter austretenden Fällungsschlammstrom wird ein Teilstrom abgezweigt, der in den Mischbehälter zurückgeführt wird. Durch die erfindungsgemäße Rückführung eines Teilstromes des Fällungsschlammstromes erhöht sich die Feststoffkonzentration im Mischbehälter, woraus ein schnelleres Keimwachstum resultiert und das Absetzverhalten im Sedimentor wesentlich verbessert werden kann. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß der Fällungsschlamm durch die CO₂-Vorstrippung einen wesentlich geringeren Schwefelgehalt aufweist und insgesamt weniger Fällungsschlamm anfällt. Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird die ammoniakhaltige Dampfphase über dem Mischbehälter und dem Absetzbehälter in einem Kondensator vollständig kondensiert. Das Kondensat wird anschließend dem Ablauf des Absetzbehälters zugeführt und in einer Luftstrippkolonne im Gegenstrom mit Luft gestrippt, wobei die angestrebte Abreicherung der Flüssigphase auf den gewünschten Ablaufwert stattfindet und die ammoniakhaltige Strippluft durch katalytische Nachverbrennung in einem Reaktor auf einen zulässigen Schadstoffgrenzwert abgereichert wird und nach Rückkühlung und Kondensatabführung erneut der Luftstrippkolonne zugeführt wird. Der Verfahrensschritt der katalytischen Nachverbrennung verläuft aufgrund der stark exothermen Oxidation des Ammoniaks in Verbindung mit einer Wärmekopplung autotherm und kann deshalb mit minimalem Energieeinsatz betrieben werden.This is followed by the lime milk in a mixing container pH increase at a high temperature level. With CO₂ pre-stripping the consumption of lime milk can be reduced considerably (at least 30%) will. The overflow from the mixing tank becomes a settling tank subsequent sedimentation fed. From that out of the settling tank escaping precipitation sludge stream is branched off, which in the mixing container is returned. By the invention Recirculation of a partial stream of the precipitation sludge stream increases Solids concentration in the mixing tank, resulting in a faster Germ growth results and the sedimentation behavior significantly can be improved. Another advantage of the method is that that the precipitation sludge through the CO₂ pre-stripping is essential has lower sulfur content and less overall Precipitation sludge is produced. According to a preferred feature of the invention the ammonia vapor phase over the mixing tank and the Sedimentation tanks fully condensed in a condenser. The Condensate is then fed to the outlet of the settling tank and stripped with air in an air stripping column in countercurrent, the Desired depletion of the liquid phase to the desired one Expiration value takes place and the ammonia-containing stripping air by catalytic Afterburning in a reactor to an allowable Pollutant limit is depleted and after cooling and Condensate discharge is fed back to the air stripping column. Of the Process step of the catalytic afterburning takes place due to the strong exothermic oxidation of ammonia in connection with a Heat coupling is autothermal and can therefore be used with minimal energy operate.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die ammoniakhaltige Dampfphase auch ohne Kondensation entweder dem oberen Teil der Luftstrippkolonne zugeführt werden oder direkt der ammoniakhaltigen Strippluft aus der Luftstrippkolonne vor dem Demister zugeführt werden.According to a further feature of the invention, the ammonia-containing Vapor phase without condensation either the upper part of the Air stripping column are supplied or directly to the ammonia-containing Stripping air from the air stripping column are fed upstream of the demister.

Der Sumpf der Luftstrippkolonne wird über einen Wärmetauscher einer Kläranlage zugeführt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die ammoniakhaltige Strippluft, die die Luftstrippkolonne verläßt, mit Frischluft und/oder Sauerstoff für die Oxidation angereichert und über ein Gebläse einem Luft/Luft-Wärmetauscher zugeführt, wobei der Hauptluftstrom auf Reaktionstemperatur erwärmt wird. Beim Anfahrvorgang des Verfahrens wird die dem Reaktor zur katalytischen Nachverbrennung zugeführte Luft mit einer Heizung vorgewärmt. Diese Heizung ist nur während das Anfahrvorganges erforderlich, das heißt, daß der Verfahrensschritt der katalytischen Nachverbrennung autotherm und damit mit minimalem Energieeinsatz (Gebläseleistung) betrieben werden kann.The bottom of the air stripping column is a via a heat exchanger Sewage treatment plant fed. According to a further feature of the invention, the stripping air containing ammonia, which leaves the air stripping column, with fresh air and / or oxygen enriched for oxidation and via a blower fed to an air / air heat exchanger, with the main airflow on Reaction temperature is heated. When starting the process the air supplied to the reactor for catalytic afterburning preheated a heater. This heater is only during that Starting process required, that is, the process step of Catalytic afterburning autothermal and thus with minimal Energy use (blower power) can be operated.

Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante wurde gefunden, daß bei Ammoniumstickstoffkonzentrationen unterhalb von ca. 700 mg/l im Zulauf eine zusätzliche Dampfstrippung mit Brüdenkompression zu einer wirtschaftlich optimierten Aufkonzentrierung der Ammoniakkonzentration für den autothermen Betrieb der katalytischen Nachverbrennung notwendig ist. Dabei wird der Ablauf aus dem Absetzer mit dem Kondensat aus dem Kondensator unter Umfahrung der Luftstrippkolonne und der katalytischen Nachverbrennung einer Dampfstrippkolonne zugeleitet. Der aus der Dampfstrippkolonne austretende Brüdenstrom wird direkt oder über einen Demister mit Hilfe eines Verdichters den Rohrinnenräumen eines Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfers zugeführt. Die unter Wärmeabgabe an einen Umwälzstrom im Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfer kondensierten Brüden werden dann der Luftstrippung und katalytischen Nachverbrennung zugeführt. Die ammoniakhaltige Dampfphase aus Mischbehälter und Sedimenter kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch ohne Kondensation dem aus der Dampfstrippkolonne austretenden Brüdenstrom vor dem Verdichter bzw. vor dem Demister zugeführt werden. Der Strippdampf für die Dampfstrippkolonne wird nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung im Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfer erzeugt. Der Sumpf der Dampfstrippkolonne wird gemeinsam mit dem Sumpf der Luftstrippkolonne in die Kläranlage geführt.According to a preferred process variant, it was found that at Ammonium nitrogen concentrations below approx. 700 mg / l in the feed an additional steam stripping with vapor compression to one economically optimized concentration of the ammonia concentration for the autothermal operation of the catalytic afterburning is necessary. The drain from the settler with the condensate from the Condenser bypassing the air stripping column and the catalytic Afterburning fed to a steam stripping column. The one from the Vapor stream emerging vapor stream is directly or via a Demister the inside of a pipe with the help of a compressor Horizontal tube spray film evaporator supplied. The under heat release condensed a recycle stream in the horizontal tube spray film evaporator Vapors then become air stripping and catalytic afterburning fed. The ammonia vapor phase from the mixing tank and According to a further feature of the invention, sediment can also be used without Condensation of the vapor stream emerging from the steam stripping column be supplied before the compressor or before the demister. Of the Stripping steam for the steam stripping column is preferred Feature of the invention generated in the horizontal tube spray film evaporator. Of the The bottom of the steam stripping column is together with the bottom of the Air stripping column led into the sewage treatment plant.

Die vorstehende Beschreibung des Aufbereitungsverfahrens läßt bereits die wesentlichen Komponenten der zugehörigen Anlage erkennen. Im übrigen wird diesbezüglich auf die nachstehende Figurenbeschreibung verwiesen, die insoweit auch allgemeingültige Merkmale enthält. Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. In der Abbildung zeigt The above description of the treatment process already leaves the recognize essential components of the associated system. Furthermore in this regard, reference is made to the description of the figures below, which also contains general characteristics. The invention is intended described below with reference to an embodiment will. The figure shows

Fig. 1 ein Verfahrensfließbild mit Luftstrippung und katalytischer Nachverbrennung Fig. 1 is a process flow diagram with air stripping and catalytic afterburning

Fig. 2 ein Verfahrensfließbild mit zusätzlicher Dampfstrippung und Brüdenkompression. Fig. 2 is a process flow diagram with additional steam stripping and vapor compression.

