DE2162950A1

DE2162950A1 - Verfahren zum behandeln von abwaessern

Info

Publication number: DE2162950A1
Application number: DE2162950A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Mack; Theo Dr Mann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1971-12-18
Filing date: 1971-12-18
Publication date: 1973-06-20
Also published as: FR2163762A1; JPS4869362A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERK U S EN-Bayerwerk

Zentralbereich

Patente, Marken und Lizenzen

Br-her 17. Dezember 1971

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Verfahren zum Behandeln von Abwässern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abwässern, die biologisch abbaubares Material enthalten durch Belüftung mit sauerstoffhaltigen, weitestgehend CO^-freien Gasen in Gegenwart von biologisch aktiven Massen.

Es sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt geworden, nach denen biologisch abbaubares Material, das in Industrie- und Kommunalabwässern enthalten ist, mit Hilfe biologisch aktiver Massen durch Belüftung mit sauerstoffhaltigen Gasen abgebaut wird. Bei diesen Verfahren wird entweder Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft als Belüftungsgas verwendet (vgl. z.B. Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, Band 2, Verlag W. Ernst u. Sohn, Berlin - München, I969, Seiten 348-4.56).

Es ist ferner bekannt, daß bei den biologischen Abwasserreinigungen - wie bei jeder bakteriellen Tätigkeit die Abbauvorgänge umso besser vonstatten gehen, je intensiver die biologisch aktive Masse mit Sauerstoff versorgt

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wird, wobei es von großer Bedeutung ist, daß die Bakterienflocke auch in ihrem Innern mit genügend Sauerstoff versorgt werden. Das heißt, daß relativ hohe Anteile an gelöstem Sauerstoff vorhanden sein müssen, um diese Bedingung zu erfüllen.

Die bisher vorgeschlagenen Verfahren zur Abwasserreinigung mit reinem Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff angereicherter Luft versuchen durch eine kaskadenartige Hintereinanderschaltung verschiedener Belebtschlammstufen den eingesetzten Sauerstoff optimal zu nutzen. Das Prinzip dieser Verfahren besteht darin, daß ein biologisch aktiver Schlamm, der weitgehend ausgezehrt ist, mit dem Nährstoffangebot (Abwasser) versetzt wird, und daß dieser Belebtschlamm die zunächst adsorbierten organischen Substanzen entsprechend dem Sauerstoffangebot biologisch abbaut und teilweise veratmet. In der letzten Stufe wird die biologisch aktive Masse wieder so weit gezehrt, daß ein besonders aktiver Schlamm entsteht, der dann erneut in der Ausgangsstufe eingesetzt werden kann. .

Bei diesen Verfahren wird das zur Belüftung eingesetzte Gas nacheinander in die einzelnen Stufen geleitet. Dabei wird der Sauerstoffgehalt des Gases erheblich reduziert und das Belüftungsgas reichert sich von Stufe zu Stufe mit dem bei den Abbauvorgängen entstehenden CO₂ an. Erst nach der letzten Stufe wird das stark mit COp angereicherte Gas an die Atmosphäre abgegeben. Das sich bildende COp beeinträchtigt nun in erheblichem Maße die Abbauvorgänge; so wird einerseits durch das COg die Löslichkeit des Sauerstoffs im Wasser (entsprechend den Partialdrücken) erniedrigt und andererseits beeinflußt das C0_p die Stoffwechseltätigkeit der Bakterien negativ.

