DE2300273C3

DE2300273C3 - Vorrichtung für Abwasserreinigung

Info

Publication number: DE2300273C3
Application number: DE2300273A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Otsu Shiga Mitani; Mitsunobu Shiga Ohtani
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1972-01-07
Filing date: 1973-01-04
Publication date: 1982-05-06
Also published as: FR2167782A1; DE2300273A1; US3924139A; FR2167782B1; DE2300273B2; GB1372511A

Description

Aus den US-PS 36 49 493 und 34 59 303 und aus »Handbuch der Lebensmittelchemie«, Band VIII, Teil 1, 1969, Seiten 275 bis 277 sowie aus der FR-PS 5 36 615 waren Vorrichtungen für die Abwasserreinigung mit Hilfe von Ultraviolettlichtquellen bekannt, die teils oberhalb des Aowasserspiegels, teils mit ihrem strahlenden Tei! unter dem Wasserspiegel angeordnet sind. Insbesondere aus der FR-PS 5 36 615 ist eine solche Vorrichtung bekannt, bei der in der Reaktionskammer an deren oberem Ende nahe ihrer Mitte und mit ihrem strahlenden Teil unter dem Wasserspiegel eine Ultraviolettlichtquelle aufgehängt ist und die Gaszufuhreinrichlungen und Einlasse für Oxidationsmittel und/oder andere Chemikalien besitzt.

Derartige Vorrichtungen mit Ultraviolett-Tauchlampen führen aber zu einer relativ schnellen Aktivitätsverminderung, die so weit gehen kann, daß nach einigen Tagen Betriebszeit der Reinigungseffekt der Vorrichtung fast völlig zum Erliegen kommt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe be- »tand somit darin, eine Vorrichtung für Abwasserreinigung zu bekommen, deren Reinigungseffekt im Verlauf der Abwasserbehandlung möglichst wenig abnimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für Abwasserreinigung, bestehend aus mehreren in Reihe hintereinander geschalteten Reaktionskammern, von denen die erste mit einer Zuführung des zu behandelnden Abwassers und die letzte mit einem Aufnahmebehälter für das gereinigte Wasser verbindbar ist, vertikal in jeder der Reaktionskammern an deren oberem Ende nahe ihrer Mittel aufgehängten und mit ihrem strahlenden Teil unter dem Wasserspiegel liegenden Ultraviolettlichtquellen, Gaszufuhreinrichtungen und Einlassen für Oxidationsmittel und/oder andere Chemikalien in wenigstens zwei der Reaktignskammern ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhreinrichtun^ gen in jeder Reaktionskammer nahe dem unteren Ende der Ultravioleiilichtquellefi und in einem Abstand von nicht mehr als 10 cm Von der Ultraviolettlichtquellen' wand angeordnet und derart ausgebildet sind« daß das Abwasser nahe der Ultraviolettlichtquelle bewegt oder gerührt wird.

Die Deaktivierung bekannter Vorrichtungen beruht auf der Ablagerung von Belägen auf den UV-Tauchlampen, und solche Beläge werden überraschenderweise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden. Die Vorrichtung nach der Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben und erklärt. Darin bedeutet

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung von der to Seite gesehen,

Fig.2a und 2c perspektivische Darstellungen der Reaktionskammern in zwei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2b einen senkrechten Schnitt, der die Einzelteile ' 5 der inneren Prallwand in F i g. 2 zeigt,

Fig. 2d eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Reaktionskammern getrennt voneinander angeordnet sind,

Fig.3a und 4a schematische Darstellungen von anderen Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung nut unterschiedlichen Praliwänden von der Seite gesehen,

F i g. 3b und 4b vergrößerte perspektivische Darstellungen der Prallwände der Fig. 3a und 4a,

Fig. 5a, Fig. 5b und Fig. 6 seitliche Darstellungen jeweils einer Ultraviolettlichtquelle mi', ihrer Halterung für eine Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 7 eine Detaildarstellung einer Gaszuführeinrichjo tung für eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.8 eine snhematische seitliche Darstellung im Schnitt und eine Vorrichtung, die für die Zufuhr von Luft und je nach den Umständen gleichzeitig von in Wasser gelösten Chemikalien verwendbar ist, und F i g. 9 eine schematische Darstellung, die ein gesteuertes Beschickungssystem für Chemikalien und/oder Oxidationsmittel für eine Vorrichtung nach der Erfindung zeigt.