In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Zuführleitung für ein Filtratwasser der eingangs genannten Art dargestellt. Nach einer gegebenenfalls erforderlichen Feststoffabtrennung mittels Sedimentation (nicht dargestellt) wird der Zentratwasserstrom aufgeteilt. Der Hauptstrom 6 wird mittels des Zulauf/Ablauf-Wärmetauschers 4 auf Stripptemperatur erwärmt, durch zwei Kalkinhibitoren 3 und 5 geführt und über dem Abtriebsteil der CO₂-Vorstrippkolonne 7 verteilt. Der abgezweigte kalte Nebenstrom 2 wird in den Kopf von Kolonne 7 gefördert und dient zur nahezu vollständigen Rücklösung des in die Dampfphase desorbierten Ammoniaks. CO₂ und H₂S können aufgrund des Sättigungsgrades des Nebenstromes nicht absorbiert werden und verlassen am Kopf die Vorstrippkolonne über eine Inertgasableitung 8, um anschließend über einen Filter 9 an die Umgebung abgegeben zu werden. Mit 10 ist die Zuleitung für den Vorstrippdampf bezeichnet. Dabei handelt es sich um Fremddampf, der zum Beispiel als Abdampf aus einem Blockheizkraftwerk bereitsteht oder mittels eines Kleindampferzeugers produziert wird. Der Ablauf des vorgestrippten Zentratwassers wird über eine Leitung 11 zum Mischbehälter 13 geführt. Über die Leitung 12 erfolgt die Zufuhr von Kalkmilch zur pH-Wert- Anhebung. Durch Kalkmilchzugabe wird hierbei ein pH-Wert von ca. 11 eingestellt, um das Dissoziationsgleichgewicht nahezu vollständig zum molekularen Ammoniak zu verschieben. Der Überlauf aus dem Behälter 13 wird anschließend zur Feststoffabtrennung in einen Absetzer 15 über die Leitung 14 geführt. Die ammoniakhaltige Dampfphase aus dem Mischbehälter 13 und dem Sedimenter 15 werden im Kühler 17 vollständig kondensiert und über eine Leitung 18 gemeinsam mit dem Ablauf aus dem Sedimenter 15, über eine Leitung 18 einer Luftstrippkolonne 19 zugeführt. Der im Sedimenter 15 anfallende Fällungsschlamm wird nach dem Kontaktschlammverfahren behandelt, das heißt, ein Teilstrom des Fällungsschlammes, der von der Leitung 40 über eine Leitung 41 abgezweigt wird, kann in den Mischbehälter 13 zurückgeführt werden. In Fig. 1, the reference line 1 for a filtrate water of the type mentioned is shown. After sedimentation (not shown), which may be necessary to separate solids, the centrate water stream is divided. The main stream 6 is heated to the stripping temperature by means of the inlet / outlet heat exchanger 4 , passed through two lime inhibitors 3 and 5 and distributed over the stripping section of the CO₂ pre-stripping column 7 . The branched-off cold secondary stream 2 is conveyed into the top of column 7 and is used for the almost complete redissolution of the ammonia desorbed into the vapor phase. CO₂ and H₂S cannot be absorbed due to the degree of saturation of the side stream and leave the pre-stripping column at the top via an inert gas discharge line 8 in order to then be released to the environment via a filter 9 . The supply line for the pre-stripping steam is designated by 10 . This is external steam, which is available, for example, as waste steam from a combined heat and power plant or is produced using a small steam generator. The outlet of the pre-stripped centrate water is led to the mixing container 13 via a line 11 . Lime milk is supplied via line 12 to raise the pH. By adding milk of lime, a pH of approx. 11 is set in order to almost completely shift the dissociation equilibrium to the molecular ammonia. The overflow from the container 13 is then passed to a settler 15 via line 14 for solids separation. The ammonia-containing vapor phase from the mixing container 13 and the sediment 15 are completely condensed in the cooler 17 and fed via a line 18 together with the outlet from the sediment 15 , via a line 18 to an air stripping column 19 . The precipitation sludge obtained in the sediment 15 is treated by the contact sludge process, that is to say a partial flow of the precipitation sludge which is branched off from the line 40 via a line 41 can be returned to the mixing container 13 .

