DE4002014A1 - Abwasserreinigung mit ozon - Google Patents
Abwasserreinigung mit ozonInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von mit
organischen Schadstoffen belastetem Abwasser mit Hilfe einer Ozonbehand
lung.
Gegenstand der Anmeldung ist somit ein Verfahren zur Reinigung von
schadstoffbelastetem Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) das Abwasser im alkalischen pH-Bereich mit Ozon im Gegenstrom be handelt wird, und anschließend mindestens einem der Schritte b oder c unterworfen wird, wobei im Schritt
- b) der pH-Wert des Abwassers sauer gestellt wird und Luft durch die Lösung geblasen wird, und im Schritt
- c) das Abwasser mit Erdalkalimetallsalzen bei einem pH-Wert < 7 versetzt und filtriert wird, wobei die Schritte a, b und c unabhängig voneinander ein oder mehrmals durchgeführt werden können.
Das Verfahren kann einstufig oder mehrstufig durchgeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein sehr großer Abbau der
organischen Schadstoffe erzielt.
Unter einer einstufigen Verfahrensweise wird die Ozonisierung gefolgt von
einem der Schritte b oder c verstanden. Bei der mehrstufigen Verfahrens
weise folgt auf die Schritte a und b und/oder c eine weitere Ozonisie
rung.
Unter schadstoffbelastetem Abwasser soll im folgenden Abwasser verstanden
werden, das z.B. Phenole, Aromaten, Amine, chlorierte Kohlenwasserstoffe,
Sulfosäuren und Heterocyclen enthält.
Bei den Schadstoffen handelt es sich insbesondere um die in Abwässern der
Farbstoffsynthese enthaltenen organischen Stoffe.
Die Einstellung des pH-Wertes in jedem Schritt erfolgt durch die üblichen
anorganischen Basen oder Säuren, welche in fester, flüssiger oder
gasförmiger Form zudosiert werden. Insbesondere werden NaOH und HCl
verwandt.
Die Temperatur bei allen Schritten ist die Raumtemperatur, worunter
besonders der Bereich von 15-30°C verstanden wird.
Vor und während der Ozonisierung (Schritt a) wird der pH-Wert des
Abwassers im alkalischen Bereich gehalten, wobei bevorzugt bei einem
pH-Wert von 10-13,5 gearbeitet wird.
Die Herstellung des Ozon kann in an sich bekannter Weise durch stille
Entladung in einem separaten Generator erfolgen.
Die Behandlungsapparate für die Ozonisierung sind üblicherweise Säulen
aus inertem Material wie z.B. Glas, mit Einbauten zur Erhöhung des
Durchmischungsgrades. Eine bevorzugte Ausführungsform stellen Füllkörper
kolonnen dar.
Je nach gewünschter Abbauleistung und TOC-Gehalt des Abwassers (TOC:
Total Organic Carbon) erfolgt die Zugabe von Ozon. Bei nur einstufiger
Arbeitsweise können mehr als 40 g O3 pro g TOC, um die maximal mögliche
TOC-Reduktion erreichen zu können, zudosiert werden. Bei beispielsweise
3stufiger Abwasserbehandlung, die 3 mal wiederholt wird, genügt eine
Zugabe von 5-10 g O3 pro g TOC, abgebaut, für die ersten beiden Ozonisie
rungsschritte. Der in zwei Ozonierungsstufen erreichte Abbaugrad über
steigt ca. 15-30% die maximal mögliche TOC-Reduktion, die in einem
Schritt realisiert werden kann. Im dritten Ozonisierungsschritt werden
etwa 35 g O3 pro g TOC zugegeben.
Zur Erhöhung der Abbauleistung kann während der Ozonisierung noch mit
UV-Licht bestrahlt werden. Die UV-Strahlungsquellen sind vorzugsweise am
Rumpf der Kolonne angeordnet und haben ein Emissionsmaximum bei etwa
254 nm.
In einem der Ozonisierung nachgeschalteten Gefäß, vorzugsweise ein
Rührkessel, wird nun die Abwasserlösung angesäuert (Schritt b). Der
bevorzugte pH-Wert beträgt 3-4 und zur Beschleunigung des CO2-Austritts
bläst man z.B. Preßluft durch die Lösung.
Im Anschluß an die Verteibung von CO2, oder aber direkt auf die Ozoni
sierung folgend, wird der pH-Wert der Abwasserlösung schwach sauer
eingestellt (Schritt c). Besonders bevorzugt ist ein pH-Wert von 5,5-6,5.
Zu der so eingestellten Lösung gibt man wiederum z.B. in einem Rühr
kessel, Erdalkalimetallverbindungen, gelöst, in einer Suspension oder
fest hinzu. Bevorzugte Erdalkalimetallverbindungen sind Verbindungen des
Calciums, wobei CaCl2 und Ca(OH)2 von besonderem praktischen Interesse
sind. Von den so ausgefällten Feststoffen wird in üblicher Weise abfil
triert.
