DE1956923A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Wasser - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, *·

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Ghem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

WESTERN MECHANICAL, INC.

905 East, 3rd Avenue, Spokane, Washington, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Wasser

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser und insbesondere zur Behandlung von Haushaltsabwasser. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung und ein kontinuierlich laufendes Verfahren zur Gewinnung von Nutzwasser aus Abwasser, wobei das aufbereitete V/asser eine hinreichende Reinheit für normale landwirtschaftliche Zwecke und für Haushaltszwecke besitzt und sogar als Trinkwasser verwendet werden kann.

Unter dem hier benutzten Ausdruck "Haushaltsabwasser" soll Abwasser verstanden werden, wie es grundsätzlich von Wohngebäuden,. Bürogebäuden, Institutionen und dgl. erhalten wird (es kann ggfs. auch Grundwasser, Oberflächenwasser oder Regenwasser enthalten). Die Erfindung ist sowohl in kleinem Umfang als auch in großem Umfang zur Wasserbehandlung geeignet. Sie kann in transportablen

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oder ortsfesten Anlagen verwendet werden, sowie in !fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder Zügen. Die Erfindung kann ferner für einzelne Wohneinheiten, wie Häuser, Appartements oder Büros, oder für Gruppen von Wohnungen benutzt werden. Das behandelte Wasser kann in Flüsse oder in andere natürliche Wasserquellen zurückgeleitet werden.· Es kann für landwirtschaftliche Bewässerungszwecke und für Sprühzwecke verwendet werden. Ferner kann das Wasser, sofern erwünscht, für Trinkzwecke entsprechend gereinigt werden.

Die Gewinnung von Wasser aus Abwasser ist ein in der Bedeutung zunehmendes Problem in geographischen Gebieten, in denen ein Mangel von Frischwasser auftritt, und auf Fahrzeugen, die den gesamten Wasservorrat für menschlichen Bedarf mitführen müssen. Die Behandlung von Abwässer aus einer Abwasseranlage ist ein besonderes Problem in dicht besiedelten Gebieten, in denen erhebliche Mengen von Haushaltsabwässern noch in Wasservorratsbehältern, wie Seen und Ströme, gepumpt werden.

Es gibt bereits viele Typen von Abv; as s er anlag en, die heute in Betrieb sind. Die Behandlung von Abwasser erfolgt im wesentlichen dadurch, daß die Substanzen in dem jeweiligen Abwasser in der Weise ausgetauscht werden, daß nicht erwünschte Materialien oder Elemente beseitigt v/erden. Die meisten derartigen Anlagen werden hauptsächlich zur Behandlung von Feststoffen verwendet. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß norma-

les Haushaltsabwasser 5 · 10 # Feststoffe enthält. Die Hälfte dieser Stoffe sind dabei in Lösung, ein Viertel dieser Stoffe setzt sich ab und das letzte Viertel dieser Stoffe ist suspendiert. Organische Feststoffe machen gewöhnlich zwischen 4-0$ bis 70$ der gesamten Feststoffe aus; sie rufen die größten Schwierigkeiten in der Abwasserbeseitigung hervor.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie vorzugehen ist_v ubv unter Vermeidung der bisher

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bekannten Wasserbehandlungsverfahren anhaftenden Nachteile eine besonders wirksame Wasserbehandlung auf relativ einfache · V/eise erfolgen kann. · .

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe mit einem Verfahren zur Behandlung von Abwasser erfindungsgemäß dadurch, daß gasförmiger Sauerstoff und gasförmiges Schwefeldioxyd unter Anwesenheit von metallischem Eisen in derartigen Verhältnissen durch das Abwasser hindurchgeleitet werden, daß das Av isser in saurem Zustand gehalten wird, daß das Abwasser durch Zukatz eines löslichen Alkalimaterials neutralisiert wird*, daß dem Abwasser während der Neutralisierung eine derarti- \ ge Menge an gasförmigem Sauerstoff hinzugesetzt wird, daß es gesättigt ist und sämtliche in ihm enthaltenen Komponenten oxydiert werden, und daß die Feststoff komponenten der neutralisierten Abwasserlösung von der Flüssigkeit getrennt werden.

