DE3935445A1

DE3935445A1 - Verfahren und anlage zur reinigung von abwasser

Info

Publication number: DE3935445A1
Application number: DE19893935445
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: PHYTEC PHYSIKALISCH TECH ANLAG
Current assignee: PHYTEC PHYSIKALISCH TECH ANLAG
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-05-02
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: DE3935445C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, welches mit leichtflüchtigen Substanzen, insbesondere leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen, verunreinigt ist, wobei das Abwasser in eine Desorptionskolonne eingeführt und in der Desorptionskolonne mit Luft eines vorgegebenen Mengenstromes behandelt sowie das Reinwasser abgeführt wird, und wobei die mit den leichtflüchtigen Substanzen beladene Luft über eine Adsorptionskolonne geführt wird und die Adsorptionskolonne als Reinluft verläßt. Die Erfindung betrifft ferner hin eine Anlage für die Durchführung des Verfahrens mit einer Desorp tionskolonne, einer Adsorptionskolonne, einer Einrichtung für die Einführung des Abwassers, einer Einrichtung für die Abführung des Reinwassers und einer Luftführungseinrichtung. - Die Desorptions kolonne ist üblicherweise mit Packungen oder Füllkörpern versehen. Die Adsorption in der Adsorptionskolonne findet im allgemeinen an Aktivkohle statt. In der Desorptionskolonne wird regelmäßig im Gegen stromverfahren zwischen herabrinnendem Abwasser und entgegenströmen der Luft gearbeitet.

Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Maßnahmen, von denen die Erfindung ausgeht, wird die Desorptionskolonne mit Normalluft betrie ben. Die Luft folgt einem linearen Strömungsweg vom Lufteintritt zum Reinluftaustritt. Die Grenzwerte, die die Reinluft an den leicht flüchtigen Substanzen noch mitführen darf, sind vorgeschrieben. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen sind das Verfahren und die Anlage so ausgelegt, daß die Reinluft die vorgegebenen Grenzwerte nicht über schreitet. Die Grenzwerte können bei hoher Belastung des zu reinigen den Abwassers an den leichtflüchtigen Substanzen auch durch eine Vergrößerung des Mengenstroms der eingesetzten Luft erreicht werden.

Im einzelnen ist zu den bekannten Maßnahmen folgendes vorzutragen: Das zu reinigende Wasser wird am Kopf in die Desorptionskolonne ein geführt, die Luft im Gegenstrom dazu am Boden. Die Auslegung ins gesamt ist so getroffen, daß die leichtflüchtigen Substanzen sehr weitgehend in die Gasphase übergehen und von der Luft aufgenommen werden. Die nunmehr mit den leichtflüchtigen Substanzen beladene Abluft wird über die Adsorptionskolonne geführt, wo eine Adsorption der leichtflüchtigen Bestandteile so stattfindet, daß die geforderten Grenzwerte in der Abluft eingehalten werden. Der in umwelttechnischer Hinsicht gravierende Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß zur Gewährleistung der geforderten maximalen Schadstoffkonzen trationen in der abgehenden Reinluft der Mengenstrom der einge setzten Luft in relativ weiten Grenzen verändert werden kann. So werden zwar die geforderten Grenzwerte eingehalten, die Belastung der Umwelt insgesamt jedoch nicht gesenkt. Im übrigen stören im Rahmen der bekannten Maßnahmen die großen Mengenströme der einge setzten Luft. Auch ist die Desorption insgesamt wenig effektiv. Die Anlagen zur Durchführung der beschriebenen Maßnahmen sind wegen der großen Mengenströme der eingesetzten Luft entsprechend groß zu dimensionieren.

