DE3620459A1

DE3620459A1 - Verfahren und vorrichtung zur herabsetzung des chemischen sauerstoffbedarfs in wasser

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Publication number: DE3620459A1
Application number: DE19863620459
Authority: DE
Inventors: Morris Bloomfield Hills Mich. Sheikh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1986-12-18
Also published as: JPS61291096A; US4683065A

Description

■_. , . » j ■ · ο η _L Patentanwälte

Pfenning, Meinig & Partner ^Q European Patent Attorneys

Dipl.-lng. J. Pfenning, Berlin Dipl.-Phys. K. H. Meinig, München Dr.-Ing. A. Butenschön, Berlin Dipl.-lng. J. Bergmann, München Rechtsanwalt

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Telegramme: Seilwehrpatent

18. Juni 1986 Be/schu (SMR-104-Ά)

MORRIS SHEIKH

Canterberry Crescent, Bloomfield Hills,
Michigan 48013, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Herabsetzung
des chemischen Sauerstoffbedarfs in Wasser

Γ Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herabsetzung des chemischen Wasserstoffbedarfs in Verunreinigungen enthaltendem Wasser. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen verunreinigtes Wasser aufeinanderfolgend behandelt wird, um organische und anorganische Verunreinigungen zu entfernen. Das Wasser wird sowohl durch eine Ausflockung als auch durch eine katalytische Oxidation behandelt.

V Als Ergebnis der wachsenden Besorgnis um die Reinheit der Wasservorkommen und als Antwort auf die zunehmenden behördlichen Bestimmungen über die Aufrechterhaltung der Qualität dieser Wasservorkoimien haben die Industrie und andere Wassergroßverbraucher es für erforderlich gehalten, Verfahren zur Verringerung der in ihren

Abwassern enthaltenen chemischen Verunreinigungen zu untersuchen und einzusetzen. Die Gefahr der chemischen Verunreinigung von Wasser ergibt sich teilweise aus der Fähigkeit der organischen Bestandteile, im Wasser gelösten Sauerstoff zu binden. Diese Bindung, ob durch chemische Bindung oder durch einfache chemische Wechselwirkung, verhindert die Nutzung des gelösten Sauerstoffs durch die Organismen im Wasser. Diese Bindungswirkung wird im allgemeinen als chemischer Sauerstoffbedarf bezeichnet .

Wegen der Bedeutung, angemessene Mengen von gelöstem Sauerstoff in Wasserströmen aufrechtzuerhalten, haben verschiedene Behörden, wie zum Beispiel die ümweltschutzbehörde der Vereinigten Staaten von Amerika, Richtlinien und Prüfvorschriften zur Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs von in Flüssen und Seen geleiteten Abwässern erlassen. Industrielle, kommunale und andere Großverbraucher von Wasser werden durch Gesetz dazu angehalten, den chemischen Sauerstoffbedarf der in ihren Anlagen erzeugten Abwässer auf einem oder unterhalb vorgegebener Werte zu halten.

Da die Menge der eingeleiteten Verunreinigungen mit der Bevölkerungszunahme und der verstärkten Industrialisierung angestiegen ist, wurden verschiedene Verfahren zur Verbesserung der Qualität der abgeführten Abwässer eingeführt. Die meisten dieser Verfahren haben eine Abwasserbehandlung zur Beseitigung der Verunreinigungen in den Abwasserströmen vor der Einleitung in die Abwasserkanalisation zum Gegenstand.

Unter den vorgeschlagenen Verfahren sind solche, die (1) ein Verdampfung und nachfolgende Veraschung, (2) eine chemische Behandlung zur Umwandlung der organischen Bestandteile im Abwasser in harmlose Substanzen, (3) eine biologische Behandlung und Belüftung des in Tanks gesammelten Abwassers, und (4) eine Oxidation der chemischen Bestandteile unter einschränkenden Bedingungen vorsehen. Jedes dieser Verfahren ist jedoch mit Nachteilen behaftet, wie nachfolgend dargetan wird.

Das erste Verfahren,das heißt Verdampfung und nachfolgende Veraschung, ist unpraktisch, wenn große Wassermengen mit einem geringen prozentualen Anteil an organischen Verunreinigungen behandelt werden. Dieses Verfahren ist äußerst langsam und erfordert einen außergewöhnlichen Aufwand an Zeit und finanziellen Mitteln. Eine chemische Behandlung, wie Chlorierung, Ozonisierung, Behandlung mit Wasserstoffperoxid usw., kann gefährlich und teuer sein und ist nur bei bestimmten chemischen Verunreinigungen wirksam. Daher bietet die chemische Behandlung keine generelle Lösung für das Gesamtproblem der Abwasserentsorgung. Weiterhin hängt diese Behandlung allgemein von einer genauen Analyse der im Abwasser befindlichen Substanzen ab, um festzustellen, welche Maßnahme erforderlich sind, um die gewünschten chemischen Reaktionen zur Erzielung der gewünschten Reaktionsprodukte in Gang zu setzen. Wo diese Behandlung durchführbar ist, richtet sich im Ergebnis die Aufmerksamkeit mehr auf die Gewinnung von Nebenprodukten als auf das Problem der Wasserentsorgung selbst.

Das resultierende Abwasser enthält nach der Behandlung häufig verschiedene, jedoch in gleicher Weise schädliche Verunreinigungen; in einigen Fällen sind diese verbleibenden sogar gefährlicher als die ursprünglichen Verunreinigungen. In praktischer Hinsicht erfordert jedes chemische Behandlungsverfahren, um effektiv zu sein, teure Prüfmethoden, um die genaue Beschaffenheit der Verunreinigungen festzustellen.

Eine der wesentlichen Arten der Reinigung von organisch verunreinigtem Abwasser betrifft die Anwendung biologischer Prozesse. Hierbei werden Mikroorganismen eingesetzt, wie Bakterien oder Protozoen, um die chemischen Verunreinigungen zu zersetzen. In biologischen Systemen erfährt das industrielle Abwasser zunächst eine konventionelle Vorbehandlung, nach der es für eine Dauer in der Größenordnung von Stunden in großen, Mikroorganismen enthaltenden Belüftungstanks gehalten wird. Während dieses Vorgangs wird Luft fortlaufend durch das gelagerte Wasser hindurchgeführt, um die Mikroorganismen bei der Aufnahme des in der organischen Substanz enthaltenen Kohlenstoffs als Nahrung zu unterstützen, wobei diese Substanzen in Kohlenstoff, Wasserstoff und Wasser zersetzt und damit unschädlich gemacht werden.

Biologische Prozesse sind durch die Natur der Mikroorganismen selbst eingeschränkt. Große Sorgfalt muß angewendet werden, um die besten Bedingungen für die Wirksamkeit der Mikroorganismen einzustellen und aufrechtzuerhalten.

Die Abwassertemperatur muß sorgsam reguliert werden,

um nachteilige Wirkungen in dem Bereich, in dem die Mikroorganismen aktiv sind, zu vermeiden. Das Abwasser muß mit geeigneten Nährstoffen und anderen Zusätzen versorgt werden, um den gewünschten Wirkungsgrad der Mikroorganismen zu erzielen. In gleicher Weise muß darauf geachtet werden, daß das Abwasser keine keimtötenden oder bakteriostatischen Bestandteile wie zum Beispiel Formaldehyd oder Hexachlorophen enthält, die die bakterielle Aktivität zum Erliegen bringen. Weiterhin sind bestimmte Arten von Mikroorganismen nur für die Zersetzung bestimmter Cherikalien geeignet. Daher muß der Anwender eines biologischen Verfahrens in der Lage sein, ein System zu schaffen, in dem bestimmte Arten von speziell entwickelten Mikroorganismen kombiniert werden, um die im jeweiligen Abwasser vorhandenen unterschiedlichen organischen Verunreinigungen zu zersetzen. Dieses Erfordernis macht die biologischen Systeme unpraktisch und aufwendig. Neue oder verschiedene organische Bestandteile, die in das behandelte Abwasser eingeleitet werden, müssen durch die vorhandenen Mikroorganismen zersetzt werden können oder die biologische Behandlung muß modifiziert werden, um sich der Änderung der in das System eingeführten Bestandteile anzupassen. Dieses Erfordernis führt zu Unverlässigkeiten und ist mit erheblichen Kosten sowie einem beträchtlichen Zeitaufwand verbunden.

Selbst unter den besten Bedingungen hat das biologische Verfahren mehrere Nachteile. Die Mikroorganismen haben eine kurze Lebensdauer. Dem System müssen fortlaufend neue

Mikroorganismen zugeführt werden. Die Mikroorganismen reproduzieren sich und sterben ständig ab, wodurch sich ein zusätzliches Erfordernis ergibt, da das gesamte biologische System schließlich versagt, wenn die abgestorbenen Mikroorganismen nicht abgeführt werden. Die entfernte organische Masse st-ellt einen beachtlichen festen Abfall dar. Die Mikroorganismen bilden eine umfangreiche übel riechende gelatineartige Masse. Der Abfall erfordert regelmäßig eine kostenerhebliche Abfuhr von der Wasserbehandlungsstation zu Abfallbeseitigungsanlagen, wo die organische Masse verascht oder umweltgerecht vergraben wird.

