DE2418298A1

DE2418298A1 - Verfahren zur verringerung von verunreinigungen und entfernung von geruechen aus den abgasen der nassen luftoxydation

Info

Publication number: DE2418298A1
Application number: DE2418298A
Authority: DE
Inventors: William Marvin Copa; Louis Atwater Pradt
Original assignee: Sterling Drug Inc
Current assignee: STWB Inc
Priority date: 1973-04-16
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1974-10-24
Also published as: GB1464980A; ES425306A1; AT331733B; IT1006444B; CH580441A5; ZA742231B; ATA294574A; NL7405167A; AU6759474A; US3828525A; FR2225195A1; JPS508774A; CA1009388A; FR2225195B3; BR7402931D0; BE813732A

Description

aus den Abgasen der nassen Luftoxydation

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der organischen und anorganischen Verunreinigungen und Entfernung von Gerüchen aus den Abgasen, die den Reaktoren der nassen Luftoxydation entstammen.

Die nasse Luftoxydation ist ein vorteilhafter und wirksamer Weg, um organische Abfallmaterialien in leicht zu beseitigende Produkte umzuwandeln, und umfaßt das Erwärmen der Abfallmaterialien in Gegenwart von Wasser und eines Sauerstoff enthaltenden Gases, im allgemeinen Druckluft, bei einer solchen Temperatur und einem solchen erhöhten Druck, daß eine spontane Verbrennung der organischen Materialien eintritt (vergl. die US-PSen 2 665 249, 3 060 118 und 3 272 740). Die Abgase, die aus dem Reaktor der nassen Luftoxydation abfließen, insbesondere diejenigen, die Oxydation von Klärschlamm 'entstammen, enthalten zusätzlich zu Kohlendioxyd und Wasserdampf unerwünschte Verunreinigungen, wie flüchtige Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen voft niedrigem Molekulargewicht sowie anorganische Substanzen, insbesondere Ammoniak.

409843/0944

Diese Substanzen sind toxisch und verleihen den Abgasen einen unangenehmen Geruch, und es ist notwendig, daß ein wesentlicher Anteil dieser Verunreinigungen zur Vermeidung der Verunreinigung der Atmosphäre entfernt wird. ■

Übliche Gaswäscher bzw. Skrubber, die Wasser enthalten, sind bei der Entfernung der verunreinigenden Substanzen unwirksam, da letztere in Wasser beschränkt löslich sind. Lösungen von Natriumhydroxyd und Eisen-(III)-chlorid sind ebenfalls unwirksam. Eine wäßrige Säure entfernt das Ammoniak, ist jedoch ohne Einfluß auf den Kohlenwasserstoff und die anderen organischen Komponenten. Eine gepufferte Kaiiumpermanganatlösung (p„ 8,0 in Natriumborat) verbessert die Geruchs-Charakteristiken und bewirkt eine wesentliche Verringerung des Kohlenwasserstoffgehalts durch Oxydation, jedoch besitzt dieses Verfahren den Nachteil, daß aus der Lösung unlösliches Mangandioxyd ausfällt und es notwendig ist, das Permanganat mit fortschreitendem Verbrauch zu ersetzen.

Es wurde nunmehr gefunden, daß ein wesentlicher Anteil der Verunreinigungen und der störende Geruch aus "den Gasen, die aus den Reaktoren der nassen Luftoxydation von Klärschlamm austreten, dadurch beseitigt werden kann, daß man diese Gase durch eine wäßrige Suspension von aktiviertem Klärschlamm (sewage sludge) oder durch die gemischte Flüssigkeit, erhalten durch die Zugabe von aktiviertem Schlamm zu frischem Abwasser (sewage) hindurchleitet. Dies stellt ein vorteilhaftes und wirtschaftliches Verfahren dar, da aktivierter Schlamm in einer Abwasserbehandlungsanlage leicht erhältlich ist.

Der für die Behandlung der Abgase der nassen Luftoxydation verwendete aktivierte Schlamm weist einen Gesamtfeststoffgehalt zwischen etwa 5000 und 10 000 mg/l auf. Wenn die gemischte Flüssigkeit, erhalten durch Zugabe von aktiviertem Schlamm zu frischem Abwasser, verwendet wird, weist die gemischte Flüssigkeit eine Konzentration an suspendierten Feststoffen zwischen etwa 2000 und 4000 mg/l auf.

