DE3244962C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abwasserreinigung - Google Patents

Description

• Es ist eine Beckenform eingesetzt worden, die als Doppelbecken bezeichnet, aus zwei spiegelbildlich gegeneinander versetzten Becken besteht, wobei die Mittelwand keine Einlauf- und Auslaufeinrichtungen erhielt. Das Wasser strömt oben über diese Mittelwand. In Hauptströmungsrichtung, im Bereich der Mittelwand, ist auf beiden Seiten von unten nach oben eine Umlenkung angeordnet, die die Ausbildung einer horizontalen Kreisströmung begünstigen soll.
• Nachteilig bei diesen bisher eingesetzten Beckenformen ist neben der Begrenzung der Beckenbreite die Tatsache, daß Kontaktmasse, die z. B. bei einer Beckenüberlastung in Wasserfließrichtung über die Mittelwand gelalngt, nicht wieder entgegen der Fließrichtung zurückgeführt wird. Bei unterschiedlicher Luftverteilung wird dazu Kontaktmasse in Richtung des geringen Luftaustrittes gefördert, was zu erheblichen Unregelmäßigkeiten führt. Die Kontaktmasse lagert sich vollkommen ungeordnet in den Becken ab und geht für das Wirbelbett verloren bzw. verhindert an den Ablagerungsstellen den Luftaustritt.
• Mit mechanischen Einrichtungen wie Greifer oder Spezialpumpen wäre der Rücktransport der Kontaktmasse zwar möglich, doch sind diese Maßnahmen umständlich, konstenaufwendig und oft nicht praktikabel.
• Um die genannten Mängel zu vermeiden, wurden auch schon Becken eingesetzt, bei denen eine Pfropfenströmung erzeugt wurde. Dieses hatte aber zur Folge, daß das Kontaktmaterial gänzlich einseitig abgelagert wurde und selbst noch den Ablauf verstopfte.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verweilzeit der einzelnen Wasserteilchen zu vergleichmäßigen und damit zu optimieren, einen Kurzschluß des Wasserstromes zwischen Zugabe und Aufgabe zu verhindern, um damit gleichzeitig die Ausbildung einer gleichmäßigen Wasserwalze sicherzustellen, und ferner eine ungleichmäßige Verteilung und unkontrollierte Wanderung der Katalysatorteilchen zu verhindern.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abwasser im Bereich einer Seitenwand zugeführt, sodann in einer Querströmung um eine etwa mittig in der Reak tionsstufe angeordneten Leitwand zur gegenüberliegenden Seitenwand in einen seitlichen Steigkanal und von dort in die nächste Reaktionsstufe oder einer Weiterverarbeitungsstufe geführt wird, und daß die sauerstoffhaltigen Gase bzw. der Sauerstoff einseitig zur Leitwand in die Reaktionsstufe eingeleitet wird.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das zugeführte Abwasser bis etwa in den mittleren Querschnittsbereich der Reaktionsstufe zwangsgeführt.
• Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung aus, die aus einem (oder mehreren) rechteckigen nach oben geöffneten und nach unten trichterförmig gebildeten Reaktionsbecken besteht, das eine querverlaufende Leitwand aufweist, die mit Abstand oberhalb des Bodens beginnt, unterhalb eines oberen Flüssigkeitsspiegels endet und daß unterhalb der Leitwand eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist Die erfinderische Vorrichtung besteht darin, daß die Leitwand etwa in der Mitte des Querschnittes des Reaktionsbeckens angeordnet und von einer Seitenwand des Beckens bis zu einer gegenüberliegenden einen Steigkanal bildenden Trennwand verläuft, wobei die Trennwand unterhalb der Leitwand eine Übertrittsöffnung aufweist, daß der für das Abwasser einlaufseitigen Stirnwand im Bereich der dem Steigkanal gegenüberliegen.
• den Seitenwand ein Abwassereinlaufrohr zugeordnet ist, das mit seiner Ausflußöffnung bis etwa in halber Höhe an die Leitwand herangeführt ist, daß die Stirnwand im unteren Teil trichterförmig an den geraden Boden herangeführt ist, der eine zur Leitwand einseitige Luftkammer mit nach oben perforiertem Deckel bildet, und daß der Steigkanal im oberen Bereich eine Aus- trittsöffnung aufweist.
