DE2312700A1 - Verfahren zur reinigung von wasser - Google Patents

Description

Verfahren zur Reinigung von Wasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Wasser durch Zugabe von Aktivkohle, die anschließend regeniert wird.

Unter Aktivkohle wird hier u.a. eine Substanz verstanden,

die man aus Ruß im Rahmen der Gaserzeugung durch unvoilstän-

Je η dige Verbrennung von Kohlenwasserstoff erhält oder aber durch thermischenund/oder oxidativen Abbau von organischen Materialien wie Holz, Knochen, Zucker, Pech, Kohle oder Bitumen. Diese Produkte sind reich an Kohlenstoff oder bestehen aus Kohlenstoff und haben sehr gute Adsorpfcionseigenschaften nach einer aktivierenden Behandlung,wenn erforderlich.

Es zeigte sich, daß Aktivkohle außerordentlich geeignet ist für die Reinigung von Wasser z.B. zur Verbesserung von Geschmack und Geruch von Trinkwasser oder zur Neutralisation von Abwässern aus Industrien. Die Reinigung mit Aktivkohle

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findet häufig statt als letzte Stufe nach, einer oder mehreren Reinigungsstufen, wie Filtrieren, Neutralisieren, biologische Reinigung oder dergl. Die Aktivkohle kann in Form eines Festbetts aus einer Schüttung oder Tabletten in der Größenordnung von Millimetern oder auch als Suspension von fein verteiltem Material in der Größe von 10 bis 50 /umzur Anwendung gelangen. Soll die Aktivkohle als fein verteiltes Produkt angewandt werden, so kann man sie entweder direkt dem Wasser zusetzen oder ein pumpfähiges konzentriertes Vorgemisch daraus bilden.

Der aus der Gaserzeugung stammende Ruß besteht aus außerordentlich feinen Teilchen. Die Adsorptionseigenschaften dieser feinteiligen Form kann vorteilhafterweise die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigen. Für die Wasserreinigung reichen im allgemeinen 50 bis 200 ppm Aktivkohle aus. Trotz dieser geringen Konzentration sind große Mengen an Aktivkohle erforderlich, da auch sehr große Wassermengen behandelt werden müssen. Es ist daher wünschenswert, in wirksamer und wenig aufv/endiger Weise eine Regenerierung der Aktivkohle vorzunehmen, so daß die Wasserreinigung mit Aktivkohle kommerziell interessant wird. Darin ist die Aufgabe der Erfindung zu erblicken, ein solches Verfahren bereitzustellen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von V/asser durch Zugabe von Aktivkohle in fein verteilter Form wird nach Beendigung der Reinigungsstufe die Aktivkohle zuerst von der Hauptmenge des Wassers in Form einer konzentrierten Suspension abgetrennt und dann auf ein körniges Material verarbeitet., welches regeneriert und wieder aufgemahlen wird, damit es dann neuerlich in feinteiliger Form eingesetzt werden kann.

Während der Reinigungsstufe findet sich die Aktivkohle in außerordentlich verdünnter Suspension, so daß diese konzentriert werden muß. Geeignete Maßnahmen dazu sind Absetzenlassen, FiI-

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trieren, Trennen in Cyclonen oder durch Phasenverteilung z.B. mit Kohlenwasserstoffen. Dabei wird ein wesentlicher Teil des gereinigten Wassers, nämlich zumindest 90 Vol.-% erhalten. Aus der restlichen konzentrierten Suspension kann man die Aktivkohle agglomerieren zu einem körnigen Material z.B. mit einer Teilchengröße von 1 bis 10 mm. Me Aktivkohle befindet sich nun in einer leicht handhabbaren Form und wird üblichen Regenerierungsverfahren zugeleitet. Der jeweils anzuwendende Regenerationsprozeß hängt ab von der Art der adsorbierten Substanzen. Im. allgemeinen handelt es sich dabei um organische Stoffe, die man mit Hilfe eines Dampfstromes bei hohen Tempe-.raturen entfernen kann. Nach einer bekannten Regenerierung wird ein Gemisch von Dampfund Luft mit einer Temperatur- zwischen 400 und 900⁰C durchgeleitet. Die organischen Substanzen werden dabei zersetzt und die Adsorptionseigenschaften der Aktivkohle wieder hergestellt. Wegen der körnigen !Form kann man die Regeneration beispielsweise in einem I'estbett ohne größeren Druckverlust durchführen.