Während das biologische System eine Biodegradierung liefert, die eine Herabsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs des Abwassers bewirkt, ist es zeitaufwendig, nicht vorherbestimmbar und in vielen Fällen von geringer Wirksamkeit. Wegen dieser Nachteile hat sich das Interesse auf andere Verfahren verlagert, mit denen der chemische Sauerstoffbedarf ohne das Erfordernis von Mikroorganismen oder potentiell schädlichen chemischen Reaktionen herabgesetzt werden kann. Am auffallendsten von diesen Verfahren ist die oxidative Behandlung.

Das Grundverfahren für die oxidative Behandlung ist in den US-PSen 2 665 249 und 3 133 016 beschrieben. Beide Druckschriften zeigen die Reduktion der gesamten Verunreinigungen im Abwasser durch Reaktion des organische Substanzen enthaltenden Wassers mit Sauerstoff bei erhöhten

Temperaturen. Das Verfahren nach der US-PS 2 665 erfordert eine Reaktionstemperatur von wenigstens 230° C, um die Zersetzung der organischen Bestandteile sicherzustellen. Die US-PS 3 133 lehrt die Verwendung über atmosphärischer Drücke und von Temperaturen im Bereich von etwa

95 bis 320° C. Jedoch ist keines dieser Verfahren etwaigen Änderungen in der Menge der organischen Veränderungen im Wasser angepaßt. Daher ist es nicht möglich, die Qualität des gereinigten Wassers effektiv zu kontrollieren. Auch behandeln beide Verfahren nicht das Problem, daß viele der im Abwasser vorhandenen Verunreinigungen nicht ohne weiteres in ihrem ursprünglichen Zustand oxidierbar sind, wie kurzkettige organische Verbindungen, die durch langkettige Bestandteile löslich gemacht worden sind. Daher kann das Verfahren nach der US-PS 2 665 239 zwar zu einer Herabsetzung im chemischen Sauerstoffbedarf insgesamt führen, während giftige Bestandteile im behandelten Wasser verbleiben und schließlich in offene Gewässer geleitet werden.

Es wurden Verfahren vorgeschlagen, bei denen verschiedene Katalysatoren für die oxidative Zersetzung von organischen Komponente in Abwässern eingesetzt werden. Beispiele für diese Verfahren finden sich in den US-PSen 3 804 756, 3 823 088 und 2 690 425. Jedes der hierin beschriebenen Verfahren erfordert erhöhte Temperaturen, um den Prozeß bis zum Ende aufrechtzuerhalten. Katalysatoren wie Platin, Palladium, Zink, Kupfer und andere Materialien können verwendet werden, um die Auslöse- oder Zersetzungsenergie für die organischen

Substanzen herabzusetzen. Idealerweise wird die bei der Zersetzung gewisser organischer Komponenten als Wärme freiwerdende Energie dazu benutzt, weitere Zersetzungen auszulösen. Jedoch muß tatsächlich dem System ständig Energie von außen zugeführt werden, um die Zersetzung fortzusetzen. Daher sind bei bestimmten Komponenten Temperaturen bis zu 550 C erforderlich, um eine nennenswerte Zersetzung der eingeschlossenen organischen Substanzen aus-

IQ zulösen. Solche Temperaturen erfordern für die Reinigungsvorrichtung eine Hochdruckausrüstung und umfangreiche zusätzliche Wärmeübertragungssysteme, da Dampf kein wirksames Mittel für den Transport von unlöslichen und löslichen

3_5 nichtbrennbaren Salzen und Asche aus der Reaktionszone heraus darstellt. Daher verwenden Systeme, wie sie in den US-PSen 2 944 396, 4 294 706 und 4 141 828 dargestellt sind, erhöhte Drücke, um einen Teil des Abwasserstroms in der flüssigen Phase zu halten, um eine Ansammlung von Restsubstanzen in der Reaktionszone zu verhindern.

Die vorstehend behandelten Systeme zur katalytischen Oxidation betreffen die zufällige Zersetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs als eine Funktion der gesamten schädlichen chemischen Bestandteile im Wasser. Eine Reduktion des chemischen Sauerstoffbedarfswertes kann eintreten, wenn irgendeine der chemischen Komponenten zersetzt wird. Es wurde gefunden, daß einige der im Abwasser enthaltenen wasserlöslichen Chemikalien als Lösungsmittel für normalerweise unlösliche Bestandteile bis zu einem Grad wirken, daß die normalerweise unlöslichen Komponenten nicht durch Ausflockung entfernt werden können.

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Die bekannten Verfahren zur Herarbsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs liefern keine systematische Methode für die totale Zersetzung aller chemischen Bestandteile zusammen mit einer Abnahme des zugeordneten chemischen Sauerstoffbedarfs, ohne daß erhöhte Temperaturen und erhöhter Druck erforderlich sind. Wenn daher die chemischen Bestandteile im Abwasser systematisch eliminiert werden können, kann das System wirksamer, zuverlässiger und mit geringeren Kosten arbeiten.

Weiterhin ergeben die bisher entwickelten Verfahren zur Verminderung des chemischen Sauerstoffbedarfs in Wasser keine Vorrichtung zur katalystischen Reinigung von Wasser, bei der der Katalysator in dem einen Reaktor regeneriert werden kann, während der Reinigungsvorgang ununterbrochen in anderen Reaktoren fortgesetzt wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herabsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs auf oder unterhalb bestimmte Werte anzugeben, das bei ümgebungstemperatur und Umgebungsdruck durchgeführt werden kann und das keine unerwünschten Nebenprodukte liefert. Weiterhin sollen die eingesetzten festen Katalysatoren vor einer übermäßigen Vergiftung geschützt werden. Auch ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Verringerung des chemischen Sauerstoffbedarfs in Wasser zu schaffen, bei welchem der (die) Katalysator(en) und das adsorbierende Material in einer Mehrzahl von Festbetten angeordnet sind und in situ regeneriert werden können. Schließlich wird angestrebt, daß

die Reaktoren einzeln isoliert und regeneriert werden können, während das System insgesamt in Betrieb bleibt.

Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie bevorzugte Ausgestaltungen von dieser ergeben sich aus d*.n weiteren Ansprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Abwasser, das zunächst einer konventionellen Ausflockungsvorbehandlung unterworfen wurde, um emulgierte öle und andere organische Substanzen zu entfernen, mit einer Vielzahl von in einem Festbett angeordneten Katalysatoren in Kontakt gebracht. Der Katalysator kann entweder aktiviertes Aluminiumoxid oder ein geeignetes Metall sein, das die Reaktion von Sauerstoff mit den chemischen Verunreinigungen im behandelten Abwasser katalytisch beeinflußt. Auf diese Weise können große Konzentrationen von organischen Chemikalien, die wassergebunden bleiben, wie Glykole, Netzmittel, Amine, Stärke, Zucker, komplexe Nahrungsmittel-Nebenprodukte und dergleichen zersetzt werden. Vor der Berührung mit dem Katalysator wird das Wasser mit Druck* luft oder einer anderen geeigneten Sauerstoffquelle gemischt, um sicherzustellen, daß Sauerstoff zumindest in stöchiometrischer Konzentration für jede aufeinanderfolgende katalytische Reaktion vorhanden ist. Die katalytische Reaktion reduziert schließlich die komplexen organischen Verbindungen zu Kohlendioxid und Wasser.

Nachdem die chemischen Verunreinigungen mit Sauerstoff reagiert haben, wird das Wasser mit einem adsorbierenden Material in Berührung gebracht, um die verbliebenen chemischen

Verunreinigungen zu eliminieren. 5

Die vorliegende Erfindung liefert aufeinanderfolgende Reaktionen, bei denen chemisch verunreinigtes Wasser mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird in Anwesenheit von aktiviertem ^-⁰ Aluminiumoxid und dann einem geeigneten Metallkatalysator, gefolgt von einer Adsorption auf Betten aus einem adsorbierenden Material, wie z.B. Aktivkohle.

Das so behandelte Wasser hat Werte für den chemischen Sauerstoffbedarf, die sicher unterhalb des maximalen Wertes von 600 mg/1 liegen, der von der ümweltschutzbehörde der Vereinigten Staaten von Amerika vorgeschrieben ist. Das vorliegende Verfahren und die entsprechende Vorrichtung erlauben die Beseitigung von chemischen Verunreinigungen in einem solchen Maße, daß eine Herabsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfswertes bis angenähert Null erreichbar ist.

Das behandelte Wasser kann zu einer Auslaßstelle geleitet oder durch industrielle Prozesse wieder zurückgeführt werden. Alternativ hierzu kann, falls erwünscht, das Wasser zur Entfernung verbliebener Metalle usw. weiterbehandelt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regenerierung des Katalysators zur Aufrechterhaltung der optimalen Katalysator-

aktivität, bei dem der Katalysator mit einer alkalischen anorganischen Lösung und mit einer sauren anorganischen Lösung in Berührung gebrac't und danach gegebenenfalls mit Wasser abgespült wird.