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Es wurde nun ein*'Verf ahren zur Behandlung von Abwasser, das biologisch abbaubares Material enthält, mit Hilfe von biologisch aktiven Massen und sauerstoffhaltigen Gasen gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das zur Belüftung verwendete sauerstoffhaltige Gas nach der Belüftung von der biologisch aktiven Masse abgetrennt, vom CO₂ sowie gegebenenfalls anderen Atmungsprodukten zumindest teilweise abgetrennt und anschließend erneut für die Belüftung eingesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß das von der Belüftungsstufe abgeleitete Gas, das neben nicht verbrauchtem Sauerstoff als Atmungsprodukt hauptsächlich COp enthält, einer Vorrichtung zugeführt wird, in der das im Gas enthaltene COp entfernt wird. Das resultierende Gas kann dann, gegebenenfalls nach Zumischung von frischem Sauerstoff als Ergänzung, erneut zur Belüftung eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich prinzipiell auf alle Verfahren zur Abwasserreinigung, bei denen aktive biologische Massen eingesetzt werden, anwenden. Bevorzugt läßt sich das Verfahren bei Belüftungsprozessen verwenden, ' die mit hohen Op-Gehalten der Belüftungsgase arbeiten (vgl. z.B. Verfahren gemäß den deutschen Offenlegungsschriften 2 032 l89-, 2 032 440, 2 032 480, 2 032 528 und 2 032 535).

Die COg-Entfernung aus den sauerstoffhaltigen Gasen kann sowohl nach Adsorptions- als auch mit Hilfe von Absorptionsverfahren durchgeführt werden; Als Absorptionsverfahren seien beispielhaft folgende genannt:

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Die Absorption mit Hilfe von Aminen, wie' z.B. Methanolamin, A'thanolamin; mit wäßrigen Carbonatlösungen, wie z.B. Na₂CO^, oder K₂C<X-Lösungen oder aber auch mit ammoniakalischen Lösungen. Derartige Absorptionsprozesse sind beschrieben in W.M. Ramm, Absorptionsprozesse in der ehem. Technik, .VEB-Verlag Technik, Seite 309 - 329, 2. Aufl..

Die COg-Entfernung kann auch durch Adsorption erfolgen, z.B. mit Hilfe von Zeolithmassen, wobei die Regenerierung der Zeolithe entweder thermisch oder nach dem pressureswing-Verfahren erfolgen kann. Solche Adsorptionsverfahren sind z.B. in den deutschen Auslegeschriften 1 217 und 1 259 844 sowie in Bänder, Bleche, Rohre 10, Seite 5 - 10 (1969) beschrieben.

Da das erfindungsgemäße Verfahren auf alle in der Abwasser te ehnik üblichen Verfahren, die mit sauerstoffhaltigen Gasen und aktiven biologischen Massen arbeiten, angewandt werden kann, brauchen - gegenüber den bekannten Verfahren keine besonderen Bedingungen bzgl, Schlammbeschaffenheit, Temperatur- und Druckbedingungen, pH-Werte, Kontaktzeiten eingehalten werden. Auch die Anzahl der Stufen in denen biologisch gereinigt wird, ist nicht besonders kritisch. Bevorzugt wird jedoch das erfindungsgemäße Verfahren bei Anlagen mit einer geringen Stufenanzahl eingesetzt, da die Sauerstoff ausnutzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren we- W sentlich günstiger ist.

Die Belüftung kann sowohl bei Normal- als auch bei Überdruck auf beliebige Weise nach bekannten Verfahren der Oberflächen- und Druckluftbelüftung erfolgen.

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In Figur 1 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Dabei haben die Zahlen folgende Bedeutung:

1) Belebtschlammstufe

2) Nachklärbecken

3) C0₂-Entfernung

4) Zuleitung für Sauerstoff

5) Abwasserzuleitung

6) Ableitung des mit CO₂ angereicherten Belüftungsgases

7)· Rückführung des von COp befreiten Belüftungsgases

8) Schlammrückführung

9) Schlammrückführung aus dem Nachklärbecken

10) Ableitung des Überschuß-Belebtschlammes

11) Ableitung des gereinigten Abwassers.

