DE2050874C3

DE2050874C3 - Verfahren zum Reinigen von Abwässern aus der Papier-, Leder-, Textil-, Reinigungs-, Nahrungsmittel- und Kunststoffindustrie

Info

Publication number: DE2050874C3
Application number: DE2050874A
Authority: DE
Inventors: Bert 4300 Essen Hoeke
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Hoeke Bert Dipl-Ing 4300 Essen De
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1970-10-16
Publication date: 1979-10-18
Also published as: BE773896A; US3817862A; LU64062A1; DE2050874A1; AT315757B; DE2050874B2; CH542155A; NL7113720A; GB1372395A; FR2111304A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Industrieabwässern, die insbesondere mit gelösten und emulgierten organischen Verbindungen verunreinigt sind. Derartige Abwässer fallen beispielsweise in der Papier-, Leder-, Textil-, Nahrungsmittel- und Kunststoffindustrie an und enthalten u.a. Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester, Phenole und deren Derivate, aromatische und aliphatische Stickstoffverbindungen, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Farbstoffe, Netzmittel, Sulfite, Sulfide sowie organische Schwefelverbindungen. Die Abwässer müssen vor ihrer Ableitung in den Vorfluter gereinigt werden, da die organischen Inhaltstoffe eine große Schmutzlast darstellen, häufig biologisch schwer abbaubar sind, auf die in den Gewässern lebenden Organismen oft ioxisch wirken und die Gewässernutzung beeinträchtigen.

Die Reinigung von Abwässern, welche vorwiegend anorganische Verbindungen enthalten, muß mit chemischen Verfahren erfolgen, da diese Abwässer nicht die für die biologische Reinigung erforderlichen Kohlenstoffverbindungen enthalten. Daher werden anorganisch belastete Abwässer durch Neutralisation, Fällung, Ionenaustausch und Oxidation oder Reduktion gereinigt In der DE-AS 12 86 463 ist ein Verfahren zur Entgifteng cyanidhaltiger Abwässer durch Oxidation beschrieben, bei dem kohlenstoffhaltige Katalysatoren, wie Braunkohlenkoks, Holzkohle oder Torfkoks unter Belüftung mit dem zu behandelnden Abwasser in Kontakt gebracht wird. Auch aus der Zeitschrift »Wasser, Luft und Betrieb«, Bd. 13_:1969, Seiten 250 bis 252, ist ein Verfahren bekannt bei dem Abwasser, das mit Nitrit, Cyanid und Hydrazin verunreinigt ist mit Luftsauerstoff in Gegenwart eines Aktivkohle-Katalysators behandelt wird.

Durch diesen Stand der Technik ist es jedoch nicht möglich und daher nicht naheliegend, schwer oxidierbare organische Abwasserinhaltsstoffe zu oxidieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Industrieabwässern, die insbesondere mit gelösten und emulgierten organischen Verbindungen verunreinigt sind, zu schaffen. Das Verfahren soll eine große Anwendungsbreite haben und die bekannten Nachteile der biologischen Abwasserreinigung vermeiden. Außerdem soll das Verfahren ein verbessertes Kosten-Leistungs-Verhältnis gegenüber den bekannten biologischen und chemischen Reinigungsverfahren aufweisen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abwässer in Gegenwart eines Aktivkohle- oder Ionenaustauscher-Katalysators mit Luft vermischt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abwasserbelüftung in

ίο einer mit dem Katalysator gefüllten Reaktionskammer oder in einer kühlturmähnlichen Vorrichtung erfolgt

Es ist überraschend, daß organisch belastete Abwässer durch eine von Aktivkohle oder Ionenaustauschermasse katalysierte Oxidationsreaktion mit Luft als