Die Vorrichtung zur Herarbsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens einen, vorzugsweise jedoch mehrere katalytische Reaktoren, bei denen der Katalysator durch Kompression in seiner Lage im Reaktor gehalten wird, geeignete Tanks zur Aufnahme von zu behandelndem Abwasser und von verschiedenen chemischen Lösungen, sowie durchgehende Rohrleitungen, die mit den katalytischen Reaktoren und den Tanks verbunden sind und verschiedene Pumpen und Ventile aufweisen, um das Abwasser und die verschiedenen Chemikalien und Lösungen zu befördern. Weiterhin sind mit dem Abwasserstrom verbundene Mittel zur Einführung einer Sauerstoff liefernden Quelle vorgesehen. Wenn eine Vielzahl von Reaktoren eingesetzt wird, sind die Reaktoren über Leitungen miteinander verbunden, so daß das Abwasser jeden Reaktor vom Boden bis zur Spitze in Aufeinanderfolge durchströmt. Daher sind weiterhin geeignete Einrichtungen zur Förderung des Wasser von einem Reaktor zum nächsten vorgesehen.

Die Vorrichtung umfaßt auch eine Einrichtung zum Speichern und Befördern von Regenerierungsflüssigkeiten zu jedem der Reaktoren sowie eine Einrichtung zur Isolierung jedes einzelnen der oder einer Kombination mehrerer Reaktoren vom Abwasserstrom. Dies erlaubt eine Regenerierung

des katalytischen Bettes in jedem der Reaktoren zu jeder gewünschten Zeit, während das System im übrigen in Betrieb bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herabsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs,

und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen

Reaktor.
15

Wie bereits festgestellt wurde, betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung des chemischen Sauerstoffbedarfs in Abwässern auf Werte von oder unterhalb 600 mg/1 sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherstellung der fortdauernden optimalen Aktivität des Katalysators ohne Unterbrechung des Wasserreinigungsvorgangs. Es ist möglich, dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung so anzupassen, daß sie in Verbindung mit den konventionellen Wasserbehandlungsverfahren sowohl im Chargenbetrieb als auch bei kontinuierlich fließendem Wasser eingesetzt werden können und wirkungsvoll bei Standardtemperaturen und -drücken arbeiten.

Die Vorrichtung 10 ist achematisch in Fig. dargestellt. Sie umfaßt wenigstens einen Reaktor 12, der ein unter Einwirkung einer Kompressionseinrichtung stehendes Katalysatormsterial

enthält. Mittel zur Beförderung von "Wasser zum Reaktor 12, wie Rohre oder Leitungen, denen Pumpen, Dosiervorrichtungen und dergleichen zugeordnet sind, und eine nicht gezeigte Ausgabevorrichtung.

Um eine ständige Zufuhr des zu behandelnden Wassers zu gewährleisten, enthält die Vorrichtung wenigstens einen Abwassertank 14. Dieser stellt ein Reservoir beliebiger Konfiguration dar mit einem nicht gezeigten Einlaß und ebenfalls nicht dargestellten Mitteln zur Ermöglichung der Ausgabe von Wasser aus dem Tank 14.

Der Abwassertank 14 ist über ein Hauptwasserrohr 16 mit jedem Reaktor 12 verbunden. Im Hauptwasserrohr 16 ist in der Nähe des Tanks 14 ein Ventil 18 zur Steuerung des Wasserflusses aus dem Tank angeordnet. Das Hauptwasserrohr 16 weist wenigstens eine Pumpe 20 zur Beförderung des Wassers durch die Vorrichtung auf. Im Hauptwasserrohr 16 befindet sich weiterhin eine Reihe von Ventilen 22 und 24, die geöffnet und geschlossen werden können, um das Wasser von jedem gewünschten Reaktor 12 wegzuleiten.

Es wird angenommen, daß die vorliegende Vorrichtung einen oder eine beliebige Anzahl von Reaktoren 12 und zugeordnete Umlenkventile 22, besitzt. U HLicherweise sind zwei oder mehr Reaktoren wünschenswert. Eine Mehrzahl von Reaktoren 12 erlaubt ein (später im einzelnen beschriebene) Katalysatorregenerierung in einem der Reaktoren, während das Verfahren zur Herabsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs in den verbleibenden Reaktoren fortgesetzt wird. In einem bevorzugten

6 b IU 4

Ausführungsbeispiel sind zwölf Reaktoren 12 jeweils mit dem Hauptwasserrohr 16 über eine Hauptstromverbindungsleitung 26 verbunden, um das aus dem Tank 14 herausgeführte Wasser nacheinander durch eine beliebige Kombination von Reaktoren 12 zu befördern. Jede Hauptstromverbindungsleitung 26 weist ein Ventil 21 auf, das zur Isolierung des zugeordneten Reaktors vom Hauptwasserrohr 16 geschlossen werden kann, um eine Katalysatorregenerierung zu ermöglichen.

Jedem der Reaktoren 12 sind in gleicher Weise Leitungen und Ventile zugeordnet.

Die Vorrichtung 10 weist eine Vielzahl von Luftzuführungsleitungen 66 auf, die jeden Reaktor 12 mit einer Sauerstoffquelle versorgen. Die Sauerstoffquelle kann zu den Luftzuführungsleitungen durch jede konventionelle Versorgungseinrichtung (nicht gezeigt) geliefert werden. Eine Luftzuführungszweigleitung 68 mit einem Ventil 70 verbindet die Luftzuführungsleitung 66 mit der zugeordneten Verbindungsleitung 26. Eine Schließung des Ventils 70 verhindert einen Eintritt der Luft in die Verbindungsleitung 26.

Die Vorrichtung 10 besitzt weiterhin Speichertanks 72, 74 für SauerStoffabgabelösungen, die zusätzlichen anorganischen Sauerstoff für den Einsatz bei der katalytischen Zersetzung der chemischen Verunreinigungen im Wasser liefern. Die Speichertanks 72 und 74 können in jeder beliebigen konventionellen Weise ausgebildet sein und aus konventionellen Materialien bestehen.

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Die Speichertanks 72 und 74 sind mit Leitungen 76 und 78 zur Lieferung der Sauerstoffabgabelösung verbunden, denen Ventile 80 und 82 sowie Pumpen 84 und 86 zugeordnet sind. Die Leitungen 76 und 78 befördern die in den Speichertanks 72 und 74 enthaltene Sauerstoffabgabelösung zum Hauptwasserrohr 16, in dem sich die Lösung mit dem Abwasser mischt.

In Fig. 2 ist ein Reaktor 12 im Detail dargestellt.

Jeder der Reaktoren 12 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 30, das an seinem oberen Ende mit einem dichtenden Verschluß 32 und an seinem unteren Ende mit einem dichtenden Verschluß 34 versehen ist. Die Verschlüsse 32 und 34 enthalten jeweils eine Platte 36 und eine Spanndichtung 38, so daß eine wasserdichte Kammer entsteht. Das Hauptwasserrohr 16 führt zu einer öffnung 40 in der Platte 36 des unteren Verschlusses 34 zur Beförderung von Abwasser in den Reaktor. Ein Auslaß 42 ist mit einer in der Platte 36 des oberen Verschlusses 32 angeordneten öffnunc 44 verbunden.

Das Innere des zylindrischen Gehäuses 30 ist in eine obere Erholungskammer 46 und eine untere Katalysatorkammer 48 unterteilt. Die Katalysatorkammer 48 enthält das katalytische Material, mit dem das Wasser bei seinem Durchlauf durch den Reaktor in Berührung gelangt. Die Erholungskammer 46 ist eine offene Kammer, in der jede etwaige Schaumbildung, die als Folge der katalytischen Reaktionen auftritt, eliminiert wird. Die beiden Kammern sind durch ein Gitter 50 voneinander getrennt, das sich über den Querschnitt des zylindrischen Gehäuses 30 erstreckt,

Das Gitter 50 wird durch eine mittlere Spanndichtung 52 in seiner Lage gehalten. Das Gitter besitzt ausreichend feine Maschen, um den Katalysator 54 auf die Katalysatorkammer 48 zu begrenzen; es ist jedoch ausreichend durchlässig, um eine freie Strömung des zu behandelnden Abwassers zu gewährleisten.

Die Katalysatorkammer 48 enthält ein Katalysatorbett 54. Der Katalysator kann aus aktiviertem Aluminiumoxid 54A oder aus einem Metall 54B, das aus den Gruppen VIIIB oder HB ausgewählt ist, oder aus Mischungen hieraus bestehen. Im bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel enthält jede Katalysatorkammer 48 eine einzige Katalysatorart. Wenn jedoch nur ein einziger Reaktor 12 verwendet wird, kann die Katalysatorkammer untere Schichten des Katalysators 54A und obere Schichten des Katalysators 54B aufweisen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten wenigstens zwei Reaktoren 12 als Katalysator aktiviertes Aluminiumoxid 54A. Dieses kann in jeder Form vorgesehen sein, sofern es eine ausreichende Oberfläche bildet, um einen engen Kontakt zwischen dem Katalysator und dem zu behandelnden Abwasser herzustellen, zum Beispiel in Form von Pellets oder wabenartigen Monoliten, die etwa 70% Alumiumoxid, 20% Magnesia und 10% Kieselsäure enthalten.

Der Katalysator aus aktiviertem Aluminiumoxid 54A ist im Handel erhältlich, wobei bevorzugt Pellets mit einer Größe zwischen etwa 0,5 mm und 3 mm verwendet werden.

