DE2604479A1

DE2604479A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von ammoniak aus abwasser

Info

Publication number: DE2604479A1
Application number: DE19762604479
Authority: DE
Inventors: David Simon Ross
Original assignee: Sterling Drug Inc
Current assignee: STWB Inc
Priority date: 1975-02-05
Filing date: 1976-02-05
Publication date: 1976-08-19
Also published as: IT1054844B; SE7601157L; FR2302972B1; US4093544A; JPS51103671A; NL7601143A; ZA76523B; BE838258A; FR2302972A1; CH614684A5; GB1533462A; CA1077177A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assm&nn - Dr. R. Xoer.igsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE 9604Λ79

PA Dr. Zumstein et al, 8 München 2, Bräuhausstraße

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE A TELEFON: SAMMEL-NR 225341 TELEGRAMME: ZUMPAT TELEX 529979

6/Li
Case 4569

STERLING DRUG INC., New York, N.Y., USA

Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Ammoniak aus Abwasser

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Behandlung von Abwasser, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beseitigen von Ammoniak-Stickstoff aus Wasser durch Vakuumdesorption des Abwassers.

In letzter Zeit wurden beträchtliche Anstrengungen auf dem Gebiet der Behandlung von Abwasser, und zwar sowohl von Haushalts- als auch Industrieabwasser, mit dem Ziel unternommen, daß das Abwasser in Aufnahmegewässer bei einer minimalen Verschmutzung derselben eingeleitet werden kann. Die Notwendigkeit, Abwasser zu behandeln, nimmt ständig zu. Eine der Notwendigkeiten, die in ständiger Zunahme begriffen ist, betrifft

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die Beseitigung von Stickstoff aus vorgereinigtem Abwasser, d.h. ein Abwasser, das bei der Vorreinigung zur Beseitigung anderer verschmutzender Bestandteile vorbehandelt worden ist. Das Bedürfnis nach Beseitigung von Stickstoff ist in der Druckschrift der United States Environmental Protection Agency mit dem Titel "Nitrification and Denitrification Facilities, Wastewater Treatment" zum Ausdruck gebracht. In dieser 1973 erschienenen Veröffentlichung wird vom Technology Transfer Seminar insbesondere folgendes ausgeführt: "Im Hinblick auf die Eutrophie des Tageswasser stellen Stickstoff in fester Form von Ammoniak und Nitrationen einen der bedeutendsten Nährstoffträger für grünen Seetang dar, und bei Abwesenheit von Stickstoff wird der blau-grüne Seetang fixiert. Die Stickstoffbeseitigung aus Abwasser ist somit in manchen Anwendungsgebieten erforderlich und das Bedürfnis ' hiernach wird steigen. Wenn die Ableitung in Seen oder Auffangbecken bei ausreichenden Verweilzeiten erfolgt, reicht die saisonbedingte Beseitigung nicht aus, und eine Wirkung während 365 Tagen pro Jahr ist erforderlich." In dieser Veröffentlichung sind biologische Systeme zur Nitrierung vorgeschlagen, auf die eine biologische Denitrierung zur Beseitigung von Stickstoff aus dem Abwasser erfolgt. Biologische Systeme sind jedoch in vielerlei Hinsicht kompliziert, beispielsweise im Hinblick auf die geringe Widerstandsfähigkeit der Bakterien, der Temperaturänderung, der Zeilverweilzeit, der kohlenstoffhaltigen B.O.D., des pH-Wertes, der Verfügbarkeit der Kohlenstoff quelle und der Möglichkeit der Wiederverschmutzung durch die Behandlungsweise selbst. In Fortsetzung dieser Veröffentlichung im Jahre 1973 liegt eine Veröffentlichung vom Jahre 1974 von der United States Environmental Protection Agency unter dem Titel:"Physical-Chemical Nitrogen Removal-Wastewater Treatment" vor. In dieser Veröffentlichung ist ausgeführt, daß alle bisher bekannten Behandlungsweisen zur Beseitigung von Stickstoff aus Abwasser gewisse Nachteile besitzen, und daß kein einziges Verfahren dem anderen derart überlegen ist, daß es allgemein verwendbar zur Beseitigung von Stickstoff aus Abwasser geeignet ist. Bei einigen in dieser Veröffentlichung von

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1974 behandelten Verfahren ist eine physikalisch-chemische Vorgehensweise vorgesehen, wie z.B. ein Ionenaustausch und die Knickpunktehlorung. Die Verwendung solcher Vorgehensweisen ist jedoch infolge der unüberschaubar hohen Kosten, den Schwierigkeiten bei der Steuerung und infolge der Wiederverschmutzung durch die entstandenen Substanzen fraglich. Eine weitere in der Veröffentlichung von 1974 beschriebene Behandlungsweise betrifft das Ammoniak-Stripping-Verfahren. Das Ammoniak-Strippen von Ammoniakstickstoff aus Abwasser weist wenigstens einige wenige theoretische Vorteile auf, da hiermit auf bekannte Art und Weise vorbehandelte bzw. vorgereinigte Abwässer verarbeitet werden können. Bei einem Ammoniak-Stripping-Verfahren wird gelöstes Ammoniak enthaltendes Abwasser durch einen Rieselturm bzw. Wäscher geleitet, in dem Luft zirkuliert. Die zirkulierende Luft beseitigt einen gewissen Anteil des Ammoniaks, der sich aus dem vorgereinigten Abwasser abscheidet. Bei dieser Behandlung nimmt der pH-Wert des vorgereinigten Abwassers zu, um die Menge an Stickstoff in Form von Ammoniakgas im Abwasser, verglichen mit der Menge an Stickstoff in Form von gelösten Ammoniumionen zu konzentrieren. Beim Ammoniak-Strippen wird das Ammoniakgas nicht vollständig abgeführt bzw. beseitigt, da das Ammoniakgas im Abwasser leicht löslich ist. Das Ammoniak-Stripping-Verfahren besitzt den Nachteil einer geringen Wirksamkeit bei kalter Umgebung, und es bestehen die Möglichkeiten von Nachfolgeschwierigkeiten, so daß die Leistungsfähigkeit bzw. die Wirksamkeit vermindert ist, und zudem tritt ein Ammoniakgas-Ausstoß zur Atmosphäre hin auf. /

Die vorliegende Erfindung ist bevorzugt zur Anwendung bei sehr schwierigen Behandlungsweisen geeignet, wobei beträchtliche Mengen an Ammonaik-Stickstoff vorhanden sind. Ammoniak-Stickstoff ist im Abwasser sowohl als Ammoniumionen als auch als Ammoniakgas vorhanden. Das Verhältnis der Menge an Ammoniakgas zuAmmonium ionen ist eine Funktion des pH-Wertes und der Temperatür des Abwassers oder des vorgereinigten Abwassers. Beispielsweise läßt sich das Verhältnis von Ammoniak zu Ammoniumionen

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bei einem Abwasser mit einer Temperatur von ungefähr 25°C durch folgende Gleichung ausdrucken:

log

NH,

NH/

= pH-9,25

Bei höheren Temperaturen nimmt der prozentuale Gehalt an Ammoniakgas bei entsprechendem pH-Wert zu. Bei fallenden Temperaturen nimmt entsprechend der prozentuale Anteil von Ammoniakgas bei vorgegebenem pH-Wert ab.

Bei einigen Ammoniak-Stripping-Verfahren wird das einströmende, vorgereinigte Abwasser, das zuvor zur Beseitigung anderer verschmutzender Bestandteile behandelt worden ist, mit einer Substanz, wie z.B. Calciumoxid, vermischt, so daß sich eine stark basische Flüssigkeit ergibt. Die Verwendung von Calciumoxid weist zusätzlich den Vorteil der Beseitigung von Phosphaten durch Ausfällen auf. Der pH-Wert der Flüssigkeit steigt über einen pH-Wert von 10 an. Wie eingangs aufgeführt, ist das Verhältnis von Ammoniakgas zu Ammoniumionen im Abwaser oder in dem vorgereinigten Abwasser desto höher , je höher der pH-Wert. Bei höheren Konzentrationen von Ammoniakgas kann mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrens-·, das später erläutert wird, ein höherer Prozentsatz an Ammoniakgas abgeführt werden, um den Gesamtammoniak-Stickstoffgehalt des Abwassers beträchtlich zu reduzieren.

Weiterhin ist es bekannt, daß Ammoniakgas aus einer Flüssigkeit abscheidbar ist, die mit Ammoniakgas verschmutzt ist, wenn diese Flüssigkeit durch Erwärmen der Flüssigkeit bis zum Siedepunkt zum Sieden gebracht wird. Diese Tatsache findet bei dem Keljdahl-Test für Ammoniak in einer Flüssigkeit Anwendung. Das Sieden kann auch dadurch erhalten werden, daß der absolute Druck in

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flüssigen Substanz, die gelöstes Ammoniakgas enthält, auf den Dampfdruck proportional zur Temperatur der verschmutzten Flüssigkeit abgesenkt wird.

Die Nachteile, die bei bekannten Behandlungsweisen zur Beseitigung von Ammoniakgas aus dem Abwasser oder aus dem vorgereinigten Abwasser auftreten, werden mit der Erfindung überwunden, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vakuumdesorption von Ammoniakgas aus vorgereinigtem Abwasser betrifft. Die Bezeichnung Abwasser bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf jede flüssige Abwasserart, und zwar unabhängig von jeder Vorbehandlung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beseitigung von Ammoniak-Stickstoff aus Abwasser, bei dem der pH-Wert des Wassers in Richtung starker Basizität ansteigt, und bei dem das freie Ammoniak aus dem Abwasser abgeführt wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Beseitigung durch Beaufschlagung des Abwassers mit Vakuum bzw. Unterdruck , so daß ein absoluter Druck erzeugt wird, der nicht größer als der ungefähre Dampfdruck des Abwassers ist, wobei Ammoniak von dem vorgereinigten Abwasser desorbiert wird, und das desorbierte Ammoniak in einer flüssigen Substanz desorbiert wird, dessen pH-Wert wesentlich geringer als jener des Abwassers bei starker Basizität ist.

Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Beseitigung von Ammoniak-Stickstoff aus Abwasser angegeben, die eine Einrichtung zum Erhöhen des pH-Wertes des Abwassers, Behälter zur Aufnahme des Abwassers mit hoher Basizität, Einrichtungen zum Erzeugen eines Vakuums, das ungefähr dem Dampfdruck des Abwassers entspricht, Verbindungseinrichtungen zur Verbindung der Vakuumerzeugungseinrichtungen mit den Behältern, wobei Ammoniak aus dem Abwasser desorbiert wird, und Einrichtungen zum Aufnehmen einer flüssigen Substanz mit einem pH-Wert, der geringer als die starke Basizität des Abwasser ist, und zum Aussetzen des

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desorbierten Ammoniaks der flüssigen Substanz aufweist, wobei das desorbierte Ammoniak durch die flüssige Substanz reabsorbiert wird.