In F i g. 1 ist eine Apparatur gezeigt, die einen

■to Fotoreaktor 10 umfaßt, der mehie-e Lichtquellen 11

(UV-Licht) besitzt. Diese erstrecken sich abwärts in jede Kammer der Apparatur 10 und sind mit Hilfe geeigneter Halterungen 12 befestigt, die am oberen Teil des Reaktors angebracht sind. Lichtquellen 11 sind auch nahe einer Gaszufuhreinrichtung 17 für sauerstoffhaltiges Gas in jeder Kammer angeordnet. Abwasser in einer Abwassergrube 13 wird mit Hilfe einer geeigneten

Pumpe 14 hochgepumpt und dem Fotoreaktor 10 zugeführt. Geeignete Oxidationsmittel und Katalysatoren werden dem Reaktor ebenfalls aus mehreren Einlassen zugeführt, die mit den Lagerbehältern 15 und 16 verbunden sind.

Um den Fotoreaktor nach der Erfindung im einzelnen

zu erklären, v/ird auf die Fig. 2a und 2c Bezug genommen, die die Konstruktionen nach der Erfindung

erläutern. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, ist der Fotoreaktor 10 in mehrere Reaktionskammern mit Hilfe von Prallwänden 21 unterteilt, die geeignet

dimensionierte öffnungen besitzen, um Wasserdurchgänge zwischen den Kammern zu bilden.

In der erfindungsgemäßen Apparatur ist es zweckmäßig, daß das Verhältnis des Reaktionskammervolumens (in m³) zu der Fließgeschwindigkeit (in mVStd.) in dieser Kammer im Bereich von 0,1 bis 1 liegt und daß das Verhältnis des Reaktionskammervolumens zu der Querschnitlsfläche (in m²) des Auslasses der Kammer im Bereich Von 10 bis 100 liegt. Dies gewährleistet eine geeignete Verweilzeit für die Abwasserbehandlung in

jeder Kammer und fördert andererseits das Vermischen in jeder Reaktionskammer, In der Reaktionsapparatur mit mehreren Kammern, die in den 2a und 2c gezeigt ist, wird Abwasser der ersten Reaktionskammer durch die Leitung 23 nahe ihrem oberen Ende zugeführt und verläßt die erste Kammer durch eine öffnung der Prallwand 21 nahe dem Boden, wobei die betreffenden Positionen des Einlasses und des Auslasses in jeder nachfolgenden Kammer umgekehrt sind, so daß die Fließrichtung des Abwassers in jeder Kammer umgekehrt wird, während die Lichtquelle 11 etwa in der Mitte einer jeden Reaktionskammer gehalten wird. Schließlich wird das Abwasser, nachdem es durch alle Kammern des Fotoreaktors 10 hindurchgegangen ist, aus der Leitung 24 ausgetragen. Während dieses Verfahrens werden oxidierbare Verunreinigungen in dem Abwasser zersetzt, und der Sauerstoffbedarf des Wassers wird vermindert

Die Durchgänge durch die Prallwände 21 können durch Zusatzprallwände 22, wie in Fig. 2a und 2b gezeigt ist, reguliert werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht immer erforderlich ist, daß der Fotoreaktor IG nach der Erfindung eine einzige Einheit darstellt, die mit Hilfe von Prallwänden unterteilt ist, wie in den F i g. 2a und 2c gezeigt ist Stattdessen können auch voneinander unabhängige Kammern miteinander verbunden sein, wie in F i g. 2d gezeigt ist, um eine bessere Kontrolle des Vermischens (geringeres Rückmischen) zu bewirken.

Andere Formen von Prallwänden als jene, die in Fig. 2a und 2c gezeigt sind, können ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise sind modifizierte Prallwände in den Fig. 3a und 4a gezeigt, von denen Einzelheiten in den F i g. 3b und 4b gezeigt sind. In den F i g. 3a und 3b wird eine Prallwand 21a verwendet, auf der eine geeignete Zahl von Röhren 31 angeordnet ist, um Wasserdurchlässe zwischen den Kammern zu bilden. In den Fig.4a und 4b besitzt eine Prallwand 21 b mehrere geneigte Platten 41, deren Abstand und Neigungswinkel den Durchgang zwischen den Kammern definieren (andere Elemente in den F i g. 3a, 3b, 4a und 4b besitzen die gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 2a bis 2d und können wie dort erläutert werden). Diese Prallwände sind bevorzugt für die Apparatur nach der Erfindung und wirksamer als ein einzelnes Sieb oder eine perforierte Platte bezüglich einer Kontrolle des Flusses und bezüglich einer Verhinderung eines Rückflusses in den Fotoreaktor, wie oben ausgeführt wurde.