Hierdurch wird ein höheres und beschleunigtes Keimwachstum gefördert, was eine effektivere Sedimentation bewirkt. Die Prozeßstabilität und - sicherheit werden dadurch entscheidend erhöht. Dies ist von besonderer Bedeutung, da das Einschleusen von Feststoffen (vorwiegend Karbonate) in den Prozeß, das zu Ablagerungen in Apparaten (Wärmetauscher), Kolonnen und Rohrleitungen führt, verhindert wird. Die die Luftstrippkolonne 19 verlassende, mit NH₃ beladene Strippluft wird über einen Demister 47 geführt und dann mit Frischluft (ca. 15 bis 20 Prozent des Umluftstromes) über eine Leitung 21 angereichert (Sauerstoffzufuhr für Oxidation) und über ein Gebläse 22 einem Luft-/Luft-Wärmetauscher 23 zugeführt. Mittels Wärmekopplung mit dem durch die exotherme Oxidationsreaktion stark erwärmten Abluftstrom 26 aus dem Reaktor 25 wird der Hauptluftstrom auf die erforderliche Reaktionstemperatur (ca. 310°C) erwärmt. Die Heizung 24 dient hierbei nur zur Vorwärmung während des Anfahrvorganges, das heißt, daß der Verfahrensschritt der katalytischen Nachverbrennung autotherm und dadurch mit minimalem Energieeinsatz (Gebläseleistung) betrieben werden kann. Die den Luft-/Luft-Wärmetauscher 23 verlassende und abgekühlte Abluft wird mittels Kühler 27 auf Stripptemperatur zurückgekühlt, das entstandene Kondensat mittels Kondensatabscheider 28 abgeführt und der vorher zugeführte Teilstrom an Frischluft bzw. reinem Sauerstoff(mengenmäßig) wieder an die Umgebung über die Leitung 29 abgegeben, bevor die abgereinigte Strippluft 30 erneut in die Luftstrippkolonne 19 geleitet wird.This promotes higher and accelerated germ growth, which leads to more effective sedimentation. This significantly increases process stability and security. This is of particular importance, since the introduction of solids (mainly carbonates) into the process, which leads to deposits in apparatus (heat exchangers), columns and pipes, is prevented. The leaving the air stripping column 19 , loaded with NH₃ stripping air is passed through a demister 47 and then enriched with fresh air (approx. 15 to 20 percent of the circulating air flow) via a line 21 (oxygen supply for oxidation) and a blower 22 to an air / air -Heat exchanger 23 supplied. The main air stream is heated to the required reaction temperature (approx. 310 ° C.) by means of heat coupling with the exhaust air stream 26 from the reactor 25 , which is strongly heated by the exothermic oxidation reaction. The heater 24 is only used for preheating during the start-up process, that is to say that the catalytic afterburning step can be operated autothermally and therefore with minimal energy input (blower power). The exhaust air leaving and cooling the air / air heat exchanger 23 is cooled back to the stripping temperature by means of a cooler 27 , the condensate formed is removed by means of a condensate separator 28 and the previously supplied partial stream of fresh air or pure oxygen (in terms of quantity) is returned to the environment via the line 29 emitted before the cleaned stripping air 30 is passed again into the air stripping column 19 .