Der Einsatz von aktiviertem Aluminiumoxid als ein

ursprüngliches katalytisches Material basiert auf der Erkenntnis, daß diese Substanz in Anwesenheit von Sauerstoff liefernden Quellen unerwartet dazu führt, daß das resultierende Abwasser in katalytischen Reaktionen leichter oxidiert wird. Aktiviertes Aluminiumoxid bildet auch einen relativ preisgünstigen und leicht regenerierbaren Schild, der den nachfolgenden Katalysator aus Metall 54B vor einer übermäßigen Vergiftung bzw. Verunreinigung der Oberfläche durch öle und andere freie organische Substanzen, die zu einer Unwirksamkeit des Katalysators führen, schützt.

Die vorliegende Vorrichtung enthält auch einen Katalysator aus Metall 54B. Dieser Katalysator wird bei Verwendung eines einzigen Reaktors 12 in Schichten unmittelbar oberhalb des Katalysators aus aktiviertem Alumiumoxid 54A angeordnet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch befindet sich der Katalysator aus Metall 54B in mindestens einem separaten Reaktor 12', der unmittelbar stromabwärts der den Katalysator aus aktiviertem Alumiumoxid 54A enthaltenden Reaktoren 12 angeordnet ist.

Der Katalysator aus Metall 54B wird aus den Metallen der Gruppen VIIIB und HB sowie aus Mischungen hieraus ausgewählt. Vorzugsweise wird der Katalysator 54B aus der aus Platin, Palladium, Iridium, Rhodium oder aus Mischungen von diesen bestehenden Gruppe ausgesucht. Es wurde gefunden, daß diese Metalle eine aktive kataIytische Oberfläche für die Zersetzung eines weiten Bereichs von chemischen

Verunreinigungen in Abwässern liefern

In bevorzugter Weise wird der Metallkatalysator 54B auf konventionelle Art von einem geeigneten Substrat gestützt, zum Beispiel aus Aluminiumoxid, Kieselsäure, Silizium-Aluminium-Oxid oder dergleichen. Etwa 0,5 bis 60g des Katalysators werden von etwa 0,03 m Substrat getragen. Der Katalysator kann als Pellets, wabenartige zylindrische Monolite, zerkleinerte Bruchstücke, Partikel oder in anderen gewünschten Formen verwendet werden, sofern eine angemessene Oberfläche zur Verfügung steht. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Pellets mit einem Durchmesser zwischen etwa 1 und 5 mm gewählt. Ein vorteilhafter Durchmesser beträgt 2 mm. Der vom Substrat getragene Katalysator kann auf verschiedene Weise in konventioneller Art hergestellt oder auch im Handel erworben werden.

Um eine übermäßige Abnutzung der katalytischen Oberfläche zu verhindern, werden die Katalysatoren 54A, 54B und das adsorbierende Material 54C in Festbetten in den Reaktoren 12, 12· usw. gehalten.

Vor der Ausgabevorrichtung besitzt die Vorrichtung 10 wenigstens einen Reaktor 12", der in der zugeordneten Katalysatorkammer 48 ein adsorbierendes Material 54C enthält. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Reaktoren 12" mit adsorbierendem Material 54C vorgesehen, von denen jeweils zwei während des normalen Betriebs zugeschaltet sind.

Das verwendete adsorbierende Material kann jedes beliebige Material sein, das eine adsorbierende Oberfläche für die Behandlung und Reinigung des Abwassers bereitstellt. Das vorzugsweise eingesetzte adsorbierende Material ist Aktivkohle, das eine jede im Wasser verbliebene chemische Verunreinigung adsorbierende Oberfläche besitzt. In vorteilhafter Weise werden kommerziell erhältliche Aktivkohlepellets von etwa 1 bis 120 mesh benutzt. Geeignete Aktivkohlepellets besitzen eine große 0 herfläche und Porosität wie etwa aus Kokosnußrinde enthaltene Holzkohle.

Um Festbetten der Katalysatoren 54A, 54B und des adsorbierenden Materials 54C aufrechtzuerhalten, enthält jede Katalysatorkammer 48 im unteren Bereich ein Kompressionsteil 56, das den Katalysator 54 nach oben gegen das Gitter 50 drückt. Das Kompressionsteil 56 kann aus einem komprimierbaren, nicht reagierenden polymeren Schaum wie Polystyrol oder einer federbelasteten Membran aus einem inerten polymeren oder metallenen Material, das zur Ausübung unterschiedlicher Spannungen geeignet ist, bestehen.

Die Erholungskammer 46 besitzt eine Einlaßöffnung im zylindrischen Gehäuse 30 zur Aufnahme einer Regenerierungszweigleitung 106, durch die eine Regenerierungsflüssigkeit auf die Katalysatoren 54A und 54B gegeben werden kann. Der Regenerierungsvorgang wird im folgenden noch näher beschrieben werden.

Ein wahlfreies Mittel zur Trennung der gasförmigen und flüssigen Phasen nach der katalytischen

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Zersetzung kann an jedem Reaktor 12, 12' usw. befestigt werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Auslaßrohr 58 mit dem zylindrischen Gehäuse 30 im Bereich der Erholungskammer 4 6 verbunden. Das Auslaßrohr verbindet die zugeordnete Erholungskammer mit einer Teilerkammer 60. Die Teilerkammer 60 hat eine Sammelhaube 62 für die Gasphase oberhalb der Verbindungsstelle von Auslaßrohr 58 und Teilerkammer 60 und einen gegenüberliegenden unteren Sammelraum 64 für die Flüssigphase. Der Sammelraum 64 ist mit einer Rückführleitung 88 verbunden, die ihrerseits an das Hauptwasserrohr 16 angeschlossen ist, durch das das Wasser zum nächsten betriebsbereiten Reaktor 12 oder zu der nicht gezeigten Ausgabevorrichtung befördert wird.

Die Sammelhaube 62 für die Gasphase ist mit einem nicht dargestellten Auslaß verbunden, der je nach der Art der vorhandenen Verunreinigungen geöffnet oder geschlossen werden kann.

Während des Betriebs strömen Abwasser und Gas aus der Katalysatorkammer 48 nach oben durch das Gitter 50 in die Erholungskammer 46, in der jede Schaumbildung, die das Ergebnis der katalytischen Reaktion ist, abklingen kann. Das Wasser und das Gas fließen durch das Auslaßrohr 58 in die Teilerkammer 60. Der flüssige Anteil des Stroms fließt abwärts in die Rückführleitung 88. Der gasförmige Anteil steigt normalerweise durch die Sammelhaube 62 aufwärts und kann je nach der Art und der Menge der vorhandenen Verunreinigungen abgeführt werden.

Die Vorrichtung 10 besitzt auch eine Einrichtung zur Isolierung bzw. Trennung beliebiger Kombinationen der Reaktoren 12, 12· und 12" von dem Strom des zu behandelnden Wassers, um eine Katalysatorregenerierung zu ermöglichen. Die Regenerierungseinrichtung weist ein Paar von Speichertanks 90 und 92 für die Regenerierungslösung auf. Ein Paar von Verbindungsleitungen 94 und 96 mit Absperrventilen 98 bzw. 100 verbindet die Speichertanks 90 und 92 mit einer Regenerierungsleitung 102. Diese ist mit wenigstens einer Pumpe 104 ausgestattet, um die Regenerierungsflüssigkeit durch die Leitung 102 zu befördern. Die Regenerierungsleitung 102 besitzt weiterhin ein Ventil, um die Regenerierungsflüssigkeit in den isolierten Reaktor 12 zu leiten.

Die Vorrichtung 10 ist mit einer Vielzahl von Regenerierungszweigleitungen 106 versehen, von denen jeweils eine einem bestimmten Reaktoren zugeordnet ist. Die Regenerierungszweigleitung 106 ist mit dem zugehörigen Reaktor 12 im Bereich von dessen Erholungskammer 46 verbunden. Der Endabschnitt der RegenerierungsZweigleitung 106 ist umgebogen, um die durch diese Leitung beförderte Regenerierungslösung nach unten durch die Erholungskammer 46 auf den oberen Bereich des in der Katalysatorkammer 48 befindlichen Katalysators zu lenken.

Die Hauptstromverbindungsleitung 26 ist mit dem Reaktor 12 und eine Regenerierungsrückführleitung 108 ist mit den Speichertanks 90 und 92 verbunden. Die Regenerierungsrückfuhrleitung kann wenigstens eine Pumpe 110 enthalten, um die Regenerierungslösung in die Speichertanks 90 und

zu befördern.

Eine Regenerierungsabführverbindungsleitung verbindet die Hauptstromverbindungsleitung 26 mit einer Regenerierungsabfuhrleitung 114, die mit dem Hauptstromtank 14 verbunden werden kann. Die Regenerierungsrückfuhrleitung 108 besitzt ein Ventil 116, das geschlossen werden kann, um die Regenerierungslösung in die Regenerierungsabführverbindungsleitung 112 zu lenken. In gleicher Weise besitzt die Regenerierungsabführverbindungsleitung 112 ein Ventil 118, das geschlossen werden kann, um die Regenerierungslösung in die Leitung 108 zu lenken. Somit bilden die Regenerierungsabführleitung 114 und die Regenerierungsrückführleitung 108 alternative Wege für die Abführung der Regenerierungsflüssigkeit vom Reaktor 12 weg.

Das vorliegende Verfahren betrifft die Zersetzung chemischer Verunreinigungen in Abwässern in Anwesenheit von Sauerstoff und einem geeigneten Katalysator sowie die Regenerierung verschmutzter Katalysatoren in situ.