Je nach Verschmutzungsgrad des Abwassers, ausgedrückt z.B. im TOC Gehalt
kann man die Schritte Ozonisierung (Schritt a), Vertreibung von CO2
(Schritt b) und Fällung mit Hilfe von Erdalkalimetallsalzen (Schritt c)
mehrfach vor allem 2-5 mal und insbesondere 3 mal hintereinander
ausführen.
Die bevorzugte Schrittfolge a, b, c, a, b, c, a, b, c führt bei z.B. mit
etwa 2000 mg/l TOC belastetem Abwasser zu einer Reduktion des TOC-Gehal
tes von 98%. Daneben steigert die Ozonierung die biologische Abbaubar
keit der zurückgebliebenen organischen Verbindungen im Abwasser.
Auch ist die Abfolge der Schritte keineswegs auf die Reihenfolge a, b, c
festgelegt sondern bei speziellen Gegebenheiten in der Charakteristik des
Abwassers lassen sich andere Kombinationen mit Vorteil einsetzen. So kann
man beispielsweise den Schritt c an den Anfang stellen, oder Schritt b
auslassen, letzteres kann vorteilhaft mit dem Einsatz von Ca(OH)2 als
Fällungs- und pH-Einstellungsreagenz im Schritt c verknüpft werden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern das Verfahren anhand der Reinigung
von Abwässern, wie sie bei der Farbstoffsynthese anfallen, ohne es jedoch
hierauf zu beschränken.
Abwasser aus der Farbstoff-Synthese mit folgenden Kenndaten
TOC: 1960 mg/l total (1627 mg/l refraktär, 333 mg/l abbaubar)
CSB: 6002 mg/l
wird mit 30%iger NaOH auf einen pH von 13,2 eingestellt. Der pH wird
während der Behandlung durch zusätzliche NaOH-Zugabe konstant gehalten.
Nach einer Filtration wird in einer Füllkörperkolonne im Gegenstrom
kontinuierlich ozonisiert (Flußrate des Abwassers: 1,2 l/h, Ozonfluß
rate: 5 g O3/h, Rücklaufverhältnis in der Kolonne: 12). Zur Eliminierung
von Kohlensäure wird der pH in einem Rührkessel, in den das Abwasser nach
der Ozonisierung geleitet wird, auf 3 abgesenkt und Preßluft (1 h;
50 l/h) eingeblasen. Nach der pH-Einstellung auf etwa 6 wird 3,7 g/l
Abwasser CaCl2 zugegeben. Die entstandenen Feststoffe werden mittels
einer Filtration abgetrennt. Das Filtrat wird noch zweimal den analogen
Schritten (Ozonisierung, Austreiben von CO2, Ca-Fällung) unterworfen. Die
Kenndaten des Abwassers jeweils nach der Behandlung mit Ozon und CaCl2
sind wie folgt:
Beispiel 2: Abwasser aus der Farbstoff-Synthese mit folgenden Kenndaten
TOC: 1780 mg/l total (1015 mg/l refraktär, 765 mg/l abbaubar)
wird mit 30% NaOH auf einen pH von 13,2 eingestellt und in einer
Füllkörperkolonne kontinuierlich im Gegenstrom ozonisiert. Die Ozonbe
handlung mit totaler Rückführung wird so lange fortgesetzt bis die
Aufnahme von Sauerstoff durch das Abwasser praktisch auf Null zurück
fällt. Dieser Zustand ist charakterisiert durch die Bildung von blau
farbigen instabilen Peroxyverbindungen in der Lösung. Die Kenndaten des
Abwassers sind tabellarisch zusammengefaßt:
Claims (10)
1. Verfahren zur Abwasserreinigung dadurch gekennzeichnet, daß
- a) das Abwasser im alkalischen pH-Bereich mit Ozon im Gegenstrom behan delt wird, und anschließend mindestens einem der Schritte b oder c unterworfen wird, wobei im Schritt
- b) der pH-Wert des Abwassers sauer gestellt wird und Luft durch die Lösung geblasen wird, und im Schritt
- c) das Abwasser mit Erdalkalimetallsalzen bei einem pH-Wert < 7 versetzt und filtriert wird, wobei die Schritte a, b und c unabhängig voneinander ein oder mehrmals durchgeführt werden können.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schritt a in einem pH-Bereich von 10-13,5, Schritt b im pH-Bereich 3-4
und Schritt c im pH-Bereich 5,5-6,5 erfolgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Schritte a, b und c 2-5-mal hintereinander ausführt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Schritte a, b und c dreimal hintereinander ausführt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c
die Erdalkaliverbindung ein Ca-Salz ist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erd
alkaliverbindung CaCl2 ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erdalkaliverbindung Ca(OH)2 ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nur den
Schritt a durchführt.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
Schritt a unter zusätzlicher Bestrahlung mit UV-Licht durchführt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
verwendete UV-Licht ein Emissionsmaximum von etwa 254 nm hat.
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