Bei NH₄⁺-Konzentrationen im Zulauf unter ca. 700 mg/l ist die Dampfstrippung mit Brüdenkompression zur wirtschaftlich optimierten Aufkonzentrierung der Ammoniakkonzentration im Zulauf für den autothermen Betrieb der katalytischen Nachverbrennung notwendig. Bei dieser Verfahrensvariante wird der Ablauf aus dem Absetzer 15 mit dem Kondensat aus dem Kondensator 17 unter Umfahrung der Luftstrippkolonne 19 und der katalytischen Nachverbrennung 25 zunächst einer Dampfstrippkolonne 33 zugeleitet. Der aus der Dampfstrippkolonne 33 austretende Brüdenstrom 34 wird über einen Demister 48 und einen Verdichter 35 den Rohrinnenräumen eines Horizontalrohr- Sprühfilmverdampfers 36 zugeführt. Die im Horizontalrohr- Sprühfilmverdampfer 36 kondensierten Brüden 39 werden dann gemäß oben beschriebener Verfahrensvariante mit Luftstrippung und katalytischer Nachverbrennung weiterbehandelt. Der Strippdampf für die Dampfstrippkolonne 33 wird zu ca. 90% im Horizontalrohr- Sprühfilmverdampfer 36 erzeugt und über eine Leitung 43 zur Dampfstrippkolonne 33 geleitet. Der Sumpf 46 der Dampfstrippkolonne 33 wird gemeinsam mit dem Sumpf 31 der Luftstrippkolonne 19 einer Kläranlage zugeführt. Der Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfer 36 weist eine Umwälzstromleitung 38 für die Umwälzung des Verdampfersumpfes zur Strippdampferzeugung mittels Teilverdampfung auf der Rohraußenseite auf. Zusätzlich zur Leitung 43 ist eine externe Energiezuführung 44 vorgesehen.At NH₄⁺ concentrations in the feed below approx. 700 mg / l, steam stripping with vapor compression is necessary for the economically optimized concentration of the ammonia concentration in the feed for the autothermal operation of the catalytic afterburning. In this variant of the method, the outflow from the settler 15 with the condensate from the condenser 17 is first passed to a steam stripping column 33 bypassing the air stripping column 19 and the catalytic afterburning 25 . The vapor stream 34 emerging from the steam stripping column 33 is fed via a demister 48 and a compressor 35 to the tube interior of a horizontal tube spray film evaporator 36 . The vapors 39 condensed in the horizontal tube spray film evaporator 36 are then further treated in accordance with the process variant described above with air stripping and catalytic afterburning. About 90% of the stripping steam for the steam stripping column 33 is generated in the horizontal tube spray film evaporator 36 and passed to the steam stripping column 33 via a line 43 . The bottom 46 of the steam stripping column 33 is fed together with the bottom 31 of the air stripping column 19 to a sewage treatment plant. The horizontal tube spray film evaporator 36 has a circulating flow line 38 for circulating the evaporator sump for generating stripping steam by means of partial evaporation on the outside of the tube. In addition to line 43 , an external energy supply 44 is provided.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Ammonium und/oder ammoniumstickstoffhaltigen Verbindungen aus Abwässern, wobei das zu behandelnde Abwasser (1) gegebenenfalls nach einer Vorbehandlung zur Feststoffabtrennung einer CO₂-Vorstrippung (7) zugeführt wird,
das vorgestrippte und entgaste Abwasser zur pH-Wert-Anhebung einem Mischbehälter (13) zugeführt wird und der Überlauf (14) in einen Absetzbehälter (15) geleitet wird,
von dem aus dem Absetzbehälter (15) austretenden Fällungsschlammstrom (40) ein Teilstrom (41) abgezweigt wird, der in den Mischbehälter (13) zurückgeführt wird,
der Ablauf (18) aus dem Absetzer (15) in einer Luftstrippkolonne (19) im Gegenstrom mit Luft gestrippt wird, wobei die angestrebte Abreicherung der Flüssigphase auf den gewünschten Ablaufwert stattfindet und die ammoniakhaltige Strippluft (26) durch katalytische Nachverbrennung in einem Reaktor (25) auf einen zulässigen Schadstoffgrenzwert abgereichert wird und nach Rückkühlung (27) und Kondensatabführung (28) erneut der Luftstrippkolonne (19) zugeführt wird,
der Sumpf (31) der Luftstrippkolonne (19) über einen Wärmetauscher (4) einer Kläranlage zugeführt wird.1. A process for removing ammonium and / or ammonium nitrogen-containing compounds from waste water, the waste water ( 1 ) to be treated optionally being fed to a CO₂ pre-stripping ( 7 ) after a pretreatment for solids removal,
the pre-stripped and degassed wastewater is fed to a mixing tank ( 13 ) for raising the pH value and the overflow ( 14 ) is passed into a settling tank ( 15 ),
a partial stream ( 41 ) is branched off from the precipitation sludge stream ( 40 ) emerging from the settling tank ( 15 ) and is returned to the mixing tank ( 13 ),
the outlet ( 18 ) is stripped from the settler ( 15 ) in an air stripping column ( 19 ) in countercurrent with air, the desired depletion of the liquid phase to the desired outlet value taking place and the ammonia-containing stripping air ( 26 ) by catalytic afterburning in a reactor ( 25 ) is reduced to a permissible pollutant limit value and, after recooling ( 27 ) and condensate removal ( 28 ), is fed back to the air stripping column ( 19 ),
the sump ( 31 ) of the air stripping column ( 19 ) is fed to a sewage treatment plant via a heat exchanger ( 4 ).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Abwasserzulauf (1) vor der CO₂-Vorstrippung ein kalter Teilstrom (2) abgezweigt wird, der in den Kopf der Kolonne (7) aufgegeben wird und der Hauptabwasserstrom (6) über den Wärmetauscher (4) auf Stripptemperatur erwärmt wird und über dem Abtriebsteil der Kolonne (7) verteilt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a cold partial stream ( 2 ) is branched off from the waste water inlet ( 1 ) before the CO₂ pre-stripping, which is fed into the top of the column ( 7 ) and the main waste water stream ( 6 ) via the heat exchanger ( 4 ) is heated to the stripping temperature and is distributed over the stripping section of the column ( 7 ).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine über Mischbehälter (13) und Absetzer (15) sich bildende ammoniakhaltige Dampfphase (16) in einem Kondensator (17) vollständig kondensiert wird und das Kondensat dem Ablauf (18) zugeführt wird, oder ohne Kondensation dem oberen Teil der Luftstrippkolonne (19) zugeführt wird oder direkt in eine Leitung (20) vor einem Gebläse (22) geführt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that an ammonia-containing vapor phase ( 16 ) is formed in a condenser ( 17 ) is completely condensed via mixing tank ( 13 ) and settler ( 15 ) and the condensate is fed to the outlet ( 18 ) , or is fed to the upper part of the air stripping column ( 19 ) without condensation or is fed directly into a line ( 20 ) in front of a blower ( 22 ).