Ausgehend von den eingangs beschriebenen Maßnahmen liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, welches mit leichtflüchtigen Substanzen, insbesondere mit leichtflüch tigen Kohlenwasserstoffen, verunreinigt ist, zu schaffen, bei dem es nicht mehr erforderlich ist, zur Gewährleistung der vorgeschriebenen Grenzwerte, im Ergebnis umweltbelastend, den Luftmengenstrom zu vergrößern, wenn das zu reinigende Abwasser Belastungsspitzen auf weist. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der Desorption wesentlich effektiver zu arbeiten. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Anlage anzugeben, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist und deren Bauvolumen gegenüber bekannten Anlagen bei weitgehender Leistung wesentlich reduziert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in verfahrenstechni scher Hinsicht, daß die Desorptionskolonne unter Unterdruck betrieben wird, daß die beladene Luft über eine Pumpe geführt wird, die in der Desorptionskolonne den Unterdruck aufrechterhält und die beladene Luft in die Adsorptionskolonne drückt. Nach bevorzugter Ausführungs form der Erfindung wird die Reinluft über eine Entspannungseinrich tung geführt sowie in die Desorptionskolonne zurückgeführt. Das erfin dungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so geführt, daß der Unter druck das Unterschreiten des Siedepunktes der leichtflüchtigen Substan zen bewirkt. Die Kolonne arbeitet dann gleichsam als Destillationsko lonne. Die Luft wirkt desorptiv und beschleunigt und vermehrt den Übergang der in dem Abwasser mitgeführten leichtflüchtigen Substanzen in die Gasphase. Das gilt auch und insbesondere, wenn die Luft, wie als bevorzugt angegeben, im Kreislauf gefahren wird. Entsprechende Betriebsbedingungen lassen sich für die üblichen leichtflüchtigen Sub stanzen und insbesondere die im Abwasser vorkommenden leichtflüch tigen Kohlenwasserstoffe dadurch erreichen, daß die Desorptionskolonne mit einem Unterdruck im Bereich von 200 mbar oder höheren Millibar werten geführt wird, wobei mit einem gegenüber Normaldruckbetrieb be achtlich reduziertem Mengenstrom gearbeitet werden kann. Vorzugsweise wird im Rahmen der Erfindung die Desorptionskolonne mit einem Unter druck im Bereich von 200 mbar bis 750 mbar gearbeitet. Je niedriger der Druck ist, der den Unterdruck bestimmt, desto größer ist die Redu zierung des Mengenstromes, der für das Austreiben der leichtflüchtigen Substanzen benötigt wird. Arbeitet man bei 200 mbar, so kann der Mengenstrom häufig auf etwa 1/5 reduziert werden. Die Adsorptionsko lonne wird nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung mit einem Druck betrieben, der im Bereich oberhalb des Betriebsdruckes der De sorptionskolonne bis zu einem Überdruck von etwa einem bar liegt.

Man erreicht so in verhältnismäßig kurzen Zeiten eine hohe Beladung der adsorbierenden Stoffe, z. B. der Aktivkohle. Im Rahmen der Erfin dung liegt es, die beladene Luft vor dem Eintritt in die Adsorptionsko lonne über einen Tropfenabscheider zu führen und das abgeschiedene Wasser in die Desorptionskolonne zurückzuführen. Eine bevorzugte Aus führungsform der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, ist da durch gekennzeichnet, daß die beladene Luft vor dem Eintritt in die Adsorptionskolonne über einen Kondensator geführt und das Kondensat abgeführt wird. Im Rahmen dieser Maßnahmen hat die erfindungsgemäß erfolgende einstellbare Druckerhöhung auf der Adsorberseite den wesent lichen Vorteil, daß durch die damit verbundene Siedepunkterhöhung der leichtflüchtigen Substanzen ein hoher Abscheidegrad in dem Kondensator erreicht wird. Der Kondensator kann mit Kühlwasser bei Normaltempe ratur betrieben werden. Es versteht sich, daß die adsorbierenden Stoffe, z. B. die Aktivkohle in der Adsorptionskolonne von Zeit zu Zeit rege neriert werden müssen, was in der Adsorptionskolonne durch Dampf er folgen kann. Die adsorbierenden Stoffe können jedoch auch zum Zwecke der Regenerierung ausgetauscht werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Ausgehend von der insoweit eingangs beschriebenen Ausführungsform lehrt die Erfindung in anlagentech nischer Hinsicht, daß die Luftführungseinrichtung als geschlossener Kreislauf mit einem Unterdruckteil und einem Druckteil ausgeführt ist, wobei der Unterdruckteil durch eine Pumpe und eine Entspannungs einrichtung getrennt sind, und daß in dem Unterdruckteil die Desorp tionskolonne, in dem Druckteil die Adsorptionskolonne angeordnet sind. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungseinrich tung Steuer- und Regeleinrichtungen für den Unterdruck im Unterdruck teil aufweist und die Steuer- und Regeleinrichtung betriebsmäßig einstellbar sind. Soweit erforderlich, weist die Luftführungseinrichtung Einrichtungen für die Abgabe von Überschußluft auf. Eine Überschuß luftmenge kann durch Entgasung der in dem Abwasser gelösten Gase entstehen. Diese Überschußmenge ist gering. Sie kann leicht aufge fangen und entsorgt werden.

