DE4102966C1

DE4102966C1 - Process for breaking down emulsified hydrocarbon in water - using anaerobes in reactor, producing water-poor and water-rich phase, where floating and non-floating low water phase are recycled etc.

Info

Publication number: DE4102966C1
Application number: DE19914102966
Authority: DE
Inventors: Uwe Werner Dipl.-Braum. 3042 Munster De Streubel
Original assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Rosenheimer KG Wassertechnik 71409 Schwaikheim D
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1992-04-23
Anticipated expiration: 2011-02-02

Abstract

Emulsified aromatic and/or aliphatic hydrocarbons in water, i.e. bilge water, is broken down by anaerobic micro-organisms in a reactor, producing a mixed phase of water and sludge, which is passed through a line to a sludge collection zone of a separator, for floating separated sludge at the top and non-floating sludge at the bottom. The floation phase is discharged at the top of the separator and a sedimentation phase is discharged at the base both returned to the reactor, while the aqueous phase in the middle is discharged to anaerobic reactors for further clarification. ADVANTAGE - Process can be used with a range of hydrocarbons as contaminants.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbau emulgierter aromatischer und/oder aliphatischer Kohlenwasserstoffe in Wasser (Bilgenwasser).The invention relates to a method and a device to break down emulsified aromatic and / or aliphatic Hydrocarbons in water (bilge water).

Aus der DE 35 18 623 ist ein Verfahren bekannt, welches unter Verwendung von Mikroorganismen organische Inhaltsstoffe in Abwässern reduziert, bei dem die Abwässer in eine wasserreiche und in eine wasserarme Phase getrennt werden, um sie unter schiedlichen Prozeßverweilzeiten aussetzen zu können.From DE 35 18 623 a method is known, which under Use of microorganisms in organic ingredients Wastewater reduced, in which the wastewater turns into a water-rich and separated into a low-water phase to get them under to be able to expose different process dwell times.

Versuche der Anmelderin haben ergeben, daß das Verfahren nach der DE 35 18 623 in der beschriebenen Form speziell zur Klä rung von Abwässern die mit aromatischen bzw. aliphatischen Kohlenwasserstoffen wie Reinigern, Tensiden, Alkoholen, Frost schutzmitteln zu einer Emulsion verbunden sind, weniger gut geeignet ist, da es wegen seiner Zielsetzung, die Inhaltsstof fe der Abwässer lediglich zu reduzieren, nur eine aufgrund von Schwerkraft trennende, herkömmliche Trennstufe vorsieht, die im wesentlichen durch anhängende Öltröpfchen schwimmfähigen Schlamm nicht aus dem zu separierenden Reaktorrückstand her auszulösen vermag.Tests by the applicant have shown that the process according to DE 35 18 623 in the form described especially for Klä treatment of wastewater with aromatic or aliphatic Hydrocarbons such as cleaners, surfactants, alcohols, frost protective agents are connected to an emulsion, less well is suitable because it is because of its objective, the ingredient only reduce the amount of waste water, only one due to Gravity separating, conventional separation stage that essentially buoyant due to attached oil droplets Do not sludge from the reactor residue to be separated can trigger.

In besonderem Maß ist diese Art des Schlammes im Fall der An wendung des Verfahrens nach DE 35 18 623 zur Entölung von Ab wässern z. B. an Bord von Schiffen (Bilgenwasser), aus der Tankreinigung etc. zu erwarten, was einen Einsatz des bekann ten Verfahrens nicht begünstigt, obwohl sein Einsatz anstelle der derzeit benutzten Schwerkraftabscheider, in bezug auf den Umweltschutz, von erheblichem Vorteil wäre.This type of sludge is particularly important in the case of the An application of the method according to DE 35 18 623 for the deoiling of Ab water z. B. on board ships (bilge water), from the Tank cleaning, etc. to be expected, which could use the This method is not favored, although its use instead of the currently used gravity separators with respect to the Environmental protection, would be of considerable advantage.

Die benutzten Schwerkraftabscheider, sind aufgrund immer häu figer auftretender, hauptsächlich von tensidhaltigen Reini gungsmitteln verursachter Emulsionen, nicht mehr in der Lage, solche Abwässer zu reinigen. The gravity separators used are always thick due to the fact appearing, mainly from surfactant-containing cleaning agents emulsions caused by detergents, are no longer able to to purify such waste water.

Aufgabe der Erfindung ist es, das aus der DE 35 18 623 vorbe kannte Verfahren so zu ergänzen, daß es auch zur Klärung von Abwässern mit diversen Kohlenwasserstoffverunreinigungen durch mikrobiellen Stoffabbau dienen kann.The object of the invention is that from DE 35 18 623 to supplement known processes so that it is also used to clarify Waste water with various hydrocarbon impurities microbial degradation can serve.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine zum Vollzug des Verfahrens geeignete Belebtschlamm-Trennvorrichtung darzustellen.It is a further object of the invention to implement the Process suitable activated sludge separator to represent.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gattungsgemäßen Maßnahmen um die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 1 bzw. 2 ergänzt werden.These objects are achieved in that the Generic measures around the characteristics of the Claim 1 or 2 are supplemented.

