DE4206646A1

DE4206646A1 - Verfahren zur reinigung von abwasser und adsorptionsmittel

Info

Publication number: DE4206646A1
Application number: DE19924206646
Authority: DE
Inventors: Uwe Kromozinski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2012-03-04
Also published as: DE4206646C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von industriellem und kommunalem Abwasser mit Hilfe eines Adsorptionsmittels, das dem Abwasser zugegeben wird, insbe sondere ergänzend zu biologischen und/oder mechanischen Reinigungsstufen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Ad sorptionsmittel zur Reinigung oder Nachreinigung indu striellen und/oder kommunalen, organische und anorganische Verbindungen aufweisenden Abwassers, bestehend aus anorga nischem Material, das dem Abwasser zugemischt wird.

Zur Abwasserreinigung sind viele mechanisch oder biolo gisch arbeitende Reinigungsverfahren oder auch kombinierte Verfahren bekannt. Die DE-PS 26 40 875 beschreibt ein zwei stufiges belebtes Schlammverfahren zur Reinigung von Ab wasser, bei dem das Abwasser mit Umgebungsluft belebt, dann einer Zwischenklärung zugeführt und erneut in einer zweiten Stufe mit Umgebungsluft belebt wird, bevor das Wasser weiteren Nachreinigungsstufen zugeführt wird. Durch entspre chende Teilrückführung von Schlamm wird eine besonders gün stige Reinigungswirkung bei verringertem Energieaufwand erreicht. Dennoch enthält mechanisch oder biologisch gerei nigtes Abwasser häufig schädliche Stoffe, die entfernt werden müssen, um das Abwasser den Vorflutern zuführen zu können, da nur so die behördlichen Auflagen zu erfüllen sind. Bei diesen Stoffen handelt es sich beispielsweise um Phosphate oder Stickstoffverbindungen sowie biologisch nicht oder nur schlecht abbaubare Rückstände stabiler organischer Ver bindungen. Durch Zugabe bestimmter anorganischer Fällungs-, Flockungs-, Trennungs- und Adsorptionsmitteln wird versucht, auch diese noch enthaltenen schädlichen oder unerwünschten Stoffe aus dem Abwasser herauszuholen. Als solche anorga nischen Adsorptionsmittel ist u. a. Bentonit und Aktivkohle bekannt. Diese werden u. a. in Form von Filtern mit dem Ab wasser in Kontakt gebracht, so daß die geschilderten Schad stoffe aufgefangen und adsorbiert werden können.

Nachteilig dabei ist, daß die Reinigungseffekte je nach Zusammensetzung des Abwassers unbefriedigend sind oder aber eine vorherige weitgehende biologische oder mechanische Klärung erforderlich ist, bevor überhaupt die anorganischen Adsorptionsmittel zum Einsatz kommen können, wobei sie eben wiederum nur gewisse Reinigungseffekte erbringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren für Abwasser und ein Adsorptionsmittel zu schaffen, die eine einfache optische Reinigung mit sicherer Abtrennung aller schädlichen oder belastenden Stoffe von der Wasserphase ermöglichen, ohne daß umfangreiche me chanische oder biologische Reinigungsstufen zwangsweise erforderlich sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß und zwar verfahrens gemäß dadurch gelöst, daß das Adsorptionsmittel aus mehreren, unterschiedliche Wasserreinigungsfunktionen erfüllenden Mitteln zusammengemischt und in Pulverform auf das bewegte Abwasser dosiert aufgestreut wird, daß nach einer vorge gebenen Verweilzeit die Phasen Klarwasser und Hydroxidschlamm getrennt werden und daß anschließend der Hydroxidschlamm getrocknet und/oder gepreßt und einer Verwertung zugeführt wird.