In der ersten Verfahrensstufe wird Aktivkohle vom Wasser soweit befreit, daß die konzentrierte Suspension jedoch noch immer pumpfähig ist. Dies ist der EaIl bei einer maximalen Konzentration von 10 Gew.-%. Selbst wenn eine Konzentrierung auf nur 0,1 Gew.-% angestrebt wird, so führt dies doch zu einer Verringerung der Wasserquantität um einen Faktor von 10, wenn während der Reinigung 100 ppm Aktivkohle vorhanden waren. Eine pumpfähige Suspension läßt sich leicht zu einem körnigen Material agglomerieren unter Anwendung eines Bindemittels wie einer leichten organischen Substanz, die mitWasser nicht mischbar ist, woraufhin die Agglomerate vom Wasser getrennt werden und das Bindemittel durch Abdampfen wiedergewonnen wird. Die Agglomeration findet in einer Zone statt, in der die Suspension mit dem flüssigen Bindemittel bewegt wird., z.B. in einem Behälter mit Rührvorrichtung. Ein Raum zwischen stationärer

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zylindrischer Wand und einem rotierenden Innenzylinder, ist auch geeignet. Dies gilt insbesondere für kontinuierlichen Betrieb. Geeignete organische Substanzen sind Kohlenwasserstoffe wie Naphtha oder Benzin.

Ist die aus der Adsorptions stufe kommende Aktivkohle verunreinigt, z.B. 'mit anderen festen Substanzen wie Sand oder Ton, so hat diese Art der Agglomeration den weiterenVorteil, daß die Aktivkohle bevorzugt benetzt wird durch die leichten Kohlenwasserstoffe, so daß man die Verunreinigungen abtrennen kann.

Die durch die Abtrennen von Wasser .erhaltene pumpfähige Suspension von Aktivkohle in Wasser kann in der ersten Stufe zur Agglomerierung umgewandelt werden in eine puinpfähige Suspension von Aktivkohle in leichten organischen Substanzen, die mit "Wasser nicht mischbar sind,wie Kohlenwasserstoffen. Dies erreicht man durch in-Berührung-bringen der wässrigen Suspension mit der organischen Substanz. Die organische Suspension gelangt dann durch die Agglomerierzone, wo zusätzliche Aktivkohle, z.B. bereits rücklaufende Agglomerate,zugesetzt wird. Die organische Substanz dient dann als Bindemittel für die erhöhte Menge an Aktivkohle innerhalb der Agglomerierzone.

Die Trennung von Aktivkohle und Wasser kann fortgesetzt werden, bis eine Konzentration vorliegt, daß bereits eine Paste "" entsteht. J¹Ur oben erwähnten Ruß gilt dies bereits bei Konzentrationen bis hinauf von etwa 5 G-ew.-%, insbesondere bei 7 bis 10 Gew.-%. Die Paste wird z.B. durch Strangpressen granuliert, wodurch sich die erwünschten Teilchengrößen ohne Schwierigkeiten erhalt.en lassen. Auch hier kann dann die wässrige Suspension mit der mit Wasser nicht mischbaren leichten organischen Substanz in Berührung gebracht werden. Man erhält auf diese Weise eine Suspension von Aktivkohle in der organischen Substanz in solcher Konzentration, daß bereits eine Paste gebildet wird,

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gegebenenfalls nach entsprechendem Eindicken. Diese Paste in organischer Substanz läßt sich z.B. durch Strangpressen granulieren. Anschließend wird die leichte organische Substanz abgedampft.

Nach der Regenerierung werden die Teilchen wieder fein aufgemahlen, zweckmässigerweise auf 50 bis 100 pni Dies ist wesentlich größer als der ursprüngliche Ruß. Die größeren !Teilchen mit 50 bis 100 Φ& trennen sich viel leichter als konzentrierte Suspension in Wasser und zeigen keine nachteilige Beeinflussung ihrer Adsorptionseigenschaften.

Im Rahmen einer Wasseraufbereitung, wo zuerst eine biologische und dann eine erfindungsgemäße Reinigungsstufe stattfindet, kann man einen Teilstrom der konzentrierten Suspension in die biologische Reinigungsstufe führen. Dadurch wird

das Absitzen des hier gebildeten schlammartigen Niederschlags wesentlich beschleunigt (Aktivschlamm).

Wenn dieser Schlamm nicht in irgendeiner Weise weiterverarbeitet wird, so ist dieser Teil von Aktivkohle verloren. Jedoch kann man durch thermische und/oder chemische Behandlung den Schlamm als Adsorptionsmittel aufarbeiten. Diese Behandlung kann bis zu einer Carbonisierung des organischen Materials führen, so daß man eine Art von Aktivkohle erhält, die sich im Wasserreinigungsverfähren anwenden läßt. Auf diese V/eise können weitgehend die Aktivkohleverluste wieder ausgeglichen werden.

Die Erfindung wird an den Figuren weiter erläutert. Sie zeigen ITließschemen zur erfindungsgemäßen Wasseraufbereitung in einstufiger und zweistufiger Verfahr ens führung.