Vorzugsweise ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Erzeugung und Einleitung von Gasblasen vorgesehen, und zwar von einem Gas, das nur geringfügig im Abwasser in dem Desorptionsbehälter lösbar ist. Auf diese Art und Weise wird die Molekularbewegung angeregt, so daß die kleinen, freigesetzten Gasblasen im Abwasser die Oberflächenspannung verringern. Da ein dem Dampfdruck des Abwassers entsprechender Unterdruck beim Abwasser in dem Desorptionsbehälter erzeugt wird, expandiert das ungefähr bei Atmosphärendruck eingeleitete Gas in dem Behälter schnell und erzeugt ein Volumen von Blasen zur Reduzierung der Oberflächenspannung, so daß die Abfuhrgeschwindigkeit von Ammoniakgas aus dem Abwasser bei sehr geringen Mengen von Gas zunimmt. Diese Anregung der Molekularbewegung durch das Einleiten eines wenig löslichen Gases, wie z.B. Stickstoff oder Luft, forciert die Gesamtbeseitigung von Ammoniakgas, dessen Prozentgehalt durch die Änderung des pH-Wertes des Abwassers angestiegen ist. Die Blasen bewirken eine Anregung bei geringer Naßdampfbildung in der Substanz des Abwassers, die im Desorptionsbehälter einem hohen Unterdruck ausgesetzt ist.

Vorzugsweise besitzt die Flüssigkeit, in der das desorbierte Ammoniakgas darauffolgend absorbiert wird, einen niedrigeren pH-Wert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die absorbierende Flüssigkeit sauer. Zusätzlich besitzt sie eine verminderte Temperatur, die durch Kälteanlagen oder anderen Kühleinrichtungen geliefert wird, um die Fähigkeit zur Absorption von Ammoniakgas zu steigern.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Abwasser im Desorptionsbehälter zur Verringerung der Oberflächenspannung des Abwassers erwärmt, und das Vermögen des

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Abwassers, gelöstes Ammoniakgas zu binden, nimmt ab. Hierdurch wird die Beseitigung von Ammoniakgas aus dem Abwasser im Desorptionsbehälter forciert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der absolute Druck in dem DeSorptionsbehälter verringert, der Abwasser mit einem vorgegebenen pH-¥ert enthält, so daß der Druck im Abwasser dem Dampfdruck bei .der Zunahme der Temperatur des Abwassers entspricht. Dadurch wird ein schnelles Freisetzen von Ammoniakgas trotz der Tatsache erzielt, daß das Gas im Abwasser leicht löslich ist. Da das Ammoniakgas im Abwasser leicht löslich ist, ergibt ein absoluter Druck, der höher als der Dampfdruck bemessen ist, der der Temperatur des Abwassers entspricht, keine ausreichende Beseitigung von Ammoniakgas durch die Erzeugung des Unterdrucks allein. Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann eine Beseitigung von über 90% erzielt werden, was ausreichend zufriedenstellend ist. Die gebildeten Dämpfe und die desorbiertan Gase werden abgeführt und vom Desorptionsbehälter zu einem weiteren Behälter geleitet, in dem die Gase und Dämpfe zur darauffolgenden Beseitigung oder Wiederverwendung wieder gelöst und/oder kondensiert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Unterdruckwerte in dem Desorptionsbehälter durch eine entsprechende Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugt, die einen ersten Behälter enthält, der vollständig mit einer Flüssigkeit aufgefüllt ist und gegen das Eindringen von Gas aus der Atmosphäre abgeschlossen ist. Die Flüssigkeit wird dann von dem gefüllten Behälter abgezogen. Auf diese Art und Weise nähert sich der absolute Druck in dem Hohlraum des ersten Behälters, der sich durch das Abziehen der Flüssigkeit aus diesem Behälter bildet, dem Dampfdruck der Flüssigkeit in dem ersten Behälter. Der Dampfdruck der Flüssigkeit in dem entleerten Behälter ist ein Funktion der Temperatur der Flüssigkeit. Der Dampfdruck von Wasser bei 100⁰C entspricht ungefähr dem Atmosphärendruck bei

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Normalnull, d.h. 760 mm. Der Dampfdruck von Wasser bei 20⁰C beträgt 17535 mm und bei O⁰C nur 4,5 mm. Demzufolge entspricht der in dem evakuierten Behälter erzeugte Unterdruck ungefähr dem Dampfdruck nach Maßgabe der Temperatur der Flüssigkeit in dem evakuierten Behälter. Bei den oben angegebenen Werten ist angenommen, daß die Flüssigkeit in dem evakuierten Behälter Wasser ist, das beispielsweise hierfür verwendbar ist. Dieser in der Flüssigkeit in dem evakuierten Behälter erzeugte Niederdruck, der dem Dampfdruck der Flüssigkeit entspricht, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dann an einen Dssorptionsbehälter angelegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur der verdrängten Flüssigkeit in den Verdrängungsbehälters auf eine Temperatur reduziert, die unterhalb der Temperatur des Abwassers liegt. Demzufolge sinkt der Druck des Unterdrucks in dem Desorptionsbehälter auf einen Druckwert ab, der in der Nähe des Dampfdruckes der kühleren Flüssigkeit in dem verdrängten oder evakuierten Behälter ist, der tiefer liegt als der Dampfdruck des Abwassers. Der Beaufschlagung des Desorptionsbehälters mit diesem niedrigen Druck schließt sich eine zusätzliche Verdrängung der kühleren Flüssigkeit in dem Verdrängungsbehälter an, bis der Verdrängungsbehälter auf ein vorgegebenes Maß evakuiert ist. Auf diese Weise herrscht in dem Desorptionsbehälter ein relativ niedriger Druck, wodurch bewirkt wird, daß im Desorptionsbehälter ungefähr der Dampfdruck des Abwassers vorhanden ist, das eine Temperatur aufweist, die oberhalb der Temperatur der verdrängten Flüssigkeit liegt. Auf diese Art und Weise wird ein hoher prozentualer Anteil von nicht gelöstem Ammoniakgas aus dem zu behandelnden Abwasser entzogen. Die bei der Verdrängung der Flüssigkeit zur Reduzierung der Temperatur abgeführte Wärme kann dem Abwasser wiederum zugeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich der Beaufschlagung des Desorptionsbehälters mit Niederdruck oder Vakuum eine Evakuierung eines zweiten Verdrängungsbehälters

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an, der mit einer vom ersten Verdrängungsbehälter abgezogenen oder abgepumpten Flüssigkeit aufgefüllt wird, wenn der erste Behälter evakuiert wird. Bei zwei Verdrängungsbehältern wird ein ungefähr gleichmäßiges Vakuum für den Desorptionsbehälter durch die wechselweise Evakuierung der beiden Behälter erzeugt, wobei die Flüssigkeit von einem zum anderen Behälter und umgekehrt gepumpt werden kann. Nachdem einer der Verdrängungsbehälter entleert oder evakuiert worden ist, sind in dem freien Raum oder im Hohlraum oberhalb der Flüssigkeit des Behälters Ammoniakgas oder andere Gase vorhanden, die teilweise in Wasser löslich sind, wie z.B. Luft und Stickstoff, sowie Dämpfe, wie z.B. Wasserdampf. Diese Gase und Dämpfe wurden teilweise der Flüssigkeit in dem Desorptionsbehälter entzogen, der kontaminierte Flüssigkeit enthält,und diese wird mit Hilfe des Vakuums zu dem Verdrängungsbehälter abgezogen. Diese Gase und Dämpfe in dem freien Raum oberhalb des Flüssigkeitspegels in dem Verdrängungsbehälter werden entweder in der Flüssigkeit des Verdrängungsbehälters absorbiert oder zur Atmosphäre abgegeben, wenn der Behälter darauffolgend mit Flüssigkeit aus einem anderen Verdrängungsbehälter aufgefüllt wird. Da Ammoniak in Wasser oder ähnlichen Flüssigkeiten mit geringem pH-Wert leicht löslich ist, wird das Ammoniakgas wiederum in dem Wasser des Verdrängungsbehälters reabsorbiert, wenn nicht eine Abscheideeinrichtung, wie z.B. ein Sammelbehälter, zur Reabsorbierung des Ammoniakgases vorgesehen ist, bevor dieses in die Flüssigkeit des Verdrängungsbehälters gelangt. Die Verdrängungsgeschwind!gkeit der Flüssigkeit in den beiden Verdrängungsbehältern ist proportional zur Pumpgeschwindigkeit, die durch die Pumpen für das wechselweise Auffüllen und Evakuieren der beiden Verdrängungsbehälter bestimmt ist, welche als ein Unterdruckerzeuger zur Erzeugung des Unterdrucks in dem Desorptionsbehälter wirken.

Je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Flüssigkeit in den Verdrängungsbehältern und der kontaminierten vorgereinigten Flüssigkeit in dem Desorptionsbehälter ist, desto größer ist

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ist der Dampfdruckunterschied zwischen diesen beiden Behältern. .Er wirkt auf die Desorptionswirkung und die Auswirkung des Desorptionsvorganges ein und ist ebenfalls eine Funktion der Verdrängungsgeschwindigkeit bei den beiden Unterdruck erzeugenden Verdrängungsbehältern.

Vorzugsweise wird der in dem Desorptionsbehälter herrschende absolute Druck weiter durch eine zusätzliche Pumpeinrichtung, wie z.B. eine Verdrängerpumpe oder ein· Kapselgebläse, abgesenkt.

Die Erfindung liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Desorbieren von Ammoniakgas aus einem Abwasser, welche in einem weiten Temperaturbereich äußerst wirksam durchführbar sind und wodurch beträchtliche Anlagekosten eingespart werden können.

Vorzugsweise liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der ein Vakuum bzw. ein Unterdruck erzeugt wird, der dem Dampfdruck des vorgereinigten Abwassers entspricht, nachdem dem vorgereinigten Abwasser eine hohe Basizität verliehen worden ist.

Erfindungsgemäß wird erzielt, daß die Fähigkeit des Abwassers, Ammoniakgas zu binden, reduziert wird, so daß die Beseitigung dieses Gases von dem vorgereinigten Abwasser forciert wird.

Vorzugsweise ermöglicht die vorliegende Erfindung die Anwendung einer Differenz der Dampfdrucke in Abhängigkeit einer Differenz in den Temperaturen der Flüssigkeit, wodurch Ammoniakgas aus einem Abwasser abgeführt bzw. beseitigt wird.