Eines der Hauptmerkmale der Erfindung ist somit die Behandlung und nachfolgende Beseitigung organischer Feststoffe. Ist es erwünscht, das Ausfällen von Stoffen aus der neutralisierten lösung zu unterstützen, so kann der Lösung ein Ausflockungsmittel hinzugesetzt werden. Die abfließende oder abgeführte Flüssigkeit kann dann abgesetzt, gefiltert und weiterbehandelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem gänzlich J geschlossenen chemischen System ausgeführt, das an die Außenatmosphäre keine unerwünschten Gase oder anderen Verunreinigungsstoffe treten läßt. Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Behandlungsaniage ruft keine zusätzlichen Ärgernisse oder Verschmutzungen der jeweiligen Umgebung hervor; die betreffende Anlage kann daher in Bereichen mit beschränkter Unterbringungsmöglichkeit, wie auf Fahrzeugen, oder für einzelne Städte oder Landwohneinheiten benutzt werden.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

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1 zeigt schematisch die verschiedenen Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

2 veranschaulicht in einem Flußdiagramm das Verfahren

An Hand des in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramms soll zunächst das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Wasserreinigung näher betrachtet werden. Gemäß Fig. 2 wird Abwasser von unverdünntem Haushaltsabwasser einem ersten geschlossenen Behälter 10 zugeführt. Beim Durchfließen durch den Behälter wird das Abwasser stark bewegt, indem ein Gasgemisch von Luft (oder Sauerstoff) und Schwefeldioxyd durch diesen Behälter hindurchgeleitet wird. Die sich dadurch ergebende saure Lösung tritt dann in einen zweiten Behälter 11 ein, durch welchen ebenfalls das Gasgemisch hindurchgeleitet wird. Der zweite Behälter enthält ferner Alteisen, das durch die chemische Wirkung der sauren Lösung in Lösung gegangen ist. Sofern erwünscht, wird dann Alaun der Flüasigkeitslösung hinzugesetzt, die aus dem Behälter 11 austritt. Auf diese Weise wird auf die Neutralisation hin ein Ausflockungsniederschlag erhalten. Die so behandelte saure Lösung tritt in eine Pumpe 4Oein, die als Mischeinrichtung dient und der Alkalichemikalien zugesetzt werden, um einen festen Niederschlag zu erhalten. Die Feststoffe werden dann in Absetzbehältern 13 von der Lösung getrennt. Die aus dem Absetzbehälter 13 herausfließende Flüssigkeit wird dann mit Hilfe von Filtern 14- gefiltert. Aus den Filtern 14 tritt ein yorgereinigter Wasserstrom aus, der alle normalen Normwerte für den Koliformbakterienanteil erfüllt. Das gewonnene Wasser kann für Bewässerungszwecke oder sogar * zur Deckung des menschlichen Wasserbedarfs verwendet werden. Für welchen Zweck das Wasser jeweils verwendbar ist, hängt von dem Ausmaß der Filterung ab. Feststoffe, die aus der Lösung sich'niederschlagen, werden in einem Schlammbehälter 15 aufgenommen , aus welchem eis abgeführt oder entsprechend bekannten _t Schlammbehandlungsverfahren verarbeitet werden können·

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Im folgenden seien die Einzelheiten der Erfindung unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 dargestellte Diagramm näher betrachtet. In Fig. 1 ist die Art und Weise veranschaulicht, in der die verschiedenen Vorrichtungsteile miteinander verbunden sind, um fortwährend Abwasser zu reinigen. Das durch das Rohr 16 zugeführte Abwasser sollte vorzugsweise durch eine bekannte Haupt-Abwasserbehandlungsanordnung behandelt sein,' bevor es in die vorliegende Anordnung eingeführt wird. Eine derartige Hauptbehandlungsanordnung kann das· Herausfiltern von Feststoffen oder die Hauptabscheidung von Feststoffen umfassen, und zwar in einer solchen Weise, wie es derzeit in den primären Kläreinrichtungen von städtischen Abwasserbehandlungsanlagen der Fall ist. . Λ

Das der vorliegenden Vorrichtung zugeführte Abwasser wird in diese Vorrichtung entweder unter der Wirkung der Schwerkraft oder durch eine konstant arbeitende Pumpe 1? eingeführt. Die •Auslaßseite der Pumpe 17 führt über eine Rohrleitung 18 in den Innenraum eines abgedichteten länglichen horizontalen Behälters 10, Der Behälter 10 ist vorzugsweise ein zylindrischer verschlossener Behälter mit einem vertikal verlaufenden erweiterten lurm 20, der sich an dem der Verbindungsseite mit der Rohrleitung 18 gegenüberliegenden Ende des Behälters 10 ' befindet. Der Turm 20 verhindert das Austreten von Flüssige keit aus dem Behälter 10 in ein Umlaufsystem bei übermäßig J hohem Gasanteil.