Das Abwasser wird mit konventionellen Mitteln gesammelt und in den Hauptstromtank 14 geleitet. In vielen Fällen ist es erforderlich, vor der Einleitung des Wassers in den Tank 14 eine Ausflockungsvorbehandlung durchzuführen, um unlösliche Bestandteile zu entfernen und eine nachfolgende Verunreinigung der verwendeten Katalysatoren zu vermeiden. Beispielsweise kann industrielles Abwasser mit öligen Bestandteilen in geeigneter Weise mit Alumiumsulfat

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in Anwesenheit verschiedener kolloidialer Substanzen einer Ausflockung unterzogen werden.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Abwasser mit einer Sauerstoffquelle in Anwesenheit eines Festbett-Katalysators 54A, 54B vermischt. Das so behandelte Wasser wird dann mit einem adsorbierenden Material 54C in Berührung gebracht, bevor es aus der Vorrichtung 10 ausgetragen wird.

Das Abwasser wird zweckmäßig mit einer vorgegebenen Fließgeschwindigkeit aus dem Hauptstromtank 14 durch das Hauptwasserrohr 16 und über die Hauptstromverbindungsleitung 26 in den Bodenbereich eines Reaktors 12 geführt. Die Fließgeschwindigkeit kann durch das Ventil 18 und die Pumpe 20 oder andere konventionelle Mittel variiert werden, um eine Kontaktzeit zwischen etwa 2 und 30 Minuten zu erzielen, die von der Art und der Konzentration der anwesenden Verunreinigungen abhängt. Längere Kontaktzeiten sind durch entsprechende Änderung der Fließgeschwindigkeit möglich. Längere Kontaktzeiten sind erforderlich, wenn die Werte des chemischen Sauerstoffbedarfs im Abwasser extrem hoch sind, zum Beispiel über 200 mg/1.

Die vorliegende Vorrichtung besitzt wenigstens einen Reaktor, der die Katalysatoren 54A und 54B enthält, wobei diese Katalysatoren in einer Fließverbindung miteinander stehen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwölf Reaktoren 12 miteinander und mit dem Hauptstromtank 14 verbunden, so daß das Abwasser nacheinander jede

beliebige Kombination von Reaktoren 12 durchströmen kann. Die Reaktoren 12 und 12' sind mit den Katalysatoren 54A und 54B ausgerüstet, die die Oxidation der den Sauerstoffbedarf erzeugenden Chemikalien in Anwesenheit von gerade entstehendem oder ionisiertem Sauerstoff fördern. Die Reaktoren 12" sind mit adsorbierendem Material ausgestattet, durch das alle nicht einer Reaktion unterworfenen Verunreinigungen adsorbiert werden können.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten wenigstens ein ursprünglich in Betrieb stehender Reaktor 12 und ein Reservereaktor 12 einen Katalysator aus aktiviertem Aluminiumoxid 54A. ■Lg Wenigstens vier in Betrieb befindliche Reaktoren 12¹ und vier Reservereaktoren 12' enthalten einen Katalysator aus Metall 54B.

Bevor das Abwasser mit dem Katalysator aus 2Q aktiviertem Aluminiumoxid 54A in Kontakt gebracht wird oder gleichzeitig mit diesem Vorgang wird das Wasser mit einer Sauerstoffquelle vermischt, die durch die Luftzuführungsleitung 66 eingeleitet wird.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sauerstoffquelle ein Sauerstoff enthaltendes Gas, wie Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Abgase. Die Zuführgeschwindigkeit der Sauerstoffquelle wird bestimmt von der theoretischen Menge Sauerstoff, die für die Oxidation von im Abwasser vorhandenen Kohlenwasserstoffen erforderlich ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Sauerstoff enthaltende Gas mit

-j

einem Druck im Bereich von etwa 83 kPa bis 772 kPa in das Abwassersystem unmittelbar vor dem Eintritt in jeden Reaktor 12, 12',12" eingeführt.

Es wurde festgestellt, daß einige chemische Verunreinigungen mit Molekulargewichten von über 470 schneller oxidiert werden als Bestandteile mit niedrigerem Molekulargewicht. Dies trifft insbesondere zu, wenn die Kohlenwasserstoffe in hohem Maße ungesättigt sind.

Die Katalysatoren 54A, 54B in jedem Reaktor 12, 12' wirken katalytisch auf die Oxidation solcher Kohlenwasserstoffe ein, die an sich in starkem Maße oxidierbar sind oder durch vorhergehende katalytische Reaktionen in diesen Zustand gebracht wurden. Die Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht machen die Bestandteile mit niedrigerem Molekulargewicht löslich, die allein im Wasser unlöslich oder nur geringfügig löslich wären. Eine teilweise oder vollständige Oxidation der Bestandteile mit höherem Molekulargewicht bewirkt, daß die Bestandteile mit niedrigerem Molekulargewicht aus der Lösung heraustreten und sich als Verunreinigungen auf dem Katalysator absetzen, wodurch die Effektivität der katalytischen Oberfläche herabgesetzt wird. Um dies zu verhindern, werden Eliminatoren A und B des chemischen Sauerstoffbedarfs, d.h. saure bzw. alkalische Sauerstoff abgebende Lösungen, vorzugsweise mit dem Abwasser vor dem Eintritt in den ersten Reaktor 12 vermischt. Die Eliminatoren A und B des chemischen Sauerstoffbedarfs bilden eine

IWZÜTSW

Sauerstoffquelle mit niedriger Volumendispersion, um hohen Werten des chemischen Sauerstoffbedarfs gerecht zu werden.

Die saure, Sauerstoff abgebende Lösung, d.h. Eliminator A des chemischen Sauerstoffbedarfs, wird vom diese Lösung enthaltenden Speichertank 72 durch die Leitung 76 transportiert und mit dem Abwasserstrom gemischt. In gleicher Weise wird die alkalische, Sauerstoff abgebende Lösung, d.h. Eliminator B des chemischen Sauerstoffbedarfs, von dem diese Lösung enthaltenden Speichertank 74 durch die Leitung 78 transportiert und mit dem Abwasserstrom gemischt. Die drei Komponenten, d.h. die Sauerstoffquelle und die beiden Sauerstoff abgebenden Lösungen, können einzeln oder gleichzeitig in den Abwasserstrom eingeleitet werden, abhängig vom Verunreinigungsgrad des Abwassers. Abwasser mit einem chemischen' Sauerstoffbedarf von mehr als 2000 mg/1 kann wirksam behandelt werden, wenn eine Sauerstoffquelle zusammen mit den Sauerstoff abgebenden Lösungen verwendet wird.

Der Eliminator A des chemischen Sauerstoffbedarfs, d.h. die saure, Sauerstoff abgebende Lösung, ist eine stabilisierte saure Komposition, die verfügbaren Sauerstoff in Höhe von 10 % oder mehr der gesamten Verbindung aufweist. Der Eliminator A besteht aus: (a) einer anorganischen sauren Verbindung, die dissoziierbar ist zur Abgabe

von Sauerstoff, mit einem pH-Wert zwischen etwa 2 und 7; (b) einem Stabilisator aus Zinn oder Zinnsalzen; (c) einer anorganischen Säure; und (d) Wasser.
35

Die anorganische saure Verbindung wird aus der aus Natriumperchlorat, Lithiumperchlorat, Kaliumperchlorat, Wasserstoffperchlorat, Natriumpyrophosphat, Lithiumpyrophosphat, Kalium/Natrium-Chlorat, Lithiumchlorat, Pyrophosphat, Wasserstoffpyrophosphat, Kaliumchlorat, Wasserstoffchlorat, Wasserstoffpersulfate Natriumpersulfat, Lithiumpersulfat, Kaliumpersulfat, Wasserstoffperoxid, Alkaliperoxiden und Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt. Der Stabilisator ist vorzugsweise eine Mischung aus Zinn oder Zinnsalzen. Die bevorzugte anorganische Säure ist Schwefelsäure und ist in einer solchen Menge vorhanden, um ein saures Mittel zu erhalten, in welchem ionisierter und molekularer Sauerstoff, der bei der Zugabe der Sauerstoff abgebenden Verbindung zum Abwasser frei wird, in Lösung gehalten wird.

Die saure, Sauerstoff abgebende Lösung enthält im bevorzugten Ausführungsbeispiel

a) von etwa 0,05 bis etwa 5,5 Gewichtsprozent anorganische saure Verbindung;

b) von etwa 0,01 bis etwa 10,0 Gewichtsprozent Zinn;

c) von etwa 0,05 bis etwa 5,5 Gewichtsprozent Schwefelsäure; und

d) Wasser zum Ausgleich der Lösung.

Die alkalische, Sauerstoff abgebende Lösung, d.h. der Eliminator B des chemischen Sauerstoffbedarfs, ist eine stabilisierste basische Komposition, die im wesentlichen aus Wasser, Stabilisatoren und einer anorganischen alkalischen Verbindung, die zur Abgabe von Sauerstoff

]_ dissoziierbar ist und einen pH-Wert zwischen 7 und etwa 13 besitzt, besteht. Die anorganische alkalische Verbindung wird aus der im wesentlichen aus Alkaliperboraten, Alkalipermanganaten und Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt, die allgemein stabil in einem basischen Mittel sind. Der Stabilisator ist ein alkalisches Hydroxid wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid sowie Mischungen von diesen.