Insbesondere wird beim Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Anregung der Molekularbewegung durchgeführt, um die Oberflächenspannung zu reduzieren, und um die Abfuhr von Ammoniakgas aus einem Abwasser zu steigern.

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Vorzugsweise wird gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung erzielt, daß eine Differenz zwischen der Unterdruck erzeugenden Einrichtung und dem Desorptionstank auf mechanische Art und Weise erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Strömungsplan gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Ammoniakgaskonzentration bei verschiedenen pH-Wert-Lösungen von Abwasser zeigt;

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung Ammoniakgas aus der Lösung bei verschiedenen Temperaturen des Abwassers abgeführt wird, und ferner ist in diesem Diagramm die Auswirkung der Temperatur auf die Abfuhrrate bzw. -beseitigungsgeschwindigkeit bei einem pH-Wert von 10,5 aufgezeigt;

Fig. 4,4A-und 4B sind vergrößerte Ansichten der.Auslegung der Entlüftung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht in teilweise geschnittener Darstellung, die die Anregung der Molekularbewegung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert;

Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht eines Zweistellungs-Leerlaufventils, das für den Einlaß an den Verdrämgungsbehältern bei den bevorzugten Ausführungsformen gemäß den Fig. 1, 7 und 8 bestimmt ist;

Fig. 7 ist ein schematischer Strömungsplan einer vereinfachten, bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. TA, 7B, 7C und 7D sind jenen der Fig. 7 ähnliche Ansichten, die die verschiedenen Betriebscharakteristika der vereinfachten, in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform verdeutlichen, deren Beschreibung auf die in den Fig. 1 und 8 gezeigten Ausführungsformen Bezug nimmt;

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Fig. 8 ist ein Strömungsplan, der schematisch eine weiter vereinfachte, bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung in der in Fig. 1 gezeigten Ausbildungsform darstellt; und

Fig. 9 ist ein schematischer Strömungsplan gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Anhand der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist eine Einrichtung A zum Abführen von Ammoniakgas aus einem Abwasser gezeigt, die einen Vakuum- bzw. Unterdruck-Erzeuger 10, einen Ammoniakdesorptionsbehälter 12, eine Einlaßeinrichtung 14, einen Abfangbehälter bzw. Akkumulator 20, eine erste Vakuumsverbindungseinrichtung 22 und eine zweite Vakuumsverbindungseinrichtung 24 aufweist. Jeder dieser Einzelteile wird im folgenden näher erläutert,und auf die Durchführung gemäß der in Fig. 1 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform wird eingegangen.

Der Vakuumerzeuger 10 dient zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Behälter 12, und zwar zur Erzeugung eines derartigen Unterdrucks, der dem Dampfdruck des Abwassers in dem Behälter 12 entspricht. Wenn der Dampfdruck des abströmenden Mediums in dem Behälter 12 erreicht ist, siedet das abströmende Medium und bewirkt eine Beseitigung von Ammoniak, obwohl Ammoniak im Abwasser leicht löslich ist und nicht auf einfache Art und Weise mit entsprechenden Ausbeuten bei höheren Druckwerten abgeführt werden kann. Verschiedene Ausbildungsformen eines Vakuumerzeugers sind möglich. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung weist der Vakuumerzeuger 10 eine Einlaßleitung 30 für Wasser oder eine andere entsprechende, als Pumpe wirkende Flüssigkeit auf. Der Einlaß wird durch ein selektiv betätigbares Ventil 32 reguliert, das den Einlaß entsprechend mit einer vertikal verlaufenden Rohrleitung 34 verbindet. Die oberen Verzweigungen 40,42 der Rohrleitung 34 stehen mit den Verdrängungsbehältern A,B über entsprechend wechselweise betätigbare Ventile 44,46 in Verbindung. Diese Ventile können . Zweistellungsventile bzw. Zweigwegventile sein, um einen Ruhezustand beim

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Füllzyklus im Oberteil zu erzeugen, wie dies schematisch in Fig. 6 dargestellt ist. Die unteren Abzweigungen 50,52 der vertikalen Leitung 34 enthalten Rückschlagventile 54,56, die eine Strömung in Richtung der Pfeile in Fig. 1 durchlassen.

Aus einem später zu erörternden Grund ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Wärmeaustauscher 60 zur Kühlung der Flüssigkeit vorgesehen, die durch die vertikal verlaufende Rohrleitung 34 strömt. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist der Wärmeaustauscher 60 einen Einlaß 62 für kalte Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, und einaiFlüssigkeitsauslaß 64 auf. Die am Einlaß 62 eintretende Flüssigkeit kann durch entsprechende Kälteaggregate gekühlt werden, die nicht dargestellt sind. Für die Behälter A und B sind untere Pumpen 70,72 zum Pumpen der Flüssigkeit zwischen den beiden Behältern auf die später beschriebene Art und Weise vorgesehen. Eine Ablaßleitung 74 ist durch ein selektiv betätigbares Ventil 76 regulierbar, über das Flüssigkeit aus dem Vakuumerzeuger 10 gegebenenfalls abgelassen werden kann. Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Kontamination der Flüssigkeit in den Behältern A und B durch Ammoniakgas von dem Desorptionsbehälter 12 geringfügig durch die Anordnung eines Akkumulators oder einer Waschvorrichtung 20 unterbunden. Die Wirkungsweise des Akkumulators zum Abführen von Ammoniakgas aus dem Behälter 12 wird später beschrieben.Wenn eine absorbierende Baugruppe zwischen dem Vakuumerzeuger 10 und dem Behälter 12 angeordnet ist, kann eine bestimmte Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden, nochmaligen Einspeisungen der Flüssigkeit in die Behälter A,B, verstreichen. Hierbei bewirkt nur der in der Flüssigkeit der Behälter A,,B kondensierte Dampf eine Vergrößerung des Flüssigkeitsvolumens .

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind an den Behältern A, B entsprechende Einrichtungen zum Abtasten der oberen Pegel der Flüssigkeit in den Behältern vorgesehen. Hierfür gibt es ver-

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schiedene Arten von Flüssigkeitspegel-Abtasteinrichtungen, die schematisch als Hochpegelsensoren 84,86 dargestellt sind. Die Hochpegelsensoren gemäß der bevorzugten Ausführungsform unterbrechen den Füllzyklus der Behälter nicht. Diese sind in Verbindung mit Leerlauf- bzw. Ruheventilen 44,46 und Absperrventilen 104,106 auf weiter unten näher beschriebene Art und Weise vorgesehen.

Am Oberabschnitt der Behälter A,B sind zwei Gasauslaß- und Flüssigkeitsabscheideinrichtungen 90,92 vorgesehen, die Rückschlagventile 94,96, Gasauslässe 97,98, die am Oberteil der Standrohre 100,102 angeordnet sind, die mit dem Oberteil der Behälter A,B in Verbindung stehen, wechselweise betätigbare Ventile 104,106 und Flüssigkeitspegel-Bestimmungseinrichtungen 110,112 enthalten. Die Pegelbestimmungseinrichtungen enthalten nach unten verlaufende Meßnadeln oder Sonden 114,116. Die Meßnadeln bestimmen den maximalen oberen Pegelstand der Flüssigkeit in den Behältern A,B während des Grundbetriebs des Vakuumerzeugers 10. In Vervollständigung der Beschreibung der einzelnen Baugruppe des Vakuumerzeugers sind wechselweise betätigbare Ventile 120,122 vorgesehen, die mit den Standrohren 100,102 und mit einer Vakuumleitung 130 in Verbindung stehen, die ihrerseits mit dem Behälter 12 über die Vakuumverbindungseinrichtungen 22,24 und dem Akkumulator 20 verbunden ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7» 7A-D ist die Betriebsweise des Vakuumerzeugers 10 erörtert. In Fig. 7 ist die Vorrichtung A¹ etwas vereinfacht dargestellt. Die Vakuumleitung I30 ist direkt mit dem Ammoniak-Desorptionsbehälter 12 ohne Zwischenverbindung mit den beiden Verbindungseinrichtungen 22,24 und dem Akkumulator 20 verbunden. Dies ist eine vereinfachte Ausbildungsform der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung und dient zur Erläuterung der Betriebsweise des Vakuumerzeugers 10. Wie in Fig. 7A gezeigt, wird das Ventil 32 geöffnet, um Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, in die vertikale Leitung 34- einzuspeisen. Zu

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diesem Zeitpunkt sind die Ventile 44,46 vollständig geöffnet, und die Ventile 104,106 werden geöffnet. Folglich füllen sich die Behälter A,B auf den minimalen Pegelstand 80,82, wie schematisch in Fig, 1 gezeigt, auf. Jegliches in den Behältern A,B eingeschlossene Gas wird nach außen über die Rückschlagventile 94,96 gedrückt. Nachdem der minimale Pegelstand, wie schematisch in Fig, 7A gezeigt ist, eingenommen ist, wird das Ventil 46 vollständig geschlossen, so daß die gesamte Flüssigkeit von der Einlaßleitung 30 über das Rohr 34 in den Behälter A gelangt. Die Rückschlagventile 54,56 verhindern eine Strömung der Flüssigkeit nach unten durch das Rohr 34. Während die Flüssigkeit weiter in den Behälter A durch die obere Abzweigung 40 und das Ventil 44 einströmt, steigt der Flüssigkeitspegel, wie in Fig. 7B gezeigt, an, Hierbei wird Gas in dem freien Raum oberhalb der ansteigenden Flüssigkeit komprimiert und über das offene Ventil 104 aus dem Gasauslaß 97 über das Rückschlagventil 94 abgegeben. Dieser Füllvorgang wird solange durchgeführt, bis der Behälter A vollständig aufgefüllt ist, was durch den oberen Pegelsensor 110, wie in Fig. 1 gezeigt, erfaßt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ventile 32,34 und 104 geschlossen. Hierbei wird Flüssigkeit oberhalb des Ventils 104 zu dem Zweck, wie dies anhand von Fig, 4 erörtert ist, eingeschlossen. Daraufhin, wie in Fig, 7C gezeigt, wird die Pumpe 70 zur Evakuierung der Flüssigkeit aus dem Behälter A eingeschaltet und pumpt die Flüssigkeit über das Rückschlagventil 54, die untere Abzweigung 50 und die vertikal verlaufende Rohrleitung 34. Nach einer vorbestimmten Zeit, während der jegliches Gas in der vertikalen Leitung gereinigt wird, wird das Ventil 46 der Abzweigung 42 vollständig geöffnet, Somit kann die Flüssigkeit von dem Behälter A in den Behälter B eintreten. Hierbei wird das Ventil 106 geöffnet, so daß, wenn Flüssigkeit in den Behälter B eintritt und sich dieser Behälter auffüllt, nicht gelöstes Gas und jeglicher, nicht kondensierte Dampf über das Ventil I06 und das Rückschlagventil 96 und den Gasauslaß 98 abgegeben werden. Diese Gasabfuhr wird solange durchgeführt, bis der Behälter B zu einem Pegel aufge-

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füllt ist, der durch den Meßfühler 116 des Pegelsensors 112, wie in Fig. 1 gezeigt, bestimmt ist. Yiahrend dieser Zeit wird ein Vakuum oberhalb des abfallenden Flüssigkeitspegels in dem Behälter A erzeugt, welches durch die Verbindung des offenen Ventils 120 mit der Vakuumleitung 130 weitergeleitet wird, die mit dem Ammoniak-Desorptionsbehälter 12 in Verbindung ist.