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakhaltige Strippluft (20) mit Frischluft und/oder reinem Sauerstoff (21) angereichert wird und über ein Gebläse (22) einem Luft/Luft-Wärmetauscher (23) zugeführt wird, wo der Hauptluftstrom auf Reaktionstemperatur erwärmt wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the ammonia-containing stripping air ( 20 ) is enriched with fresh air and / or pure oxygen ( 21 ) and is fed to an air / air heat exchanger ( 23 ) via a blower ( 22 ), where the main air stream is heated to reaction temperature.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlaufvorgang die dem Reaktor (25) zur katalytischen Nachverbrennung zugeführte Luft mit einer Heizung (24) auf Reaktionstemperatur vorgewärmt wird.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the air supplied to the reactor ( 25 ) for catalytic afterburning is preheated to the reaction temperature with a heater ( 24 ) during the startup process.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablauf aus dem Absetzer (15) mit dem Kondensat aus dem Kondensator (17) unter Umfahrung der Luftstrippkolonne (19) und der katalytischen Nachverbrennung (25) einer Dampfstrippkolonne (33) zugeleitet wird,
der aus der Dampfstrippkolonne (33) austretende Brüdenstrom (34) über einen Demister (48) und einen Verdichter (35) dem Rohrinnenraum eines Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfers (36) zugeführt wird,
die im Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfer (36) kondensierten Brüden (39) der Luftstrippung und katalytischen Nachverbrennung zugeführt werden. 6. The method according to claim 1, characterized in
that the discharge from the settler ( 15 ) with the condensate from the condenser ( 17 ) is bypassed the air stripping column ( 19 ) and the catalytic afterburning ( 25 ) is fed to a steam stripping column ( 33 ),
the vapor stream ( 34 ) emerging from the steam stripping column ( 33 ) is fed via a demister ( 48 ) and a compressor ( 35 ) to the tube interior of a horizontal tube spray film evaporator ( 36 ),
the vapors ( 39 ) condensed in the horizontal tube spray film evaporator ( 36 ) are fed to the air stripping and catalytic afterburning.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakhaltige Dampfphase (16) ohne Kondensation (17) dem aus der Dampfstrippkolonne (33) austretenden Brüdenstrom (34) vor dem Verdichter (35) zugeführt wird.7. The method according to claim 1 and 6, characterized in that the ammonia-containing vapor phase ( 16 ) without condensation ( 17 ) from the vapor stripping column ( 33 ) emerging vapor stream ( 34 ) is fed upstream of the compressor ( 35 ).

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strippdampf für die Dampfstrippkolonne (33) im Horizontalrohr- Sprühfilmverdampfer (36) erzeugt wird und über eine Leitung (43) zur Dampfstrippkolonne (33) geleitet wird.8. Process according to claims 1 and 6 to 7, characterized in that the stripping steam for the steam stripping column ( 33 ) is generated in the horizontal tube spray film evaporator ( 36 ) and is passed via a line ( 43 ) to the steam stripping column ( 33 ).