Über die gesarate Länge des Innenraumes des Behälters 10 erstreckt sich eine längliche gelochte Rohrleitung 21. Durch diese gelochte Rohrleitung 21 wird ein Gasgemisch aus Schwefeldioxyd und Sauerstoff (entweder in Form von Sauerstoffgas oder als Bestandteil der atmosphärischen Luft) eingeführt. Die Schwefeldioxydquelle ist als Druckbehälter 22 dargestellt, der

über ein Meßventil 25 mit dem Inneren des Rohres 21 verbunden ist. Das Ventil 23 kann manuell oder automatisch, regelbar sein, und zwar durch eine pH-Übervachungseinrichtung 24·, die

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sich an einen von dem Behälter 10 wegführenden Auslaßrohr 25 befindet. Wie dargestellt, ist an die pH-Überwachungseinrichtung 24 eine Sichtanzeigeeinrichtung 26 angeschlossen, welche ihrerseits Regler für das Ventil 23 umfassen kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird Sauerstoff in Form von atmosphärischer Luft durch eine Außenluft-Verbindungseinrichtung 29 aufgenommen und mittels einer Pampe 27 in das Rohr 21· eingeleitet. Die Pumpe 27 ist mit einer verzweigten Luft-Rohrleitung 28 verbunden. Ein Zweig der Rohrleitung 28 befindet sich in unmittelbarer Verbindung mit dem Inne_j?en des Rohres 21.

Der zweite Behälter 11 weist ebenfalls in seinem Inneren eine gelochte Rohrleitung 30 auf, die sich über die volle Behälterlänge erstreckt. Die Flüssigkeitsrohrleitung 25 führt die aus dem Behälter 10 austretende Lösung der einen Seite des Behälters 11 zu. Die Lösung tritt durch den Behälter 11 hindurch und wird dabei ebenfalls durch das entlang des Rohres 30 verteilte Gasgemisch stark bewegt. Das Rohr 30 ist an den zweiten Zweig der Rohrleitung 28 über ein veränderbares Strömungsventil 31 angeschlossen. Dieses Ventil 31 kann ebenfalls ein manuell oder automatisch geregeltes Ventil sein.

Der Behälter 11 ist ebenfalls mit einem mit ihm zusammenhängenden hochstehenden lurm 39 versehen, der den in dem Behälter vorhandenen Gasüberschuß aufnimmt· Die beiden lürme 39 und 20 führen beide zu einem Sammel-Vorratsbehälter 32 hin der eine Auslaßrohrleitung 33 aufweist, die mit der Einlaßseite der Pumpe 27 in Verbindung steht. Eine Umgehungsrohrleitung 34- führt um die Pumpe 27 herum, so daß ein Überdruck in dem Vorratsbehälter 32 mit Hilfe eines automatischen Ventils 35 in cLLä verzweigte Rohrleitung 28 zurückgeleitet werden kann.

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Das aus dem Behälter 11 herausfließende Abflußwasser fließt durch eine Rohrleitung 36₅ in der Alaun mittels einer geeigneten Meßeinrichtung 37 dem Wasserstrom hinzugesetzt wird. Die Verwendung von Alaun ist dabei freigestellt. Die Einrichtung 37 setzt eine konstant überwachte Alaunmenge der Lösung hinzu, die aus dem Behälter 11 austritt. Auf diese Weise wird während der anschließenden Neutralisation der Losung ein Ausflockungsniederschlag erhalten«

Die Rohrleitung 36 führt zu einer Pumpe 40 hin, in welcher die Lösung auf mechanischem Wege mit einer Alkalilösung vermischt wird. Die Alkalilösung kann dabei z.B. durch eine KaIk-Emulgier- und Zuführeinrichtung 38 zugeführt werden. Die KaIk-Emulgier- und Zuführeinrichtung 38 regelt die Kalkzufuhr zu der Pumpe 4-0. Dabei wird die Menge an Kalk entweder manuell oder automatisch geregelt, und zwar mittels einer pH-Überwachungseinrichtung 4-1. Mit der Einrichtung 41 ist eine Sichtanzeigeeinrichtung 43 verbunden. Die Überwachungseinrichtung kann ferner mit geeignetenautomatischenRegleuifür die KaIk-Emulgier- und Zuführeinrichtung 38 verbunden sein. Der Kalk oder die sonstigen verwendeten Alkalimaterialien wirken chemisch in der Weise, daß sie die in die Mischeinrichtung 4-0 eintretende saure Lösung neutralisieren.