Das Vakuum bzw. der Unterdruck in dem Behälter A ist durch den Dampfdruck der Flüssigkeit in dem Behälter bestimmt, und dieser Dampfdruck nimmt mit der Temperatur ab* Aus diesem Grunde ist ein Wärmeaustauscher 60, wie in Fig. 1 gezeigt, vorgesehen, um die Temperatur der Flüssigkeit in den Behältern A und B zu verringern. Hierbei nimmt der Unterdruck durch, die Verringerung des Dampfdruckes, der sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem zu evakuierenden Behälter einstellt, zu.

Nachdem der Behälter A entleert bzw. evakuiert worden ist, und der Behälter B aufgefüllt wurde, findet die Umkehrung der Betätigung statt, während der der Behälter B evakuiert ~ und der Behälter A aufgefüllt wird. Dies ist in Fig. 7D gezeigt. Hierbei wird das Ventil 44 vollständig geöffnet, nachdem die Pumpe 72 eingeschaltet worden ist, um Flüssigkeit von dem Behälter B zu dem Behälter A zu pumpen. Das Ventil 104 wird geöffnet und das Ventil 122 geschlossen. Hierbei steht die Vakuumleitung 130 mit dem Niederdruckvakuum in Verbindung, das oberhalb des absinkenden Pegels der Flüssigkeit in dem Behälter B erzeugt worden ist. Um eine positive Flüssigkeitsabdichtung oberhalb des Behälters B vorzusehen, wird das wechselweise betätigbare Ventil 106 während der Evakuierung des Behälters B geschlossen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4,4A und 4B sind der Flüssigkeitsabscheidvorgang oder die Behälterverschlußeinrichtung oberhalb der Behälter A und B schematisch dargestellt. Während des Füllvorgangs tritt komprimiertes Gas zuerst in das Standrohr 100 über das offene Ventil 104, wie in Fig. 4 gezeigt, ein. Das Gas

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tritt über das Rückschlagventil 94 und den Auslaß 97 aus, wenn der Druck Atmosphärendruck überschreitet. Während des weiteren Auffüllvorgangs des Behälters steigt die Flüssigkeit über das Standrohr 100 auf und passiert das offene Ventil 104, wie in Fig. 4a gezeigt. Komprimiertes Gas oberhalb der Flüssigkeit wird noch durch die Auslässe 97 und das Auslaßventil 94 abgegeben. Wenn die Flüssigkeit die Meßnadel 114 erreicht, die in einem Gehäuse untergebracht ist, das einen Hohlraum bestimmt, der mit dem Oberabschnitt des Verdrängerbehälters in Verbindung steht, wird der Flüssigkeitssensor 110 erregt, um das Ventil 104 zu schließen, und die Flüssigkeit strömt oberhalb des Ventils 104. Zusätzlich zeigt der Pegelsensor 110 ebenfalls an, daß der Behälter'gefüllt ist, und die entgegengesetzt wirkende Pumpwirkung stellt sich ein, wie dies oben beschrieben worden ist. Jeder geeignete Regulierungsmechanismus kann zur Betätigung der verschiedensten Ventile und Pegelsensoren Verwendung finden,» die hierin beschrieben sind, und der Aufbau dieser Reguliermechanismen ist nicht Gegenstand der Erfindung. Wenn Flüssigkeit oberhalb des geschlossenen Ventils 104 eingeschlossen ist, bildet sich eine Flüssigkeit-Gasdichtung, um ein unbeabsichtigtes Eindringen von Luft bei Atmosphäre zu verhindern, während der Behälter unterhalb des Standrohres 100 evakuiert wird. Sobald die Pumpe eingeschaltet wird, um den Behälter unter dem Standrohr 100 nochmals zu füllen, wird das Ventil 104 geöffnet. Hierbei kann die Flüssigkeit oberhalb des Ventils 104 infolge der Schwerkraft in den Behälter bei dem nächsten Füllzyklus strömen.

Wie gezeigt, wird das Vakuum mit Hilfe des Vakuumerzeugers 10 erzeugt und liegt über die Leitung 130 an. Dieses Vakuum besitzt einen Druck, der durch den Dampfdruck oberhalb der Flüssigkeit in dem evakuierten Behälter bestimmt ist, der temperaturabhängig ist. Bei Verringerung der Temperatur der Flüssigkeit in den Behältern A,B ist ein niedrigerer Dampf druck möglich, und " dabei wird ein höheres Vakuum erzeugt. Dieser niedrigere

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Druck oder das höhere Vakuum reicht aus, um einen Niederdruck-über dem Abwasser im Behälter 12 aufrechtzuerhalten, der dem Dampfdruck des Abwassers entspricht. Dies bewirkt einen ausreichend niedrigen Druck oberhalb dieser Flüssigkeit, um das gelöste Ammoniak in dem Abwasser zu beseitigen. Die Flüssigkeit in dem Behälter 12 ist einem ausreichend niedrigen Druck ausgesetzt, der gleich dem Dampfdruck des Abwassers bei der bestimmten Temperatur ist. Dadurch wird ein Sieden des Abwassers verursacht, und die Desorption des Ammoniakgases aus dem Abwasser läuft ab.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Vakuum-Ammoniak-Desorptionsbehälter 12 vorgesehen. Dieser Behälter weist einen Einlaß 140 für Abwasser auf, das über die Einlaßeinrichtung 14 mit einer Substanz vorbehandelt worden ist, die den pH-Wert des einströmenden Abwassers ansteigen läßt. In Wirklichkeit ist der pH-Wert des einströmenden Abwassers durch die erforderliche Menge an Ammoniumionen, die in Ammoniakgas überführt werden sollen, und der Temperatur des Abwassers bestimmt, wobei die Abhängigkeiten des Ammoniakgases, die in Fig. 2 gezeigt sind, zu beachten sind. Da die Materialien, die zum Heben des pH-Wertes geeignet sind, zu den gesamten Betriebskosten zusätzlich anfallen, wird der pH-Wert in dem Maße erhöht, daß eine Ausgewogenheit zwischen Kosten und Leistung vorliegt. Am Oberteil des Behälters 12 ist ein Gas- und Dampfauslaß 142 vorgesehen, der dazu dient, die Vakuumleitung 130 des Erzeugers 10 mit dem Behälter 12 zu verbinden. Ein Entlüftungsventil 144 steht in Verbindung mit dem Gasauslaß 146, um den Behälter zu entlüften und um den Behälter 12 aufgrund der Schwerkraft zu entleeren und den Behälter während des Füllens zu entlüften. Ein Ventil 148 in der Leitung 142 ist zur Verbindung des Behälters 12 mit dem Vakuum bestimmt, das in dem Erzeuger 10 erzeugt wird. Das Ventil 144 isf offen, wenn der Tank 12 mit Ammoniak-kontaminiertem Abwasser aufgefüllt wird. Das Gas oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter wird komprimiert und über das Ventil 144 und den Auslaß 146 zur Atmosphäre abgegeben. Bei dieser-An-

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Ordnung ist das ganze Gas in dem Behälter 12 nicht komprimiert und wird über Verbindungseinrichtungen 22,24 zu dem Vakuumerzeuger 10 gedrückt oder abgezogen. Nachdem der Behälter 12 gefüllt worden ist, kann das Ventil 148 geöffnet werden, um das Vakuum des Erzeugers 10 an den Behälter 12 anzulegen. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist diese Verbindung keine direkte Verbindung, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Vakuumverbindung erfolgt über Verbindungseinrichtungen 22,24 und einen Akkumulator 20. Der Behälter' 12 kann teilweise durch die Verbindung des Vakuums beim Öffnen des Ventils 148 evakuiert werden, und hierdurch wird eine Saugwirkung auf die Flüssigkeit in dem Behälter 12 über die Leitung 14O verursacht, wenn das Regelventil 188 geöffnet wird.Bei diesem Füllvorgang wird das Ventil 188 geschlossen, wenn der Behälter 12 ausreichend aufgefüllt ist. .

Eine Rezirkulationseinrichtung 150 ist an dem Behälter 12 vorgesehen. Diese Einrichtung weist eine Leitung 152, eine Pumpe 154, ein Abzweigventil 156 und eine Ablaßleitung 158 auf. Ein Wärmeaustauscher 16O ist dazu bestimmt, das Abwasser, das über die Leitung 152 zirkuliert, zu erwärmen, und weiterhin ist ein Einlaß 162 für eine erwärmte Flüssigkeit und einen Flüssigkeitsauslaß 164 vorgesehen. Der Wärmeaustauscher gibt Wärmeenergie an das Abwasser in dem Behälter 12 ab, um den Wärmeverlust bei der Verdampfung zu ersetzen, und um die tatsächliche Temperatur des Abwassers zu erhöhen. Da die Wärme von dem Abwasser in dem Behälter 12 gemäß der bevorzugten Ausführungsform aufgenommen wird, ergibt der Wärmeaustauscher 16O eine Rekuperatorwirkung bei dem kühlenden Wärmeaustauscher 60, der im Vakuumerzeuger 10 vorgesehen ist. Der Wärmeaustauscher 16O dient somit zur Wiedergewinnung und Wiederverwendung der Wärmeenergie, die durch den Wärmeaustauscher 60 oder anderen kühlenden Wärmeaustauschern der Einrichtung A entzogen worden ist. Die Erwärmung des Abwassers bringt mehrere vorteilhafte Wirkungen während des Betriebs der Vorrichtung A mit sich. Wie zuvor aufgeführt, ist der Dampf-

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druck bei einer bestimmten Flüssigkeit temperaturabhängig. Demzufolge ist bei höherer Temperatur des Abwassers im Behälter 12 der Siedepunktdruck ebenfalls höher. Der Temperaturunterschied zwischen der Flüssigkeit in dem Erzeuger 10 und dem Abwasser in dem Behälter 12 ergibt einen Druck im Erzeuger 10, derunterhalb des Dampfdruckes des erwärmten Abwassers im Behälter 12 liegt. Folgich erhält man durch Erwärmung des Abwassers im Behälter 12 und durch die Kühlung der Flüssigkeit im Erzeuger 10 ein wesentlich effektiveres Vakuumsystem, und das an dem Behälter 12 anliegende Vakuum verursacht ein schnelles Sieden des Abwassers.