409843/0944

Die Abgase, die dem Reaktor entströmen, in dem die nasse Luft*- oxydation von Klärschlamm stattfindet, enthalten, wenn der Wasserdampfgehalt abgestreift wurde,' etwa 1000 bis 12 000 ppm, bezogen auf das Volumen Kohlenwasserstoff bzw. Kohlenwasserstoffe, gemessen als Methan, wovon etwa 1 bis 15 % tatsächlich Methan ist» Mengen an. oxygenierten organischen Verbindungen in der Größenordnung von 50 bis 80 % der gemessenen Kohlenwasserstoff konzentration einschließlich Methanol, Acetaldehyd, Äthanol, Acetonitril, Propionaldehyd und Aceton, sind ebenfalls anwesend. Ammoniak ist anwesend in einer Konzentration von etwa 800 bis 1000 ppm und Kohlenmonoxyd in einer Konzentration von etwa 3000 bis 5000 ppm. Der Rest der Gase umfaßt Kohlendioxyd (etwa 6 bis 9 %) und Stickstoff und Sauerstoff in einem Verhältnis von etwa 7:1.

Beim Leiten der Abgase durch die Suspension des aktivierten Schlamms oder durch die gemischte Flüssigkeit werden mehr als 50 % des Kohlenwasserstoffgehalts, durchschnittlich etwa 60 % der oxygenierten organischen Verbindungen und praktisch das ganze (über 95 %) Ammoniak entfernt. Das tatsächliche Methan und das Kohlenmonoxyd werden nicht beeinflußt.

Das Waschmedium bzw. Skrubbermedium, ob aktivierter Schlamm oder gemischte Flüssigkeit, ist selbstregenerierend, da die in den Abgasen enthaltenen oxygenierten organischen Verbindungen durch die biologischen Prozesse, die in dem Medium auftreten, leicht bzw. bereitwillig oxydiert werden. Auf Grund der biologischen Regenerierung kann dasselbe Volumen an aktiviertem Schlamm oder gemischter Flüssigkeit während einer langen Zeitspanne wiederholt als Wasch- bzw. Skrubbermedium ••verwendet werden. Im Gegensatz dazu ist Wasser allein als Waschmedium bzw. Skrubbermedium unwirksam, da der einzige Mechanismus für die Entfernung der oxygenierten Verbindungen über ihre beschränkte Löslichkeit in Wasser geht.

Beim üblichen Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Abgase der nassen Luftoxydation von Klärschlamm zuerst durch eine Dampffalle (vapor trap), um kondensierbare Gase

409843/0944

(Wasser usw.) zu entfernen, und ein Einflußprobenrohr (influent sample tube) zur Entnahme von Analysenproben geleitet. Die Gase werden dann durch einen oder mehrere Gas-Skrubber [z.B. Greenburg-Smith-Aufprallskrubber (Greenburg-Smith impingers)], die bei Raumtemperatur (20 bis 25°C) gehalten werden und aktivierten Klärschlamm oder die gemischte Flüssigkeit enthalten, geleitet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken.

Beispiel 1

Eine Gasprobe, die aus einer Einheit zur nassen Luftoxydation von Klärschlamm austrat, wurde durch eine Dampffalle geleitet, um kondensierbare Substanzen, in der Hauptsache Wasserdampf, zu entfernen, und dann wurde sie gaschromatographisch analysiert, wobei die folgenden Ergebnisse (ausgedrückt in VoIumen-%) erhalten wurden:

Sauerstoff 11,9

Stickstoff 79,6

Kohlendioxyd 6,92

Kohlenmonoxyd * 0,355

"gesamter" Kohlenwasserstoff 0,701 Methan 0,119

gemessen als Methan minus tatsächliches Methan

Das Gas wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 6 l/Minute durch zwei in Reihe geschaltete Greenburg-Smith-Aufprallwascher (impingers) geleitet, wobei jeder 250 ml aktivierten Klärschlamm mit einem Gesamtfeststoffgehalt von etwa 7500 mg/l enthielt. Das Abgas wurde durch eine Dampffalle geleitet, um kondensierbare Substanzen zu entfernen, und es wurde erneut analysiert, wobei die folgenden Ergebnisse (ausgedrückt als Volumen-%) erhalten wurden:

409843/0944

Sauerstoff 11,9

Stickstoff 79,6

Kohlendioxyd 6,83

Kohlenmonoxyd 0,350

"gesamter" Kohlenwasserstoff 0,243 Methan 0,117

Die Verringerung des "Gesamf'-Kohlenwasserstoffgehalts betrug 65,3 %, und die Geruchseigenschaften des Abgases waren gegenüber denen des einströmenden Gases erheblich verbessert. Das Abgas besaß einen fruchtartigen Wohlgeruch.

