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DE19808433A1 - Method and device for removing or reducing the ammonium content from waste water - Google Patents

Method and device for removing or reducing the ammonium content from waste water

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Publication number
DE19808433A1
DE19808433A1 DE1998108433 DE19808433A DE19808433A1 DE 19808433 A1 DE19808433 A1 DE 19808433A1 DE 1998108433 DE1998108433 DE 1998108433 DE 19808433 A DE19808433 A DE 19808433A DE 19808433 A1 DE19808433 A1 DE 19808433A1
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DE
Germany
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catalyst
stripping column
reverse osmosis
air
stage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1998108433
Other languages
German (de)
Inventor
Juergen Kanitz
Ulrich Nettelnbreker
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FRESENIUS
Original Assignee
FRESENIUS
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Publication date
Application filed by FRESENIUS filed Critical FRESENIUS
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Priority to PCT/DE1999/000529 priority patent/WO1999044945A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The invention relates to a method and a device for eliminating or reducing the ammonium content in waste waters, especially in waste waters from composting or biogas plants, wherein the waste water undergoes a reverse osmosis process. A permeate in the form of highly pure water and a retentate with the salts and other large molecules contained in the waste water is obtained in highly concentrated form from said reverse osmosis process. The retentate is subsequently liberated from the ammonium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung oder Reduzierung des Ammonium-Anteiles aus Abwäs­ sern, insbesondere aus Abwässern von Kompost- oder Biogasanla­ gen.The invention relates to a method and an apparatus for Removal or reduction of the ammonium content from waste water sern, especially from wastewater from compost or biogas plants gene.

Beim mikrobiellen Abbau von Biomasse werden Organo-Stickstoff- Verbindungen zu einfachen Stickstoffverbindungen, insbesondere Ammoniak abgebaut, welche die Abwässer stark belasten. Gelöstes Ammoniak führt, wenn es in Gewässer gelangt, zur Eutrophierung, in höheren Konzentrationen, nämlich im Milligramm- und Grammbe­ reich, ist es phytotoxisch. Insbesondere die Abwässer von anaerob arbeitenden Bioanlagen weisen Ammonium-Konzentrationen von einigen 100 mg bis in den Grammbereich auf. Dieses Abwasser gelangt, soweit es nicht wieder im jeweiligen anaeroben Prozeß oder zur Befeuchtung sonstiger Komposte eingesetzt werden kann, in der Regel zu Kläranlagen. Entsprechendes gilt auch für sol­ che Abwässer, die aus einer Klärschlammeindickung stammen die einer Kläranlage zugeführt werden.In the microbial degradation of biomass, organo nitrogen Connections to simple nitrogen compounds, in particular Ammonia degraded, which heavily pollute the waste water. Solved When ammonia gets into water, it causes eutrophication, in higher concentrations, namely in milligrams and grams rich, it is phytotoxic. In particular the wastewater from Bio-anaerobic plants have ammonium concentrations from a few 100 mg to the gram range. This wastewater arrives, as long as it is not again in the respective anaerobic process or can be used to moisten other composts, usually to wastewater treatment plants. The same applies to sol wastewater originating from sewage sludge thickening be sent to a sewage treatment plant.

Die hohe Belastung der Abwässer, beispielsweise aus einer Schlammeindickung, führt bei der Auslegung von Kläranlagen zu einer Vergrößerung der notwendigen Anlagenkapazität zwischen 5% und 10%. Diese Vergrößerung der Anlagenkapazität ist dar­ auf zurückzuführen, daß in kommunalen Kläranlagen die Stick­ stoffelimination im Regelfall biologisch durchgeführt wird. Dies bedeutet, daß bei Konzentrationen von 1500 bis 2500 mg/l NH4-N sich die Volumina und Flächen und damit die Investitions­ kosten für die Nitrifizierung und Denitrifizierung stark ver­ größern.The high pollution of the wastewater, for example from a sludge thickening, leads to an increase in the necessary plant capacity between 5% and 10% when designing sewage treatment plants. This increase in plant capacity is due to the fact that nitrogen removal is usually carried out biologically in municipal sewage treatment plants. This means that at concentrations of 1500 to 2500 mg / l NH 4 -N, the volumes and areas and thus the investment costs for nitrification and denitrification greatly increase.

Nach dem bisher bekannten Stand der Technik werden die Ammo­ nium-Anteile in Abwässern durch Ammoniak-Salzbildung ausge­ fällt. Die ausgefällten Stoffe müssen deponiert oder ander­ weitig entsorgt werden.According to the previously known prior art, the Ammo nium fractions in waste water due to ammonia salt formation  falls. The precipitated substances must be deposited or otherwise be widely disposed of.