Durch den Anstieg der Temperatur des Abwassers im Behälrer 12 tritt ein weiterer Vorteil auf. Dieser Vorteil läßt sich durch die Beziehung in Fig. 2 herleiten. Das Diagramm zeigt die Kurve für den Prozentsatz der Ammoniumionen, die in Ammoniakgas im Abwasser bei verschiedenen pH-Werten und bei einer vorgegebenen Temperatur, die in Fig. 2 mit 25°C angenommen ist, umgewandelt wird. Bei 25°C bei einem pH-Wert von 12,0 werden ungefähr 100% der Ammoniumionen in Ammoniakgas in dem Abwasser umgewandelt und der Desorption zugeführt. Wenn die Temperatur des Abwassers abnimmt, verschiebt sich das Diagramm in Fig. 2 nach rechts. Demzufolge wird ein geringer Prozentsatz an Ammoniumionen in Ammoniakgas bei einem vorgegebenen pH-Wert umgewandelt. Die Umkehrung trifft ebenfalls zu. Wenn die Temperatur des Abwassers zunimmt, verschiebt sich das Diagramm nach links. Demzufolge ergibt sich bei einem vorgegebenen pH-Wert des Abwassers ein höherer Prozentsatz an Ammoniumionen, die in Ammoniakgas in dem Abwasser umgewandelt werden, wenn das Abwasser erwärmt wird. Demzufolge verschiebt sich die Kurve in Fig. 2 durch die Erwärmung des Abwassers im Behälter 2 nach links, und ein größerer Prozentsatz an Ammoniakgas ist bei einem gegebenen pH-Wert vorhanden. Durch die Verschiebung der Kurve ist eine geringere basische Lösung im Behälter 12 erforderlich. Demzufolge ist weniger Material zum Erreichen des erforderlichen pH-Wertes notwendig,

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wenn das Abwasser erwärmt wird. Dadurch werden die Gesamtbetriebskosten der Vorrichtung A gesenkt. Bekanntlich ist der pH-Wert eine logarithmische Funktion, und jede Erniedrigung des erforderlichen pH-Wertes ergibt eine beträchtliche Kostenersparnis bei Durchführung des Verfahrens. Dies ist ein weiterer Vorteil, der aufgrund der Erwärmung des Abwassers im Behälter 12 mit der verfügbaren Abwärme erhalten werden kann. Der Wärmeaustauscher 16O kann unter Verwendung der Abwärme der anderen Verarbeitungsvorgänge erwärmt werden, in dieser Behandlungseinrichtung und der Behandlungsweise mit Hilfe der Vorrichtung A.

Ein weiterer Vorteil des Temperaturanstiegs in dem Abwasser im Behälter 12 kann aus dem Diagramm in Fig. 3 abgelesen werden. Dieses Diagramm zeigt die Beseitigung von Ammoniakgas aus dem Abwasser bei verschiedenen Temperaturen, bei gegebenem Vakuum, bei vorgegebener Konzentration und vorgegebenem pH-Wert. Der pH-Wert bei diesem Diagramm liegt bei 10,5. Wenn die Temperatur ansteigt, v/ird ein größerer Prozentsatz an Ammoniakgas bei einer vorgegebenen Zeitspanne abgeführt bzw. beseitigt. Auf diese Weise kann die Verweilzeit des Abwassers im Behälter 12 durch die Zunahme der Temperatur des Abwassers gesenkt werden, so daß das Verfahren gemäß einem höher liegenden Kurvenzug in Fig. 3 abläuft. Weiterhin nimmt die Abführgeschwindigkeit zu, was zu einem wesentlich wirksameren Betrieb führt, wenn die Abwassertemperatur ansteigt. Diese Kurve bezieht sich ebenfalls auf den Effekt der Oberflächenspannung. Diese nimmt mit dem Temperaturanstieg des Abwassers ab. Durch die Erwärmung des Abwassers ist demzufolge eine geringere Oberflächenspannung vorhanden, und Ammoniakgas wird im Behälter 12 mit zunehmender Geschwindigkeit freigesetzt.

Die Kurve in Fig. 3 zeigt, daß bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung hohe Prozentsätze an gelöstem Ammoniakgas aus dem Abwasser bei Temperaturen ungefähr bei 5°C abgeführt werden können. Dies ist eine wesentliche Verbesserung im Ver-

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gleich zu den bekannten Vorgehensweisen zur Beseitigung von Ammoniakgas, die hinsichtlich der Temperatur Begrenzungen unterliegen und bei Temperaturen unterhalb ungefähr 10 bis 15°C nahezu unwirksam sind. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist temperaturabhängig, wird jedoch durch die Temperatur nicht beschränkt.

Bei der gezeigten Ausführungsform gemäß der Erfindung steht ein Behälter 170 in Verbindung mit der Abflußleitung 158 des Behälters 12. Bei der Betätigung des Abzweigventils 156 kann Flüssigkeit über die Pumpe 154 und die Ablaßleitung 158 in den Behälter 170 abströmen. Die Pumpe 154 kann eingeschaltet werden, um die Ausflußgeschwindigkeit für das verarbeitete Abwasser des Behälters 12 zu steigern, nachdem der Desorptionsprozeß über eine bestimmte Zeitdauer hinweg durchgeführt worden ist. Im Behälter 170 ist ein Säureeinlaß 172 mit einem selektiv betätigbaren Ventil 174 vorgesehen, über den Säure in den Behälter zur Neutralisierung des basischen Abwassers eingespeist wird, das von dem Behälter 12 kommt. Die neutralisierte Flüssigkeit wird über den Auslaß 176 für eine Weiterbehandlung abgelassen oder in einen Flußstrom oder ein Auffangbecken eingespeist, bei denen eine sehr geringe Ammoniak-Stickstoffbelastung auftreten darf.

Bezüglich der Einlaßeinrichtung 14 sind mehrere unterschiedliche Anordnungen möglich, um den pH-Wert des zu. behandelnden Abwassers zu erhöhen. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist ein Auffang- und Mischbehälter 180 vorgesehen, der einen ersten Einlaß 182 für ein Ammoniak-Stickstoff kontaminiertes Abwasser aufweist. Calciumoxid oder andere Substanzen werden von einem Behälter 184 beigemengt, um das Abwasser basisch zu machen. Bekanntlich ist Calciumoxid zur Ausscheidung von Phospaten von Abwasser geeignet. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Ein Auslaß 186 für den Auffang- und Mischbehälter 180 erstreckt sich in Richtung eines

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selektiv betätigbaren Ventils 188 zum Einspeisen eines Abwassers mit einem vorgegebenen pH-Wert in den Behälter 12. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen zur Erzielung eines hohen pH-Wertes für das Abwasser und zum Weiterleiten des kontaminierten Abwassers zu dem Einlaß 14O des Behälters 12 möglich.

Der Sammler oder Akkumulator 20 ist zum Auffangen und Absorbieren eines Großteils des Ammoniakgases aus dem Behälter 12 bestimmt, so daß der Vakuumerzeuger 10 primär als ein Vakuumerzeuger arbeitet, ohne die zusätzliche Funktion der Absorption des im Behälter 12 desorbierten Ammoniakgases zu erfüllen. Bei der gezeigten Ausführungsform steht der Akkumulator 20 in Verbindung mit den beiden Vakuumverbindungseinrichtungen 22,24 und weist einen Behälter 200 zur Aufnahme einer Flüssigkeit oder eine flüssigen Substanz 202 bis zu einem oberen Pegel auf. Ein Auslaß 206 ist mit einer Pumpe 210 zum Drücken der Flüssigkeit 202 vom Behälter 200 über einen Pumpenauslaß 212 und ein Abzweigventil 220 zu einer Einlaßleitung 222 versehen. Eine Ablaßleitung 224 ermöglicht das Herauslassen der Flüssigkeit aus dem Behälter 200 in einen Behälter 226, wenn der absorbierte Ammoniakgehalt der Flüssigkeit 202 bis zu einer ausreichend hohen Konzentration angestiegen ist. Die Einlaßleitung 222 des Behälters 200 steht mit einem entsprechenden Sprühkopf 230 in Verbindung, der zirkulierende Flüssigkeit in das Oberteil des Behälters 200 sprüht, so daß ein Flüssigkeitsschleier 202 im Behälter 200 erzeugt wird. Ein Wärmeaustauscher 240 mit einem Einlaß 242 und einem Auslaß 244 dient zur Kühlung der Flüssigkeit 202 zur Steigerung der Fähigkeit dieser Flüssigkeit für die Absorption von Ammoniakgas und zur Erniedrigung des Dampfdruckes aus den eingangs genannten Gründen. Der pH-Wert im Akkumulator 20 gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist niedrig, so daß die Flüssigkeit 202 sauer oder nahezu sauer ist. Der pH-Wert sollte wenigstens ungefähr unterhalb des pH-Wertes des vorgereinigten Abwassers in dem Behälter 12 liegen. Zur Bildung des sauren Eustandes ist eine Säureregu-

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liereinrichtung 250 vorgesehen, die einen Säureeinlaß 252 und einen Flüssigkeitseinlaß 254 besitzt. Die Flüssigkeit ist meistens Wasser. Ein Dosierventil 256 dosiert entsprechende Mengen an Säure und Flüssigkeit in der Leitung 212 über die Einlaßleitung 258. Beim Einspeisen wird das Abzweigventil betätigt, um Flüssigkeit 202 aus dem Behälter 200 über die Ablaßleitung 224 ausfließen zu lassen. Daraufhin wird das Abzweigventil· 220 geschlossen und eine saure, flüssige Mischung wird in die Leitung 212 gelenkt« Nachdem eine ausreichende Menge an Flüssigkeit dem Akkumulator eingespeist worden ist, wird das Dosierventil 256 abgestellt. Daraufhin arbeitet der Akkumulator 20 und absorbiert im Behälter 12 desorbiertes Ammoniakgas- Da das Ammoniakgas den pH-Wert der Flüssigkeit 202 vermindert, kann es in periodischen Zeitabständen erforderlich "sein, mehr Säure einzuspeisen oder mehr Säure und mehr Flüssigkeit über die Säurereguliereinrichtung 250 einzuspeisen. Nachdem die Flüssigkeit mit absorbiertem Ammoniakgas stark angereichert ist, wird der Akkumulator wiederum, wie eingangs beschrieben, beschickt.