Beispiel 2

Eine Probe eines Gases, das aus einer Einheit zur nassen Luftoxydation von Klärschlamm austrat, wurde durch eine Dampffalle geleitet, um kondensierbare Substanzen, in der Hauptsache Wasserdampf, zu entfernen, und dann analysiert, wobei die folgenden Ergebnisse (ausgedrückt als Volumen-%) erhalten wurden:

Sauerstoff 12,1

Stickstoff 79,6

Kohlendioxyd 7,12

Kohlenmonoxyd 0,355

"gesamter" Kohlenwasserstoff 0,650 Methan 0,114

Das Gas wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 6 l/Minute durch zwei in Reihe geschaltete Greenburg-Smith-Aufprallskrubber (impingers) geleitet, die jeweils 250 ml einer von der Zugabe von aktiviertem Schlamm zu frischem Abwasser abgeleiteten gemischen Flüssigkeit enthielten, wobei die gemischte Flüssigkeit etwa 3000 mg/l suspendierte Feststoffe .enthielt. Das Abgas wurde durch eine Dampffalle geleitet, um kondensierbare Substanzen zu entfernen, und erneut analysiert, wobei die folgenden Ergebnisse (ausgedrückt als Volumen-%) erhalten wurden :

409843/0944

Sauerstoff 11,9

Stickstoff ' 79,4

Kohlendioxyd 6,87

Kohlenmonoxyd 0,351

"gesamter" Kohlenwasserstoff 0,325
Methan . 0,115

Die Verringerung des "Gesamt"-Kohlenwasserstof.fgehalts betrug 50 %, und die Geruchseigenschaften des abströmenden Gases waren gegenüber denjenigen des einströmenden Gases erheblich
verbessert.

Beispiel 3

Eine Probe eines Gases, das aus dem Reaktor zur nassen Luftoxydation von Klärschlamm austrat, wurde auf Atmosphärendruck gebracht und durch eine Dampffalle geleitet, um kondensierbare Substanzen, in der Hauptsache Wasserdampf, zu entfernen.
Das so vom Kondensat befreite Gas wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 1,60 m (56,5 cubic feet)/stunde durch einen Gas-Skrubber geleitet, der aus einem 4,6 m- (15-foot)-Abschnitt eines 15,24 cm (6-inch)-Rohres konstruiert war und der mit
einer frischen aktivierten Schlammsuspension mit einem Gesamtfeststoff gehalt von etwa 7500 mg/l beschickt war.

Das Gas wurde vor und nach dem Skrubben bzw. Waschen im Hinblick auf die organischen Substituenten bzw. Bestandteile
durch gaschromatographische Methoden analysiert. Der Ammoniakgehalt wurde durch Absorption in 10%-iger Chlorwasserstoffsäure und Stickstoffanalyse nach der Kjeldahl-Methode bestimmt«

Es wurde festgestellt, daß das einströmende Gas 31,7 ppm Acetaldehyd, 11,5 ppm Acetonitril und 181 ppm Aceton enthielt. Das abströmende Gas enthielt kein ermittelbares Acetaldehyd und
nur Spurenmengen (weniger als 5 % derjenigen in dem einströmenden Gas) an Acetonitril und Aceton. Der Prozentsatz der gesamten entfernten organischen Bestandteile betrug 72,1 %.

409843/09*4

Der Atnmoniakgehalt des einströmenden Gases (875 ppm) wurde auf 14,1 ppm nach dem Skrubben verringert, was eine Verringerung von 98,4 % bedeutet. Eine erhebliche Verbesserung der Geruchseigenschaften des ausströmenden Gases war. offensichtlich.

Sehr ähnliche Ergebnisse wurden unter Verwendung eines 25 Tage alten aktivierten Schlamms anstelle des frisch aktivierten Schlamms erhalten.

409843/094

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Entfernung eines wesentlichen Anteils der Verunreinigungen und des unerwünschten Geruchs aus den Gasen, die aus den Reaktoren der nassen Luftoxydation von Klärschlamm austreten, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Gase durch mindestens einen Gas-Skrubber leitet, der aktivierten Schlamm oder die gemischte Flüssigkeit, erhalten durch Zugabe von aktiviertem Schlamm zu frischem Abwasser, enthält.

2.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Skrubber einen aktivierten Schlamm mit einem Gesamtfeststoffgehalt zwischen 5000 und 10 000 mg/l enthält.

3.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Skrubber eine gemischte Flüssigkeit, erhalten durch Zugabe von aktiviertem Schlamm zu frischem Abwasser, enthält, wobei diese Flüssigkeit suspendierte Feststoffe in einer Konzentration zwischen etwa 2000 und 4000 mg/l enthält.

409843/0944