Es ist erforderlich, daß alle Stoffe in der AusgangsfJüssigkeit oxydiert werden, und zwar entweder durch den sauren Stoff oder während'der Neutralisierung. Deshalb wird die Flüssigkeit von der Pumpe 40 in einen den Behälter 10, 11 entsprechenden belüfteten Behälter 42 eingeleitet. In diesen Behälter 42 wird unter Druck stehende atmosphärische Luft in großen Mengen mittels einer Pumpe 49 eingepumpt. Die Luft wird dabei längs einer Rohrleitung 53 mit der Lösung stark und innig vermischt. Die durch eine Rohrleitung 54 abfließende Lösung wird mittels der pH-Überwachungseinrichtung 41 überwacht und in den ersten Klärbehälter 13 eingeleitet.

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Die vorgesehenen Klärbehälter 13 sind einander gleich und miteinander in Reihe geschaltet. Jeder Klärbehälter enthält eine vertikale Zwischenwand 46, die dazu dient, die Länge des Flüssigkeitsweges zu vergrößern. Die Behälter 13 verringern die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und ermöglichen den von der Flüssigkeit mitgeführten festen Niederschlagsteilchen, sich längs der unteren Oberfläche der Behälter 13 abzusetzen. Geeignete dort vorgesehene Auslaß^verbindungen und Regelventile ermöglichen die Abfuhr von Feststoffen aus den Behältern 13 in einen Aufnahme-Schlammbehälter 15·

Die durch das Auslaßrohr 50 aus den Behältern 13 austretende oder abgegebene Flüssigkeit wird jeweils einem von zwei abwechselnd benutzten Filtern 14 zugeführt. Die Filter 14 sind herkömmliche Filter. Sie führen die suspendierten Feststoffe aus der neutralisierten Flüssigkeit ab. Die Filter 14 können dabei z.B. herkömmliche Sandfilter sein und eine Quer-Rücksρülverbindung aufweisen, so daß ein Filter durchgespült werden kann, währenddessen das andere Filter benutzt wird. Aus den Filtern 14 herausgespülte Feststoffe werden ebenfalls von dem

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⁴behälter 15 aufgenommen. Das schließlich gefilterte Wasser wird durch ein Auslaßrohr 52 abgegeben. Die in dem Schlammbehälter 15 befindlichen Feststoffe können durch Anwendung herkömmlicher Schlammbehandlungsverfahren bearbeitet werden;.sie können aber auch vergraben oder durch andere Beseitigungsmethoden beseitigt werden.

Vorstehend ist die Erfindung generell im Hinblick auf Wasserbehandlungsanlagen erläutert worden, hei denen das am Auslaß auftretende Wasser in einer stark gereinigten Form aufzutreten hat. In den Fällen, in denen das gewonnene Wasser in eine Wassermasse abzugeben ist, wie in einen See oder in einen Fluß, kann so vorgegangen werden, daß das betreffende Wasser von dem > Rohr 42 abgegeben wird, da die in diesem Wasser enthaltenen

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Feststoffe keine gefährlichen Folgen hervorrufen. Das Ausmaß der Filterung und der Endbehandlung des Wassers hängt von der schließlichen Anwendung des Wassers ab.

Unter Verwendung der in Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung ist eine Versuchsanlage entsprechend dem in Fig.

dargestellten Flußdiagramm betrieben worden.- Die von der Leitung 16 aufgenommene Flüssigkeitslösung war das überstehende Wasser von einer primären Kläreinrichtung einer städtischen AbwasserbehändJ-ungsanlage. Die Zufuhrströmung betrug 8,6 Liter pro Minute (2,27 Gallonen pro Minute oder 136 Gallonen pro Jj

Stunde). Diese Flüssigkeit strömte kontinuierlich durch den Behälter 10, der eine Länge von 188 cm und einen Durchmesser von 20,3 cm besaß. Das Flüssigkeitsvolumen des Behälters 10 während des Betriebs betrug 24,8 Liter. Die Rohrleitung 21 besaß einen Durchmesser von 5_}08 cm; sie erstreckte sich über die gesarate Länge des Innenraums des Behälters. Längs des Rohres 21 waren in geringen Abständen kleine Löcher vorhanden.

