DE1642395A1 - Verfahren zur Behandlung von Abfall- oder Unreinigkeiten enthaltenden Waessern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Behandlung von Abfall oder Unreinigkeiten enthaltenden Wässern Dies ist eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung S/N 453 351 vom 5. Mai 1965 und nunmehr US-Patent Nr. 3 268 443, welches seinerseits eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung S/N 270 917 vom 5. April 1963, nunmehr fallengelassen, ist. Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Abfall oder Unreinigkeiten enthaltenden Wässern zwecks Reinigung, Beseitigung oder Wiederverwendung. Insbesondere schafft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von entweder industriellen oder Haushaltsabwässern oder für die Reinigung von verunreinigten natürlichen Wässern, um dieselben genießbar zu machen.
• Die wirksame Wasserbehandlung sowohl für die Reinigung als auch für die Beseitigung ist für die Gesundheit jeder Gemeinde wichtig. Die Reinigung von verunreinigtem natürlichen Wasser, um dasselbe genießbar zu machen, ist eine offensichtliche Notwendigkeit. Andererseits muß industrielles und häusliches Abwasser, allgemein in der Form von Wasser, welches geringe Mengen von suspendierten und gelösten organischen und anorganischen Feststoffen enthält, ebenfalls behandelt werden, um das Wasser vor der Freigabe in Flüsse oder Seen zu konditionieren.
• Es ist eine Mannigfaltigkeit von verschiedenen Techniken zur Behandlung von Abfall oder Unreinigkeiten enthaltenden Wässern bekannt. Im allgemeinen schließen diese eine primäre Stufe zur physikalischen Trennung absetzbarer unlöslicher Abfälle oder Unreinigkeiten aus dem Wasser ein, eine sekundäre Stufe zum Inberührungbringen des verunreinigten Wassers mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas, um aerobe bakterielle Oxydation von kolloidal dispergierten und gelösten Abfällen zu bewirken und eine tertiäre Stufe, in der verunreinigtes Wasser mit einem Adsorbens in Berührung gebracht wird, um gelöste und suspendierte Abfälle, Mikroorganismen usw. zu entfernen. In Abhängigkeit von dem Grad der ursprünglichen Verunreinigung und dem Ausmaß der erforderlichen Reinigung können eine oder mehrere der vorhergehenden Stufen ausgeschaltet werden oder in manchen Fällen können sie durch weitere Behandlung ergänzt werden.
• Ein gemeinsamer Nenner in allen Verfahren zur Behandlung verunreinigten Wassers ist der, daß die Abfälle oder Verunreinigungen sich gewöhnlich in geringer Konzentration befinden. Dementsprechend ist die Anlage im Ausmaß unvermeidlich groß und teuer zu installieren sowie aufrechtzuerhalten, Ein gleichlaufendes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Wasserbehandlungsverfahrens, welches in die vorhandenen Wasserreinigungs- oder Wasserbeseitigungsanlagen einverleibt werden kann oder welches in neugebauten Anlagen ausgeführt werden kann. Wenn es in vorhandene Wasserbehandlungsanlagen installiert wird, gestattet das erfindungsgemäße Verfahren eine Erhöhung in der Kapazität ohne wesentlichen Kapitalaufwand. Alternativ oder in Verbindung damit gestattet es eine wirksamere Wasserbehandlung, d.h. die Abgabe eines Abflusses höherer Reinheit. Ein damit verbundenes Ziel besteht in der Reduzierung der Betriebskosten solcher Anlagen.
• Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Bearbeitungstechnik für den EinschluB in neu entworfene knl-agen, welche Technik es bei solchen--Anlagen gestattet, bisher wesentliche, aber teure Behandlungsschritte auszuschalten. Anders gesagt, gestattet der Einschluß des Erfindungsverfahrens in eine Wasserbehandlungsanlage die Gesamtvereinfachung des Behandlungsverfahrens durch Ausschaltung einer oder mehrerer Wasserbehandlungsstufen. Ein noch anderes Ziel besteht darin, zu ermöglichen, daß neue Anlagen kleiner in der Größe sind und/oder größere Behandlungsleistungsfähigkeit haben, als es sonst möglich sein würde.
• Ein zusätzliches Ziel, welches besonders-bemerkenswert ist, besteht, wenn der behandelte Ausfluß geringe Kalziumhärte haben muß, darin, ein Verfahren zu schaffen, welches es gestattet, Kalk zu benutzen, um eine Flocke zu bilden, welches jedoch verhindert, daß das Kalzium mit dem Ausfluß transportiert wird.