Ein solches Verfahren zur getrennten Behandlung und Entsorgung von Gemengen aus festen und flüssigen organischen Abfallstof­ fen, insbesondere Gülle, wird beispielsweise in der WO 92/15540 beschrieben. Hierbei wird das Gemenge durch mechanische Tren­ nung in eine Flüssigphase mit einem niedrigen Feststoffgehalt in feinstverteilter Form und einen Feststoffanteil mit einem Wassergehalt aufgespalten. Die Flüssigphase wird unter Bildung von Biogas einem anaeroben Fermentationsvorgang, der Fest­ stoffanteil unter Bildung von Kompost, Dünger oder Futtermittel einem aeroben Fermentationsvorgang unterzogen. Die im Biogas und/oder in der Flüssigkeitsphase enthaltenden Ballaststoffe werden durch chemische Maßnahmen entfernt und im Kreislauf geführt, bevor das Biogas verbrannt bzw. die Flüssigphase in eine Kläranlage abgelassen oder einer weitergehenden Reinigung zugeführt wird. Hierbei werden als Flockungsmittel beispiels­ weise Polyelektrolyten in Kombination mit Calciumcarbonat und/oder Spurenelementen enthaltenen Mineralstoffen, insbeson­ dere Algenkalk und/oder Diatomeenerde zugefügt. Die Stickstoff­ elimination soll durch Strippung oder mittels einer Fällung nach dem Magnesium-Ammonium-Phosphat-(MAP)-Verfahren erfolgen. Nachteiligerweise ist ein solches Verfahren recht kostspielig.Such a method of separate treatment and disposal of mixtures of solid and liquid organic waste fen, in particular liquid manure, is described, for example, in WO 92/15540 described. The batch is separated by mechanical doors into a liquid phase with a low solids content in finely divided form and a solid content with a Splitted water content. The liquid phase is forming of an anaerobic fermentation process, the feast Share of substances with the formation of compost, fertilizer or animal feed subjected to an aerobic fermentation process. The one in the biogas and / or fiber in the liquid phase are removed by chemical measures and in the cycle led before the biogas burns or the liquid phase in a sewage treatment plant drained or further cleaning is fed. Here are used as flocculants wise polyelectrolytes in combination with calcium carbonate and / or trace elements containing minerals, in particular added algae lime and / or diatomaceous earth. The nitrogen Elimination should be by stripping or by precipitation according to the Magnesium-Ammonium-Phosphate (MAP) process. Unfortunately, such a process is quite expensive.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein umweltfreundli­ ches Verfahren anzugeben, das einfach handhabbar und wirt­ schaftlich durchführbar ist.It is an object of the present invention to be environmentally friendly to specify the process that is easy to handle and operate is feasible.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, wobei vorzugsweise die nach Anspruch 14 gekennzeichnete Vor­ richtung benutzt wird.This object is achieved by the method according to claim 1, preferably the one characterized according to claim 14 direction is used.

Als bekannt kann vorausgesetzt werden, daß in wäßriger Lösung Ammoniumsalze in folgender Weise aufspalten bzw. folgendes Dis­ soziationsgleichgewicht bilden:
As is known, it can be assumed that ammonium salts split up in aqueous solution in the following manner or form the following association equilibrium:

NH4 + + OH ↔ NH3 + H2ONH 4 + + OH ↔ NH 3 + H 2 O

Das Gleichgewicht ist temperatur- und vor allem stark pH-abhängig.The equilibrium is temperature and above all strong pH dependent.

NH4 + liegt als Ion in Lösung vor und kann nicht ausgestrippt werden. NH3 ist durch Strippen in die Gasphase überführbar. Liegt der pH-Wert des Abwassers < 9 beginnt ein Ausstrippen sinnvoll zu werden.NH 4 + is present as an ion in solution and cannot be stripped out. NH 3 can be converted into the gas phase by stripping. If the pH value of the wastewater is <9, stripping begins to make sense.

Hiervon ausgehend liegt der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, das Abwasser einer Umkehrosmose zu unterzie­ hen, aus der ein Permeat in Form hochreinen Wassers und ein Retentat, in dem die Salze und andere im Abwasser enthaltene größere Moleküle in stark aufkonzentrierter Form vorliegen, abgezogen wird und daß das Retentat anschließend von dem Ammo­ nium befreit wird. Bei Einsatz der Umkehrosmose können ca. 85% Permeat und 15% Retentat erhalten werden.The basic idea of the invention is based on this Process in reverse osmosis the waste water hen, from which a permeate in the form of high-purity water and a Retentate, in which the salts and others contained in the wastewater larger molecules are present in a highly concentrated form, is withdrawn and that the retentate is then removed from the ammo nium is exempted. When using reverse osmosis, approx. 85% Permeate and 15% retentate can be obtained.

Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 beschrieben.Further developments of this method are in subclaims 2 to 13 described.

Nach einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Retentat gestrippt, wobei insbesondere das aus der Umkehrosmose kommende Retentat erwärmt wird, vorzugsweise auf Temperaturen ≧ 60°C, insbesondere auf 65°C, und anschließend gestrippt wird, um das Ammonium sowie vorhandenes CO2 in die Gasphase zu über­ führen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Retentat durch eine Strippkolonne geleitet, in deren Kopf Luft abgesaugt wird, wodurch in der Strippkolonne ein Unter­ druck, vorzugsweise von 500 mbar ± 100 mbar, aufgebaut wird. Durch diese Maßnahmen, nämlich die Temperatureinstellung und den Unterdruck werden Ammoniak und Kohlendioxid aus dem Abwas­ ser ausgetrieben.According to a development of the present invention, the retentate is stripped, in particular the retentate coming from the reverse osmosis is heated, preferably to temperatures ≧ 60 ° C, in particular to 65 ° C, and then stripped to remove the ammonium and CO 2 present in the Lead to gas phase. According to a further embodiment of the invention, the retentate is passed through a stripping column, in the head of which air is drawn off, as a result of which an underpressure, preferably of 500 mbar ± 100 mbar, is built up in the stripping column. These measures, namely the temperature setting and the negative pressure, expel ammonia and carbon dioxide from the waste water.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die im Strippkolonnenkopf angesaugte Luft erwärmt und im Stripp­ kolonnensumpf zugeführt, insbesondere dergestalt, daß die angesaugte Luft mittels Wasserdampf aufgeheizt wird, vor­ zugsweise auf 65°C, wobei eine Wasserdampfsättigung der Luft eintritt. Damit wird sichergestellt, daß in der Strippkolonne keine Abkühlung des Abwassers durch Verdampfen erfolgt. Ferner wird durch das Austreiben des Kohlendioxids ein pH-Wert oberhalb von 10 erreicht. Die Temperatur von ca. 65°C in Verbindung mit dem Unterdruck von 500 mbar führt zu einem Ammoniak-Dampfdruck, der genügend hoch ist, um einen übertritt aus dem Abwasser in die Gasphase zu begünstigen.According to a further embodiment of the invention Stripped column head heated air and in the stripping column sump fed, in particular such that the sucked air is heated by steam, before preferably to 65 ° C, with a water vapor saturation of the air entry. This ensures that in the stripping column there is no cooling of the waste water by evaporation. Further becomes a pH by expelling the carbon dioxide reached above 10. The temperature of about 65 ° C in Connection with the negative pressure of 500 mbar leads to a Ammonia vapor pressure that is high enough to cross you favor from the wastewater into the gas phase.

Das die Strippkolonne verlassende Wasser, aus der in hinrei­ chender Weise Ammoniak ausgetrieben worden ist, weist aufgrund von Versuchen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch­ geführt worden sind, Konzentrationen unter 500 mg/l an Ammonium auf, so daß das die Strippkolonne verlassende Wasser unbedenk­ lich in das Permeat rückführbar ist, so daß die hierdurch ent­ stehende Abwassermasse noch Einleitkonzentrationen aufweist, die geringer als 100 mg/l NH4-N betragen.The water leaving the stripping column, from which ammonia has been expelled in a sufficient manner, has, based on tests which have been carried out in the context of the present invention, concentrations below 500 mg / l of ammonium, so that the water leaving the stripping column Is safely recyclable into the permeate, so that the resulting wastewater mass still has an initial concentration that is less than 100 mg / l NH 4 -N.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die auch einen eigenständigen Erfindungsgedanken beinhaltet, wird die ammoni­ akhaltige Abluft aus der Strippkolonne katalytisch behandelt, um das Ammoniak zu Stickstoff, Lachgas oder Stickoxiden umzu­ wandeln. Grundsätzlich kann hierbei auf nach dem Stand der Technik bekannte Katalysatoren zurückgegriffen werden, vorzugs­ weise wird die Abluft jedoch einem Platinkatalysator bei Tempe­ raturen zwischen 250°C und 450°C zugeleitet. In jedem Falle werden nur ca. 50% des Ammoniaks zu Stickstoff umgewandelt, der restliche-Anteil wird bei 250°C nahezu quantitativ zu Lachgas und bei 450°C quantitativ zu Stickoxid umgewandelt. Wird der Katalysator bei 400°C bis 450°C, insbesondere der oberen Grenztemperatur gefahren, kann eine vollständige Umwandlung zu NOx erreicht werden. Diese NOx-Bildung wird bewußt herbeigeführt, um nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das die Platinkatalysatorstufe verlassende NOx durch Reaktion mit Ammoniak zusammenzuführen, wodurch eine Reaktion nach dem Didier-Verfahren herbeigeführt werden kann, bei dem NOx durch Reaktionen mit dem Ammoniak zu Stickstoff und Wasser über Disproportionierung reagiert.According to a further embodiment of the invention, which also includes an independent inventive concept, the ammonia-containing exhaust air from the stripping column is treated catalytically in order to convert the ammonia to nitrogen, nitrous oxide or nitrogen oxides. Basically, catalysts known from the prior art can be used here, but preferably the exhaust air is fed to a platinum catalyst at temperatures between 250 ° C. and 450 ° C. In any case, only about 50% of the ammonia is converted to nitrogen, the remaining portion is converted almost quantitatively to laughing gas at 250 ° C and quantitatively to nitrogen oxide at 450 ° C. If the catalytic converter is operated at 400 ° C to 450 ° C, especially the upper limit temperature, a complete conversion to NO x can be achieved. This NO x formation is deliberately brought about in order, according to a further embodiment of the invention, to combine the NO x leaving the platinum catalyst stage by reaction with ammonia, as a result of which a reaction can be brought about by the Didier process, in which NO x is obtained by reactions with the ammonia Nitrogen and water reacted via disproportionation.