Bei Anwendung eines derartigen Verfahrens ergibt sich überraschend ein vollständiger Reinigungseffekt für das Abwasser, weil die verschiedenen in Mischung zugegebenen Adsorptionsmittel nunmehr sich gegenseitig unterstützend und entlastend tätig werden, so daß man anschließend einen Schlamm erhält, der alle im Abwasser enthaltenden schädlichen Stoffe enthält. Durch die Verbindung mit dem Kombi-Adsorp tionsmittel werden diese schädlichen Stoffe vorteilhaft so adsorbiert, daß sie die Eigenschaften des Schlamms nicht negativ beeinflussen. Vielmehr kann der Hydroxidschlamm vorteilhaft weiterverarbeitet, vorzugsweise getrocknet und gepreßt werden kann, um dann in der Regel einer thermischen Ausnutzung oder einer Endablagerung zugeführt werden kann.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein den pH-Wert beeinflussendes, ein orga nische Verbindungen bindendes, ein Metallionen bindendes und ein oberflächenaktive Stoffe einbindendes Mittel zusam mengemischt und als pulverförmiges Produkt dem Abwasser zugegeben werden. Bei einem derartigen Kombi-Adsorptions mittel ist der weiter oben beschriebene Effekt zu erzielen, nämlich eine gegenseitige Unterstützung beim Adsorbieren der schädlichen Bestandteile im Abwasser. Durch diese gegen seitige Unterstützung sind die einzelnen hier als Kombi- Adsorptionsmittel zugegebenen Mittel in der Lage, ihre Reini gungsfunktion voll zu erfüllen und alle schädlichen Bestand teile aus dem Abwasser "herauszufiltern".

Als besonders vorteilhaft anzusehen ist ein entspre chendes Verfahren, bei dem Kalkhydrat, neutraler und alka lisch aktivierter Bentonit sowie Aktivkohle in Pulverform zusammengemischt und als Kombi-Adsorptionsmittel eingesetzt werden. Kalkhydrat dient zur Beeinflussung des pH-Wertes, wobei vor allem ultraleichtes Kalkhydrat zum Einsatz kommt. Der Bentonit und dabei insbesondere der neutrale Bentonit ist ein ionentauschfähiges Mineralprodukt, das vor allem zur Bindung organischer Verbindungen dient, während der alkalische aktivierte Bentonit vor allem zur Metallionenbin dung dient und die Aktivkohle zur Bindung oberflächenaktiver Stoffe.

Mengenmäßig sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß etwa 400 kg Kalkhydrat (93 bis 95% Ca (OH)₂), 200 kg neutraler Bentonit, 300 kg alkalisch aktivierter Bentonit und 100 kg Aktivkohle mit rd. 1000 m²/g zusammengemischt und als Kombi-Adsorptionsmittel dem Abwasser zugegeben werden. Je nach Abwasserzusammensetzung kann es dabei zweck mäßig sein, die einzelnen Anteile der Kombi-Adsorptionsmittel-- Komponenten zu variieren, ohne daß man auf eines der Kompo nenten verzichten sollte.

Das beschriebene Kombi-Adsorptionsmittel zeichnet sich u. a. durch vorteilhaft große Flocken und durch gut zu ent wässernde Flocken aus. Dabei kann dieser Effekt gemäß der Erfindung noch dadurch verbessert werden, daß dem Kombi-Ad sorptionsmittel ein Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat zugemischt wird bzw. daß das Kombi-Mittel aus Kalkhydrat, Bentonit und Aktivkohle sowie geringen Mengen Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat zusammengemischt wird. Durch diese Zugabe kann sowohl die Flockungseigenschaft wie auch die Trocknungseigenschaft verbessert werden, wobei dazu ausge sprochen geringe Mengen ausreichend sind.

Je nach Verschmutzungsgrad des Abwassers wird das Ad sorptionsmittel mit 0,01 bis 8 g/l zugegeben, um den ange strebten vollständigen Reinigungseffekt zu erreichen.

Die heute im Einsatz befindlichen Kläranlagen sind verfahrensmäßig nicht nur den zu erwartenden Abwassermengen sondern auch vor allem der Abwasserzusammensetzung entspre chend ausgelegt. Zur Verwirklichung des Verfahrens ist es dabei zweckmäßig, Menge und Zugabeort je nach Kläranlage und nach vorherigen Versuchen vorzugeben. Dabei können die weiteren Reinigungsstufen durch Zugabe des Kombi-Adsorptions mittel gezielt beeinflußt werden bzw. entlastet werden, wodurch wiederum der gesamte Reinigungserfolg einer der artigen Kläranlage positiv beeinflußt werden kann.

Für den Reinigungseffekt insgesamt ist eine gleich mäßige Mischung des Kombi-Adsorptionsmittels wichtig. Eine gleichmäßige Mischung wird insbesondere dadurch erreicht, daß die vier Mittel vor der Vermahlung gemischt und dann gemeinsam gemahlen, also zerkleinert werden. Vorteilhaft ist dabei, daß alle Komponenten die gleiche Korngröße er reichen, so daß ein sehr gleichmäßiges Adsorptionsmittel für die Verarbeitung in Kläranlagen zur Verfügung gestellt werden kann.