• Weitere Gegenstände, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
• Kurz gesagt, werden gemäß der Erfindung die Leistungsfähigkeit oder Wirksamkeit von Abfallwasserbehandlungstechniken erhöht, durch Einführung als ein ausflockendes Agens, ein lösliches Sulfit oder Sulfitkomplex von Aluminium und/oder Eisen (ferri oder ferro), welches alkalisiert ist, um eine Aluminium- oder Eisenkristallwasserhaltige Oxyd- (Hydroxyd) flocke zu bilden. Die sich er- _ gebende Flocke verschmilzt mit suspensierten festen Abfällen oder Unreinigkeiten, die dann gesammelt und mit einem Reagens in Berührung gebracht wird, welches zur Lösung im wesentlichen aus Wässerigem Schwefeldioxyd (S02) besteht, um dadurch das Aluminium oder Eisen als ein lösbares Sulfit oder Sulfitkomplex wiederzugewinnen.
• Das sich ergebende lösbare Sulfit oder der Sulfitkomplex von Aluminium oder Eisen ist dann-zum Rückumlauf an den ursprünglichen Ausflockungsschritt verfügbar.
• Der Ausdruck "Sulfit oder Sulfitkomplex", der nachfolgend zu "Sulfit" gekürzt wird, ist dafür bestimmt, das lösbare Reaktionsprodukt zu bezeichnen, welches durch Reaktion einer Aluminium- oder Eisenverbindung mit Schwefeldioxyd oder mit schwefliger Säure gebildet wird. Es ist nicht bekannt, noch ist es wesentlich, welche Formeln die Reaktionsprodukte haben, aber in jedem Falle sind die Produkte durch ihre Löslichkeit in eine Lösung charakterisiert, welche einen Überschuß von schwefliger Säure enthält.
• In einer Form der Erfindung wird ein Strom der Aluminium- und/oder Eisenflocke und verschmolzener Abfälle mit ächwefeldioxyd (gasförmig oder als schweflige .Säure) in Berührung gebracht und unter Verbrennungsbedingungen verbrannt, um den Abfall abzubrennen und um eine Ofenasche zu bilden, die Aluminium- und/oder Eisensulfatasche Der Ausfluß 19 aus dem ersten Absetzbecken, d.h. der Strom, der in die zweite Stufe geht, zieht in ähnlicher j;'eise Nutzen aus dem Einschluß des erfinderischen Ausflockungsmittels, der als Strom "F" 40 gezeigt ist, welcher sich dem Wasser 19 anschließt, welches in das Belüftungsbecken 20 eintritt. Die Alkalinität hier kann auf ein neutrales oder alkalines pH eingestellt sein, z.B. über etwa ?,0 und unter etwa 9,0 durch die Hinzufügung von irgendeinem notwendigen Alkali, um die Flocke zu bilden.
• In dem Belüftungsbecken 20 ist gefunden worden, daß das Vorhandensein einer wesentlichen Flocke einen mehrfachen Effekt hat. Zuerst scheint die Zumischung von Flocke und aktiviertem Schlamm die biologische Wirksamkeit der aeroben Bakterien zu steigern.
• Zweitens dient das Vorhandensein einer Flocke dazu, die feinen Luftbläschen zu fangen und dadurch die Verteilung der Luft in die behandelte Flüssigkeit zu erleichtern. Drittens scheint es, daß eine große Flockenmenge in Kombination mit dem aktivierten Schlamm eine Umgebung schafft, die besonders für die Entfernung von organischen Phosphatabfällen und anorganischen Phosphatdetergentienrückständen geeignet (condueive) ist. Dieser letztere Nutzen ist besonders beachtenswert im Hinblick auf das laufende Interesse bei der Entfernung von Detergentienrückständen aus städtischen Abwasserabflüssen.