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf (46) der Dampfstrippkolonne (33) gemeinsam mit dem Sumpf (31) der Luftstrippkolonne (19) einer Kläranlage zugeführt wird.9. The method according to claims 1 and 6 to 8, characterized in that the bottom ( 46 ) of the steam stripping column ( 33 ) together with the bottom ( 31 ) of the air stripping column ( 19 ) is fed to a sewage treatment plant.

10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der oben genannten Ansprüche, bestehend aus mindestens einer CO₂- Vorstrippkolonne (7), der mindestens ein Wärmetauscher (4) vorgeschaltet ist und mindestens ein Mischbehälter (13) und Absetzbehälter (15) nachgeschaltet sind, wobei Mischbehälter (13) und Absetzbehälter (15) Abzugsleitungen (16) für die ammoniakhaltige Dampfphase aufweisen, die über einen Kondensator (17) zusammen mit dem Überlauf aus dem Absetzbehälter (15) zu mindestens einer Luftstrippkolonne (19) führen, der mindestens ein Reaktor (25) zur katalytischen Nachverbrennung nachgeschaltet ist.10. Plant for performing the method according to at least one of the above claims, consisting of at least one CO₂ pre-stripping column ( 7 ) which is connected upstream of at least one heat exchanger ( 4 ) and at least one mixing tank ( 13 ) and settling tank ( 15 ) are connected downstream, The mixing tank ( 13 ) and settling tank ( 15 ) have extraction lines ( 16 ) for the ammonia-containing vapor phase, which lead via a condenser ( 17 ) together with the overflow from the settling tank ( 15 ) to at least one air stripping column ( 19 ), the at least one reactor ( 25 ) is connected downstream for catalytic afterburning.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wärmetauscher (4) vom Abwasserzulauf (1) eine Leitung (2) für einen Teilabwasserstrom zum Kopf der Kolonne (7) abzweigt.11. Plant according to claim 10, characterized in that before the heat exchanger ( 4 ) from the wastewater inlet ( 1 ) branches off a line ( 2 ) for a partial wastewater flow to the top of the column ( 7 ).

12. Anlage nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Absetzbehälter (15) eine Fällungsschlammabzugsleitung (40) mit einem Abzweig (41) aufweist und der Abzweig (41) mit dem Mischbehälter (13) verbunden ist. 12. Plant according to claim 10 and 11, characterized in that the settling container ( 15 ) has a precipitation sludge discharge line ( 40 ) with a branch ( 41 ) and the branch ( 41 ) is connected to the mixing container ( 13 ).

13. Anlage nach den Ansprüchen 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Luftstrippkolonne (19) und Reaktor (25) mindestens ein Luft- /Luft-Wärmetauscher (23) und eine Stützheizung (24) angeordnet sind und die Abzugsleitung (26) aus dem Reaktor (25) zum Wärmetauscher (23) führt, dem ein Kühler (27) nachgeschaltet ist.13. Plant according to claims 10 to 11, characterized in that between the air stripping column ( 19 ) and the reactor ( 25 ) at least one air / air heat exchanger ( 23 ) and a support heater ( 24 ) are arranged and the exhaust line ( 26 ) leads the reactor ( 25 ) to the heat exchanger ( 23 ), which is followed by a cooler ( 27 ).

14. Anlage nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrippkolonne (19) eine Leitung (20) für die Ableitung der ammoniakhaltigen Strippluft aufweist, die über einen Demister (47) und ein Gebläse (22) zum Luft-/Luft-Wärmetauscher (23) führt und vor dem Gebläse (22) eine Frischluftzufuhrleitung (21) angeordnet ist.14. Plant according to claims 10 to 13, characterized in that the air stripping column ( 19 ) has a line ( 20 ) for discharging the ammonia-containing stripping air, via a demister ( 47 ) and a blower ( 22 ) to the air / air -Heat exchanger ( 23 ) leads and a fresh air supply line ( 21 ) is arranged in front of the fan ( 22 ).

