DE19634208A1 - Verfahren zur Aufbereitung von kommunalen Abwässern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwässern, ins­ besondere von kommunalen oder ähnlich zusammengesetzten Abwässern, die einen hohen Anteil an kolloidalen und hochmolekularen organischen Inhaltsstoffen aufweisen.

Das Verfahren ist bevorzugt für den Einsatz bei der dezentralen Abwasser­ entsorgung vorgesehen und ermöglicht die Abwasserreinigung mit einem hohen Wirkungsgrad in einer Kompaktanlage. Für den Aufbau von Kom­ paktanlagen, die für die dezentrale Abwasserentsorgung eingesetzt werden sollen, sind biologische Verfahren im Nachteil, da mit diesen nur geringe Stoffumsätze erzielbar sind und somit Vorrichtungen mit großen konstrukti­ ven Abmessungen erfordern. Ein weiterer Nachteil biologischer Aufberei­ tungsverfahren ist der großvolumige Anfall von Biomasse (Überschuß­ belebtschlamm), die in einer Reihe von Prozeßstufen, wie z. B. Sedimenta­ tion, mechanische Entwässerung, Trocknung, Verbrennung, weiterbehan­ delt werden muß.

Größere Stoffumsätze werden mit physikalisch-chemischen Verfahren er­ zielt. Demzufolge weisen die Aufbauten für diese Verfahren geringere kon­ struktive Abmessungen auf. Zur Aufbereitung von kommunalen oder ähn­ lich zusammengesetzten Abwässern sind bisher physikalisch-chemische Verfahren wegen zu hoher Betriebskosten nicht zum Einsatz gelangt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein physikalisch-chemisches Verfahren zur Abwasseraufbereitung zu schaffen, das einen verbesserten Wirkungs­ grad und somit geringe Betriebskosten aufweist. Weiterhin soll der Anteil an anfallenden Feststoffen minimiert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren nach Patentan­ spruch 1 gelöst. Mit der Kombination der erfindungsgemäßen Verfahrens­ schritte ist eine hocheffektive Abwasserbehandlung möglich. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu biologischen Verfahren nur sehr kleine Mengen an festen Abfallstoffen anfallen, kann das Verfahren mit Anlagen durchgeführt werden, die im Vergleich zu biologischen Ab­ wasserreinigungsanlagen sehr geringe bauliche Abmessungen aufweisen. Das Verfahren eignet sich daher besonders zur Realisierung von Kom­ paktanlagen, die für eine dezentrale Abwasseraufbereitung vorgesehen sind. Die verwendete Edelstahlelektrode bewirkt durch eine elektrochemi­ sche Reaktion, bei der atomarer Sauerstoff freigesetzt wird, und durch ei­ nen katalytischen Effekt einen hohen Wirkungsgrad bei der Ausflockung der kolloidalen Feststoffe und der partiell oxydierten gelösten Abwasserin­ haltsstoffe. Da sich die Edelstahlelektrode nicht auflöst, entsteht auch kein zusätzlich zu entsorgender Schlammanfall.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens beträgt das Konzen­ tratvolumen 1/20 bis 1/30 der zu behandelnden Abwassermenge. Eine Er­ höhung des Wirkungsgrades wird erzielt, wenn das zu behandelnde Wasser 10 bis 50mal, vorzugsweise 20 bis 30mal über die Edelstahlelektrode gelei­ tet wird. Als wasserspeichernde Materialien sind vorzugsweise vernetzte organische Polymere, wie z. B. Acrylamid/Acrylsäure-Copolymerisate oder Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften geeignet, da diese Materialien ein sehr hohes Wasseraufnahmevermögen aufweisen, wobei das aufge­ nommene Wasser durch Verdunsten oder Verdampfen wieder aus den wasserspeichernden Materialien entfernbar ist, so daß eine Mehrfachbela­ dung der Materialien möglich wird. Als Filterverfahren ist vorzugsweise ei­ ne Membran-Querstrom-Filtration geeignet. Es können jedoch in Abhängig­ keit von den jeweiligen Prozeßbedingungen auch andere Filterverfahren zum Einsatz kommen. Wenn die zwischen der Edelstahlanode und einer Kathode angelegte Spannung nicht größer als 24 V ist, können die Kosten für Sicherheitsmaßnahmen gering gehalten werden, da lediglich die Sicher­ heitsvorschriften für Kleinspannung einzuhalten sind.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den ver­ bleibenden Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung des Aus­ führungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten schematischen Zeich­ nung, wobei sich die Erfindung auf alle daraus entnehmbaren neuen Merk­ male oder Merkmalskombinationen richtet, auch wenn diese nicht aus­ drücklich in den Ansprüchen angeführt sein sollten.