Im folgenden wird die Erfindung durch eine Zeichnung und ein Aus führungsbeispiel ausführlicher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Schema einer Anlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In dem Schema erkennt man zunächst eine Desorptionskolonne 1, eine Adsorptionskolonne 2, eine Einrichtung 3 für die Einführung des Abwassers, eine Einrichtung 4 für die Abführung des Reinwassers und eine Luftführungseinrichtung 5. Die Luftführungseinrichtung 5 wurde durch eine dickere Strichführung verdeutlicht. Sie ist mit den üblichen Meßeinrichtungen 0 und nicht gezeichneten Ventilen ausgerüstet. Man erkennt, daß die Luftführungseinrichtung 5 als geschlossener Kreis lauf mit einem Unterdruckteil in dem der Druck p₁ herrscht und einem Druckteil, in dem der Druck p₂ herrscht, ausgeführt ist. p₁ ist aus reichend kleiner als dem Normaldruck entspricht und kann beachtlich kleiner sein als p₂. Der Unterdruckteil und der Druckteil sind durch eine Pumpe 7 und durch eine Entspannungseinrichtung 8 getrennt. In dem Unterdruckteil ist die Desorptionskolonne 1, in dem Druckteil ist die Adsorptionskolonne 2 angeordnet. Die Luftführungseinrichtung 5 ist mit nicht gezeichneten Steuer- und Regeleinrichtungen für den Unterdruck im Unterdruckteil sowie für den Druck im Druckteil ausge rüstet. Die Steuer- und Regeleinrichtungen, zu denen auch die Ent spannungseinrichtung 8 gehört, sind betriebsmäßig einstellbar.

Ausführungsbeispiel

Zum Ausführungsbeispiel wird auf die unten stehende Tabelle verwiesen. Sie führt eine Mehrzahl von leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen an, die in technischem Abwasser auftreten können. Die Spalte E gibt die Ein trittskonzentration dieser leichtflüchtigen Substanzen in dem zu behan delnden Abwasser an, die ca. 50% der Löslichkeit in Wasser, angege ben in mg/kg, beträgt. Die Spalte A gibt die Austrittskonzentration ebenfalls in mg/kg in dem ablaufenden Reinwasser an. Um die Ergeb nisse vergleichbar zu machen, wurde die Austrittskonzentration durch gängig mit 5% der Eintrittskonzentration beibehalten. In den übrigen Spalten erkennt man zu den Drücken von 200 mbar bis Normaldruck den erforderlichen Luftbedarf zur Desorption der Schadstoffe aus dem Abwasser in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Desorptionskolonne. Die Zahlen in der Tabelle sind bezogen auf einen Durchsatz von 2000 kg Wasser pro Stunde bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ar beitenden Anlage.