Das Schwefeldioxyd- und Luft-Gemisch wird bei dem Versuchsanlagenbetrieb mittels einer Verdrärfengspumpe 27 umgewälzt, für die ein Motor mit einer Leistung von 1/2 PS verwendet wird. Die von der Pumpe 27 ausgehende Flüssigkeitsströmung reicht J aus, um den Flüssigkeitsinhalt des Behälters 10 relativ stark konstant in Bewegung zu^halten und zu vermischen. Das Schwefeldioxydgas wird unter Speicherdruck durch das Rohr 21 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,94 Gramm pro Minute bei einer Temperatur von 21 G und einem Druck von 1,03 kg/cm hindurchgeführt. Die Zuführgeschwindigkeit des Schwefeldioxydes ist so gewählt, daß ein pH-Wert drei an dem Auslaßrohr 25 erhalten wird. Der pH-Betriebswert während des Versuchsanlagenbetriebs ist bei 2,5 gewählt worden. Dies führt dazu, daß am Auslaß des Behälters 10 eine saure Lösung zur Verfügung steht.

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Die zur Aufrechterhaltung des gewünschten Säureverhaltens erforderliche Menge an.Schwefeldioxyd hängt von der Zusammensetzung des einströmenden Abwassers ab. Typische Proben einer städtischen primären Kläreinrichtung erforderten 2,04 bzw. 1,94- bzw. 1,75 Gramm Schwefeldioxyd pro Minute. Die jeweils erforderliche Menge an Schwefeldioxyd muß geregelt v/erden, und zwar entweder durch manuelle Beobachtung oder durch automatische Einrichtungen.

Während der Behandlung des Abwassers in dem Behälter 10 wird von diesem Wasser Luft absorbiert. Die Menge der in das System eintretenden Luft wird mittels eines Strömungsregelventils 53 geregelt. Dieses Ventil 53 erlaubt den Eintritt von Luft in den Behälter 10 in einer Menge von 13 Litern pro Minute.

Der auf der Auslaßseite des Behälters 10 vorgesehene Turm 20 besitzt eine Höhe von 38 cm und einen Durchmesser von 15,2 cm. Er verhindert, daß Wasser in den Gasumlaufkreis hineingelangt, überschüssiges nicht gelöstes Schwefeldioxyd und Luft werden in dem geschlossenen System umgewälzt, das den Vorratsbehälter umfaßt. Diese Gase sind daran gehindert, durch die Auslaßrohrleitung 25 hindurchzuströmen oder in die Außenatmosphäre zu gelangen.

Die in der Rohrleitung 25 befindliche Flüssigkeit fließt sodann durch den Behälter 11, der eine Länge von 94- cm und einen Durchmesser von 20,3 cm besitzt. Dieser Behälter arbeitet mit einem !Flüssigkeitsinhalt von 11,4· Litern. Das in dem Behälter befindliche Alteisen ist in größerer Menge vorhanden als an sich erforderlich. Das betreffende Material wird durch Zusatz von weiterem Material periodisch nachgefüllt. Die Menge des mit der !Flüssigkeit reagierenden Eisens wird durch natürliche chemische Anforderung bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß man im Mittel mit etwa 30 mg^oder mit einem Viertelpfund auf 3785 Liter Flüssigkeit auskommt. Der dem 5urm 20 entsprechende Turm 39

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ist ebenfalls an das Gasumwälzsystem angeschlossen.

Der Zusatz von Alaun (Aluminiumsulfat) wird bei dem Prüfbetrieb mit Hilfe einer großen Bürette abgemessen. Aluminiumsulfat in einer 14#igen Wasserlösung wird in einer Menge von 0,25 Gramm pro Minute oder 0,053 Pfund pro Stunde hinzugegeben. Diese Werte haben sich als angemessen erwiesen zur Erzielung eines Ausflockungsniederschlages nach erfolgter Neutralisation der Flüssigkeitslösung.

Die Neutralisation der Flüssigkeit mit einem Alkalimaterial 4j in Form von Kalk (Kalziumhydroxyd) wird in einer herkömmlichen Pumpe ausgeführt, die ihren Inhalt stark-bewegt. Es können auch andere geeignete Mischeinrichtungen verwendet werden. Die Kalk-Emulgier- und Zuführeinrichtung 38 setzt einen KaIkbrei in einer Menge von etwa 2,8 Gramm pro Minute oder 0,37 Pfund pro Stunde hinzu. Auf diese Weise wird in der Rohrleitung 42 ein mittlerer pH-Wert von sieben aufrechterhalten. Dieser pH-Wert ändert sich in der Praxis zwischen sechs und acht.

Der Behälter 42 besitzt im wesentlichen die gleiche Größe wie der Behälter 11; er bewirkt eine Durchmischung der Flüssigkeit mit großen Mengen an Sauerstoff (Luft). Die Menge der dem Be- J halter 42 zugeführten Luft ist wesentlich großer als zur Sätti- ™ gung der darin befindlichen lösung ausreicht. Die zugeführte Luft bewirkt erneut eine starke Bewegung der Lösung und damit eine Oxydation.