Fig. 1 zeigt den schematischen Ablauf einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Patentanspruch 1.

Kommunales Abwasser 1 wird mit einer Schneidradpumpe 2 in einen Grobfilter 3 gefördert und dort durch Schwerkraftfiltration nach dem Beu­ tel-Filter-Prinzip von Feststoffen getrennt. Es können jedoch auch andere, vergleichbare Stofftrenntechniken eingesetzt werden. Die anfallenden Schlämme 4 werden abgezogen und in die örtliche Entsorgung 5 gegeben.

Das vorgeklärte Abwasser 6 wird in einen Reaktionsraum 7 zur oxydativ- elektrochemischen Behandlung geleitet. Der Reaktionsraum 7 ist so gestal­ tet, daß das Abwasser 6 an der großen Oberfläche einer, als Anode ge­ schalteten und katalytisch wirkenden Edelstahlelektrode 8 intensiv vorbei­ strömt. Die Betriebsspannung beträgt in diesem Fall 24 V. Die geometri­ schen Abmessungen der Kathode (nicht gezeigt) und der Edelstahlanode 8 sind so zu wählen, daß in Abhängigkeit vom Wasserdurchsatz eine ausrei­ chende Menge an reaktionsfähigem, d. h. atomaren Sauerstoff erzeugt wird. Das Wasser wird anschließend mittels einer Ultra-Membranfilteran­ lage 9 in der Weise gefiltert, daß das Wasser mittels einer Pumpe 10 über den Reaktionsraum 7 und der Ultra-Membranfilteranlage 9 mehrfach um­ gewälzt wird, wobei das Klarwasser 11 aus der Ultra-Membranfilteranlage 9 abgezogen wird und in den Vorfluter verbracht werden kann.

Die festen, d. h. die ausgefilterten Inhaltsstoffe 12 weisen einen Volumen­ anteil von ca. 1/20 des Gesamtvolumens des vorgeklärten Abwassers 6 auf und werden in eine mit Acrylamid/Acrylsäure-Copolymerisat (Fixiermit­ tel) gefüllte Reaktionssäule 13 geleitet. Wenn die Reaktionssäule 13 keine Inhaltsstoffe 12 mehr aufnehmen kann, wird die beladene Reaktionssäule 13 gegen eine neue oder gegen eine regenerierte ausgetauscht. Die bela­ dene Reaktionssäule wird in einem Luftstrom getrocknet, d. h. regeneriert. Wenn keine Regenerierung mehr möglich ist, wird das Fixiermittel entsorgt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Aufbereitung von vorgeklärten, von groben Verunreini­ gungen befreiten Abwässern, die einen hohen Anteil an kolloidalen und hochmolekularen organischen Inhaltsstoffen aufweisen, gekennzeichnet durch

• - einen ersten Verfahrensschritt, bei dem eine oxydativ-elektrochemische Behandlung erfolgt, wobei in diesem Schritt das Abwasser mehrfach in ei­ nem Reaktionsraum über eine als Anode geschaltete, Sauerstoff erzeugen­ de und katalytisch wirkende Edelstahlelektrode geleitet wird, so daß kolloida­ le Feststoffe und partiell oxydierte gelöste Abwasserinhaltsstoffe zur Aus­ flockung kommen,
• - einen zweiten Verfahrensschritt, bei dem die ausgeflockten Abwasserin­ haltsstoffe mittels Filtration aufkonzentriert werden, wobei das Konzentrat­ volumen max. 1/10 der zu behandelnden Abwassermenge beträgt, und
• - einen dritten Verfahrensschritt, bei dem das Konzentrat in ein Fixiermate­ rial mit hohem Wasseraufnahmevermögen geleitet wird, so daß eine voll­ ständige Fixierung des Konzentrats erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzen­ tratvolumen 1/20 bis 1/30 der zu behandelnden Abwassermenge beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser 10 bis 50mal über die Edelstahlelektrode geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser 20 bis 30mal über die Edelstahlelektrode geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als wasserspeichernde Materialien vernetzte organische Po­ lymere, wie z. B. Acrylamid/Acrylsäure-Copolymerisate oder Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasser durch Verdunsten oder Verdampfen aus den wasserspeichernden Materialien entfernt wird, so daß eine Mehrfachnut­ zung der Materialien möglich ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filterverfahren eine Membran-Querstrom-Filtration ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die oxydativ-elektrochemische Behandlung bei einer Klein­ spannung von max. 24 V erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Edelstahlelektrode so aufgebaut ist, daß eine große Reak­ tionsoberfläche vorliegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fixiermaterial in einem Luftstrom getrocknet wird.