Die Tabelle zeigt, daß der erfindungsgemäße Unterdruckbetrieb der Desorptionskolonne zu erheblichen Vorteilen hinsichtlich des erforder lichen Mengenstromes der Luft führt. Das beruht darauf, daß sich mit abnehmendem Absolutdruck der Anteil an den leichtflüchtigen Substan zen entsprechend dem Verhältnis Partialdruck zu Gesamtdruck im Men genstrom der Luft erhöht. So verringert sich z. B. für Methylenchlorid bei gleichem Reinigungsgrad der Mengenstrom von 41,48 auf 8,58 m³/h, wenn der Betriebsdruck vom Normaldruck auf 200 mbar absolut abge senkt wird. Die erfindungsgemäße Betriebsweise hat gleichzeitig Vorteile für die anschließende Adsorption, in der wegen des hohen Gehaltes der beladenen Luft an den flüchtigen Bestandteilen und des damit ver bundenen hohen Konzentrationsgefälles eine hohe Beladung der Aktiv kohle eingestellt werden kann. Versuche haben gezeigt, daß eine Ände rung der Eintrittskonzentration der leichtflüchtigen Substanzen in dem Abwasser den Luftmengenstrom bei gleichbleibendem Reinigungsgrad nur wenig verändert. Andererseits hat ein Reinigungsgrad von 50% an stelle der in der Tabelle zugrundegelegten 95% eine Reduzierung des Luftmengenstromes um 50% zur Folge.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Wasser, welches mit leichtflüchtigen Substanzen, insbesondere leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen, verun reinigt ist,
wobei das Abwasser in eine Desorptionskolonne eingeführt und in der Desorptionskolonne mit Luft eines vorgegebenen Mengenstromes behandelt sowie das Reinwasser abgeführt wird,
und wobei die mit den leichtflüchtigen Substanzen beladene Luft über eine Adsorptionskolonne geführt wird und die Adsorptionskolonne als Reinluft verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorptionskolonne unter Unterdruck betrieben wird, daß die beladene Luft über eine Pumpe geführt wird, die in der Desorptions kolonne den Unterdruck aufrechterhält und die beladene Luft in die Adsorptionskolonne drückt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rein luft über eine Entspannungseinrichtung geführt sowie in die Desorp tionskolonne zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß durch den Unterdruck ein Unterschreiten des Siedepunk tes der leichtflüchtigen Substanzen in der Desorptionskolonne bewirkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Desorptionskolonne mit einem Unterdruck im Bereich von 200 mbar oder absolut höher und gegenüber Normaldruckbetrieb reduziertem Mengenstrom der Luft betrieben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Adsorptionskolonne mit einem Druck betrieben wird, der im Bereich oberhalb des Betriebsdruckes der Desorptionskolonne bis zu einem Überdruck von etwa einem bar liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die beladene Luft vor dem Eintritt in die Adsorptionskolonne über einen Tropfenabscheider geführt und das abgeschiedene Wasser in die Desorptionskolonne zurückgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß die beladene Luft vor dem Eintritt in die Adsorptionskolonne über einen Kondensator geführt und das Kondensat abgezogen wird.

8. Anlage für die Durchführung des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 7, - mit
einer Desorptionskolonne (1),
einer Adsorptionskolonne (2),
einer Einrichtung (3) für die Einführung des Abwassers,
einer Einrichtung (4) für die Abführung des Reinwassers und
Luftführungseinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungseinrichtung (5) als ge schlossener Kreislauf mit einem Unterdruckteil und einem Druckteil ausgeführt ist, wobei der Unterdruckteil und der Druckteil durch eine Pumpe (7) und eine Entspannungseinrichtung (8) getrennt sind, und daß in dem Unterdruckteil die Desorptionskolonne (1), in dem Druckteil die Adsorptionskolonne (2) angeordnet sind.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luft führungseinrichtung (5) Steuer- und Regeleinrichtungen für den Unter druck im Unterdruckteil sowie den Druck im Druckteil aufweist und die Steuer- und Regeleinrichtungen betriebsmäßig einstellbar sind.