Der Kalk wird von einem Vorratsbehälter mit einem Volumen von etwa 19 Litern (fünf Gallonen) zugeführt, in welchem sich eine Schaufelmischeinrichtung befindet. Ein 2#iger KaIk-Wasserbrei wird durch eine Pumpe bewegt, durch deren veränderliche Geschwindigkeit die Kalkzuführmenge in gewünschter Weise geändert werden kann.

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Die Klärbehälter 13 besitzen eine Höhe von 91 cm und einen Durchmesser von 20,3 cm. Die Neutralisationsprodukt^^eglicaer in der Flüssigkeit enthaltener überschüssiger XaIk schlagen sich in den Behältern 13 nieder, deren jeder einen Inhalt von 20,8 Litern Flüssigkeit besitzt. Die durch die Rohrleitung 50' abfließende'oder abgegebene Flüssigkeit ist normalerweise trüb, und zwar auf Grund der Suspension von Feststoffen, die durch Filterung abgeschieden werden können.

Der Koliform-Wert der aus der Versuchsanlage herausfließenden Flüssigkeit ist als im wesentlichen bei Null liegend festgestellt worden, womit die Haushaltswasseranforderungen in den Vereinigten Staaten von Amerika erfüllt sind. Die "chemische Sauerstoff-Wirkung" dieses Wassers ist weitgehend reduziert.

Der Phosphatgehalt des abfließenden Wassers ist noch von Bedeutung, da er eine Nährstoffverbindung für Mikroorganismen : und Algen darstellt. Wird das austretende Wasser in einen See oder in einen Fluß eingeleitet, so ist es wünschenswert, soviel Phosphat zu beseitigen wie nur möglich. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, daß Phosphat im Mittelwert über 80$ zu reduzieren.

Der gesamte Stickstoffgehalt des noch nicht behandelten Abwassers wird durch das vorliegende Verfahren auf etwa 30% reduziert. Der Stickstoffgehalt des abgeführten Wasser (das insbesondere Stickstoff in Form von Ammoniak enthält) dient als Pflanzenstoff und Mikroorganismennährboden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Gesamtmenge an in dem Wasser gelösten Fest st of fen um einen Faktor von drei erhöht, und zwar ausschließlich auf Grund der Einführung von Kalk bei dem Neutralisationsvorgang. Die erhöhte Kalkmenge Und das Vorhandensein von Sulfat und Sulfit verleiht dem ab- . fließenden Wasser einen h©hen beständigen Härtegrad.

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Der pH-Wert (sauer oder alkalisch) kann auf irgendeinen angemessenen Wert geregelt werden, und zwar zwischen 2,5 (sauer) und 10 (alkalisch). Das aus der Anlage austretende Wasser ist sowohl genießbar als auch trinkbar. Das V/asser ist kristallrein und geruchlos. Es kann in vorhandene Flüsse, Seen, Bewässerungsanlagen oder Häfen abgegeben werden oder auch unmittelbar zum Besprühen von Wiesen, Golfplätzen, Garten, etc. verwendet werden.

Eine vollkommene chemische Analyse der bei dem oben beschriebenen Verfahren ausgeführten Schritte ist nicht angebbar, und zwar auf Grund der Komplexität der vielen in den ständig strömenden Flüssigkeitslösungen ablaufenden chemischen Reaktionen. Die Herabsetzung des Koliform-Anteils und der chemischen Sauerstoff-Wirkung in dem abfließenden Abwasser wird jedoch in den Behältern 10 und 11 vorgenommen. In dem Behälter 10 läuft als primäre chemische Reaktion die Oxydation der Bestandteile des Abwassers in einem sauren Medium ab. Die saure Eigenschaft der Lösung tötet dabei unmittelbar sämtliche Kolifona-Bakterien ab, die in dem Abwasser vorhanden sind. Die starke Wirkung der eintretenden . Gase stellt eine vollständige und kontinuierliche Durchmischung sämtlicher Gasbestandteile mit sämtlichen flüssigen Bestandteilen während deren Durchleitung durch den Behälter sicher. . ■

Die in dem Behälter 11 ablaufende Reaktion führt zu einer Oxydation und Reduktion. Die aus dem Behälter 11 austretende Flüssigkeit enthält, wie sich gezeigt hat, Eisensulfit, und zwar zufolge der Reaktion mit dem Alteisen. Der Eisengehalt unterstützt die Ausflockung während der Kalkbehandlung. Die aus dem Behälter 11 austretende Flüssigkeit ist mit Sauerstoff, Stickstoff und Schwefeldioxyd in Form von Eisensulfit gesättigt. Ferner sind in dieser austretenden Flüssigkeit geringe Mengen an organischen Stoffen vorhanden.

