DE29608503U1

DE29608503U1 - Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser

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Publication number: DE29608503U1
Application number: DE29608503U
Authority: DE
Original assignee: Wehrle Werk AG
Current assignee: Wehrle Werk AG
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2006-05-11

Description

LEINWEBER &

MMERMANN

ZI

EUROPEAN PATENTATTORNEYS

Dipl.-lng. H. Leinweber (i976t) Dipl.-lng. Heinz Zimmermann Dipl.-lng. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus Dipl.-lng. Thomas Busch

PATENTANWÄLTE

Rosental 7

D-80331 München

TEL (089) 231124-0 FAX (089) 231124-11 TLX 528191 LZPATD

den

10. Mai 1996 krgsbw

Unser Zeichen

Wehrle-Werk AG
DE-79312 Emmendingen

VORRICHTUNG ZUR REINIGUNG VON ABWASSER

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einer Filtereinrichtung, an die ein der Rückführung ihres Retentats zu ihrem Eingang und dadurch zur Einstellung eines Konzentrats dienender Filterkreislauf angeschlossen ist, in den das Abwasser eingespeist wird, und einer zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung, die mit einem Eingang an den Filterkreislauf angeschlossen ist.

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (EP 0 503 649 Al) wird das der physikalischen und/oder chemischen Behandlung unterzogene Konzentrat in einen der Filtereinrichtung vorgeschalteten Bioreaktor eingespeist, dem auch das zu be-

handelnde Abwasser zum Zwecke biologischer Reinigung aufgegeben wird. Dies läßt bereits sehr gute Reinigungsergebnisse erwarten.

Demgegenüber ist es ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Wirkungsgrad noch einmal gesteigert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mindestens einen Teil des behandelten Konzentrats abführender Ausgang der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung an den Filterkreislauf angeschlossen ist.

Besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber EP 0 503 649, wenn das behandelte Konzentrat nur noch geringfügig oder nicht mehr mit biologisch zugänglichen Inhaltsstoffen belastet ist bzw. im Konzentrat Stoffe enthalten sind, die sich im Bioreaktor akkumulieren {refraktäre Stoffe).

Die unmittelbare Rückführung des behandelten Konzentrates vor die Filtereinrichtung entlastet damit die biologische Reinigungsstufe hydraulisch und vermeidet die Akkumulation refraktärer Stoffe.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß organisch geringer belastete Abwasser auch ohne biologische Behandlungsstufe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkungsvoll gereinigt 0 werden können.

Durch die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgende Konzentratbildung im Kreislauf der Filtereinrichtung werden die schädlichen Abwasserinhaltsstoffe so weit aufkonzentriert, daß sie mittels der der chemischen und/oder physikalischen Behandlung dienenden Einrichtung wirkungsvoll entnommen bzw. umgesetzt oder in veränderte Form überführt

werden können. Diese Aufkonzentrierung und Entfernung der Abwasserinhaltsstoffe ist dabei insbesondere unabhängig von einer biologischen Vorbehandlung.

Wegen der Konzentrationsabhängigkeit der in Abwasseranlagen ablaufenden physikalischen und chemischen Reaktionen ergeben sich lange Reaktionszeiten oder die Notwendigkeit eines hohen Überschusses an Chemikalien, wenn zur Erfüllung des geforderten Reinigungsziels im Reaktionsraum niedrige Restkonzentrationen an Abwasserinhaltsstoffen eingestellt werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese nachteilige Kopplung zwischen dem Reinigungsziel und der Reaktionskinetik aufgehoben, indem das Rückhaltevermögen der Filtereinrichtung für bestimmte Stoffe dazu benutzt wird, sehr weitgehend gereinigtes Wasser als Permeat der Filtereinrichtung zu erhalten, dessen Qualität weitgehend unabhängig von Vorbehandlungsstufen oder der Behandlung des Konzentrats ist. Durch die Aufkonzentrierung der in dem Konzentrat zurückgehaltenen Inhaltsstoffe findet in der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung die Umwandlung dieser Inhaltsstoffe mit hohen Reaktionsgeschwindigkeiten besonders effizient statt, so daß dort die Umwandlung und Abtrennung der Inhaltsstoffe äußerst wirkungsvoll erfolgt.