Die alkalische, Sauerstoff abgebende Lösung enthält im bevorzugten Ausführungsbeispiel

a) von etwa 0,05 bis etwa 55,5 Gewichtsprozent

anorganische alkalische Verbindung, "L5 b) von etwa 0,01 bis etwa 70,0 Gewichtsprozent

Alkalihydroxid, und
c) Wasser zum Ausgleich der Lösung.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die

2Q Eliminatoren A und B dem Abwasserstrom zugeführt, um eine Lösung mit einem pH-Wert von etwa zu ergeben, so daß Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht und solche mit niedrigem Molekulargewicht in gleicher Weise oxidierbar sind. Eine sorgfältige Einstellung des pH-Wertes der die Eliminatoren A und B enthaltenden Lösung liefert ionisierten Sauerstoff, der prompt mit den chemischen Verunreinigungen reagiert und sie leichter oxidierbar macht.

2Q Durch Hinzufügen der Eliminatoren A und B zu der Lösung und Aufrechterhaltung eines pH-Wertes der Lösung von etwa 7 werden Verunreinigungen mit niedrigem Molekulargewicht sofort oxidiert, ehe sie sich auf dem Katalysator

or niederschlagen, wenn sie aus der Lösung heraustreten.

20459

Der Vorgang der chemischen Zersetzung beginnt beim Eintritt der Abwassermischung in den Reaktor 12, 12■, der ein Festbett aus aktiviertem Aluminiumoxid 54A oder einem Metallkatalysator 54B enthält, wodurch die Zersetzung gewisser chemischer Bestandteile in Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser katalytisch gefördert wird. Die Reaktion dauert solange an, wie das Abwasser in Kontakt mit dem Katalysator bleibt.
10

Abhängig von der Art der Endprodukte kann der Abwasserstrom nach Verlassen des Reaktors 12 durch die Sammelhaube 62 und den zugeordneten Auslaß herausgeführt werden, um die gasförmigen Bestandteile Kohlendioxid und Stickstoff, die sich bei der katalytischen Reaktion gebildet haben können, zu eliminieren. Wenn die Zersetzungsprodukte flüchtige organische Verunreinigungen enthalten, kann der Auslaß geschlossen bleiben und die flüchtigen organischen Substanzen werden mit dem Wasser in den nachfolgenden Reaktor 12 befördert. Der Abwasserstrom wird dann über die Rückführleitung 26 zum Hauptwasserrohr 16 und zum nächsten in Betrieb befindlichen Reaktor 12 transportiert.

Das Abwasser wird mit zusätzlichen Mengen der Sauerstoffquelle und der Sauerstoff abgebenden Lösungen vermischt, bevor es in jeden der nachfolgenden Reaktoren 12, 12', 12" eintritt. Der nachfolgende Reaktor 12 kann ein zweiter Reaktor sein, der ein Bett aus aktiviertem Aluminiumoxid enthält und in Betrieb gesetzt ist, um stark verunreinigtes Abwasser zu reinigen. Wenn dagegen der Grad der Abwasserver-

unreinigung eine Behandlung in einem zweiten Bett aus aktiviertem Aluminiumoxid nicht erfordert, kann der zweite aktiviertes Aluminium oxid enthaltende Reaktor 12 in Reserve gehalten werden und das Abwasser wird dann im Reaktor 12' in Berührung mit einem Katalysator aus Metallen der Gruppen VIIIB und HB oder Mischungen hiervon gebracht zur katalytischen Zersetzung der im Abwasserstrom enthaltenen Chemikalien.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sechs Reaktoren 12' mit dem Metallkatalysator 54B unmittelbar stromabwärts der Katalysatoren aus aktiviertem Aluminiumoxid enthaltenden Reaktoren 12 angeordnet. Während des normalen Betriebs wird der Abwasserstrom in Serie durch wenigstens einen der Reaktoren 12' mit dem Metallkatalysator 54B geleitet. Wenn der Abwasserstrom jeden der Metallkatalysatoren 54B enthaltenden Reaktoren 12' verläßt, kann der Strom nach außen abgeführt werden, um Reaktionsgase wie Kohlendioxid oder Stickstoff entweichen zu lassen, oder mit flüchtigen organischen Verunreinigungen zu den nachfolgenden Reaktoren geleitet werden, bis diese in der vorbeschriebenen Weise vollständig umgesetzt sind.

Während des normalen Betriebs sind drei Reaktoren 12· mit Metallkatalysatoren 54B zu jeder Zeit in den Reinigungsablauf eingeschaltet. Es kann jedoch jede beliebige Anzahl von Reaktoren 12' mit Metallkatalysatoren 54B eingeschaltet sein, um eine vollständige Oxidation der chemischen Verunreinigungen im Abwasser sicherzustellen. Dies gibt dem Betreiber der Vorrichtung eine große Flexibilität bei der wirksamen Herabsetzung

des chemischen Sauerstoffbedarfs in stark verschmutztem Abwasser.

Nachdem der Abwasserstrom aus dem letzten der einen Metallkatalysator 54B enthaltenden Reaktoren 12' ausgetreten ist, wird er in der vorbeschriebenen Weise durch wenigstens einen der ein adsorbierendes Material 54C enthaltenden Reaktoren 12" geführt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das adsorbierende Material 54C in einem Festbett gehalten. Zusätzliche Reaktoren 12" mit adsorbierendem Material 54C dienen als Reserveeinheiten. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier solcher Reaktoren 12" vorgesehen, von denen zwei während des normalen Betriebs zugeschaltet sind.

Es wurde gefunden, daß Aktivkohle, das bevorzugte adsorbierende Material 54C, zusätzlich zu seinen adsorbierenden Eigenschaften katalytisch auf eine teilweise Oxidation gewisser Chemikalien wirkt, die im Abwasser verblieben sind, wenn eine Sauerstoff abgebende Lösung wie die Eliminatoren A oder B des chemischen Sauerstoffbedarfs ebenfalls anwesend sind.

Nach einer Behandlung in der vorbeschriebenen Weise kann das gereinigte Wasser für industrielle Zwecke zurückgeführt oder einer konventionellen Nachbehandlung unterworfen werden, bevor es ins Freie abgelassen wird. Solche Behandlung kann die Entfernung von Salzen oder Metallen sowie die Einstellung des pH-Wertes usw. betreffen.

Es wurde festgestellt, daß eine Abnahme der

katalytischen Aktivität zum großen Teil eine Folge von Ablagerungen ist, die die Oberfläche der Katalysatoren 54A, 54B bedecken und eine Wechselwirkung zwischen dem Katalysator einerseits und dem Sauerstoff und den im Abwasser enthaltenen Chemikalien andererseits unterbinden. Die Mehrzahl dieser Ablagerungen sind entweder unlösliche organische Verbindungen oder anorganische Niederschläge. Bisher erforderte die Abnahme der katalytischen Aktivität den häufigen Austausch des teuren Katalysators, da die katalytische Regenerierung komplexe Maßnahmen bedingt, die in einer üblichen Vorrichtung normalerweise nicht durchführbar sind. Das vorliegende Verfahren schafft daher die Möglichkeit, die Katalysatoren 54A, 54B in den Reaktoren 12, 12' in situ zu regenerieren.

Um die unlöslichen organischen Verbindungen, die sich auf der Oberfläche der Katalysatoren 54A, 54B niedergeschlagen haben, zu entfernen, wird der Katalysator mit einer hoch alkalischen Lösung von oben nach unten abgewaschen mit einer totalen Kontaktzeit zwischen etwa 5 und 30 Minuten.Um jeden chemischen Sauerstoffbedarf zu eliminieren, wozu die Regenerierung slösung beitragen kann, besteht diese Lösung vollständig aus anorganischen Komponenten. Die hier verwendete alkalische.

Regenerierungslölsung enthält ein Alkalihydroxid, ein Alkaliperborat, Borax, und eine aus der aus einem Alkalisilikat, Alkalimetasilikat, Alkalikarbonat oder Alkaliphosphat und Wasser bestehenden Gruppe ausgewählte Komponente. Genauer gesagt, das Alkalihydroxid,

Alkaliperborat, Alkalimetasilikat, Alkalicarbonat und Alkalipolyphosphat sind entweder als Natrium-, Lithium- oder Kaliumverbindung vorhanden.

Die alkalische Regenerierungslösung kann in konzentrierter Form eingesetzt werden oder bis zu einer Konzentration von einem Teil Regenerierungslösung in neun Teilen Wasser verdünnt werden.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Regenerierungslösung die folgenden Komponenten:

(a) von etwa*l bis etwa 25 Gewichts% Kaliumhydroxid,

(b) von etwa 2 bis etwa 15 Gewichts% Natriumperborat,

(c) von etwa 2 bis etwa 15 Gewichts% Borax ,

(d) von etwa 2 bis etwa 15 Gewichts% Natriumsilikat,und

(e) von etwa 30 bis etwa 90 Gewichts% Wasser.

Wenn die Regenerierungsflüssigkeit in ihrer konzentrierten Form verwendet wird, folgt der alkalischen Regenerierungswäsche üblicherweise ein Nachregenerationsschritt, bei dem der Katalysator für eine Zeitspanne zwischen etwa 30 Sekunden und 10 Minuten mit sauberem Wasser abgespült wird, um verbliebene Regenerierungslösung vollständig zu entfernen. Wenn die Regenerierungslösung verdünnt ist, kann der Nachregenerationsschritt verkürzt oder sogar ganz weggelassen werden.