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Der Zusatz von Alaun (Aluminiumsulfat) unterstützt die Ausfällung der gelösten und suspendierten Stoffe. Das Alaun wirkt als Ausflockungsmittel und als Ausfällungsmittel für gelöste Phosphate. Durch nachfolgendes Hinzusetzen des Kalkbreies fällen die Eisen- und Aluminiumverbindungen in der Lösung aus, und zwar zusammen mit jeglichen überschüssigen Sulfat- und SuIfitνerbindungen. Die die Kalkmischeinrichtung verlassende Flüssigkeit ist ein dünner Brei, der durch mechanische Abscheidung und Filterung geklärt werden kann.

Durch Zusatz von Kalk und Sauerstoff (Luft) werden jegliches überschüssiges Schwefeldioxyd und Eisen oxydiert. Auf diese Weise v/erden SuIfit_e eliminiert. Obwohl diese Verfahrensschritte zu hartem Wasser führen, stellt dies derzeit keine praktische Schwierigkeit für die anschließende Verwendung des Wassers dar.

Vorstehend ist die Neutralisation im wesentlichen unter Verwendung von Kalk erläutert worden. Es sei bemerkt, daß anstelle von Kalk auch andere Alkalimaterialien verwendet werden können. Andere Materialien können Ammoniak enthalten, was zur Bildung von zusätzlichem Stickstoff in dem schließlich abfließenden Wasser führt. Ferner können Bariumhydroxyd, Natriumhydroxyd, Magnesiumhydroxyd oder organische Amine verwendet werden. Die Menge derartiger dem Wasser jeweils hinzugegebener Chemikalien wird so geregelt, daß die gewünschte neutrale Lösung erzielt wird.

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Claims (14)

1. Patentansprüche

   .Verfahren zur Behandlung von Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß gasförmiger Sauerstoff und gasförmiges Schwefeldioxyd unter Anwesenheit von metallischem Eisen in derartigen Verhältnissen durch das Abwasser hindurchgeleitet werden, daß das Abwasser in saurem Zustand gehalten wird, daß das Abwasser durch Zusatz eines löslichen AlkaTimaterials neutralisiert wird, daß dem Abwasser w. ährtiD ^. der Neutralisierung eine derartige Menge an gasförmigem Sauerstoff hinzugesetzt wird, daß es gesättigt ist und sämtliche in ihm enthaltenen Komponenten Oxydiert werden, und daf die feststoffkomponenten der neutralisierten Abwasserlösung von der Flüssigkeit getrennt v/erden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß vor der Neutralisierung der Abwasserlösung dieser eine solche Menge an Alaun hinzugesetzt wird, daß sich ein Ausflockungsniederschlag bildet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die neutralisierten Abwasserlösung zur Abführung des Hauptanteils der feststoffe geklärt wird und daß die. Flüssigkeit zur Erzielung von Trinkwasser gefiltert wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß gasförmiger Sauerstoff und gasförmiges Schwefeldioxyd zuerst durch das Abwasser in einem ersten Behälter (10) hindurchgeführt werden und daß ferner gasförmiger Sauerstoff und gasförmiges Schwefeldioxyd in einem zweiten das innersten Behälter (10) behandelte Wasser aufnehmenden Behälter (11) durch das Abwasser unter Anwesenheit von metallischem Eisen hindurchgeleitet werden.

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5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Flüssigkeit in dem ersten Behälter (10) größere Mengen an Schwefeldioxyd und Sauerstoff hindurchgeführt v/erden als zur vollständigen Oxydierung der Stoffe des Abwassers notwendig sind.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den ersten Behälter (10) eine solche Menge an Schwefeldioxyd eingeführt wird, daß der pH-Wert der aus diesem Behälter (10) austretenden Flüssigkeit unter drei

   , liegt.
7. 7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Neutralisation der Abwasserlösung dieser Alkalimaterial in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der pH-Wert der neutralisierten Losung bei etwa sieben liegt,
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4- bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung einer Ausflockung nach· erfolgter Neutralisation der Abwasserlösung vor dieser Neutralisation der aus dem zweiten Behälter (12) austretenden Flüssigkeit eine entsprechende Alaun-Wasser-Lösung hinzugesetzt wird.
9. 9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimaterial ein lösliches Hydroxyd, ein organisches Amin oder Ammoniak der jeweiligen Flüssig-« keit hinzugegeben wird.
10. 10. Vorrichtung mir Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster in Längsrichtung horizontal verlaufender ver-