Von besonderem Vorteil ist es, die Aufkonzentrierung durch Filtration in einer Membranfiltereinrichtung, vorzugsweise einer Nanofiltereinrichtung, auszuführen. Dadurch wird ein nahezu vollständiger Rückhalt organischer Inhaltsstoffe sowie ein teilweiser Rückhalt mehrwertiger Ionen erreicht, so daß mit dem Permeat lediglich niedermolekular gelöste Inhaltsstoffe, vor allem Salze, axasgetragen werden. Der Rückhalt und der Austrag lassen sich durch geeignete Gestaltung der Filtereinrichtung und der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung variieren. Der Rückhalt anorganischer Inhaltsstoffe wird durch die stoffspezifische Wirksamkeit der zur physikalischen und/oder chemi-

sehen Behandlung dienenden Einrichtung begrenzt, mit deren Hilfe diese Stoffe aus dem Konzentrat entnommen werden.

Eine besonders hohe Reinigungswirkung wird erreicht, wenn zur Aufkonzentrierung mehrere Membranfiltereinrichtungen, vorzugsweise Nanofiltereinrichtungen kaskadenartig hintereinandergeschaltet sind.

Als besonders wirkungsvoll hat es sich erwiesen, das Konzentrat in der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung mit einem Adsorptionsmittel und/oder einem Oxidationsmittel und/oder einem Flockungsmittel und/oder einem Fällungsmittel und/oder einem Ionenaustauschmittel zu behandeln. Der dadurch entstehende Adsorptions-, Flockungs-, Fällungs- bzw. Ionenaustauschschlamm bzw. granulat, in dem die Inhaltsstoffe des Konzentrats gebunden sind, kann dadurch wirkungsvoll in der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung entfernt werden. Auf diese Weise ist es möglich, im zu reinigenden Abwasser gelöste oder dispergierte persistente Stoffe, bei denen es sich beispielsweise um organische Stoffe, aber auch um Schwermetalle und mehrwertige Ionen handeln kann, aufzukonzentrieren und die Flüssigphase für die weitere Behandlung in die Filtereinrichtung zurückzugeben sowie diese schädlichen Inhaltsstoffe in eine abscheidbare Form überzuführen und dadurch dem zu reinigenden Abwasser zu entziehen.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Abscheidungswirkungsgrad der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung derart eingestellt, daß durch den zurückgespeisten Teil der Konzentrationsgrad im Filterkreislauf einen gewünschten Wert nicht überschreitet. Alternativ kann die Menge des in den Filterkreislauf zurückgespeisten Teils derart eingestellt werden, daß durch ihn der Konzentrationsgrad im Filterkreislauf einen gewünschten Wert nicht überschreitet. Durch diese Steuerung kann das in der zur physikalischen

und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung behandelte Konzentrat unmittelbar wieder der Filtereinrichtung zugeführt werden. Die Überwachung der Beschaffenheit des Konzentrats erfolgt zweckmäßigerweise kontinuierlich durch Leitfähigkeitsbestimmung, Trübungsmessung oder eine Analysatorvorrichtung.

Die Aufkonzentrierung des Konzentrats im Filterkreislauf sowie die physikalische und/oder chemische Behandlung des Konzentrats kann diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Von besonderem Vorteil ist die kontinuierliche Aufkonzentrierung sowie die kontinuierliche physikalische und/oder chemische Behandlung des dem Filterkreislauf entnommenen Konzentrats, was insbesondere bei der Verwendung mehrerer hintereinandergeschalteter Filtereinrichtungen von Vorteil ist.