Vorzugsweise geschieht dies dergestalt, daß ein Teil der die Strippkolonne verlassenden Abluft, beispielsweise etwa 2/3, der Platinkatalysatorstufe unmittelbar zugeführt wird, in der diese Abluftmenge bei 450°C reagiert. Der verbleibende Abluftanteil wird um die Platinkatalysatorstufe herumgeführt und der Abluft zugemischt, welche die Platinkatalysatorstufe verläßt, wonach der sich hieraus ergebende Abgasstrom dem Didier-Verfahren unterzogen wird. Vorzugsweise wird dieses Verfahren mittels der Verwendung von Aluminosilikat unter Verwendung von ober­ flächenaktiven Katalysatormaterialien, vorzugsweise als Katalysator durchgeführt. Als Reaktionsprodukt erhält man aus dem Didier-Verfahren Stickstoff und Wasser, was unbedenklich in die Atmosphäre abgelassen werden kann.This is preferably done in such a way that part of the Exhaust air leaving the stripping column, for example about 2/3 of the Platinum catalyst stage is fed directly in this Exhaust air volume reacts at 450 ° C. The remaining amount of exhaust air is led around the platinum catalyst stage and the exhaust air admixed, which leaves the platinum catalyst stage, after which the resulting exhaust gas flow using the Didier process is subjected. This method is preferably carried out by means of the Use of aluminosilicate using upper surface-active catalyst materials, preferably as Catalyst carried out. The reaction product obtained from the Didier process nitrogen and water, which is harmless in the atmosphere can be released.

Das Didier-Verfahren ist grundsätzlich aus der Rauchgasent­ stickung bekannt, so daß auf diesbezügliche Erfahrungen zurück­ gegriffen werden kann.The Didier process is basically made up of flue gas embroidery known, so that back experience in this regard can be gripped.

Da in beiden Katalysatorstufen exotherme Reaktionen ablaufen, wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die jeweils in den Katalysatorstufen anfallende Wärme als Prozeß­ wärme für die Strippkolonne zurückgeführt, wo sie zur Erwärmung der aus dem Kopf der Kolonne abgesaugten Luft verwendet wird.Since exothermic reactions take place in both catalyst stages, according to a further embodiment of the invention heat generated in the catalyst stages as a process heat is returned to the stripping column, where it is used for heating the air extracted from the top of the column is used.

Durch diese Maßnahme kann in erheblichem Maße Prozeßenergie eingespart werden. This measure can significantly increase process energy be saved.  

Um nicht die Umkehrosmose zu behindern, wird weiterhin das Abwasser vor der Umkehrosmose gefiltert, vorzugsweise in einem Filter mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm. Etwaiges aus dem Filter rückströmendes Wasser wird mittels eines Hydrozyklones von Feststoffpartikeln befreit und zu dem Abwasserstrom vor der Filterung zurückgeführt.In order not to hinder reverse osmosis, this will continue Waste water filtered before reverse osmosis, preferably in one Filters with a pore diameter of 0.2 µm. Any from the Filter backflowing water is by means of a hydrocyclone freed of solid particles and to the wastewater stream before Filtering returned.