Oxidationsmittel in kurzer Zeit bei Normaltemperatur

gereinigt werden können, da fast alte organische

Verbindungen von Luft bei Normaltemperatur nicht

durchgreifend oxidiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,

daß es bei Normaltemperatur und ohne p_H-Wert-Korrekturen durchgeführt werden kann. Die Nachteile der biologischen Reinigungsverfahren — lange Einarbeitungszeit Klärschlammbildung, schlechte Leistung, erforderliche Düngung der Kläranlage, Betriebsstömngen durch Vergiftung des Belebtschlamms — werden beim erfindungsgemäßen Verfahren vermieden. Die Betriebskosten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind sehr niedrig, da lediglich der Abrieb des Katalysators ersetzt werden muß. Der Abrieb ist im übrigen

in erwünscht da so die Katalysatoroberfläche erneuert wird. Der Abrieb kann ohne Schwierigkeiten durch Filtration abgetrennt werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.

J5 Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in einer Reaktionskammer aus Kunststoff mit einem Inhalt von 601 durchgeführt. Die Belüftung erfolgte durch 6 am Boden der Reaktionskammer angeordnete Düsen, die von einem regelbaren Gebläse über eine Ringleitung

■w mit Luft versorgt wurden. In die Reaktionskammer wurden bei kontinuierlicher Arbeitsweise von einer Kreiselpumpe aus einem Vorratsgefäß 15 1 Abwasser pro Stunde gefördert. Der Zulauf lag unterhalb der Wasseroberfläche. Durch eine zweite Pumpe konnte ein Teil des in der Reaktionskammer vorhandenen Abwassers am Boden entnommen und über zwei Sprührohre auf die Wasseroberfläche aufgebracht werden. Durch diese Maßnahme konnte die Schaumbildung bekämpft und eine zusätzliche Belüftung erreicht werden. Das

so gereinigte Wasser wurde aus der Reaktionskammer über eine geschlitzte Kunststoffdüse entnommen und zur Entfernung des Katalysatorabriebs und einer eventuell noch notwendigen Entfärbung über ein mit Aktivkohle gefülltes Filter geleitet. Die Leistung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde durch die Bestimmung des CSB (= chemischer Sauerstoffbedarf) und des KMnO^-Verbrauchs im Zu- und Ablauf der Reaktionskammer ermittelt

Beispiel 1

Die Versuchsanlage wurde bei einem Standversuch mit 301 Abwasser gefüllt das am Einlauf der biologischen Kläranlage einer Färberei innerhalb 24 Stunden als Mischprobe gesammelt worden war. In *>5 der Reaktionskammer befanden sich 1250 g des bereits vorher benutzten Aktivkohle-Katalysators. Das Abwasser-Katalysator-Gemisch wurde mit einem Rührwerk gerührt und bei 22° C sowie einer Wassertiefe von

350 mm mit 6001 Luft pro Stunde 5 Stunden lang vermischt Das Abwasser hatte bai Beginn der Behandlung einen pH-Wert von 5,5, einen KMnO₄-Verbrauch von 720 mg/1 und einen CSB von 1000 mg/L Alle 30 Minuten wurden der Reaktionskammer zur Festste!- lung des CSB und des KMnO₄-Verbrauchs Proben entnommen. Während der KMnO₄-Verbrauch in der ersten halben Stunde von 720 mg/1 auf 620 mg/1 sank und danach konstant blieb, verminderte sich der CSB innerhalb von 3 Stunden kontinuierlich um 40% auf ι ο 600 mg/L Nach 3 Stunden nahm trotz der Belüftung auch der CSB nicht mehr weiter ab. Das gereinigte Wasser war nach der Filtration im Aktivkohlefilter nur noch schwach gefärbt und praktisch feststofffrei. Während bei der biologischen Reinigung des Abwassers eine stark störende Schaumbildung auftrat bildete sich bei der erfindungsgemäßen Reinigung auch bei abgeschalteter Sprühvorrichtung kein Schaum. Durch Zugabe von Natriumhypochloritlösung — also einem sehr starken Oxidationsmittel — zum gereinigten Wasser wurde der CSB nicht mehr vermindert und auch eine weitere Entfärbung konnte nicht erreicht werden.