    ■·-. schlossener Behälter (10) vorgesehen istj der einen Flüssigkeitseinlaß (18.) an seinem einen Ende und einem

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    Flüssigkeitsauslaß (25) an seinem anderen Ende aufweist und in welchem sich eine längliche gelochte Rohrleitung (21) befindet, die von der Einlaßöffnung (18) zu der Auslaßöffnung (25) verläuft, daß die gelochte Rohrleitung (21) mit einer Sauerstoffdruckquelle (29) und einer Schwefeldioxyddruckquelle (22) verbunden ist, daß eine Gasaufnahmeeinrichtung (20) auf dem ersten Behälter (10) zur Abführung von in diesem Behälter (10) erzeugtem überschüssigen Gas vorgesehen ist, daß die Gasaufnahmeeinrichtung (20) wirksam mit der Sauerstoffquelle (29) und mit einer Kohlendioxydquelle (22) zur Gasumwälzung ver- ™

    bunden ist, daß mit dem Flüssigkeitsauslaß (25) des ersten Behälters (10) eine Mischvorrrichtung (12) verbunden ist, die die in diesem Behälter (10) befindliche Flüssigkeit mit ihrem Austreten aufnimmt, und daß auf der Mischvorrichtung (12) eine ein Alkalimaterial abgebende Zugabe- . einrichtung (38) vorgesehen ist, die. ein Alkalimaterial an die Mischvorrichtung (12) abgibt.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Behälter (11) vorgesehen ist, der zwischen dem Flüssigkeitsauslaß (25) des ersten Behälters (10) und dem ₍ Einlaß (36) der Mischvorrichtung (12) angeordnet ist und der | einen länglichen verschlossenen Behälter mit einem Flüssigkeitseinlaß (25) an seinem einen Ende und eimern Flüssigkeitsauslaß (36) an seinem anderen Ende aufweist, daß der Einlaß (25) des zweiten Behälters (11) wirksam mit dem Auslaß (25) des ersten Behälters (10) zur Aufnahme einer Flüssigkeit von diesem ersten Behälter (10) verbunden ist, daß der zweite Behälter (11) ferner eine längliche gelochte Rohrleitung (30) enthält, die sich in dem Behälter (11) von dessen Einlaß (25) zu dessen Auslaß (36) hin erstreckt, daß die in dem zweiten Behälter (11) befindliche Rohrleitung (30) mit der Schwefel-

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    dioxydquelle (22) und mit der Sauerstoffquelle (29) verbunden ist und daß auf dem zweiten Behälter (11) eine G as aufnahme einrichtung (39) vorgesehen ist, die mit der Schwefeldioxydquelle (22) und der Sauerstoffquelle -(29) in Verbindung steht und die zur Umwälzung des in dem

    -o -u-14. /'^yf-'fciFö'keEiden „ j '· ±. Behalter (1T)/überschüssigen Gases dient.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flüssigkeitsverbindung (36,25) zwischen dem . ersten Behälter (10) und der die Flüssigkeitslösung neutralisierenden Mischvorrichtung (12) eine Alaun-Einführeinrichtung (37) vorgesehen ist.
13. 13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß (25) des ersten Behälters (10) zur Überwachung des pH-Wertes der dort austretenden Lösung eine Lösungsüberwachungseinrichtung (24) vorgesehen ist, die mit der Schwefeldioxydquelle (22) und der Sauerstoffquelle (29) verbunden ist und die automatisch die Zuführmenge an Schwefeldioxyd zu ändern und damit den pH-Wert der aus dem Behälter (10) austretenden Lösung unter einem bestimmten Wert zu halten erlaubt.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13> dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß der Mischvorrichtung (12) zur Überwachung des pH-Wertes der aus dieser Mischvorrichtung (12) austretenden Lösung eine Lösungsüberwaehungseinrichtung (41) vorgesehen ist, die mit der Alkali-Zugabeeinri.chtung (38) derart verbunden ist, daß sie automatisch die Menge des der Mischvorrichtung (12) zur Aufrechterhaltung eines bestimmten pH-Wertes bei der die Mischvorrichtung (12) verlassenden Lösung jeweils zuzuführenden Alkalimaterials zu ändern gestattet.

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