Vorzugsweise hat sich eine Durchführung der Umkehrosmose unter Druck als vorteilhaft dargestellt, wobei der Druck 16 bar ± 5 bar betragen sollte.The reverse osmosis has preferably been carried out under Pressure shown as advantageous, the pressure 16 bar ± 5 bar should be.

Apparativ wird die vorgenannte Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst, die in Hintereinanderschaltung einen mechanischen Filter mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm, eine Umkehrosmoseeinheit und eine Strippkolonne sowie ferner eine Katalysatoreinheit aufweist, in der das aus der Strippkolonne anfallende ammoniakhaltige Abgas behandelt wird.The above-mentioned object is achieved by an apparatus solved according to claim 14, the one in series mechanical filter with a pore diameter of 0.2 µm, a Reverse osmosis unit and a stripping column and also one Has catalyst unit in which from the stripping column resulting ammonia-containing exhaust gas is treated.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Katalysatoreinheit zweistufig aufgebaut, wobei in einer ersten Stufe ein Platinka­ talysator und in einer zweiten Stufe ein Alumosilikatkatalysa­ tor oder ein anderer oberflächenaktiver Katalysator verwendet werden. Durch eine entsprechende Abzweigleitung, mit der ein Teil der die Strippkolonne verlassenden Abluft, beispielsweise 1/3, abgezweigt und der aus der ersten Katalysatorstufe anfallenden Abluft zugeführt wird, können die für das Didier- Verfahren erforderlichen Stoffe, nämlich NOx, das die erste Katalysatorstufe verläßt, und Ammoniak als Reaktionspartner zusammengeführt werden, die dann unter Bildung von Stickstoff und Wasser nach dem Didier-Verfahren reagieren.As already mentioned above, the catalyst unit is constructed in two stages, a platinum catalyst being used in a first stage and an aluminosilicate catalyst or another surface-active catalyst being used in a second stage. The substances required for the Didier process, namely NO x , which is the first catalyst stage, can be fed through a corresponding branch line, with which part of the exhaust air leaving the stripping column, for example 1/3, is branched off and fed to the exhaust air arising from the first catalyst stage leaves, and ammonia are brought together as reactants, which then react with the formation of nitrogen and water according to the Didier process.

Vorzugsweise in beiden Katalysatorstufen befinden sich Wärme­ tauscher, die mit einem Wärmetauscher an der Strippkolonne in Verbindung stehen, womit die exotherme Reaktionswärme der Kata­ lysatorstufen zur Aufheizung der vom Kopf der Strippkolonne abgeführten und dem Sumpf zugeführten Luft verwendbar ist. There is preferably heat in both catalyst stages exchanger with a heat exchanger on the stripping column in Connected, with which the exothermic heat of reaction of the kata analyzer stages for heating the head of the stripping column air removed and fed to the sump is usable.  

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Fließbildes näher erläutert.An embodiment of the present invention is based on of the flow diagram illustrated in the drawing.