Zum Regenerieren der für die Aufkonzentrierung vorgesehenen Filtereinrichtung werden vorzugsweise Spülintervalle vorgesehen.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser weist eine Filtereinrichtung auf, an die ein der Rückführung ihres Retentats zu ihrem Eingang und dadurch zur Einstellung eines Konzentrats dienender Filter-5 kreislauf angeschlossen ist, in den das Abwasser eingespeist wird, sowie eine zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienende Einrichtung, die mit einem Eingang an den Filterkreislauf angeschlossen ist, wobei ein mindestens einen Teil des behandelten Konzentrats abführender Ausgang der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung an den Filterkreislauf angeschlossen ist.

Durch den unterschiedlichen Rückhalt der Abwasserinhaltsstoffe in der Filtereinrichtung, die insbesondere eine Membranfiltereinrichtung, besonders vorteilhaft eine Nanofiltereinrichtung, ist, werden die Reaktionszeiten der jeweiligen Inhaltsstoffe bei der physikalischen und/oder chemischen

Behandlung voneinander entkoppelt. Damit lassen sich die Reaktionszeiten der jeweiligen Substanzen an den zu ihrem Abbau bis zu den gewünschten Minimalkonzentrationen erforderlichen Zeitbedarf individuell anpassen.
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Vorzugsweise weist die zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienende Einrichtung eine zur Abtrennung von Inhaltsstoffen des Konzentrats dienende Adsorptionseinrichtung und/oder Flockungseinrichtung und/oder Fällungseinrichtung und/oder einen Ionenaustauscher und/oder eine Oxidationseinrichtung auf. Hierbei wird das Konzentrat beispielsweise in einem Reaktionsbehälter mit einem Oxidationsmittel behandelt und/oder adsorptiv, etwa mit Aktivkohle oder Bentonit oder mit einem Flockungs- und/oder Fällungsmittel oder ionenselektiv mittels eines Ionenaustauschmittels, gebunden und aus der physikalischen und/oder chemischen Behandlungsstufe entfernt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gewerblich vor allern zur Reinigung von mit biologisch schwer oder nicht abbaubaren Inhaltsstoffen belasteten Abwässern anwendbar.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, in der die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert ist. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer zur Abtrennung und Aufkonzentration der Inhaltsstoffe des Abwassers dienenden Filtereinrichtung und einer zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung des Konzentrats dienenden Einrichtung.

Wie aus der einzigen Figur der Zeichnung hervorgeht,

wird das für die Behandlung vorgesehene Abwasser in einer Nanofiltrationsstufe entweder als biologisch vorbehandeltes Abwasser 11 oder als völlig unbehandeltes Abwasser 14 einer Behandlung zugeführt.

Das biologisch vorbehandelte 11 bzw. unbehandelte 14 Abwasser wird zunächst in eine Filtrationsvorlage 15 geleitet, in der eine Aufkonzentrierung dadurch erfolgt, daß ihr Inhalt 16 über eine Vordruckpumpe 17 und eine Filtrationspumpe 18 dem Eingang einer Nanofiltrationseinrichtung 19 zugeführt wird. Die Nanofiltrationseinrichtung 19 enthält eine semipermeable Membran, die so beschaffen ist, daß sie nur für Salze weitgehend durchlässig ist. Die Nanofiltrationseinrichtung 19 ist beispielsweise so beschaffen,, daß im Abwasser enthaltenes NaCl zu 30 bis 90 % zurückgehalten wird. Das Retentat 20 der Nanofiltrationseinrichtung 19 wird in die Filtrationsvorlage 15 zurückgespeist, wodurch ein die Nanofiltrationseinrichtung 19 und die Filtrationsvorlage 15 enthaltender Filterkreislauf gebildet ist.

Auf diese Weise werden in der Nanofiltrationseinrichtung 19 Inhaltsstoffe im Retentatstrom 20 zurückgehalten und aufkonzentriert, während das gereinigte Permeat 21 über eine Permeatvorlage 22 gesammelt wird. Entsprechend den Anforderungen wird der Permeatstrom mittels einer Permeatpumpe 23 und Ventilregelungen unterschiedlich geschaltet.