• VYenn das Ausflockungsagens Aluminium ist oder enthält, ist die sich ergebende Flocke im Gewicht genügend leicht, so daß eine intensive Belüftung eine wesentliche Schwimmschicht bilden kann, die aus Schlamm, Alumniumhydroxyd und eingeschlossenen Luftblasen zusammengesetzt ist. In manchen Fällen wird dies ein wirklicher Vorteil insofern, daB die chwimmschicht leicht entfernt und konzentriert werden kann. Apparate zur Entfernung sowohl der Schwimmschicht (an der Spitze eines Belüftungsgefäßes) und des Schlammes (an dem Boden) sind wohlbekannt und werden durch den Rex Float-Treat Separator and Thickener (Bulletin Nr. 315-101, by Rex Chainbelt Inc., copyright 1962) dargestellt. Ferner sind Xluminiumhydroxydschwimmschichten leicht für die Belüftung unter überatmosphärischem-Druck zusätzlich zu der mehr herkömmlichen atmosphärischen Belüftung geeignet. Die Minimalisierung der Menge von Schwefeltrioxyd ist im allgemeinen in einem System zur Behandlung von Wasser zu bevorzugen, welches für Genua und andere häusliche Verwendungen gereinigt werden soll, da Schwefeltrioxyd zur Bildung von Kalziumsulfat führt(durch Reaktion mit Kalziumhydroxyd, das zur Erzeugung der Flocke benutzt wird), welches unerwünschte Kalziumhärte und Salz- (Kalziumsulfat) konzentration in dem Abfluß erzeugen kann.
• Das System nach der Erfindung ist beispielsweise durch die folgenden erläuternden spezifischen Ausführungen dargestellt, wobei es verständlich ist, daß die Flüsse und Mengen nur darstellenden Zwecken dienen und nicht dafür bestimmt sind, daß sie definitiv oder ausschließlich mit Bezug auf die Erfindung oder die Bedingungen sind.
• Ausführungsart I, Diese Ausführung in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 erläutert das System der Erfindung, wie es bei der Behandlung eines städtischen Abwassers angewendet wird und schließt trockene oder oxydative Verbrennung ein, um das Flockungs- oder Ausflockungsagens wiederzugewinnen. Der Einfluß 11, in diesem Falle Fig. 1 und 2, wird in einer durchschnittlichen täglichen Rate von 189,5 Millionen Liter (50 Millionen Gallonen) zugeführt und enthält 5.0 ml pro Liter von absetzbaren Feststoffen (wie es mit einem Tmhoffkegel bestimmt ist), etwa (70 ppm) 70 g/m3 von suspendierten oder schwebenden Feststoffen und etwa (50 ppm) 50 g/m3 von BOD (biological oxygen demand) biologischem Sauerstoffbedarf Abfällen. Der Einfluß 11 wird einem Sandfang 12 zur Entfernung von großen Abfallteilchen zugeführt und dann an einen nichtgezeigten kischer, wo er mit Umlaufaluminium- und/oder Sulfitkomplex oder Salz in 5 Lösungsform über Leitung 39 in einer genügenden Menge kombiniert wird, um eine Konzentration von (50 ppm) 50 g/m3 und mit genügend Kalziumhydrozyd kombiniert wird, um eine Flocke zu bilden, z.B. pH zwischen etwa 7.0 und 8.0.
• Der Flüssigkeit wird gestattet, in dem ersten Absetzhecken 16 für etwa eine Stunde zu bleiben, während welcher Zeit Flocke und absetzbare Abfallfeststoffe über den Strom oder die Leitung 18 abgezogen werden.
• Die Flüssigkeit in Leitung 19, welche das Absetz-Becken 16 verläßt, wird dann an die zweite oder Sekundär- Die schwefeldioxydgesättigte Mischung wird dann an den Trockner 52 gebracht, wo sie auf etwa ?0 Gewichtsprozent trockene Feststoffe vor der Passage an den Ofen 53 getrocknet wird. Das in dem Trockner 52 entwickelte Schwefeldioxyd wird an den Sättiger 51 zur diederverwendung zurückgeführt. Dieser Ofen kann von irgendeiner Art, z.B. ein Drehschachtofen "Herreshoff", ein fluidisiertes Bett usw. sein, wo in Gegenwart von überschüssigem Sauerstoff (Luft) die organischen vorhandenen Stoffe hauptsächlich zu- Kohlendioxyd oxydiert werden und wo das Aluminium- und/oder Eisensulfit zu Aluminium- und/oder Eisensulfat oxydiert wird. Die Temperatur muß unter 760o C (1400o F) gehalten werden, wenn Aluminium allein vorhanden ist, und unter 482o C (900o F), wenn Eisen vorhanden ist, um die Zersetzung des Aluminium- und/oder Eisensulfates zu verhüten, was die Wiederlösung desselben im Wasser schwierig machen würde. Die in dem Ofen 53 entwickelten Schwefeloxyde werden zur Wiederverwendung an den Sättiger 51 zurückgeführt.