Der durch Pfeil 10 dargestellt Abwasserstrom 10 wird über zwei parallel betriebene Cross-Flow-Filter 11 mit einem Porendurch­ messer von 0,2 µm von Feststoffpartikeln befreit. Rückströmen­ des Wasser wird wegen des höheren Gehaltes an Partikeln wieder vor einen Hydrozyklon 12 dem Anaerobwasser 10 zugegeben. Das den Filter verlassende Wasser wird in einem Speichertank 13 zwischengespeichert und von hier aus kontinuierlich einer Umkehrosmoseeinheit 14 zugeführt. Bei einem Druck von 16 bar wird das Wasser in eine erste Fraktion 15, das Permeat, und in eine zweite Fraktion, das Retentat 16 getrennt. Ca. 85% der Menge fallen als Permeat in Form eines hochreinen Wassers an, aus dem Ammonium und andere Salze weitestgehend ausgefiltert sind. Der Rest, nämlich 15% (bezogen auf die Ausgangsmenge) liegt als Retentat vor, in dem Salze und andere große Moleküle wie auch Ammonium stark aufkonzentriert vorliegen. Das Per­ meat 15 hat eine Wasserqualität von nahezu entionisiertem Was­ ser und kann beliebig abgegeben werden, z. B. in eine Kläran­ lage. Das Retentat wird über einen Wärmetauscher 17 geleitet, durch den es auf eine Temperatur von ca. 65°C gebracht wird. Das erhitzte Wasser wird dem Kopf einer Strippkolonne 18 zuge­ führt, wo es auf ein Verteilsystem geleitet wird und durch die­ ses über den gesamten Querschnitt nach unten fließt. Das Abwas­ ser rieselt in der Strippkolonne 18 über Füllkörper nach unten, wodurch es zu einer extremen Oberflächenvergrößerung des Flüs­ sigkeitsfilmes kommt. Das im Sumpf der Strippkolonne 18 anfal­ lende Wasser wird mittels einer Schlauchpumpe 19 ins Abwasser abgepumpt, kann jedoch auch, wie durch Pfeil 20 symbolisiert, dem Permeat 15 zugeführt werden, von wo aus die Gesamtmenge einer Kläranlage zugeführt ist.The represented by arrow 10 effluent stream 10 is removed over two parallel-operated cross-flow filter 11 having a pore diameter of 0.2 .mu.m of solid particles. Backflow of the water is again added to the anaerobic water 10 before a hydrocyclone 12 because of the higher content of particles. The water leaving the filter is temporarily stored in a storage tank 13 and continuously fed from there to a reverse osmosis unit 14 . At a pressure of 16 bar, the water is separated into a first fraction 15 , the permeate, and a second fraction, the retentate 16 . Approx. 85% of the amount is obtained as a permeate in the form of high-purity water, from which ammonium and other salts are largely filtered out. The rest, namely 15% (based on the starting amount) is present as a retentate, in which salts and other large molecules as well as ammonium are present in highly concentrated form. The Per meat 15 has a water quality of almost deionized water and can be dispensed as desired, e.g. B. in a sewage treatment plant. The retentate is passed through a heat exchanger 17 , through which it is brought to a temperature of approximately 65 ° C. The heated water is fed to the top of a stripping column 18 , where it is passed to a distribution system and through which it flows down over the entire cross section. The waste water trickles down in the stripping column 18 via packing, which leads to an extreme increase in the surface area of the liquid film. The water in the bottom of the stripping column 18 is pumped into the waste water by means of a peristaltic pump 19 , but can, as symbolized by arrow 20 , be fed to the permeate 15 , from where the total amount is fed to a sewage treatment plant.