Entspricht das Permeat den Reinigungsanforderungen, so kann es aus der Anlage als gereinigtes Abwasser 24 abgeleitet werden. Da die Permeatleistung so ausgelegt ist, daß mehr Permeat 21 gebildet als der Anlage als Zulauf 11 bzw. 14 zugeführt wird, muß aus betrieblichen Gründen der Permeatüberschuß 25 in die Filtrationsvorlage 15 zurückgeführt werden. 0 Ist in der Filtrationsvorlage 15 das Aufkonzentrierungsziel erreicht, welches beispielsweise kontinuierlich über Leitfähigkeits-, Trübungsmessung oder mittels einer Autoanalysatoreinrichtung kontrolliert werden kann, so wird das Konzentrat entweder diskontinuierlich bzw. chargenweise oder ein Teilstrom kontinuierlich als Konzentrat 29 mittels einer Konzentratpumpe 30 einer chemischen und/oder physikalischen Behandlungsstufe zugeführt.

Fällt die Filterleistung der Nanofiltrationseinrichtung 19 ab, so kann mittels eines Spülkreislaufs 26, der von einer Spülvorlage 27 aus mit Wasser oder Permeat, das mit Reinigungsmitteln versetzt ist, versorgt wird, die Filtereinrichtung durch entsprechende Ventilsteuerung wieder freigespült werden.

Entspricht das Permeat 24 nicht den Reinigungsanforderungen, so kann der Ablauf 28 der Nanofiltrationsstufe einer weiteren Nanofiltrationsstufe zugeführt werden.

Die Nanofiltrationseinrichtung 19 ist für das erfindungsgemäße Verfahren z. B. durch Nanofilterstufen so ausgebildet, daß ein nahezu vollständiger Rückhalt aller relevanten Inhaltsstoffe erreicht wird, so daß mit dem behandelten Abwasser lediglich niedermolekular gelöste Inhaltsstoffe, vor allem Salze, ausgetragen werden.

Die Konzentratpumpe 3 0 fördert das Konzentrat 29 in einen Reaktionsbehälter 31 der zur physikalischen und/oder chemischen bzw. ionenselektiven Behandlung dienenden Einrichtung. Am Reaktionsbehälter 31 ist eine Chemikalienpumpe 44 über eine Chemikalienleitung 45 angeschlossen, so daß aus einer Chemikalienzuführungseinrichtung 43 Flockungs- oder Fällungschemikalien oder andere Mittel zur chemischen oder physikalischen Behandlung des Konzentrats 29 zugeführt werden können. Als solche Stoffe kommen insbesondere übliche Flockungs- und Fällungsmittel, Adsorptionsmittel wie Aktivkohle, Bentonit, Ionenaustauschharze oder ähnliches in Frage. Für eine der Oxidation des Konzentrats 29 dienende Behandlung können Oxidationsmittel wie Ozon, H₂O₂ und dgl. eingesetzt werden. Ferner kann die Oxidation durch UV-Einwirkung oder durch Elektrolyse erfolgen. Solche Chemikalien oder Behandlungsmittel können auch über eines Zugabeeinrichtung 34 in den Reaktionsbehälter 31 zugeführt werden. Durch die genannten Stoffe lassen sich adsorbierbare persistente und ionenselek-

tive Stoffe adsorbieren, in eine abscheidbare Form bringen und entnehmen, so daß das von schädlichen Stoffen befreite Konzentrat 47 von einem Ausgang des Reaktionsbehälters 31 mit einer Beschickungspumpe 32 in die Filtrationsvorlage 15 zugegeben werden kann. Der Reaktionsbehälter 31 kann hierzu mit einem Rührwerk 35 umgewälzt und die adsorbierten oder chemisch gebundenen Inhaltsstoffe anschließend in durch Absetzen oder Filtration aufkonzentrierter Form aus dem System ausgetragen 3 6 werden.