• Nach verlassen des Ofens 53 wird die Ofenasche nun vorherrschend aus Aluminiumsulfat mit etwas Kalziumsalzen oder Oxyden bestehend mit Wasser in einem Extraktor 54 gelöscht, der aus einem gerührten oder bewegten Gefäß oder einer äquivalenten Anlage besteht. In dem Extraktor 54 wird die Ofenasche innig mit genügend nasser in Berührung gebracht, um im wesentlichen alles vorhandene Aluminium-und/oder Eisensulfat zu lösen.
• Nach Verlassen des Extraktors 54 ist der Strom 56 eine Lösung von Aluminium und/oder Sulfat und enthält darin suspendiert die restlichen nichtextrahierbaren Bestandteile der Ofenasche. Diese Bestandteile sind hauptsächlich Sand, Kalziumverbindungen, unoxydierbare organische Stoffe usw., die in Wasser unlöslich sind.
• Der Strom in Zeitung 56 wird dann an den Filter 58 geleitet, wo unlösliche Feststoffe entfernt werden. Der Ausfluß aus dem Filter.58, geleitet über die Leitung 59, ist eine annähernd 5 % Aluminium- und/oder @isensulfatlösung, welche an einen Speicher 60 geschickt wird, von wo sie an: den Abwasserbehandlungsprozeß zum Umlauf zurückgeschickt werden kann.
• Um die Flocke herzustellen, wird die Aluminium- und/oder Eisensulfatlösung in dem Gefäß oder Tank 60 fortlaufend (Fig. 1) über irgendeine oder mehrere Leitungen 39,40,41,42 .mit Uberschuß zujelassen wird und an der Spitze abgezo6en und absorbiert wird, um Luftverunreinigung zu verhindern. Das heißt, diese Äusführung ist für einen ununterbrochenen sowohl wie für einen Partiebetrieb anviendbar.
• Aus dem Absorber 73 wird der Ausflußstrom 75 an eine-,z Filter 76 oder an eine andere Art von mechanischem Separator geführt, um das lösliche Aluminium- und/oder Eisensulfit von unlöslichen Abfüllen zu trennen. Der Filter 76 kann ein ununterbrochener (Dreh) Filter sein, der Vakuum oder eine Zentrifuge usw. benutzt, um die Trennung von Feststoffen aus der Flüssigkeit zu erleichtern und kann eine oder mehrere Stufen einschließen, worin eine Wasserwaschung benutzt wird, um die Entfernung löslicher Aluminium- und/oder Eisensalze weiter zu unterstützen.
• Der Auslaß aus dem Filter 76 besteht aus einem

Claims (1)

1. Patentansprüche Verfahren den Schritt der Extrahierung des Gliedes mit Wasser und Schwefeldioxyd einschließt. B. Verfahren zur Behandlung von Abfall oder Unreinigkeiten enthaltendem Wasser zur Reinigung, Beseitigung oder zur Jiederverwendung, wobei das Verfahren mindestens eine der folgenden Verfahrensstufen enthält: (a) eine Primärstufe zur physikalischen Trennung unlöslicher Abfälle aus dem fiasser, (b) eine Sekundärstufe zur Berührung des Abfall enthaltenden i`assers mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas für die aerobe bakterielle Oxydation des Abfalles und 12. Verfahren nach Anspruch $, dadurch gekennzeichnet, dafl der genannte Strom eine Asche ist, welche Aluminium und/oder Sulfat enthält, die durch Verbrennen der schwefeldioxydgesättigten Aluminium- und/oder Eisenhydroxydflocke und Abfälle unter oxydierenden Verbrennungsbedingungen erhalten ist, welches Verfahren den Extrahierungsachritt des Aluminium- und/oder Eisensulfates aus der Asche mit Wasser einschließt. 13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Strom eine Mischung aus Aluminium-und/oder Eisenhydroxydflocke und Abfällen ist und welches Verfahren den Schritt einschließt, daß man den Strom nach Kontakt mit Schwefeldioxyd der Flüssigphasenverbrennung mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas unterwirft. 14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom eine unbehandelte Mischung der Aluminium- und/oder Eisenhydroxydflocke und der Abfälle ist und welches Verfahren den Schritt der Extrahierung des Aluminiums und/oder Eisens mit Wasser und Schwefeldioxyd einschließt.