Ein für die Fotooxidation in der Apparatur nach der vorliegenden Erfindung wirksames Licht liegt im Bereich des Ultravioletteils des Lichtspektrums. Demnach können verschiedene Ultraviolettquellen benutzt werden. Quecksilberdampflampen sind jedoch die brauchbarsten und sind wegen ihrer großen Stärke und ihrer langen Lebensdauer bevorzugt.

Als ein Beispiel der Lichtquelle und ihrer Befestigungseinrichtungen, wie sie räch der Erfindung verwendet werden können, ist in Fig. 5a eine Hochdruckquecksilberlampe gezeigt, deren Lichtbogenröhre 51 von der Atmosphäre oder dem umgebenden Raum durch eine Außenröhre 50 getrennt ist, welche von dem Arm 57 getragen wird und an diesem mit Hilfe einer Vorrichtung, wie einer Gummidichtung J2 und einer Halteplatte 54 befestigt ist. Die Außenröhre 50 wird an ihrem Platz auch mit Hilfe eines Widerlagers 53 am Boden 58 des Reaktors gehalten und ist somit zentriert und wird senkrecht in dem Fotoreaktor gehalten. Der Deckel 55 mit öffnungen für Drähte 56 ist ebenfalls auf dem Arm 57 befestigt

Eine andere brauchbare Lichtquelle entsprechend der Fig.5b besteht aus einer Lichtbogenröhre 51 in einer -, offenen äußeren Quarzröhre 50, die nicht dicht verschlossen ist und die daher bequem für einen Austausch der Lichtbogenröhre geeignet ist, wenn diese versagt Bei dieser Konstruktion der Lichtquelle ist es jedoch erforderlich, sorgfältig darauf zu achten, daß eine

lu Oxidation des Metallteils der Lampe verhindert wird.

Niederdruckquecksilberlampen sind ebenfalls brauchbar. In einigen Fällen sind sie wirksamer als die Hochdruckquecksilberlampen, da die Hochdruckquecksilberlampen mehr Energie aussenden als wirksam von

is dem Abwasser absorbiert werden kann. In Fig.6 ist eine andere Ausführungsform der nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Lichtquelle gezeigt Diese ist eine U-förmige Niederdruckquecksilberlampe 60. An zwei Punkten ist die U-förmige Niederdruckquecksil-

2D berlampe 60 mit Hilfe von Halterungen 61 befestigt, die ähnlich jenen in Fig.5a sind. In jlien Fällen ist der Strahlende Tel·· ucr oilr&ViöictujCr'.Quelle ϊΠ ucT Reaktionskammer unterhalb der Oberfläche des zu behandelnden Abwasser aufgehängt

Ein anderer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfind.mg befaßt sich mit der Einrichtung, die rührendes und in einigen Fällen oxidierendes Gas zuführt und die oben in fig. 1 als Gar.zufuhreinrichtung 17 bezeichnet wurde.

j» Weitere Einzelheiten der Gaszufjhreinrichtung 17 sind in den F i g. 7 und 8 gezeigt

In Fig. 7 ist eine Gaszufuhreinrichtung 17 von oben im Schnitt dargestellt. Die Gasverteilungsröhre 72 mit einer geeigneten Zahl von Öffnungen 73 ist nahe dem

j5 unteren Umfang der AuOenröhre 50 angeordnet. Vorzugsweise ist der Durchmesser der öffnungen 73 geringer als etwa 2 mm, so daß das daraus abgegebene sauerstoffhaltige Gas feine Blasen bildet, die ein schnelles Lösen der zugeführten Gase b;wirken, Sauerstoff in das zu behandelnde Abwasser überführen und die Kesselsteinbildung, Ablagerungen und Ansammlungen von Schmutz auf den Wänden der Lampenröhre 70 verhindern.
Die Gaszufuhreinrichtung 17 liegt in einem Abstand von nicht mehr als 10 cm von der Wand der Lichtquelle, um am wirksamsten Ablagerungen, anhaftende Stoffe und dergleichen darauf zu verhindern. Bei anderen Ausführungsformen nach der Erfindung können Metallröhren oder poröse Kunststüffröhren anstelle der

so Gaszuführeinrichtung 17 mit öffnungen 73 benutzt werden.