Das Adsorptionsmittel zur Reinigung oder Nachreinigung von industriellem und/oder kommunalem Abwasser besteht aus anorganischem Material, wobei das Hauptträgermaterial ge mahlenes Kalkhydrat ist, dem etwa gleiche Mengen von ge mahlenem, neutralem und alkalisch aktiviertem Bentonit sowie Aktivkohle zugemischt sind. Ein derartiges, als "Kombi-Ad sorptionsmittel" zu bezeichnendes Material ist bestens ge eignet, um auch schwieriges Abwasser soweit zu reinigen, daß es ohne weitere Behandlung dem Vorfluter zugeführt werden kann. Vorteilhafterweise ist es sogar möglich, mit einem derartigen Kombi-Adsorptionsmittel auch Trinkwasser zu reinigen und zwar von abbauresistenten Substanzen aus dem früheren Abwasser bzw. Oberflächenwasser. Somit kann dieses Kombi-Adsorptionsmittel auch für die Trinkwasseraufbereitung eine wesentliche Rolle übernehmen. Vorteilhaft ist weiter, daß dieses Adsorptionsmittel günstig gelagert, transportiert und verarbeitet werden kann, weil es eine pulvrige Form hat und als anorganisches Material von ihm eine Gefährdung nicht ausgeht.

Als besonders günstige Zusammensetzung für ein der artiges Kombi-Adsorptionsmittel hat sich eine Mischung herausgestellt, bei der die Gewichtsanteile mit rd. 400 kg Kalkhydrat (93 bis 95% Ca (OH)₂), 200 kg Bentonit neutral, 300 kg Bentonit alkalisch aktiviert und 100 kg Aktivkohle (rd. 1000 m²/g) im Kombi-Adsorptionsmittel vorgegeben sind. Diese Mischung wird, wie bereits weiter vorn erläutert, durch Zusammenbringen der einzelnen Komponenten hergestellt, wobei eine gleichmäßige Mischung zweckmäßig ist, um die gewünschte Wirkung sicherzustellen.

Zur Verbesserung der Flockungseigenschaften sieht die Erfindung vor, daß das Kombi-Adsorptionsmittel zusätzlich geringe Mengen als Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat enthält, wobei diese Komponenten auch im nachhinein zugemischt werden können oder aber zusammen mit dem pulverförmigen Kombi-Adsorptionsmittel.

Zur weiteren Optimierung sieht die Erfindung vor, daß das Kombi-Adsorptionsmittel mit weiteren die Entwässerbarkeit und die Schlammeigenschaften verbessernden bzw. neutrali sierenden Stoffen angereichert ist, um beispielsweise das Ablagern eines derartigen Schlammes in der Landwirtschaft zu ermöglichen, ohne daß dort die Gefahr besteht, daß durch den Schlamm nachteilige Schadstoffe sich vom Schlamm trennen und in das Trinkwasser gelangen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Kombi- Adsorptionsmittel Lösungen vorgegeben werden, die ein ein wandfreies Behandeln des Abwassers ermöglichen und zwar überraschend auch durch Verzicht auf die biologische Reini gung. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des Kombi-Adsorptionsmittels wird quasi eine physiko-chemische Abwasserbehandlung erreicht, wobei vorteilhaft auch eine vollständige optische Reinigung gelingt, so daß insgesamt ein Abwasser in den Vorfluter abgegeben wird, das frei von jeglichen Schadstoffen ist. Dabei kann das Verfahren und kann das Adsorptionsmittel ergänzend oder auch zusätzlich zu konventionellen Reinigungsverfahren eingesetzt werden, letzteres insbesondere, wenn die konventionellen Reinigungs verfahren allein keinen ausreichenden Behandlungseffekt ergeben. Durch einen kombinierten Einsatz mit biologischen und mechanischen Verfahren können die Kosten dieser Verfahren durch zusätzlichen Einsatz bzw. Verwirklichung des Verfahrens erzielt werden. Selbst schwierige Emulsionen können mit Hilfe des Verfahrens bzw. des Adsorptionsmittels behandelt werden. Kurze Sedimentations- und Filtrationszeiten, verbun den mit einer leichten mechanischen Entwässerbarkeit der Flocke sind weitere vorteilhafte Ergebnisse. Ein Einsatz des Adsorptionsmittels als Schlammkonditionierungsmittel bei der mechanischen Schlammentwässerung ist wegen seiner ausgeprägten Koagulierungswirkung ebenfalls gegeben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Zeichnung mit einer vorteilhaften Anwendung des Ver fahrens bzw. des Adsorptionsmittels, wobei die für das Ver fahren notwendigen Einzelheiten und Einzelteile dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe einer Klär anlage und

Fig. 2 die für die Verwirklichung des Verfahrens notwendigen Teile der Kläranlage im Einzel schema.