• Mit dieser Maßnahme wird das Wasser-Kontaktmasse-Lufl-Gemisch vom Boden zur Wasseroberfläche und zurück walzenförmig geführt. Erfindungsgemäß bildet sich eine unabhängig definierte Walze mit maximalem Anteil an Katalysatorteilchen sowie eine optimale Verteilung des Lufl-Wasser-Katalysator-Gemisches und eine definierte Verweilzeit der einzelnen Wasserteilehen aus. Damit können sich in der Reaktionskammcr keine toten Zonen und damit keine Ablagerungen an K.'italysatorteilchen bilden.
• Auf Grund der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist jede Reaktionsstufe in sich selbst geschlossen, so daß sich in jeder Stufe nur eine Walze ausbildet. Sie ist in Längs- und Querrichtung zwangsgeführt. Dies verhindert, daß das Walzen-Luft-Wasser-System einseitig zusammenbricht. Die Katalysatorteilchen lagern sich nicht in strömungsungünstigen Bereichen als sogenannter »toter Hund« ab. Auf Grund der Zwangsführung werden Teilströme und Kurzschlußströme verhindert, so daß auch strömungsschwache Zonen vermieden werden. Die einseitige Schräge des Bodens des Reaktionsbeckens bewirkt ein Nachrutschen der Katalysatorteilchen zum Bereich der Belüftungselemente auch ohne Unterstützung der Wasserströmung.
• Die Wasserzugabe in den einzelnen Reaktionsstufen erfolgt vorzugsweise im Zentrum der Walze, also im Bereich der kleinsten Geschwindigkeiten bzw. kleinsten Zentrifugal beschleunigung. Damit ist eine definierte Verweilzeit der einzelnen Wasserteilchen gegeben.
• Für ein einwandfreies Zuführen des Abwassers ist dem Einlaufrohr eine Einlaufkammer zugeordnet, deren Boden in Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegt und an den das Einlaufrohr befestigt ist. Damit kann die Unterkante der Austrittsöffnung im Steigkanal in Höhe des Wasserspiegels liegen und einen Wasserspiegel bilden.
• Um ein Wandern der Kontaktmasse zu verhindern, kann die untere Übertrittsöffnung der Trennwand mit einem Siebblech abgedeckt sein.
• Bei Anordnung mehrerer Reaktionsbecken können die nachfolgenden Becken gegenüber den vorhergehenden Becken tiefer angeordnet sein, wobei die Austrittsöffnung des Steigkanals gleichzeitig Einlauf für die nachfolgende Einlaufkammer ist. Die hintere Stirnwand bildet gleichzeitig Teile der vorderen Stirnwand des nachfolgenden Reaktionsbeckens.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt gemäß Linie C-D in F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie E-Fin F i g. 1, F i g. 3 einen Querschnitt gemäß Linie A-B in F i g. 1.
• Im Ausführungsbeispiel sind zwei Reaktionsbecken 1 und 1a dargestellt. Zunächst wird das Reaktionsbecken 1 beschrieben. Es besteht aus den beiden Stirnwänden 2 und 3 und den Seitenwänden 4 und 5. Nach oben hin ist das Becken offen und nach unten durch einen Boden 10 abgeschlossen. Das Becken 1 ist nach unten hin durch eine Beckenneigung 27 eingezogen, die einerseits mit der Stirnwand 2 und andererseits mit dem Boden 10 verbunden ist. Mit geringem Abstand ist oberhalb des Bodens 10 ein perforierter Deckel 11 vorgesehen, durch den eine Luftkammer 20 gebildet wird. An diese Luftkammer sind eine oder mehrere Luftleitungen 26 angeschlossen, die über einen Ventilator 25 mit der Behandlungsluft gespeist werden. Im Bereich der Seitenwand 5 ist mit Abstand eine Trennwand 6 (F i g. 2) vorgesehen, die von der Stirnwand 2 bis zur Stirnwand 3 reicht und nach unten auf dem Boden 10 aufliegt. Hierdurch wird ein Steigkanal 21 geschaffen. Oberhalb des Deckels 11 ist in der Trennwand 6 eine Übertrittsöffnung 12 (F i g. 3) vorgesehen, die mit einem Siebblech 13 abgedeckt ist und bis zur Unterkante 9 einer Leitwand 7 reicht. Diese Leitwand erstreckt sich von der Trennwand 6 bis zur Seitenwand 4. Die Oberkante 8 der Leitwand 7 endet unter einem Flüssigkeitsspiegel 22. Im Bereich der Stirnwand 4 ist eine Einlaßkammer 14 vorgesehen, an deren Boden 31 mit Einflußöffnung 16 ein Einlaufrohr 15 angeschlossen ist. Dieses Rohr ist so geführt, daß seine Ausflußöffnung 17 etwa in halber Höhe vor der Leitwand 7 endet Die Anordnung der Ausflußöffnung 17 mit der Leitwand 7 bewirkt auf der einen Seite der Leitwand eine Abwärtsströmung und in Verbindung mit der übrigen Konstruktion des Reaktionsbeckens auf der anderen Seite der Leitwand 7 eine Aufwärtsströmung. Hierdurch bildet sich eine Wasser-Kontakt-Luftwalze aus, die eine Verwirbelung des Inhaltes der Reaktionskammer 30 bewirkt. Die Leitwand 7 trennt somit die Reaktionskammer 30 in eine Umwälzkammer 18 und eine Umwälzkammer 19.