Im Kopf der Strippkolonne wird Luft mittels einer Drehschieber­ pumpe 21 abgesaugt, so daß in der Kolonne 18 ein Unterdruck von 500 mbar aufgebaut wird. Die abgesaugte Luft wird durch ein automatisch druckgesteuertes Ventil im Bereich des Sumpfes so zugegeben, daß der Unterdruck von 500 mbar dauerhaft auf recht­ erhalten bleibt. Die zugegebene Luft wird mittels Wasserdampf auf 65°C aufgeheizt, wobei gleichzeitig eine Wasserdampfsätti­ gung erzielt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß in der Strippkolonne keine Abkühlung des Wassers durch Verdampfen erfolgt. Temperaturbedingt wird das Kohlendioxid ausgetrieben, wobei sich der pH-Wert auf mehr als 10 erhöht. Die anstehende Temperatur von 65°C sowie der Unterdruck von 500 mbar führen wegen des entsprechenden Ammoniak-Dampfdruckes dazu, daß Ammo­ niak in die Gasphase übertritt, die durch eine Abluftleitung 22 symbolisiert ist. Die Abluft wird einer zweistufigen Katalysa­ toreinheit 23, 24 zugeführt, in der das Ammoniak vollständig zu Stickstoff umgesetzt wird. Die erste Stufe 23 besteht aus einem Platinkatalysator, an dem-Ammoniak zu Stickstoff umgesetzt wird. Dieser Vorgang arbeitet temperaturabhängig zwischen 250°C und 450°C, wobei nur ca. 50% des Ammoniaks zu Stickstoff umge­ wandelt werden, die restlichen 50% werden bei 250°C nahezu quantitativ zu Lachgas, bei 450°C allerdings quantitativ zu Stickoxid umgewandelt werden. Der Katalysator 23 wird bei 450°C gefahren, um eine quantitative NOx-Produktion zu gewährleisten. Dem den Katalysator 23 verlassenden Abgasstrom 25 muß noch Ammoniak bzw. ammoniakhaltige Luft zugesetzt werden. Diese wird mittels einer Abzweigleitung 26 dem Abgasstrom 22 entnommen. Der aus den Abgasströmen 25 und 26 resultierende Gesamtstrom wird der zweiten Katalysatorstufe 24 zugeleitet, einem Alumino­ silikat oder anderer oberflächenaktiver Materialien, an dem die Umsetzung von Ammoniak mit NOx zu Stickstoff und Wasser stattfindet, so daß das die zweite Katalysatoreinheit 24 verlassende Abgas 27 nur noch Wasserdampf und Stickstoff sowie Spuren der Eingangsgase enthält.In the head of the stripping column, air is sucked off by means of a rotary valve 21 , so that a vacuum of 500 mbar is built up in the column 18 . The extracted air is added through an automatically pressure-controlled valve in the area of the sump so that the negative pressure of 500 mbar is permanently maintained. The added air is heated to 65 ° C by means of steam, while water vapor saturation is achieved at the same time. This ensures that the water is not cooled by evaporation in the stripping column. The carbon dioxide is expelled due to the temperature, and the pH increases to more than 10. The upcoming temperature of 65 ° C and the negative pressure of 500 mbar lead due to the corresponding ammonia vapor pressure that ammonia passes into the gas phase, which is symbolized by an exhaust line 22 . The exhaust air is fed to a two-stage catalyst unit 23 , 24 , in which the ammonia is completely converted to nitrogen. The first stage 23 consists of a platinum catalyst on which ammonia is converted to nitrogen. This process works between 250 ° C and 450 ° C depending on the temperature, whereby only approx. 50% of the ammonia is converted to nitrogen, the remaining 50% is converted almost quantitatively to laughing gas at 250 ° C, but quantitatively to nitrogen oxide at 450 ° C will. The catalyst 23 is operated at 450 ° C. to ensure quantitative NO x production. Ammonia or ammonia-containing air must also be added to the exhaust gas stream 25 leaving the catalyst 23 . This is taken from the exhaust gas stream 22 by means of a branch line 26 . The total flow resulting from the exhaust gas streams 25 and 26 is fed to the second catalyst stage 24 , an aluminosilicate or other surface-active material, on which the reaction of ammonia with NO x to nitrogen and water takes place, so that the exhaust gas 27 leaving the second catalyst unit 24 only still contains water vapor and nitrogen as well as traces of the input gases.