Fig. 1 zeigt eine Kläranlage in schematischer Darstel lung, wobei die Kläranlage allgemein mit (1) bezeichnet ist. Das Abwasser wird über den Abwasserzulauf (2) zunächst einer ersten Biostufe zugeführt, wo ein Belebtschlammver fahren beispielsweise angewendet wird. Hier wird Umgebungs luft zugeführt, so daß der Schlamm in eine Biomasse umge wandelt werden kann.

Mit (4) ist eine Zwischenklärung bezeichnet, wo ein Teil des Schlammes bereits abgezogen wird, während das übrige Abwasser einer zweiten Biostufe (5) zugeführt wird. Denkbar ist es, einen Teil des Belebtschlammes in der Biostufe (5) jeweils im Kreislauf zu führen oder aber in Kombination mit der Biostufe (3).

Das entsprechend behandelte Abwasser gelangt dann in die Nachklärung (6), wo eine Zugabe des Kombi-Adsorptions mittels erfolgen kann. Der abgesetzte Schlamm wird über die Schlammschleuse (14), die jeder Nachklärung bzw. Zwischenklärung (4, 6, 7) zugeordnet ist, der Schlammleitung (15) übergeben, von wo der Schlamm zur Weiterverarbeitung vorzugsweise gepumpt wird.

Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführung ist der Nachklärung (6) eine zweite Nachklärung (7) angeschlossen, wo hier das aus den Bunkern (8, 9, 10, 11) gemischt zuge führte Adsorptionsmittel gleichmäßig dosiert dem Abwasser zugegeben wird. Hierzu dient ein Verteilerteller (12), der das Kombi-Adsorptionsmittel gleichmäßig auf die Oberfläche des in der Nachklärung (7) gesammelten Abwassers aufgibt. über die Schlammschleuse (14) und die Reinwasserschleuse (13) kann die Verweilzeit in der Nachklärung (7) genau einge stellt und eingehalten werden.

Weiter vorn ist bereits erläutert worden, daß über die Schlammschleusen (14) der Schlamm in die Schlammleitung (15) gegeben wird, von wo er auf den Filter (16) gepumpt wird. Hier wird dem entwässerungsfreudigen Schlamm das Wasser entzogen, so daß dann der getrocknete und vorzugsweise auch gepreßte Schlamm dann der Schlammverwertung (17) zugeführt werden kann. Aufgrund der gepreßten Form kann der getrocknete Schlamm vorteilhaft zwischengelagert werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß dieses Material die Umwelt beeinträcht tigt. Vielmehr ist es durch die Zusammensetzung und die Bearbeitung so zusammengepreßt, daß auch längere Zwischen lagerungen durchaus denkbar sind. Der getrocknete bzw. ent wässerte Schlamm kann dann für die verschiedensten Einsatz zwecke beispielsweise auch für eine Verwertung in der Land wirtschaft vorgesehen werden.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Kläranlage nach Fig. 1, wobei hier ergänzend zu den Bunkern (8, 9, 10, 11) für Kalkhydrat, die beiden Bentonite und die Aktiv kohle zusätzlich noch ein für Polyelektrolyt oder Aluminium sulfat vorgesehener Zusatzbunker vorgesehen ist. Nach der Darstellung in Fig. 2 werden die einzelnen Komponenten vor zugsweise einer Mischtrommel (20) zugeführt, wo sie intensiv miteinander vermischt werden, so daß sich ein gleichmäßig zusammengesetztes Kombi-Adsorptionsmittel ergibt.

Das entsprechend gemischte Kombi-Adsorptionsmittel kann gemäß Fig. 2 einer Befeuchtungstrommel (21) zugeführt werden, um insbesondere die Bentonite vorzubefeuchten, so daß sie ihre Funktion anschließend nach dem Zumischen zum Abwasser noch besser erfüllen können. über (22) erfolgt ein Wasserzulauf, der so dosiert sein kann, daß eine gezielte Befeuchtung des Kombi-Adsorptionsmittels vorgenommen werden kann.