Um die Vakuumleitung 130 von dem Vakuumerzeuger 10 mit dem Gasauslaß 142 des Behälters 12 zu verbinden, sind zwei Vakuumverbindungseinrichtungen 22,24 vorgesehen. Diese Einrichtungen bewirken nicht nur eine Verbindung des Vakuums von dem Erzeuger 10, sondern ebenfalls kann das Vakuum gemäß folgender Ausführungen gesteigert werden. Unter Bezugnahme auf die Verbindungseinrichtung 22 weist diese eine Gasverdrängungspumpe 260 mit einem Überlaufventil bzw. Bypaßventil 262 auf. Bekanntlich ist die Kapazität einer Gasverdrängerpumpe oder eines Kapselgebläses eine Funktion des Druckunterschiedes von Einlaß- zu Auslaßseite der Pumpe. Je niedriger der Auslaßdruck und je niedriger der Druckunterschied ist, desto höher ist das in der Pumpe eingeschlossene Volumen bzw. das Fassungsvermögen der Pumpe. Wenn demzufolge das Vakuum der Leitung 130 zuerst an der Verbindungseinrichtung 22 anliegt, wird das Ventil 262

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geschlossen. Somit ist ein hohes Vakuum an beiden Seiten der Verdrängerpumpe 260 gewährleistet, so daß ein relativ geringer Druckunterschied zwischen Einlaß-und Auslaßseite der Pumpe vorliegt. Daraufhin wird die Verdrängerpumpe betätigt und das Ventil 262 geschlossen, so daß das Vakuum durch die Verdrängerpumpe 260 abgezogen wird, was auf den freien Raum oberhalb der Flüssigkeit in dem Behälter einwirkt und zu einer weitereii Abnahme des Druckes führt, so daß sichergestellt ist, daß der Dampfdruck des Abwassers im Desorptionsbehälter 12 beibehalten bleibt.

Die zweite Vakuumverbindungseinrichtung 24 enthält eine Verdrängerpumpe 270, ein Überlaufventil 272, einen Einlaß 274 und einen Auslaß 276. Nach der Erzeugung eines Vakuums durch den Vakuumerzeuger 10 über den Akkumulator 20 und die Verbindungseinrichtung 22 kann das Ventil 272 geschlossen werden, um die Verdrängerpumpe 270 in Betrieb zu setzen. Hierbei bewirken die Verdrängerpumpen 260,270 eine weitere Zunahme des Unterschieds bezüglich des Drucks zwischen dem Vakuumerzeuger 10 und dem Behälter 12. Dies bewirkt weiterhin eine Abnahme des Druckes oberhalb des ausfließenden Mediums in dem Behälter 12 und ferner eine gesteigerte Abzugswirkung des Ammoniakgases aus dem Abwasser im Behälter 12.

Wenn der Vakuumerzeuger 10 in Betrieb ist und ein hohes Vakuum in der Leitung 130 herrscht, steigern die Verdrängerpumpen 260, 270 das über die Leitung 142 an dem Behälter 12 anliegende Vakuum weiter. Dadurch wird sichergestellt, daß ein ausreichend niedriger Druck im Behälter 12 erzeugt wird, so daß das erwärmte Abwasser siedet und sich Ammoniakgas desorbiert. Wie eingangs erörtert, liegt, um einen ausreichend niedrigen Druck im Behälter 12 zu erzeugen, die Temperatur der Flüssigkeit des Vakuumerzeugers 10 unterhalb der Temperatur des Abwassers im Behälter 12. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Flüssigkeit in dem Vakuumerzeuger gekühlt wird und/oder das Abwasser erwärmt

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•wird. Bei Verwendung der Verdrängerpumpen kann der Dampfdruck für das Abwasser eingehalten werden, ohne daß eine Flüssigkeitstemperaturdifferenz gemäß der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist.

Das Ammoniakgas zusammen mit Luft, Stickstoff und Wasserdampf des Behälters 12 werden durch die Verdrängerpumpe 270 zum Auslaß 276 gefördert, der zum Akkumulator 20 direkt oberhalb des Sprühkopfes 230 führt. Das stark lösliche Ammoniakgas passiert den Akkumulator 20 von dem Auslaß 276 her und wird durch den niedrigen pH-Wert der Flüssigkeit 202 schnell absorbiert, der aus dem Sprühkopf 230 ausgesprüht wird. Zusätzlich bewirkt der Oberflächenkontakt des löslichen Ammoniakgases mit der Flüssigkeit von geringem pH-Wert eine schnelle Absorption des Ammoniakgases in der Flüssigkeitssubstanz im Akkumulator 20. Diese Absorption wird durch die Kühlung der Flüssigkeit 202 mit dem Wärmeaustauscher 240 forciert. Da der pH-Wert der Flüssigkeit 202 gering ist, wird ein großer Prozentsatz des absorbierten Ammoniakgases zu Ammoniumionen umgewandelt, die in der Flüssigkeit verbleiben. Dies ist durch die Beziehung, die anhand des Diagramms in Fig. 2 dargestellt ist, erläutert, wobei nahezu alles Ammoniakgas in Ammoniumionen bei einem neutralen pH-Wert von 7»0 oder einem solchen unter dem neutralen umgewandelt wird. Die Kurve in Fig. 2 verschiebt sich nach rechts bei abnehmenden Temperaturen. Demzufolge ist die Tendenz der Umwandlung von Ammoniakgas in Ammoniumionen unterstützt durch die Kühlung der flüssigen Substanz 202 des Akkumulators 20.

Ein Kondensator 280 mit einem Einlaß 282, der mit dem Oberteil des Akkumulators in Verbindung steht und mit einem Auslaß 284, der mit der Vakuumsverbindungseinrichtung 220 verbunden, verhindert, daß unbeabsichtigt Gase zu dem Vakuumerzeuger 10 gelangen, was zu einer Verminderung der Wirksamkeit des Generators 10 führen würde. Die Kühlschlangen 286 erhalten gekühlte Flüssigkeit vom Einlaß 290 und geben diese über den Auslaß 292

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ab. Bei dem Kondensator können als Betriebsmedium jegliche kondensierbaren Gase, wie z.B. Wasserdampf, kondensiert werden, die in den Akkumulator 20 zurückgeleitet werden. Da ein Großteil des stark löslichen Ammoniakgases durch die Flüssigkeit 202 mit geringem pH-Wert im Akkumulator 20 abgeführt wird, sind die meisten der Gase, die den Kondensator über den Einlaß 282 passieren, leicht lösliche Gase, wie z.B. Luft und Stickstoff, und kondensierbare Dämpfe, wie z.B. Wasserdampf. Die kondensierbaren Dämpfe werden durch den Kondensator 280 abgeführt. Demzufolge enthält die Leitung 130 nur leicht lösbare Gase, wie z.B. Sauerstoff und Stickstoff aus dem Behälter 12. Nur eine geringe Menge an Ammoniakgas und Wasserdampf gelangt über die Leitung 130 zu dem Vakuumerzeuger. Da dieser primär leicht lösliche Gase aufnimmt, besteht nur eine sehr geringe Tendenz zur Absorption dieser Gase in der Pumpflüssigkeit der Behälter A und B. Aus diesem Grunde können die Gase der Behäter A,B im allgemeinen über die Ausläße 97,98 abgelassen v/erden, anstatt-von der Flüssigkeit in dem Vakuumerzeuger 10 absorbiert zu werden. Bei dieser Ausführungsform liegt eine sehr geringe Ammoniakkonzentration in der Flüssigkeit der Behälter A und B vor. Die Flüssigkeit muß von dem Vakuumerzeuger 10 nur nach längerer Betriebsdauer, wenn überhaupt abgeführt werden. Wenn der Akkumulator 20 nicht zur Absorption des desorbierten Ammoniakgases verwendet werden,wie dies bei der vereinfachten Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 vorgesehen ist, dann ist ein periodisches Auslassen der Pumpflüssigkeit aus dem Erzeuger 10 erforderlich. Die Pumpflüssigkeit, die aus dem Erzeuger abgelassen wird, enthält eine große Menge an darin gelöstem Ammoniakgas, wenn die schematisch dargestellten Ausführungsformen in den Fig. 7 und 8 vorgesehen sind. Auf ähnliche Weise besitzt die aus dem Akkumulator 20 abgelassene Flüssigkeit eine hohe Konzentration an Ammoniumionen. Diese abgelassenen Flüssigkeiten stellen wiederverwertbare Nebenprodukte der Vorrichtung A dar. Diese Nebenprodukte können selbst oder in Verbindung mit einer Säure zur Herstellung von entsprechenden Salzen zu Verkaufszwecken weiterverarbeitet werden.

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Wie eingangs erörtert worden ist, beeinflußt die Oberflächenspannung des Abwassers im Behälter 12 die Geschwindigkeit, mit der das gelöste Ammoniakgas aus dem Abwasser desorbiert wird. Bei steigender Temperatur des Abwassers nimmt die Oberflächenspannung des Abwassers ab, und die Desorptionsgeschwindigkeit nimmt zu. Gemäß einem weiteren Ziel der Erfindung ist eine weitere Vorkehrung zur Steigerung des Desorptionsgeschwindigkeit im Behälter 2 getroffen» Hierbei handelt es sich um eine Einrichtung 310, wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt, zum Anregen der Molekularbewegung. Hiermit werden Gasblasen in das Abwasser bei einem Druck eingeleitet, der größer als der Druck über dem Abwasser ist. Als Gas kann ein Gas, das nicht leicht löslich im Abwasser ist, wie z.B. Stickstoff, verwendet werden. Zur Durchführung der Anregung der Molekularbewegung können die verschiedensten Aggregate verwendet werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung enthält die Einrichtung zum Anregen der Molekularbewegung einen Einlaß 312, ein Regelventil 314 und eine Rohleitung 316", die in dem Behälter 12 in der Nähe des unteren Teils des Behälters 12 mündet. Eine Mehrzahl von Öffnungen 318 sind in der Rohrleitung 316 vorgesehen. Das gering oder leicht lösliche Gas wird in die Rohrleitung 316 eingeleitet, und kleine Gasblasen treten in dem flüssigen Abwasser des Behälters 12 über die Öffnungen 318 aus. Diese Gasblasen expandieren infolge des Unterdrucks oberhalb des Abwassers im Behälter 12 schnell. Somit ist eine schnelle Zunahme bezüglich des Volumens des Gases vorhanden, das in den Behälter 12 eintritt. Die Zunahme ist proportional zu dem Verhältnis von dem Gasdruck an der Einströmseite und dem Druck über dem Abwasser. Die Gasblasen bewirken eine gewisse Anregung der Molekularbewegung, wodurch die Oberflächenspannung des Abwassers reduziert wird und eine Zunahme der Geschwindigkeit auftritt, bei der das absorbierte Ammoniakgas aus dem Abwasser desorbiert wird. Es sind auch andere Ausführungsformen zum Bewirken einer Anregung der Molekularbewegung durch Einleiten leichter, löslicher Gase möglich. Infolge der geringen Löslichkeit zeigt

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das Gas keine Tendenz, vom Abwasser im Behälter 12 absorbiert zu werden. Die Balsen expandieren oder platzen und strömen aufwärts durch die Flüssigkeit in Richtung auf den Unterdruck oberhalb des Abwassers im Behälter 12. Mit Hilfe dieser Einrichtung werden die Gasmoleküle in den ünterdruckraum im Behälter 12 mechanisch gedruckt.