Im Falle einer nur teilweisen Rückführung des behandelten Konzentrats 47 in den Filterkreislauf kann ein Teilstrom des unbehandelten Konzentrates 29 direkt über eine Entnahmeeinrichtung 45, 46 ausgeschleust werden oder aber nach chemischer und/oder physikalischer bzw. ionenselektiver Behandlung aus der Anlage entnommen werden 48.

Bei kontinuierlichem Betrieb kann das in der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung behandelte Konzentrat 47 über die Beschickungspumpe 32 in den die Membran- oder Nanofiltereinrichtung aufweisenden Filterkreislauf zurückgeführt werden. Auf diese Weise können die Behandlungsstufen zu einem quasi-geschlossenen Kreislauf geschlossen werden, in dem eine kontinuierliche Behandlung des zu reinigenden Abwassers erfolgt, das bei 11/14 zugeführt wird.

Die sich bei dieser kontinuierlichen Behandlung ergebenden Produkte werden in der jeweiligen Behandlungsstufe abge-0 geben, nämlich das gereinigte Abwasser aus den Nanofiltrationsstufen bei 24 bzw. 28 sowie das chemische und/oder physikalisch bzw. ionenselektiv behandelte Konzentrat bei 36, wobei dies jedoch im einzelnen vom gewählten Verfahrensablauf abhängig ist.

Claims

&idigr;&igr;&ogr;'&iacgr; * *"&iacgr; ' SCHUTZANSFRUCHE

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einer FiI-tereinrichtung (19), an die ein der Rückführung ihres Retentats (20) zu ihrem Eingang und dadurch zur Einstellung eines Konzentrats (29) dienender Filterkreislauf angeschlossen ist, in den das Abwasser (11, 14) eingespeist wird, und einer zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung (31), die mit einem Eingang an den Filterkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens einen Teil des behandelten Konzentrats (47) abführender Ausgang der zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung (31) an den Filterkreislauf angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkreislauf einen mit einem Eingang an den das Retentat (20) liefernden Ausgang der Filtereinrichtung (19) und mit einem Ausgang an deren Eingang angeschlossenen Filtrationsvorlagebehälter (15) aufweist, an den ferner eingangsseitig der mindestens einen Teil des behandelten Konzentrats (47) abführende Ausgang der der physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung (31) sowie ein Zulauf für das zu behandelnde Abwasser (11, 14) und ausgangsseitig der Eingang der der physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienenden Einrichtung (31) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (19) eine Membranfiltereinrichtung ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (19) eine Nanofiltereinrichtung ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanofiltereinrichtung einen Rückhaltegrad für im Abwasser gelöstes NaCl von 30 bis 70 % aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanofiltereinrichtung einen Rückhaltegrad für im Abwasser gelöstes NaCl von 50 bis 90 % aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanofiltereinrichtung einen Rückhaltegrad für im Abwasser gelöstes NaCl von 10 bis 30 % aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur physikalischen und/oder chemisehen Behandlung dienende Einrichtung (31) eine zur Abtrennung von Inhaltsstoffen des Konzentrats dienende Adsorptionseinrichtung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienende Einrichtung (31) eine zur Abtrennung von Inhaltsstoffen des Konzentrats dienende Flockungs- und/oder Fällungseinrichtung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienende Einrichtung (31) einen zur Abtrennung von Inhaltsstoffen des Konzentrats dienenden Ionenaustauscher aufweist.

11. Vorrichtung - nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung dienende Einrichtung (31) eine zur Umsetzung von Inhaltsstoffen des Konzentrats dienende Oxidationseinrichtung aufweist.

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (19) einen ihrer Regenerierung dienenden ESpülkreislauf (26, 27) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (19) mehrere kaskadenartig hintereinandergeschaItete Filterstufen aufweist.