Nach dem Schema in Figur 1 ist eine biologische Reinigungsstufe 1 vorgesehen. Das zu reinigende Wasser wird als Primär-

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wasserstrom 2 zugeführt und verläßt diese als Sekundärwasserstrom 3, der in die Adsorptions stufe 4 gelangt. Der Aktivschlamm wird "bei 5 ausgetragen. In die Adsorptions stufe 4 wird feine Aktivkohle bei 6 zugeführt. Die außerordentlich verdünnte Suspension 7 von Aktivkohle in Wasser gelangt in den Eindicker 8, z.B. einen Absitzbehälter oder einen Hydrocyclon. Das Reinwasser verläßt den Eindicker 8 über die Ableitung 9 und die konzentrierte pumpfähige Suspension über die Konzentratleitung 10. Diese gelangt zur Agglomerierung 11,in die ein Bindemittel bei 12 in Form eines leichten Kohlenwasserstoffs, z.B. Naphtha, eingebracht wird. Das Reinwasser verläßt die Agglomerierstufe 11 über die Ableitung 13 und die Agglomerate über Leitung 14. Diese gelangen in die Stufe 15 zur Wiedergewinnung des Bindemittels, welches über 12 wieder zur Agglomerierung rückgeleitet wird. Das Granulat tritt aus der Stufe 15 über die Leitung 16 in den Regenerator 17, worin es bei der gewünschten Temperatur in Gegenwart des über 18 zugeführten Gasstroms in Form eines Gemischs von Dampf und Luft abgebrannt wird. Das Abgas aus dem Regenerator 17 wird über 19 abgeblasen. Die reaktivierten Agglomerate 20 werden in die Mihle 21 aufgegeben und von dort über die Leitung 22 in die Adsorptionsstufe rückgeführt. Gegebenenfalls kann zur Auffrischung frische Aktivkohle hier eingebracht werden.

Figur 2 zeigt eine Abwandlung des Fließschemas von Figur 1, indem im Eindicker 8 eine Paste 23 gebildet wird, in diesem Fall enthält der Eindicker 8 ein . Filter, wie ein Trommelfilter. Die Paste 23 gelangt in die Strangpresse24 zur Agglomerierung und wird dann, wie nach Figur 1, regeneriert und rück geführt.

Bei der Ausführungsform nach Figur 3 wird der Sekundärwasserstrom 3 in. eine erste Adsorptionsstufe 25 geführt und dort mit einer konzentrierten Suspension von Aktivkohle in Wasser 26 in Berührung gebracht. Die sehr verdünnte wässrige

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Suspension 27 gelangt in den Eindicker 28, aus dem Reinwasser 29 und eine pumpfähige wässrige Kohlesuspension 1.0 austreten. Das gereinigte Wasser 29 gelangt nun in eine zweite Adsorptionsstufe 30 und kommt dort zusammen mit regenerierter und gegebenenfalls frischer Aktivkohle 6. Die verdünnte Suspension 31 wird in den Eindicker 32 geführt, aus dem Reinwasser 9 "und konzentrierte Suspension 26 austreten. Diese Suspension kann neuerlich zur Vasserreinigung in diesem zweistufigen Verfahren herangezogen werden. Die Suspension 10 aus dem Eindicker 28 enthält den aufgebrauchten Kohlenstoff, der granuliert, regeneriert, aufgemahlen und wieder rückgeführt wird.

Der Teilstrom 33 aus dem Eindicker 28 wird in die "biologische Reinigungsstufe 1 geführt, um die Schlammabsetzung zu "beschleunigen.

Patentansprüche

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   (T) Verfahren zur Wasserreinigung durch Zugabe von feiner Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet , daß man nach der Reinigungsstufe zuerst die Aktivkohle von der Hauptwassermenge als konzentrierte Suspension abtrennt, diese granuliert, das körnige Material regeneriert und vrieder fein aufmahlt zur Wiederverwertung*
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Aktivkohlesuspension konzentriert auf noch pumpfähige Suspension.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die pumpfähige Suspension mit einer leichten organischen Substanz, die mit Wasser nicht mischbar ist, agglomeriert, das Agglomerat vom restlichen Wasser trennt und die organische Substanz abdampft*
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3?. dadurch gekennzeichnet _s daß man die,Agglomerate auf eine Körnung 50 bis 100 /umaufmahlt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß man vor der Kohleadsorptionsstufe eine biologische Reinigungsstufe vorsieht»
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß man den aus der biologischen Reinigungsstufe erhaltenen Aktivschlamm durch thermische und/oder chemische Behandlung in ein adsorbierendes Material umwandelt,

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