Die anorganischen Ablagerungen auf den Katalysatoren 54A, 54B enthalten verschiedene Metallsalze und andere Verbindungen, die auf der Oberfläche der Katalysatoren niedergeschlagen werden,

Um die an der katalytischen Oberfläche haftenden, unlöslichen anorganischen Verbindung zu entfernen, werden die Katalysatoren mit einer sauren Regenerierungsflüssigkeit abgewaschen, wobei die Kontaktzeit zwischen etwa 5 und 30 Minuten liegt. Die saure Regenerierungsflüssigkeit ist eine wässrige Lösung, die eine geeignete anorganische Säure enthält, derart, daß der pH-Wert im Bereich zwischen 2 und 5 liegt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Lösung zwischen etwa 2 und 20 Volumenprozent anorganische Säure und Wasser.

Wenn die saure Regenerierungslösung etwa 20 Volumen% Saure enthält, wird der Katalysator mit sauberem Wasser abgewaschen, um jede im Bett verbliebene saure Regenerierungslösung zu entfernen. Wenn die Säurekonzentration in der Lösung geringer ist, kann die der Regenerierung nachfolgende Spülung abgekürzt werden oder sogar ganz entfallen.

Die saure Regenerierungslöung hat die Wirkung, daß sie auf dem Katalysator abgelagerte anorganische Substanzen wie Kaliumcarbonat und Magnesiumcarbonat auflöst. Es kann jede Säure verwendet werden, die nicht zur Bildu.ig von Niederschlagen mit Metall-Kationen wie Magnesium, Eisen, Kalzium und dergleichen beiträgt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Salzsäure gewählt.

Die Häufigkeit, mit der ein gegebener Katalysator 54A, 54B mit den Regenerierungslösungen behandelt wird, hängt von der Menge und der Art der während des Betriebs auf dem Katalysator

gebildeten Ablagerungen ab. Während des normalen Betriebs kann davon ausgegangen werden, daß die Menge der auf dem Katalysator gebildeten organischen Ablagerungen diejenige der niedergeschlagenen anorganischen Verunreinigungen übersteigt. Daher wird die alkalische Regenerierung häufiger durchgeführt. Die alkalische Regenerierung kann allein vorgenommen werden oder vor der sauren Regenerierung; dies hängt von den auf der katalytischen Oberfläche befindlichen Ablagerungen ab. Für eine maximale Wirksamkeit sollte die saure Regenerierung unmittelbar naah einem alkalischen Regenerierungszyklus erfolgen. Wenn dem alkalischen Regenerierungszyklus unmittelbar ein saurer Regenerierungszyklus folgt, kann die Spülung nach der alkalischen Regenerierung entfallen.

Das adsorbierende Material 54C kann ebenfalls in der vorbeschriebenen Weise regeneriert werden.

Die Regenerierung kann in beliebigen Reaktoren 12, 12',12" durchgeführt werden, während die Vorrichtung 10 weiterhin in Betrieb ist. Um die Regenerierung der Katalysatoren 54A, 54B oder des adsorbierenden Materials 54C in einem der Reaktoren 12, 12',12" vornehmen zu können, wird der Reaktor von der Luftzuführungsleitung 66 und dem Hauptwasserrohr 16 isoliert.

Das Ventil 21 in der Hauptstromverbindungsleitung 26, 26', 26", das während des katalytischen Prozesses geöffnet ist, wird geschlossen und das Ventil 22 geöffnet, um das Abwasser in den nächsten betriebsbereiten Reaktor 12,12',12" zu lenken. Die Sauerstoffquelle, zum Beispiel

komprimierte Luft, wird durch Schließen des Ventils 70 von dem zu regenerierenden Reaktor 12, 12¹, 12" weggeleitet.

Die Regenerierungsflüssigkeiten werden entweder aus dem Speichertank 90 oder dem Speichertank 92 durch die Regenerierungsleitung 102 zu der zugeordneten Regenerierungszweigleitung 106 befördert. Wenn das zugehörige Ventil 105 in der Regenerierungszweigleitung 106 geöffnet wird, wird ein Teil der Regenerierungsflüssigkeit aus der Regenerierungsleitung 102 in die Regenerierungszweigleitung 106 transportiert. Die Regenerierungszweigleitung 106 ist mit dem Reaktor 12, 12', 12" an einer Stelle verbunden, die entgegengesetzt dem Anschluß der Hauptstromverbindungsleitung 26 liegt.

Wenn ein Katalysator 54A, 54B oder adsorbierendes Material 54C zu regenerieren ist, wird das in äer Hauptstromverbindungsleitung 26 befindliche Ventil 21 geschlossen. Die Regenerierungsflüssigkeit wäscht den Katalysator 54A, 54B oder das adsorbierende Material 54C im Gegenstrom und verläßt den Reaktor 12, 12', 12" durch die Hauptstromverbindungsleitung 26. Die Regenerierungsrückfuhrleitung 108 ist an einer Stelle zwischen dem Ventil 21 und dem Reaktor 12, 12', 12" der Hauptstromverbindungsleitung 26 verbunden. Die Regenerierungsrückführleitung 108 befördert die Regenerierungsflüssigkeit zurück in die Speichertanks 90 oder 92.

Das Spülwasser kann der Vorrichtung 10 aus verschiedenen (nicht gezeigten) Quellen durch eine Wasserleitung 120 zugeführt werden, die mit

allen Reaktoren 12 verbunden ist. Wenn in einem bestimmten Reaktor 12, 12', 12" nach der Regenerierung ein Spülvorgang erfolgen soll, wird ein Ventil 122, das sich unmittelbar stromabwärts vom Verbindungspunkt der Wasserleitung

■5 120 und einer Wasserverbindungsleitung 124 befindet, geschlossen, um das Wasser aus der Wasserleitung 120 umzulenken. Das Spülwasser verläßt den Reaktor 12, 12', 12" durch die Hauptstromverbindungsleitung 26 und wird über die Regenerierungsabführleitung 114 zum Abwassertank 14 geleitet, so daß es gemäß dem vorliegenden Verfahren gereinigt werden kann.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Regenerierung ein fortlaufender Vorgang.

Wenn die Regenerierung des Katalysators 54A, 54B oder des adsorbierenden Materials 54C im zugeordneten Reaktor 12, 12·, 12" beendet ist, können dieser Reaktor wieder in Betrieb genommen und ein anderer Reaktor zum Zwecke der Regenerierung isoliert werden. Es ist auch möglich, daß die Katalysatoren 54A, 54B und/oder adsorbierenden Materialien 54C in mehreren Reaktoren 12, 12', 12"gleichzeitig regeneriert werden können.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich ständig ein Vielzahl von Reaktoren gleichzeitig im Betrieb.

Es werden somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herabsetzung des chemischen Sauerstoffbedarfs in Wasser offenbart, bei denen eine Mehrzahl katalytischer Betten mit verschiedenen Katalysatoren verwendet werden, die zur Beseitigung

von zum chemischen Sauerstoffbedarf beitragenden Chemikalien in der Lage sind, und bei denen die die verschiedenen Katalysatoren enthaltenden Reaktoren isoliert und in situ regeneriert werden können. Das gesamte Verfahren kann bei Standardtemperaturen und -drücken durchgeführt werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Eine Menge von etwa 8 1 Abwasser, das einer konventionellen Vorbehandlung unterworfen wurde und einen resultierenden chemischen Sauerstoffbedarf von 880 mg/1 besaß, wurde nacheinander mit Pellets von 2 mm Durchmesser eines Katalysators aus aktviertem Aluminiumoxid, mit einem Platinkatalysator auf einem Substrat aus Pellets von 2 mm Durchmesser aus aktiviertem Aluminiumoxid, und mit Aktivkohle in Berührung gebracht, wobei die Fließgeschwindigkeit 55 ml/min und die Gesamtverweilzeit 5 Minuten betrugen. Als Sauerstoffquelle wurde komprimierte Luft benutzt,

-3 die mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 χ 10 m /h zugeführt wurde. Proben des behandelten Wassers wurden entsprechend den in der folgenden Tabelle angegebenen Stufen entommen. Die Werte für den chemischen Sauerstoffbedarf jeder Probe wurde entsprechend der EPA Standardmethode 507 "Biochemischer Sauerstoffbedarf" ermittelt, wie sie im "EPA Standard Methods, The 15 Edition (198)", veröffentlicht von der "American Waterworks Association", beschrieben ist. Die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich.

Behandlung von Abwasser mit einem anfänglichen chemischen Sauerstoffbedarf von 880 mg/1 und einer Fließgeschwindigkeit von 55 ml/min.

Probe	behandelte Menge (ml)	ehem. Sauerstoffbedarf (mg/L)
A	1400	80
B	2800	80
C	4000	140
D	6000	200
E	7000	205
F	8000	225
G	9100	110
H	10200	160
I	11300	190
J	12400	225
K	13500	240
L	14600	260
M	15700	270
N	16800	290
0	17900	300
P	19000	325
Q	20100	340
R	21200	345
S	22300	340
T	23400	340
U	24500	365
V	25600	380

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, zeigt das in der beschriebenen Weise behandelte Abwasser eine erhebliche Abnahme des chemischen Sauerstoffbedarfs. Selbst nach der Behandlung einer Menge von 25,6 1 (entsprechen einer Betriebszeit

J b IÜ 4 b υ

von etwa 7 3/4 Stunden) war der chemische Sauerstoffbedarf auf weniger als 50% des ursprünglichen Viertes gesunken. Er lag damit beträchtlich unter dem behördlich geforderten Wert von 600 mg/1.