Beispiel 2

Die Versuchsanlage wurde bei einem Standversuch mit 301 Abwasser gefüllt, das am Auslauf der biologischen Kläranlage einer Färberei innerhalb 24 Stunden als Mischprobe gesammelt worden war. Das biologisch gereinigte Abwasser hatte einen pH-Wert von 7,5. einen CSB von 340 mg/I und einen KMnO₄-Ver- jo brauch von 530 mg/1. Nachdem das Abwasser in Gegenwart von 1250 g bereits vorher im Beispiel I benutztem Aktivkohle-Katalysator 4 Stunden lang belüftet worden war, betrug der CSB 180 mg/1 und der KMnO₄-Verbrauch 290 mg/1. Der Abrieb des Katalysa J) tors wurde durch Filtration entfernt Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Wasser war klar, schwach gefärbt und hatte eine Durchsichtigkeit von 45 cm. Durch eine anschließende Behandlung mir. Natriumhypochloritlösung konnte der CSB nicht weiteij 4ii gesenkt werden.

Beispiel 3

In einem kontinuierlichen Versuch wurde der Ablauf der biologischen Kläranlage einer Färberei nach dem ·*"· erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. In der Reaktionskammer befanden sich ständig 531 des biologisch gereinigten Abwassers, und es wurden aus einem 1001 fassenden Vorratsgefäß kontinuierlich 15 l/h zugeführt, womit die Aufenthaltszeit des Abwassers 3,5 Stunden betrug. In der Reaktionskammer befanden sich 1250 g Aktivkohle-Katalysator, der bereits vorher in Gebrauch gewesen war. Das in die Reaktionskammer gelangende Abwasser hatte einen p_H-Wert von 7,4, einen KMnO₄-Verbrauch von 540 mg/1 und einen CSB von 315 mg/!. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Wasser wurde stündlich untersucht Dabei wurde festgestellt, daß der CSB um 45 bis 53% und der KMnO₄-Verbrauch um 20% vermindert werden konnte. Das gereinigte Wasser wurde zur Entfernung des t>o Katalysatorabriebs filtriert Durch die anschließende Zugabe von Natriumhypochloritlösung bis zu einem Überschuß an freiem Chlor von 3 mg/I wurde nur eine sehr geringe Reduzierung des CSB erreicht.

Beispiel 4

Das Abwasser einer Sauerkrautfabrik, das einen CSB von 44 000 mg/1 und einen KMnO₄-Verbrauch von 96 000 mg/1 aufwies, wurde zur Vermeidung von Gärungsvorgängen mit Kalkmilch bis zu einem pH-Wert von 10 versetzt Anschließend wurde das Abwasser 12 Stunden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt Das gereinigte Wasser hatte einen CSB von 7400 mg/1 und einen KMnO₄-Verbrauch von 19 800 mg/L

Beispiel 5

Das dunkelrot bis schwarz gefärbte Abwasser einer Schwarzwäscherei für Druckereitücher enthielt insbesondere Farbstoffe. Lösungsmittel und Netzmittel. Es hatte einen p_H-Wert von 8, einen CSB von 6250 mg/1 und einen KMnO₄-Verbrauch von 2500 mg/1. Das Abwasser wurde 10 Stunden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt und hatte danach einen CSB von 580 mg/1 und einen KMnO₄-Verbrauch von 240 mg/I.

Beispiel 6

Das stark mit öl verunreinigte Abwasser einer Fabrik für Emulsionen und Textilausrüstungsstoffe hatte einen CSB von 7400 mg/1. Vor der erfindungsgemäßen Reinigung wurde das Abwasser mit Kalkmilch versetzt und der gebildete Schlamm wurde durch Sedimentation abgetrennt Das Abwasser hatte nach der Klärung einen CSB von 5200 mg/1. Eine 4stündige Luftoxidation in Gegenwart eines Aktivkohle-Katalysators erbrachte eine Senkung des CSB auf 1200 mg/1, und nach einer weiteren Reaktionszeit von 3 Stunden betrug der CSB noch 900 mg/I.