15. Anlage nach den Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühler (27) eine Leitung (30) nachgeschaltet ist, in der die abgereinigte Strippluft nach Durchlaufen eines zwischengeschalteten Kondensatabscheiders (28) und einer Umluftabfuhr (29) wieder der Luftstrippkolonne (19) zugeführt wird.15. Plant according to claims 10 to 14, characterized in that the cooler ( 27 ) is followed by a line ( 30 ) in which the cleaned stripping air after passing through an intermediate condensate separator ( 28 ) and a circulating air discharge ( 29 ) again the air stripping column ( 19 ) is supplied.

16. Anlage nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsleitungen (16) für die ammoniakhaltige Dampfphase direkt zur Luftstrippkolonne (19) führen.16. Plant according to claims 10 to 15, characterized in that the discharge lines ( 16 ) for the ammonia-containing vapor phase lead directly to the air stripping column ( 19 ).

17. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der oben genannte Ansprüche, bestehend aus mindestens einer CO₂- Vorstrippkolonne (7), der mindestens ein Wärmetauscher (4) vorgeschaltet ist und mindestens ein Mischbehälter (13) und Absetzbehälter (15) nachgeschaltet sind,
der Absetzbehälter (15) eine Abzugsleitung (32) aufweist, die zu mindestens einer Dampfstrippkolonne (33) führt,
der Dampfstrippkolonne (33) über eine Brüdenabzugsleitung (34), einen Demister (48) und einen Verdichter (35) ein Horizontalrohr- Sprühfilmverdampfer (36) nachgeschaltet ist, der über eine Verbindungsleitung (43) zur Dampfzuführung mit der Dampfstrippkolonne (33) verbunden ist und über eine Abzugsleitung (39) für die kondensierten Brüden mit einer Luftstrippkolonne (19) mit nachgeschalteter katalytischer Nachverbrennung (25) verbunden ist und Verdampfersumpfableitung (45) und Dampfstrippkolonnen- Sumpfableitung (46) einem zentralen Ablauf (31) angeschlossen sind.17. Plant for carrying out the method according to at least one of the above claims, consisting of at least one CO₂ pre-stripping column ( 7 ) which is connected upstream of at least one heat exchanger ( 4 ) and at least one mixing tank ( 13 ) and settling tank ( 15 ) are connected downstream,
the settling tank ( 15 ) has a discharge line ( 32 ) which leads to at least one steam stripping column ( 33 ),
The steam stripping column ( 33 ) is followed by a horizontal tube spray film evaporator ( 36 ) via a vapor withdrawal line ( 34 ), a demister ( 48 ) and a compressor ( 35 ), which is connected to the steam stripping column ( 33 ) via a connecting line ( 43 ) for supplying steam and is connected via a discharge line ( 39 ) for the condensed vapors to an air stripping column ( 19 ) with downstream catalytic afterburning ( 25 ) and evaporator sump discharge line ( 45 ) and steam stripping column sump discharge line ( 46 ) are connected to a central outlet ( 31 ).

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Mischbehälter (13) und Absetzbehälter (15) Abzugsleitungen (16) für die ammoniakhaltige Dampfphase aufweisen, die über einen Kondensator (17) mit der Ablaufleitung (32) des Abzugsbehälters (15) verbunden sind oder unter Umgehung des Kondensators (17) mit der Brüdendampfabzugsleitung (34) der Dampfstrippkolonne (33) vor dem Verdichter (35) verbunden sind.18. Plant according to claim 17, characterized in that the mixing container ( 13 ) and settling container ( 15 ) have extraction lines ( 16 ) for the ammonia-containing vapor phase, which are connected via a condenser ( 17 ) to the drain line ( 32 ) of the extraction container ( 15 ) or bypassing the condenser ( 17 ) to the vapor exhaust line ( 34 ) of the steam stripping column ( 33 ) in front of the compressor ( 35 ).

19. Anlage nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Horizontalrohr-Sprühfilmverdampfer (36) eine Umwälzstromleitung (38) für die Umwälzung des Verdampfersumpfes zur Strippdampferzeugung aufweist.19. Plant according to claims 17 and 18, characterized in that the horizontal tube spray film evaporator ( 36 ) has a circulating flow line ( 38 ) for circulating the evaporator sump to produce stripping steam.

20. Anlage nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine externe Energiezuführung (44) zusätzlich zur Leitung (43) vorgesehen ist.20. Plant according to claims 17 to 19, characterized in that an external energy supply ( 44 ) is provided in addition to the line ( 43 ).