Das Abwasser wird bei 5 in das die aktive biologische Masse (Belebtschlamm) enthaltende Becken (l) eingeleitet. Die Größe des Beckens ist dabei so ausgelegt, daß die Aufenthaltszeit lange genug ist, um die im Abwasser befindlichen Stoffe durch die biologisch aktive Masse weitestgehend abzubauen. Dadurch wird ein Teil des eingeblasenen Sauerstoffes verbraucht. Bei den biologischen Vorgängen wird ein Teil der organischen Abwasserxnhaltsstoffe zu COp oxydiert. Das Kohlendioxid wird zusammen mit dem nichtverbrauchten Sauerstoff über dem Gasraum des geschlossenen Belebtschlammbeckens abgepumpt und in eine Adsorptions- oder Absorptionsvorrichtung (3) eingeleitet und der vom COp befreite Sauerstoff wird in das Belebtschlammbecken zurückgepumpt. Der verbrauchte Sauerstoff wird dann im erforderlichen Ausmaß ergänzt.

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Anhand des folgenden Beispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden:

In einer zweistufigen Anlage (Aufenthaltszeit in der ersten Stufe 6 Std., in der zweiten Stufe 3 Std.) wurden die Abwasser eines chemischen Werkes behandelt. Diese Abwasser enthielten neben Alkoholen,. Ketonen, chlorierten und aromatischen Kohlenwasserstoffen zusätzlich biologisch schwer abbaufähige Substanzen aus pharmazeutischen Herstellungsprozessen. Im ersten Versuch wurde das-Abwasser mit einem Gas belüftet, das 99*5 Vol.-# Sauerstoff enthielt. Im zweiten Versuch enthielt das Belüftungsgas 50 Vol.-% O₂ und 50 Vol.-jS COg. Bei beiden Versuchen wurde die gleiche Og-Menge pro Zeiteinheit beim Belüften eingesetzt.

Die Menge belebten Schlammes war sowohl beim ersten als auch beim zweiten Versuch in der ersten Stufe 7,5 g Trokkensubstanz (TS) pro Liter und in der zweiten Stufe 5,0 g TS/1.

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Versuch 1: - ■ Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases: 99*5

-ZuI auf
--AbI auf

1. Stufe 1700 mg/1 223 mg/1

2. Stufe 223 mg/1. 35 mg/1

% Abbau

86,5 (Stufe 1) 98,0 (Stufe 1+2)

CSB-Zulauf
CSB-Ablauf

3100 mg/1 790 mg/1

790 mg/1 350 mg/1

0 (Stufe 1) 89,0 (Stufe 1+2)

Raumbelastung (RB)

(kg BSB₅/m³.Tag) ■ 6,8

1,75

Schlammbelastung (STSB)
(kg BSBpVkg Schlammtrockensubstanz.Tag)

0,9 0,35

gelöst

7,0 mg/1

9,0 mg/1

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Versuch 2:

Sauerstoffgehalt des Belüftungsgases: 50 Vol.~% COg-Gehalt des Belüftungsgases: 50 VoI.-#

BSB_K-Zulauf

5
BSB^-Ablauf

CSB-Zulauf
CSB-AbIauf

1. Stufe 1700 rag/1 mg/1

32OO rag/1 1200 mg/1

2. Stufe	mg/1	%	Abbau	D	1+2)
f^ ^j ^S	mg/l	69	(Stufe	1+2)
	mg/1	86	(Stufe	(Stufe 1)
1200	mg/1	61		(Stufe
730	76

6,8

4,26

STSB

0,9

0,85

gelöst

3,0 mg/1

5,0 mg/1

Die BSB_C- bzw. CSB-Werte wurden nach den in "Deutsche Ein-5 -

heitsverfahren zur Wasseruntersuchung" Verlag Chemie, Weinheim/Bergs tr. , 3. Aufl. Kap. H 4 und H 5 beschriebenen Vorschriften bestimmt.

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentanspruch: -

»J

Verfahren zur Behandlung von Abwasser, das biologisch abbaubares Material enthält, mit Hilfe von biologisch aktiven Massen und sauerstoffhaltigen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Belüftung verwendete sauerstoffhaitige Gas nach der Belüftung von der biologisch aktiven Masse abgetrennt, vom COp sowie gegebenenfalls anderen Atmungsprodukten zumindest teilweise abgetrennt und anschließend erneut für die Belüftung eingesetzt wird.

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