Die in den Katalysatorstufen 23 und 24 ablaufenden Reaktionen sind exotherm. Die entnommene Prozeßwärme kann über die genannten Wärmetauscher 17 und 30 dazu verwendet werden, das der Strippkolonne zugeführte Abwasser sowie die im Kopf der Kolonne 18 abgesaugte Luft zu erwärmen.The reactions taking place in catalyst stages 23 and 24 are exothermic. The process heat withdrawn can be used via the heat exchangers 17 and 30 mentioned to heat the waste water fed to the stripping column and the air drawn off in the top of the column 18 .

Claims (17)

1. Verfahren zur Entfernung oder Reduzierung des Ammonium- Anteiles aus Abwässern, insbesondere aus Abwässern von Kompost- oder Biogasanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser einer Umkehrosmose unterzogen wird, aus der ein Permeat in Form hochreinen Wassers und ein Reten­ tat, in dem die Salze und andere im Abwasser enthaltene größere Moleküle in stark aufkonzentrierter Form vorlie­ gen, abgezogen wird und daß das Retentat abschließend von dem Ammonium befreit wird.1. A method for removing or reducing the ammonium content from waste water, in particular from waste water from compost or biogas plants, characterized in that the waste water is subjected to a reverse osmosis from which a permeate in the form of high-purity water and a reten in which the Salts and other larger molecules contained in the wastewater are present in a highly concentrated form, is drawn off and that the retentate is finally freed from the ammonium. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Umkehrosmose kommende Retentat erwärmt wird, vorzugsweise auf Temperaturen < 60°C, insbesondere auf 65°C, und anschließend gestrippt wird, um das Ammonium sowie vorhandenes CO2 in die Gasphase zu überführen.2. The method according to claim 1, characterized in that the retentate coming from the reverse osmosis is heated, preferably to temperatures <60 ° C, in particular to 65 ° C, and then stripped to the ammonium and CO 2 present in the gas phase convict. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat durch eine Strippkolonne geleitet wird, in deren Kopf Luft abgesaugt wird, wodurch in der Strippko­ lonne ein Unterdruck, vorzugsweise von 500 mbar ± 100 mbar aufgebaut wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the retentate is passed through a stripping column, in whose head is sucked out of air, causing in the Strippko lonne a negative pressure, preferably of 500 mbar ± 100 mbar is built up. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strippkolonnenkopf abgesaugte Luft dem Strippkolon­ nensumpf zugeführt wird, vorzugsweise dergestalt, daß die abgesaugte Luft mittels Wasserdampf unter Wasserdampfsät­ tigung der Luft aufgeheizt wird, vorzugsweise auf 65°C.4. The method according to claim 3, characterized in that the air extracted in the stripping column head to the stripping column nensumpf is supplied, preferably such that the Extracted air by means of steam under a steam generator air is heated, preferably to 65 ° C. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Strippkolonne verlassende Was­ ser in das Permeat überführt wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized characterized in that the What leaving the stripping column ser is converted into the permeate.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakhaltige Abluft aus der Strippkolonne katalytisch behandelt wird, um das Ammoniak zu Stickstoff, Lachgas oder Stickoxiden umzuwandeln.6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized characterized in that the ammonia-containing exhaust air from the Stripping column is catalytically treated to the ammonia convert to nitrogen, nitrous oxide or nitrogen oxides. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft einem Platinkatalysator bei Temperaturen zwi­ schen 250°C und 450°C zugeleitet wird, wobei vorzugsweise das bei 400°C bis 450°C entstehende und die Platinkataly­ satorstufe verlassende NOx durch Reaktion mit Ammoniak zusammengeführt wird, um eine Reaktion nach dem nach dem Stand der Technik bekannten Didier-Verfahren zu Stickstoff und Wasser herbeizuführen.7. The method according to claim 6, characterized in that the exhaust air is fed to a platinum catalyst at temperatures between 250 ° C and 450 ° C, preferably the resulting at 400 ° C to 450 ° C and the platinum catalyst leaving NO x by reaction is combined with ammonia to bring about a reaction to nitrogen and water by the Didier method known in the prior art. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der die Strippkolonne verlas­ sende Abluft, vorzugsweise etwa 2/3, der Platinkatalysa­ torstufe zugeführt wird, und der verbleibende Teil der Abluft derjenigen Abluft zugemischt wird, die die Platin­ katalysatorstufe verläßt, wonach der sich hieraus erge­ bende Abgasstrom einem Didier-Verfahren unterzogen wird.8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized characterized in that a part of which read the stripping column send exhaust air, preferably about 2/3 of the platinum catalyst Gate stage is supplied, and the remaining part of the Exhaust air is mixed with the exhaust air that contains the platinum leaves catalyst stage, after which derge therefrom exhaust gas flow is subjected to a Didier process. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Didier-Verfahren unter Verwendung von oberflächen­ aktiven Katalysatormaterialien, insbesondere von Alumino­ silikat als Katalysator durchgeführt wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the Didier method using surfaces active catalyst materials, especially from Alumino silicate is carried out as a catalyst. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Katalysatorstufen anfal­ lende Wärme als Prozeßwärme für die Strippkolonnen zurück­ geführt wird.10. The method according to any one of claims 6 to 9, characterized characterized in that in the catalyst stages Returning heat as process heat for the stripping columns to be led. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser vor der Umkehrosmose gefiltert wird, vorzugsweise in einem Filter mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the wastewater before reverse osmosis is filtered, preferably in a filter with a Pore diameter of 0.2 µm.   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß etwaiges aus dem Filter rückströmendes Wasser mittels eines Hydrozyklones von Feststoffpartikeln befreit und zu dem Abwasserstrom vor der Filterung zurückgeführt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that any water flowing back from the filter of a hydrocyclone freed from solid particles and is returned to the wastewater stream before filtering. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrosmose unter Druck durchge­ führt wird, vorzugsweise einem Druck von 16 bar ± 5 bar.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the reverse osmosis under pressure leads, preferably a pressure of 16 bar ± 5 bar. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, das fol­ gende Einrichtungen hintereinandergeschaltet sind:
  • - ein mechanischer Filter mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm,
  • - eine Umkehrosmoseeinheit und
  • - eine Strippkolonne, deren Abgas einer Katalysator­ einheit zuführbar ist.
14. Device for performing the method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the fol lowing devices are connected in series:
  • - a mechanical filter with a pore diameter of 0.2 µm,
  • - a reverse osmosis unit and
  • - A stripping column, the exhaust gas of a catalyst unit can be fed.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoreinheit zweistufig aufgebaut ist und in einer ersten Stufe ein Platinkatalysator und in einer zweiten Stufe einen oberflächenaktiven Katalysator, vorzugsweise einen Alumosilikatkatalysator aufweist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the catalyst unit is constructed in two stages and in a platinum catalyst in a first stage and in a second stage a surface-active catalyst, preferably has an aluminosilicate catalyst. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine von der zur ersten Katalysatorstufe führenden Leitung abzweigende Umgehungsleitung, die in die zweite Katalysa­ torstufe mündet.16. The apparatus according to claim 15, characterized by a from the line leading to the first catalyst stage branching bypass line, which in the second catalytic converter gate step opens. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekenn­ zeichnet durch miteinander in Verbindung stehende Wärme­ tauscher mittels derer die in der Katalysatorstufe (jeweils) anfallende Prozeßwärme der Strippkolonne zuführ­ bar ist.17. The device according to one of claims 14 to 16, characterized characterized by related heat exchanger by means of which in the catalyst stage Feed (each) process heat to the stripping column is cash.
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