Unter Bezugnahme auf den Vakuumerzeuger 10 sind die oberen Sensoren 84,86 zur Einstellung eines Ruhezustandes vorgesehen, wenn die Flüssigkeit sich der gefüllten Position-in beiden Behältern A und B nähert. Bekanntlich bewirkt die Strömungsbewegung der Flüssigkeit einen Einschluß von Gasen. Um eine maximale Menge an Gas aus den Behältern A und B abzuleiten, ist es vorteilhaft, einen Ruhezustand einzustellen, insbesondere im letzten Teil des Füllzyklus. Dies kann mit Hilfe von verschiedenen Einrichtungen ermöglicht werden. Eine davon besteht darin, daß Ventile 44,46 mit drei getrennten Stellungen vorgesehen sind. Eine Stellung wird geschlossen, die nächste Stellung ist teilweise geöffnet und die dritte Stellung ist vollständig geöffnet. Wenn demzufolge die Ventile vollständig geöffnet sind, strömt Flüssigkeit von der vertikalen Rohrleitung 34 schnell in einen der Behälter A,B. Durch die Verschiebung des offenen Ventils 44 oder 46 in die teilweise geschlossene Stellung wird eine relativ geringere Strömung bei der Vollendung des Füllvorganges der Behälter bewirkt. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist schematisch ein solches Rühestellungsventil 44 dargestellt. Obwohl nur das Ventil 44 gezeigt ist, trifft die Beschreibung auch auf das Ruheventil 46 zu, oder es können auch andere Ausbildungsformen von Ventilen vorgesehen sein. Das Ventil 44 besitzt einen Einlaß 330 und eine Auslaßkammer 332. Ein Dreistellungsventilkörper 334 enthält ein erstes Ventilelement 336 und ein zweites Ventilelement 338. In der in Fig. 6 gezeigten Stellung ist das Ventil 44 vollständig geöffnet, und die Flüssigkeit strömt über die Abzweigleitung 40 in den Behälter A bei großer Geschwindigkeit. Dies bewirkt, daß der Pegel der Flüssigkeit in Richtung des Pegelsensors 84 ansteigt. Wenn der Pegel im Be-

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hälter A den Sensor 84 erreicht, wird die Betätigungseinrichtung 340 des Ventils 44 betätigt und schiebt das 'Ventilelement 334 durch einen Hebel 342 in eine erste Stellung nach unten, wodurch dieses Ventilelement 336 geschlossen wird und das Ventilelement 333 offen bleibt. Hierbei nimmt die Strömung der Flüssigkeit durch die Abzweigleitung 40 ab, so daß der Pegel der Flüssigkeit im Behälter A allmählich bei geringer Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, so daß jegliches- eingeschlossene Gas abgeführt werden kann. Nach einem ganz bestimmten allmählichen Anstieg des Flüssigkeitpegels errreicht der Pegel den Pegelsensor 110. Zu diesem Zeitpunkt wird mit der Betätigungseinrichtung 340 das Ventil 44 vollständig geschlossen, indem das zweite Ventilelement 338 geschlossen wird. Es sind auch andere Anordnungen und Ausbildungen einer solchen Einrichtung zur Erzeugung einer ruhigen Strömung am Ende des Flüssigkeitsfüllzyklus der Behälter A,B möglich. Dies bewirkt eine zusätzliche Forcierung der Wirkungsweise des Vakuumerzeu-? gers 10.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist eine wesentlich vereinfachte Ausbildungsform der Vorrichtung A gezeigt. Bei dieser Ausbildungsform sind gleiche oder ähnliche Teile, wie bei der ersten, bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung mit gleichen Bezugsziffern versehen. Hierbei ist eine einzige Verdrängerpumpe 270 zwischen der Vakuumleitung 130 und dem Gasauslaß des Behälters 12 vorgesehen. Diese steigert das Vakuum im Behälter 12, wie eingangs erläutert worden ist, ohne daß zwei Verdrängerpumpen erforderlich sind. Bei dieser dargestellten Ausführungsform wird das im Behälter 12 desorbierte Ammonaikgas durch die Flüssigkeit in den Behältern A und B absorbiert. Aus diesem Grunde müssen diese Behälter periodisch mit einer neuen flüssigen Substanz aufgefüllt werden. Die abgelassene Flüssigkeit wird eine große Menge an Stickstoff in Form von gelöstem Ammoniakgas und Ammoniumionen enthalten. Der pH der Flüssigkeit in den Behältern A und B liegt niedriger als der pH-Wert des Abwassers, das in den Behälter 12 eintritt. Unter Bezugnah-

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me auf Fig. 9 ist eine schematische Skizze gezeigt, die die verschiedenen Einflußgrößen gemäß der in Fig. 1 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Der absolute Druck in dem freien Raum oberhalb der evakuierten Behälter A,B nähert sich dem Sättigungsdampfdruck bei entsprechender Flüssigkeitstemperatur des speziellen Behälters. Der absolute Druck ist durch Gase begrenzt, die im Behälter bei einer Leckage des Behälters und durch die absorbierten Gase in der zu evakuierenden Flüssigkeit aufgefangen werden. D.h. während der Evakuierung gelangen gewisse Gase in dem Behälter selbst über den absinkenden Pegel der Flüssigkeit in dem evakuierten Behälter. Wenn Gase in dem zu evakuierenden Behälter A,B abgezogen werden, werden einige von ihnen durch die Flüssigkeit absorbiert, und die nicht absorbierten Gase werden nach außen abgegeben, wenn der Behälter darauffolgend gefüllt wird. Die Absorption von Ammoniakgas in der Flüssigkeit des Vakuuraerzeugers ist eine Funktion der Temperatur des pH-Wertes der Flüssigkeit im Erzeuger. Ammoniakgas wird von der Ammoniakform in Ionen als eine Funktion des pH-Wertes, wie in dem in Fig. 1 gezeigten Diagramm dargestellt ist,' übergeführt. Dies· trifft ebenfalls für die Flüssigkeit im Akkumulator 20, wie in Fig. 1 gezeigt, zu. Hierbei tritt die Absorption des Ammoniaks in dem Akkumulator auf und nur sehr wenig -Ammoniak gelangt tatsächlich zu dem Vakuumerzeuger.

Nach einer bestimmten Zeitdauer, die proportional zu dem Unterschied im Druck zwischen dem absoluten Druck in dem Raum oberhalb der Flüssigkeit in dem Behälter 12 und dem Druck des Vakuumerzeugers .ist, kann das in dem Behälter 12 behandelte Wasser entweder durch Ableiten, Entlüften oder Abpumpen abgeführt werden. Daraufhin wird neue, mit Ammoniak kontaminierte Flüssigkeit in den Behälter 12 eingespeist. Der pH-Wert der behandelten Flüssigkeit, der Ammoniak entzogen ist, kann durch Zugabe von Säure in dem Neutralisationsbehälter 170 verändert

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■werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist etwas abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der Flüssigkeit im Erzeuger 10 und dem Abwasser oder der mit Ammoniak kontaminierten Flüssigkeit im Behälter 12. Die Strömung der Gase aus dem Desorptions- . behälter 12 zu dem Akkumulator 20 oder zum Vakuumerzeuger 10^ entspricht der Differenz in den absoluten Druckwerten, die dem Dampfdruck bei der Temperatur jeder der entsprechenden Bestandteile entsprechen. Der absolute Druck in den Verdrängerbehältern nähert sich dem idealen- Dampfdruck als eine Funktion des gelösten Gases und der wirksamen Reinigung von nicht kondensierbaren Gasen und leicht löslichen Gasen, wie z.B. Luft und Stickstoff.

Wenn der Flüssigkeitspegel die Pegelsensoren 110, 112 erreicht, werden die entsprechenden Ventile 104,iy€ zuerst geschlossen. Daraufhin wird eines der geöffneten Ventile 44,46 geschlossen, und die entsprechende Pumpe 70,72, die eingeschaltet ist, wird abgeschaltet. Wenn -ein Kühlmittel für die Flüssigkeit im Vakuumerzeuger 10 in den Fig. 1 und 8 sowohl für den Vakuumerzeuger als auch für den Akkumulator 20 in Fig. 1 verwendet werden soll, ist eine Substanz zur Erniedrigung des Schmelzpunktes für diese gekühlten Flüssigkeiten erforderlich, um die Temperatur dieser Flüssigkeiten auf eine Temperatur unterhalb des normalen Schmelzpunktes für Wasser oder andere Flüssigkeiten im Erzeuger 10 oder Akkumulator 20 zu erniedrigen. Hierbei tritt ein entsprechend niedriger Dampfdruck in dem Vakuumerzeuger und in dem Akkumulator auf. Dies ist insbesondere beim Vakuumerzeuger erforderlich.

Das Fassungsvermögen der Verdrängerpumpe oder des Kapselgebläses in CFM (Kubikfuß/Minute) ist eine Funktion des Verhältnisses von absolutem Einlaßdruck zum absoluten Ausstoßdruck bei einer bestimmten Gebläse- oder Pumpengeschwindigkeit. Demzufolge nimmt die Leistung der Verdrängerpumpen bei einer Abnahme der Temperatur der Flüssigkeit in den Behältern A,B zu. Wenn eine oder mehrere Verdrängerzusatzpumpen vorgesehen sind, wird ein zuneh-

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mender Unterdruck in dem Desorptionsbehälter 12 erzeugt, der gewährleistet, daß die Gasabfuhr bei hoher Geschwindigkeit erfolgt, so daß die Desorption des Gases bei Flüssigkeitstemperaturen ablaufen kann, die bisher bei keinem biologischen System und/oder bei keinem Ammoniak-Stripping-Verfahren der bekannten Art möglich sind. Mit Hilfe der Verdrängerpumpen kann Ammoniakgas aus der Flüssigkeit im Behälter 12 bei Temperaturen desorbiert werden, die gleich oder sogar niedriger als die Temperatur der Flüssigkeit in dem Vakuumerzeuger liegen können. Wenn ein geringer Unterdruck für die Auslaßdrucke aus dem Behälter 12 vorgesehen ist, ist ein geringer Energiebedarf bei der Durchführung des Verfahrens und bei dem Betrieb der Vorrichtung A, wie in Fig. 1 gezeigt, erforderlich. Durch die Ausführungsform der Bypaßanordnung für die Verdrängerpumpen oder die Gebläse ist nur eine sehr geringe Energieaufnahme zum Betreiben dieser Pumpen erforderlich, um selbst den absoluten Druck oberhalb der Flüssigkeit in dem Behälter weiter zu. verringern.