Claims

3 c 2 O 4 5 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herabsetzung der chemischen Sauerstoffbedarfswerte in chemische Verunreinigungen enthaltendem Wasser, gekennzeichnet durch

(a) Hinzufügen wenigstens einer Sauerstoffquelle zum Wasser,

(b) Tnberührungbringen des Wassers mit einem ersten, aus aktiviertem Alumiumoxid bestehenden Katalysator,

(c) Inberührungbringen des nach (b) behandelten Wassers mit einem zweiten Katalysator, der aus den Metallen der Gruppe VIIIB, den Metallen der Gruppe HB oder einer Mischung hieraus ausgewählt wurde,

(d) Reaktion der im Wasser enthaltenen chemischen Verunreinigungen mit dem Sauerstoff der Quelle in Anwesenheit des ersten und zweiten Katalysators, und schließlich

(e) Inberührungbringen des Wassers mit einem adsorbierenden Material zur Aufnahme aller im Wasser verbleibenden chemischen Verunreinigungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Katalysator und das adsorbierende Material in einer Vielzahl von Festbetten enthalten sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Festbetten aktiviertes Aluminiumoxid enthält.

OfttQiNAL INSPECTiD

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Katalysator aus der aus Platin, Palladium, Iridium, Rhodium oder Mischungen aus diesen bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als adsorbierendes Material Aktivkohle verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle aus Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft, Sauerstoff, Peroxiden oder Mischungen aus diesen ausgewählt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle gasförmig ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle eine Mischung aus

(a) einer Verbindung aus der aus Luft, Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherter Luft, Sauerstoffperoxiden oder Mischungen

hiervon bestehenden Gruppe,und

(b) einer sauren, Sauerstoff abgebenden Lösung

darstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die saure, Sauerstoff abgebende Lösung
(a) eine anorganische saure Verbindung, die dissoziierbar zur Lieferung von Sauerstoff ist

[3 j o ;....: - 4 b

und einen pH-Wert zwischen etwa 2 und etwa 7 besitzt,

(b) einen Metallstabilisator,

(c) eine anorganische Säure, und

(d) Wasser
umfaßt.

10.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Lieferung von Sauerstoff dissoziierbare anorganische Verbindung aus der aus Natriumperchlorat, Kaliumperchlorat, Lithiumperchlorat, Natriumpyrophosphat, Lithiumpyrophosphat, Kaliumpyrophosphat, Natriumchlorat, Kaliumchlorat, Lithiumchlorat, Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Lithiumpersulfat, Wasserstoffperoxid oder Mischungen von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

11.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Säure Schwefelsäure verwendet wird.

12.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallstabilisator Zinn verwendet wird.
25

13.Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff liefernde Verbindungsmischung weiterhin eine alkalische, Sauerstoff abgebende Lösung enthält. 30

14.Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische, Sauerstoff abgebende Lösung

(a) eine anorganische alkalische Verbindung, die zur Abgabe von Sauerstoff dissoziierbar ist

und einen pH-Wert zwischen etwa 7 und

etwa 13 besitzt, (b)ein Alkalihydro; id, und (c)Wasser umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abgabe von Sauerstoff dissoziierbare anorganische Verbindung aus der aus Natriumperborat, Lithiumperborat, Kaliumperborat, Natriumpermanganat, Lithiumpermanganat, Kaiiumpermanganat oder Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin organische Verunreinigungen, die sich während der katalytischen Reaktion auf den Katalysator abgesetzt haben, durch Einwirkung einer wäßrigen, alkalischen Regenerierungslösung auf den Katalysator entfernt werden, wobei die Lösung im wesentlichen aus

(a) einem alkalischen Perborat,

(b) einem alkalischen Hydroxid,

(c) einem alkalischen Borat,

(d) einem alkalischen Silikat, und

(e) Wasser besteht.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Regenerierungslösung ein alkalisches Perborat enthält, das aus der aus Natriumperborat, Lithiumperborat, Kaliumperborat und Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

OWGHNAL !MSFECTEO

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Regenerierungslösung ein alkalisches Hydroxid enthält, das aus der aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid und Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Regenerierungslösung ein alkalisches Borat enthält, das aus der aus Natriumborat, Lithiumborat, Kaliumborat und Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Regenerierungs-

lösung ein alkalisches Silikat enthält, das aus der aus Natriumsilikat, Lithiumsilikat, Kaliumsilikat und Mischungen hieraus bestehenden Gruppe ausgewählt wird. 20

21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Regenerierungslösung im wesentlichen aus

(a) etwa 1 bis 25 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid,

(b) etwa 2 bis 15 Gewichtsprozent Natriumperborat ,

(c) etwa 2 bis 15 Gewichtsprozent Borax (Natriumtetraborat),

(d) etwa 2 bis 15 Gewichtsprozent Natriumsilikat, und

(e) etwa 30 bis 90 Gewichtsprozent Wasser besteht.

OfWQfM_-1*^ }Mt*-i

22. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin anorganische Verunreinigungen, die sich auf dem Katalysator abgesetzt haben, durch Einwirkung einer wäßrigen sauren Regenerierungslösung auf den Katalysator entfernt werden,

wobei die Regenerierungslösung im wesentlichen aus einer anorganischen Säure und Wasser besteht und infolge zugeführt wird, nachdem der Katalysator der Ein- ^⁰ Wirkung der alkalischen Regenerierungslösung ausgesetzt war.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Regenierungslösung zwischen etwa 2 und 50 Volumenprozent Salzsäure und zwischen etwa 50 und 98 Volumenprozent Wasser umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin der Katalysator mit sauberem Wasser abgespült wird, nachdem er der Einwirkung der alkalischen Regenerierungslösung ausgesetzt war.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin der Katalysator mit sauberem Wasser abgespült wird, nachdem er der Einwirkung der sauren

Regenerierungslösung ausgesetzt war. 30

26. Vorrichtung zur Herabsetzung der chemischen Sauerstoffbedarfswerte in Wasser, gekennzeichnet durch

362C459

einen Abwassertank (14), wenigstens einen Reaktor (12), einen im Reaktor (12) enthaltenen Katalysator (54), eine Einrichtung zur Beförderung des Wassers aus dem Abwassertank (14) in die Reaktoren

(12) , eine Einrichtung zum Herausführen des Wassers aus jedem Reaktor (12), und eine Einrichtung zum Herausführen des Wassers aus der Vorrichtung (10).

27* Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (12) ein zylindrisches Gehäuse (30) mit einer Katalysatorkammer (48), einer oberhalb der Katalysatorkammer (48) befindlichen Erholungskammer

(46) und einem zentralen Gitter (50) zwischen der Katalysatorkammer (48) und der Erholungskammer (46), ein mit der Katalysatorkammer (48) verbundenes Wassereinlaßrohr (16) und ein mit der Erholungskammer (46) verbundenes Auslaßrohr (58) umfaßt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (12) eine Einrichtung (56) zum Andrücken des Katalysators

(54) gegen das zentrale Gitter (50) aufweist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (56) zum Andrücken des Gitters ein polymerer Schaum ist, der innerhalb der Katalysatorkammer (48) entgegengesetzt zum zentralen Gitter (50) angeordnet ist.

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30. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (12) weiterhin eine Teilerkammer (60) aufweist, die am Ausgang befestigt ist und eine Gasentweichung soff nung sowie eine gegenüberliegende Auslaßwasserrückführpassage besitzt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (54) aus aktiviertem Aluminiumoxid, einem Metall der Gruppe VIIIB oder der Gruppe IIB oder Mischungen hieraus besteht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Beförderung des Wassers aus dem Abwassertank (14) in die Reaktoren (12) umfaßt:

ein Hauptwasserrohr (16), ein erstes Absperrventil (18) im Hauptwasserrohr (16) angrenzend an den Abwassertank (14),

eine Vielzahl von Hauptwasserrohrzwei^- leitungen (26) , die mit dem einen Ende mit dem Hauptwasserrohr (16) und mit dem zweiten Ende mit der Basis eines der Reaktoren (12) verbunden sind, eine Vielzahl von ersten Umlenkventilen (22) im Hauptwasserrohr (16), von denen jedes unmittelbar stromabwärts von einer zugeordneten Hauptwasserrohrzweigleitung

(26) angeordnet ist und in der Schließstellung das Wasser in die Hauptwasserzweigleitung (26) leitet, und
eine Vielzahl von zweiten Umlenkventilen (21>, von denen eines in einer zugeordneten

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Hauptwasserrohrzweigleitung (26) angeordnet ist zur Steuerung des Wassereintritts in einen bestimmten Reaktor (12).

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Herausführen des Wassers aus jedem Reaktor (12) ein am Reaktor (12) befestigtes und von diesem wegführendes Auslaßrohr (58), eine am Auslaßrohr (58) angeordnete Teilerkammer (60) und eine an der Teilerkammer (60) befestigte und mit der Hauptwasserrohrleitung (16) verbundene Rückführleitung (88) umfaßt.