• Es ist denkbar, die Walzen richtung umzukehren. In diesem Falle müßte die Ausflußöffnung 17 hinter die Leitwand 7 verlegt werden und die Schräge 27 von der Stirnwand 2 in den Bereich der Stirnwand 3 versetzt werden. Diese Ausführungsform gehört mit zum Wesen der Erfindung.
• Die Einlaßkammer 14 ist mit einem Abwassereinlauf 28 ausgerüstet, durch den sich ein Wasserspiegel 24 innerhalb der Einlaßkammer 14 bildet Bei mehreren Reaktionskammern schließen sich diese jeweils an die vorderen in der Weise an, daß die vordere Stirnwand 2 an die hintere Stirnwand 3 anschließt. Im Ausführungsbeispiel ist ein Teil der Stirnwand 3 des Reaktionsbeckens 1 gleichzeitig Stirnwand 2a des Reaktionsbeckens 1a. Das Reaktionsbecken la ist gegenüber dem Becken 1 tiefer gelegt, so daß die Einlaßkammer 14a im Bereich der Austrittsöffnung 29 liegt, wobei die Unterkante 32 der Austrittsöffnung 29 dem Wasserspiegel 24a dieser Einlaufkammer bildet. Im übrigen ist das Reaktionsbecken 1a genauso ausgeführt wie das Bekken 1. Alle entsprechenden Bezugszeichen sind mit einem Index a ergänzt.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser zur Oxidation der Abwasserinhaltsstoffe mit sauerstoffhaltigen Gasen oder Sauerstoff in Gegenwart fester Katalysatorteilchen bei Normaldruck und Umgebungstemperatur in einer oder mehreren Reaktionsstufen, denen das Abwasser an einer Stirnwand zugeführt und nach mehrfacher Umwälzung an der anderen Stirnwand abgeführt wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß das Abwasser im Bereich einer Seitenwand zugeführt, sodann in einer Querströmung um eine etwa mittig in der Reaktionsstufe angeordneten Leitwand zur gegenüberliegenden Seitenwand in einen seitlichen Steigkanal und von dort in die nächste Reaktionsstufe oder einer Weiterverarbeitungsstufe geführt wird und daß die sauerstoffhaltigen Gase bzw. der Sauerstoff einseitig zur Leitwand in die Reaktionsstufe eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Abwasser bis etwa in den mittleren Querschnittsbereich der Reaktionsstufe zwangsgeführt wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus einem (oder mehreren) rechteckigen nach oben geöffneten und nach unten trichterförmig gebildeten Reaktionsbecken, das eine querverlaufende Leitwand aufweist, die mit Abstand oberhalb des Bodens beginnt, unterhalb eines oberen Flüssigkeitsspiegels endet und daß unterhalb der Leitwand eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (7) etwa in der Mitte des Querschnittes des Reaktionsbeckens (1) angeordnet und von einer Seitenwand (4) des Beckens bis zu einer gegenüberliegenden einen Steigkanal (-21) bildenden Trennwand (6) verläuft, wobei die Trennwand (6) unterhalb der Leitwand (7) eine Übertrittsöffnung (12) aufweist, daß der für das Abwasser einlaufseitigen Stirnwand (2) im Bereich der dem Steigkanal(21: gegenüberliegenden Seitenwand (5) ein Abwassereinlaufrohr (15) zugeordnet ist, das mit seiner Ausflußöffnung (17) bis etwa in halber Höhe an die Leitwand (7) herangeführt ist, daß die Stirnwand (1) im unteren Teil (27) trichterförmig an den geraden Boden (10) herangeführt ist. der eine zur Leitwand (7: einseitige Luftkammer (20) mit nach oben perforiertem Deckel (11) bildet, und daß der Steigkanal (21) im oberen Bereich eine Austrittsöffnung (29) aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einlaufrohr (15) eine Einlaßkammer (14) zugeordnet ist, deren Boden (31) in Höhe des Flüssigkeitsspiegels (22) liegt und an den das Einlaufrohr (15) befestigt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante (32) der Austrittsöffnung (29) im Steigkanal (21) in Höhe des Wasserspiegels (22) liegt und damit einen Wasserspiegel (24au bildet.