In der Fig.8 ist eine andere Ausführungsform einer Gaszuführeinrichtung sezeigt, wie sie nach der vorliegende:! Erfindung verwendet v/erden kann.

Spezieller wird durch eine Gaszuführäeitung 82 sauerstoffhaltig« Gas, wie beispielsweise Luft, mit Hilfe eines Verteilers oder Diffusors 84 zugeführt, der nahe der Lichtquelle 11 liegt Ein Luftstrom wird durch den Venturi-Effekt des zirkulierenden Abwassers mit Hilfe einer Pumpe 85 und einer Kreislaufleitung 83 erzeugt

Beispielsweise werden, wie in Fig.9 erläutert ist, Chlor, das als Oxidationsmittel verwendet V/ird, und Ätzalkali, das als Mittel zur Kontrolle des pH-Wertes verwendet wird, aus deren Lagernbehältern 15 und 16

zugeführt. Das Ätzalkali wird aus dem Lagerbehälter 16 zunächst der Leitung 23 zugeführt, um die Löslichkeit von Chlor darin zu erhöhen. Sodann wird aus dem Lagerbehälter 15 über die Chlorzufuhreinrichtung 96

Chlor der Leitung 23 zugeführt, aus der das zu behandelnde Abwasser in den Folofeaktor 10 eingespeist wird.

Da der pH-Wert des zu behandelnden Wassers dazu neigt abzufallen, wenn Chlor darin durch die Ultravio- s ietlslrahlen Zersetzt wird, wird der zweiten und vierten Kammer in dem Fotoreaktor 10 weiteres Ätzalkali über die Kontrollventile 93, die mit den pH-Wertsonden 94 und nicht gezeigten, damit verbundenen Einstelleinrichtungen verbunden sind, zugeführt, um eine günstige m Reaklionsbedingüng in dem Fotoreaktor 10 aufrechtzuerhalten.

Bei speziellen Erfordernissen kann das Ätzalkali einer oder mehreren der kammern des Fötoreaklors 10 Zugeführtwerden. · Is

Bezugszeichenliste

10 Fotoreaktor

11 Lichtquelle

t2 Käiicfüiig ja

13 Abwassergrube

14 Pumpe

15 Lagerbehälter

16 Lagerbehälter

17 Gaszufuhreinrichtung

18 Lagerbehälter
21 Prallwand

21a Prallwand 21ΰ Prallwand

22 Zusatzprallwand

23 Leitung

24 Leitung 31 Röhre 41 Platte

50 Außenröhre

51 Lichtbogenröhfe

52 Gummidichtung

53 Widerlager

54 Halteplatte

55 Decket

56 Draht

57 Arm

58 Boden

60 Niederdruckquecksilbef lampe

61 Halterung

72 Gasverteilungsröhre

-H Äff

/J WJIIIUUg

82 Gaszuführleitung

83 Kreislaufleitung

84 Verteiler oder Diffusor

85 Pumpe

93 Kontrollventil

94 pH-Wertsonde

96 Chlorzufuhreinrichtung

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung für Abwasserreinigung, bestehend aus mehreren in Reihe hintereinander geschalteten Reaktionskammern, von denen die erste mit einer Zuführung des zu behandelnden Abwassers und die letzte mit einem Aufnahmebehälter für das gereinigte Wasser verbindbar ist, vertikal in jeder der Reaktionskammern an deren oberem Ende nahe ihrer Mitte aufgehängten und mit ihrem strahlenden Teil unter dem Wasserspiegel liegenden Ultraviolettlichtquellen, Gaszufuhreinrichtungen und Einlassen für Oxidationsmittel und/oder andere Chemikalien in wenigstens zwei der Reaktionskammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhreinrichtungen in jeder Reaktionskammer nahe dem unteren Ende der Ultraviolettlichtquellen und in einem Abstand von nicht mehr als 10 cm von der Ultraviolettlichtquellwand angeordnet und derart ausgebilde. sind, daß das Abwasser nahe der Uliraviolcitlichtquelle bewegt oder gerührt wird.