Der Akkumulator 20 ist zur Reduzierung der Menge an Gas und Dampf bestimmt, welche in der Vakuumleitung 130 zu dem Vakuumerzeuger enthalten sind. Durch den Zusatz von Säure zu der Flüssigkeit des Akkumulators wird jeglicher Dampf und/oder Ammoniakgas ausgeglichen, die von dem Behälter 12 zu dem Akkumulator gelangen. Die durch die Wärmeaustauscher 60, 240 und den Kondensator 280 abgeführte Wärme kann zur Energieersparnis beim Gesamtsystem dem Wärmeaustauscher 16O wieder zugeführt werden.

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Claims

Patentansprüche

(T) Verfahren zum Beseitigen von Ammoniak-Stickstoff aus Abwasser, bei dem der pH-Wert der Wasser bis zu einer hohen Basizität angehoben wird, und das freie Ammoniak aus dem Abwasser abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beseitigung das Abwasser derart mit einem Vakuum beaufschlagt wird, daß ein absoluter Druck erzeugt wird, der nicht größer als ungefähr der Dampfdruck des Abwassers ist, wobei Ammoniak aus dem ausströmenden Medium des Abwassers desorbiert wird, und daß das desorbierte Ammoniak in einer flüssigen Substanz mit einem pH-Wert absorbiert wird, der wesentlich niedriger als jener des Abwassers bei hoher Basizität ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser zur Steigerung der Desorption von Ammoniak erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Substanz, in der das Ammoniak absorbiert wird, bei einer Temperatur belassen wird, die niedriger als die Temperatur des Abwassers ist, aus dem das Ammoniak desorbiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Abwasser Blasen eines Gases eingespeist werden, das nur geringfügig im Abwasser löslich ist.
5. Vorrichtung zum Beseitigen von Ammoniak-Stickstoff aus Abwasser mit einer Einrichtung zum Anheben des pH-Wertes des Abwassers, gekennzeichnet durch einen Behälter (12), der das Ab-

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wasser bei hoher Basizität aufnimmt, eine Einrichtung (10) zur Erzeugung eines Vakuums, das ungefähr dem Dampfdruck des Abwassers entspricht, durch Einrichtungen (22, 20,24) zur Verbindung der Einrichtung zur Erzeugung des Vakuums mit dem Behälter (12), wobei Ammoniak aus dem Abwasser desorbiert wird, und eine Einrichtung (200) zum Aufnehmen einer flüssigen Substanz mit einem pH-Wert, der unterhalb der hohen Basizität des Abwassers liegt, und zum Aussetzen des desorbierten Ammoniaks der flüssigen Substanz, wobei das desorbierte Ammoniak wiederum durch die flüssige Substanz absorbiert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (310) zum Einleiten von Blasen eines Gases in das Abwasser in dem Behälter (12), das nur geringfügig im Abwasser löslich ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einleiten eines Gases ein Rohr (316) aufweist,· das in den Behälter (12) und in das Abwasser reicht,und daß die Leitung Öffnungen (318) besitzt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumerzeugungseinrichtung (10) wenigstens einen Verdrängungsbehälter (A), Einrichtungen (30,50) zum Füllen des Behälters mit einer Flüssigkeit, eine Einrichtung (90) zum Verschließen des Verdrängungsbehälters und eine Einrichtung (70) zum Erzeugen eines Vakuums in dem abgeschlossenen Verdrängungsbehälter aufweist, währenddem die Flüssigkeit abgeführt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60) zum Kühlen der Flüssigkeit in dem Verdrängungsbehälter (A).

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlungseinrichtung (βθ) für die Flüssigkeit in dem Verdrängungsbehälter (A) in Wärmeaustausch mit dem Abwasser in dem Behälter (12) steht..
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (4θ) des Verdrängungsbehälters einen Hohlraum aufweist, der mit dem Oberteil des Verdrängungsbehälters zur Aufnahme der Flüssigkeit beim Füllen des Verdrängungsbehälters verbunden ist, Einrichtungen (97_f94) zum Entlüften des Hohlraums zur Atmosphäre und. Ventile (104) aufweist, die derart ausgelegt sind, daß die Flüssigkeit in dem Hohlraum die Entlüftung wenigstens während die Flüssigkeit von dem Verdrängungsbehälter gedrückt wird, sperrt,, und daß die Flüssigkeit in den Hohlraum, wenn der Verdrängungsbehälter gefüllt ist, strömt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (84), die nach Maßgabe des Flüssigkeitspegels in dem Verdrängungsbehälter (A) in Verbindung mit Einrichtungen zum Ändern der Geschwindigkeit betreibbar ist, mit der der Verdrängungsbehälter aufgefüllt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Geschwindigkeit ein Ventil (44) mit einer ersten Stellung für eine erste Geschwindigkeit und einer zweiten Stellung für eine zweite Strömungsgeschwindigkeit, die geringer als die erste ist, aufweist, wobei diese Geschwindigkeitsregeleinrichtung eine Einrichtung (340) zum Verschieben der Ventilanordnung (44) von der ersten Stellung zu der zweiten Stellung aufweist.

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 13» gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16O) zum Erwärmen des Abwassers in dem Behälter (12).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (230) zum Erzeugen eines Flüssigkeitsschleiers oder Nebels oberhalt) der Flüssigkeit in dem Behälter'(200).
16. Vorrichtung zum Absorbieren von Ammoniakgas, gekennzeichnet durch einen Behälter (200) mit einem Einlaß (276) und einem Auslaß (206), einer Einrichtung (250) zum Erzeugen einer etwas sauren, flüssigen Substanz in dem Behälter (10) zum Erzeugen eines Vakuums in dem Behälter oberhalb der flüssigen Substanz und durch eine Einrichtung (12) zwischen dem Einlaß und dem Auslaß zum Einspeisen von Ammoniakgas in den Behälter über den Einlaß sowie eine Einrichtung (230) zum Erzeugen eines Flüssigkeitsschleiers in dem Behälter oberhalb der flüssigen Substanz.
17. Gasauslaßeinrichtung für einen Behälter mit einem steigenden und fallenden Flüssigkeitspegel, gekennzeichnet durch einen Auslaßhohlraum mit einem Oberteil, der am Behälter angeordnet ist, durch ein erstes Ventil (104) in dem Hohlraum und dem Behälter benachbart, mit einer ersten geschlossenen Stellung und einer zweiten offenen Stellung, ein Einwegrückschlagventil (94), das nur eine Gasströmung von dem Hohlraum durchläßt, wobei das Rückschlagventil (94) im obersten Teil des Hohlraums benachbart angeordnet ist, einen Pegelsensor (84) zum Verstellen des ersten Ventils in seine erste geschlossene Stellung, wenn der Flüssigkeitspegel in dem Hohlraum eingenommen ist und oberhalb der ersten Ventilanordnung liegt, und eine Einrichtung (340) zum selektiven Verstellen des ersten Ventils in die zweite offene Stellung, wenn der Pegel im Behälter

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einen vorgegebenen Pegel unterhalb des ersten Ventils liegt.
18. Vorrichtung zum Beseitigen von Ammoniakstickstoff-~.aus Abwasser mit einer Einrichtung zum Anheben des pH-Viertes des Abwassers, gekennzeichnet durch einen Behälter (12) der das Abwasser mit hoher Basizität aufnimmt, eine Einrichtung (10) zum Erzeugen eines Vakuums, das ungefähr dem Dampfdruck des Abwassers entspricht, Einrichtungen (22,20,24) zum Anlegen des Vakuums an den Behälter, wobei Ammoniak aus dem Abwasser desorbiert wird, eine Einrichtung (310) zum Einleiten von Blasen eines leicht löslichen Gases in das Abwasser und eine Einrichtung (24) zum Ableiten des desorbierten Ammoniaks und des gering löslichen Gases aus dem Behälter.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumerzeugungseinrichtung (10) einen Verdrängungsbehälter (A), eine Einrichtung (30) zum Auffüllen des Behälters mit einer Flüssigkeit, eine Einrichtung (90) zum Verschließen des Verdrängungsbehälters, eine Einrichtung (70) zum Erzeugen eines Vakuums in dem verschlossenen Verdrängungsbehälter durch Abführen der Flüssigkeit aus diesem Behälter und Einrichtungen (22,20,24) zum Anlegen des Vakuums an den Behälter„aufweist
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60) zum Kühlen der Flüssigkeit in dem Verdrängungsbehälter.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (90) des Verdrängungsbehälters einen Hohlraum enthält, der dem Oberabschnitt des Verdrängungsbehälters zur Aufnahme der Flüssigkeit benachbart liegt, wenn der Verdrängungsbehälter aufgefüllt

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wird, eine Einrichtung (97) zum Entlüften des Hohlraums zur Atmosphäre hin, eine Einrichtung (104) zum Aufhalten der Flüssigkeit in dem Hohlraum, um das Entlüften wenigstens, währenddem die Flüssigkeit aus dem Verdrängungsbehälter verdrängt wird, gestoppt ist, und eine Einrichtung (100) zum Ausströmen der Flüssigkeit aus dem Hohlraum enthält, wenn der Verdrängungsbehälter gefüllt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (84), die nach Maßgabe des Flüssigkeitspegels in dem Verdrängungsbehälter (A) mit Einrichtungen zum Hindern der Geschwindigkeit verbindbar ist, mit der der Verdrängungsbehälter gefüllt wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der' Geschwindigkeit eine Ventilanordnung (44) mit einer ersten Stellung für eine erste Strömungsgeschwindigkeit und einer zweiten Stellung für eine" zweite Strömungsgeschwindigkeit, die geringer als die erste Strömungsgeschwindigkeit ist, und eine Einrichtung (34o) zum Verstellen des Ventils von der ersten Stellung in die zweite Stellung aufweist.

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