Aus der Mischtrommel (20) direkt oder der Befeuchtungs trommel (21) gelangt das Kombi-Adsorptionsmittel dann in die Nachklärung (7), die hier mit einem Krälwerk (23) ver sehen ist, um eine gleichmäßige Durchmischung zu erreichen. Gelangt das Kombi-Adsorptionsmittel direkt aus der Misch trommel (20) in die Nachklärung (7), so ist der in Fig. 1 wiedergebene Verteilerteller (12) zweckmäßig einzusetzen.

Das Abwasser erreicht bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführung über den Abwasserzulauf (24) die Nachklärung (7), wobei auch hier die Abtrennung der festen Phase, d. h. des Schlamms durch die Schlammschleuse (14) geregelt wird.

In den Bunkern (8 bis 11) kann auch grobstückigeres Material vorgehalten werden, das dann gemeinsam einer Kombi- Trommel (25) zugeführt wird, um es in die vorgesehene Pulver form zu bringen. Ggfs. kann über (22′) auch eine Befeuchtung des Materials vorgenommen werden, wobei dieses Material dann wie weiter oben geschildert etwa trocken oder als Suspension der Nachklärung (7) zugeführt wird.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin dungswesentlich angesehen.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von industriellem und kommu nalem Abwasser mit Hilfe eines Adsorptionsmittels, das dem Abwasser zugegeben wird, insbesondere ergänzend zu biolo gischen und/oder mechanischen Reinigungsstufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus mehreren, unterschiedliche Wasserreinigungsfunktionen erfüllenden Mitteln zusammenge mischt und in Pulverform auf das bewegte Abwasser dosiert aufgestreut wird, daß nach einer vorgegebenen Verweilzeit die Phasen Klarwasser und Hydroxidschlamm getrennt werden und daß anschließend der Hydroxidschlamm getrocknet und/oder gepreßt und einer Verwertung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den pH-Wert beeinflussendes, ein organische Verbin dungen bindendes, ein Metallionen bindendes und ein ober flächenaktive Stoffe einbindendes Mittel zusammengemischt und als pulverförmiges Produkt dem Abwasser zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kalkhydrat, neutraler und alkalisch aktivierter Bentonit sowie Aktivkohle in Pulverform zusammengemischt und als Kombi-Adsorptionsmittel eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 400 kg Kalkhydrat (93 bis 95% Ca (OH)₂), 200 kg neu traler Bentonit, 300 kg alkalisch aktivierter Bentonit und 100 kg Aktivkohle mit rd. 1000 m²/g zusammengemischt und als Kombi-Adsorptionsmittel dem Abwasser zugegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kombi-Adsorptionsmittel ein Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat zugemischt wird bzw. daß das Kombi-Mittel aus Kalkhydrat, Bentonit und Aktivkohle sowie geringen Mengen Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat zusammengemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel je nach Verschmutzungsgrad des Abwassers mengenmäßig mit 0,01 bis 8 g/l zugegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Menge und Zugabeort je nach Kläranlage und nach vor herigen Versuchen vorgegeben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Mittel vor der Vermahlung gemischt und dann gemeinsam gemahlen werden.

9. Adsorptionsmittel zur Reinigung oder Nachreinigung industriellen und/oder kommunalen, organische und anorga nische Verbindungen aufweisenden Abwassers, bestehend aus anorganischem Material, das dem Abwasser zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptträgermaterial gemahlenes Kalkhydrat ist, dem etwa gleiche Mengen von gemahlenem neutralem und alkalisch aktiviertem Bentonit sowie Aktivkohle zugemischt sind.

10. Adsorptionsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsanteile mit
rd. 400 kg Kalkhydrat (93 bis 95% Ca (OH)₂)
rd. 200 kg Bentonit neutral
rd. 300 kg Bentonit alkalisch aktiviert und
rd. 100 kg Aktivkohle (rd. 1000 m²/g)
im Kombi-Adorptionsmittel vorgegeben sind.

11. Adsorptionsmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombi-Adsorptionsmittel zusätzlich geringe Mengen an Polyelektrolyt und/oder Aluminiumsulfat enthält.

12. Adsorptionsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombi-Adsorptionsmittel mit weiteren, die Entwässer barkeit und die Schlammeigenschaften verbessernden bzw. neutralisierenden Stoffen angereichert ist.