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die untere Übertrittsöffnung (12) der Trennwand (6) mit einem Siebblech (1#) abgedeckt ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung mehrerer Reaktionsbecken (1, 1.?) die nachfolgenden Becken (ta) gegenüber den vorhergehenden Becken (1) tiefer angeordnet sind, wobei die Austrittsöffnung (29) des Steigkanals (21) gleichzeitig Einlauf für die nachfolgende Einlaßkammer (14a)ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Stirnwand (3) gleichzeitig Teile der vorderen Stirnwand (2a) des nachfolgenden Reaktionsbeckens (1 a) bildet.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser durch Oxidation der Abwasserinhaltsstoffe mit sauerstoffhaltigen Gasen oder Sauerstoff in Gegenwart fester Katalysatorteilchen bei Normaldruck und Umgebungstemperatur in einer oder mehreren Reaktionsstufen, denen das Abwasser an einer Stirnwand zugeführt und nach mehrfacher Umwälzung an der anderen Stirnwand abgeführt wird.

   Aus der DE-PS 20 50 874 ist ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern bekannt, die mit emulgierten und gelösten oxidierbaren organischen und anorganischen Substanzen verunreinigt sind. Bei diesem bekannten Verfahren werden die zu reinigenden Abwässer in Gegenwart eines Aktivkohle- oder lonenaustauscher-Katalysators mit Luft vermischt, und die in den Abwässern enthaltenen oxidierbaren Substanzen werden durch eine katalysierte Oxidationsreaktion bei Normaldruck und Umgebungstemperatur, also bei ca. 1 bar und ca.

   5-50"C, abgebaut. Dieses Reinigungsverfahren wird in einer mit dem Katalysator gefüllten Reaktionskammer durchgeführt, an deren Boden Belüftungsdüsen angeordnet sind, durch die in das Abwasser sauerstoffhaltige Gase eingebracht werden. Der Reaktionskammer wird kontinuierlich Abwasser zugeführt und gereinigtes Abwasser entnommen. Die Katalysatorteilchen werden durch die Strömung des Abwassers und der Luft in der Schwebe gehalten und verwirbelt, so daß den Reaktionspartnern ständig eine ausreichend große Katalysatoroberfläche angeboten wird. Es wurde auch vorgeschlagen, die Reaktionskammer mit einem Rührwerk oder einer Umwälzpumpe auszustatten, um die katalysierte Oxidationsreaktion zu beschleunigen.

   Die bekannte Reaktionskammer hat den Nachteil, daß sie zur Aufrechterhaltung des Katalysator-Wirbelbettes größere Energiemengen benötigt, die durch den Luftstrom eingebracht werden müssen. Es werden ca.

   5 m3 Luft pro m3 Belüftungsraum benötigt. Außerdem wird durch den kräftigen Luftstrom immer ein gewisser Teil des Katalysators in unerwünschter Weise zerrie ben. Durch den Einsatz von Rührwerken konnte zwar die erforderliche Luftmenge zur Aufrechterhaltung des Katalysator-Wirbelbettes, nicht aber der Katalysatorabrieb reduziert werden. Auch das Umpumpen des Ka talysator-Abwasser-Gemischs zum Zwecke der Wirbelbetterzeugung hat sich nicht bewährt, da der Katalysatorabrieb zu stark ist. Außerdem ist die von den Rührwerken und Pumpen benötigte Energiemenge größer als die Energiemenge. die mit der Verminderung der Luftmenge durch den Einsatz von Rührwerken und Pumpen eingespart wird.