Beispiel 7

Das Abwasser einer Lederfabrik hatte einen CSB von 1700 mg/I und einen KMnO₄-Verbrauch von 1800 mg/1. Nach einer Behandiungszeit von 4 Stunden war der CSB auf 220 mg/1 und der KMnO₄-Verbrauch auf 383 mg/1 gesunken.

Beispiel 8

Das Abwasser einer Maschinenputztuchwäscherei hatte einen CSB von 9900 mg/1. Der CSB wurde durch Behandlung in einer Emulsionsspaltanlage auf 1200 mg/1 vermindert Anschließend wurde das vorbehandelte Abwasser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt. Nach einer Reaktionszeit von 4 Stunden verminderte sich der CSB auf 450 mg/1.

Beispiel 9

Das Abwasser einer Lederfärberei war schwarz und hatte einen CSB von 1200 mg/I. Das Abwasser wurde pro m³ mit 300 g pulverförmigem Aktivkohle-Katalysator versetzt und im Kreislauf über einen Kühlturm gepumpt Ein dem Zulauf äquivalenter Teilstrom wurde dem Kühkurmbecken entnommen, filtriert und in den Vorfluter eingeleitet. Der abfiltrierte Katalysator wurde dem Abwasser zu 95% wieder zugegeben. Das Abwasser hatte im Kühlturm eine Verweilzeit von 4 Stunden, während der es durch Verrieselung belüftet wurde. Das dem Vorfluter zugeführte gereinigte Wasser war klar und farblos, es schäumte nicht und hatte einen CSB von 300 mg/I.

Beispiel 10

Die in den Beispielen 1 bis 9 eingesetzten Abwässer wurden im vorliegenden Beispiel unter Verwendung von Ionenaustauschermasse als Katalysator gereinigt wobei ebenfalls eine zufriedenstellende Reiniftungslei-

stung festgestellt wurde.

Bei allen Beispielen wurde ein Katalysatorabrieb von 5 bis 10% festgestellt Gegenüber biologischen Reinigungsverfahren konnte beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Verminderung der Reaktionszeit von mehreren Tagen auf mehrere Stunden erreicht werden. Ein biologischer Abbau konnte beim erfindungsgemäßen Verfahren auch nach längerer Betriebszeit nicht festgestellt werden. Auch die Reinigung durch Adsorptionsvorgänge spielt beim erfindungsgemäßen Verfahren eine ganz untergeordnete Rolle. So hat die ds Katalysator verwendete Aktivkohle ein Adsorptionsvermögen von 0,2 kg CSB pro kg Kohle, wenn der Katalysator als reines Adsorptionsmittel verwendet wird. Bei der erfindungsgemäßen katalytischer! Oxidation werden dagegen pro kg Aktivkohle-Katalysator ca. 30 kg CSB abgebaut

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Abwässern aus der Papier-, Leder-, Textil-, Reinigungs-, Nahrungsmittel- und Kunststoffindustrie, die emulgierte und gelöste oxydierbare org;-mische und ggf. anorganische Stoffe, wie H₂S, enthalten und die im wesentlichen frei von Cyanid, Nitrit, Hydrazin, Dimethydrazin und Stickstofftetroxyd sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer in Gegenwart eines Aktivkohle- oder Ionenaustauscher-Katalysators mit Luft vermischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserbelüftung in einer mit dem Katalysator gefüllten Reaktionskammer erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserbelüftung in einer kühlturmähnlichen Vorrichtung erfolgt, wo das Katalysator-Abwassergemisch durch Verrieselung mit Luft in Berührung gebracht wird.