Damit beruht die erfindungsgemäße Lösung auf der erfindungs gemäßen Weiterbildung des vorbekannten Verfahrens sowie seiner Vorrichtung.The solution according to the invention is thus based on the invention according training of the known method and its Contraption.

Zu den vorbekannten Verfahrensschritten wird zusätzlich vor gesehen, die wasserarme Phase getrennt nach ihren schwimm- und nichtschwimmfähigen Anteilen aus dem Abwasser in einer erfin derisch gestalteten Trennstufe, die zur besseren Kennzeichnung fortführend mit "Trennvorrichtung" benannt wird, zu separieren.In addition to the previously known process steps seen the water-poor phase separated according to their floating and non-floatable parts from the wastewater in an invent derisch designed separation stage, for better identification Continuously named "separator" to separate.

Wegen der angestrebten Verwendung des vorbekannten Verfahrens speziell auch im Klärbereich von mit Ölen, Reinigern, Alkoho len usw. verunreinigten Wässern, ist es notwendig, da nur durch Abscheidung der nahezu gesamten wasserarmen Phase zur Rückführung in den Reaktor ein maximaler wirtschaftlicher Kläreffekt erreichbar ist, auch deren wesentlichen schwimm fähigen Anteil in der Trennstufe vom übrigen Abwasser zuver lässig abzutrennen.Because of the intended use of the known method especially in the clarification area with oils, cleaners, alcohol len etc. contaminated water, it is necessary because only by separating almost the entire water-poor phase Return to the reactor a maximum economic Clarification effect is achievable, even its essential floating capable share in the separation stage from the rest of the wastewater detach casually.

Dazu ist die Trennstufe zur Trennvorrichtung gemäß Anspruch 2 ausgestaltet. For this purpose, the separation stage for the separation device is designed according to claim 2.

Erfindungsgemäß sieht es das erweiterte Verfahren vor, die in der Trennvorrichtung separierte wasserreiche Phase in nachfolgende Restabbauzellen zur anaeroben Klärung weiterzuleiten, die gekennzeichnet sind durch eine fehlende Belüftung.According to the invention, it provides for the extended method which is described in the separating device separated water-rich phase in the subsequent Forward residual degradation cells for anaerobic clarification, which are marked are due to a lack of ventilation.

Es wurde gefunden, daß anaerobe Mikroorganismen, die im Reaktor wegen der dort vorhandenen Sauerstoffmenge nicht stoffwechselfähig waren, hier ohne Sauerstoff die noch in der wasserreichen Phase befindlichen Bruchstücke der im Reaktor aufgebrochenen Kohlenwasserstoffe soweit verarbeiten, daß ein Klärgrad erreicht wird, der es gestattet, daß das ablaufende Wasser aus der letzten Restabbauzelle direkt zur Restverwertung in eine kommunale Kläranlage abgegeben werden kann unter Beobachtung der gesetzlich vorgeschriebenen Einleiter-Grenzwerte.It has been found that anaerobic microorganisms in the reactor because of the amount of oxygen present there is not metabolic were here without oxygen which were still in the water-rich Phase fragments of those broken up in the reactor Process hydrocarbons until a degree of clarification is reached which allows the draining water from the last Residual mining cell directly for residual recycling in a municipal Wastewater treatment plant can be delivered observing the legally required Single-wire limit values.

Wegen der angestrebten besonderen Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klärung von mit hauptsächlich Öl verschmutztem Wasser, liegt der schwimmfähige Anteil des den mikrobiologisch arbeitenden Reaktor verlassenden Schlammes infolge noch anhaftender Öltröpfchen sehr hoch.Because of the intended particular use of the invention Process for clarifying mainly oil contaminated Water, is the floating part of the microbiological reactor leaving sludge very high due to oil droplets still adhering.

Erfindungsgemäß weist deshalb die Trennvorrichtung ein senkrecht gestrecktes Volumen auf, in dem sich drei Zonen bezüglich der Abwasserphasen ausbilden können. Jeweils am höchsten und am tiefsten Punkt ist das Trennvorrichtungsvolumen dazu so ausgebildet, daß sich in ihm schwimm- bzw. nichtschwimmfähige Schlammanteile ansammeln können und zu jeweils einer Entnahmeöffnung hin konzentrieren.According to the invention, the separating device therefore has a vertically stretched one Volume in which there are three zones with respect to the Can form wastewater phases. Highest and highest lowest point, the volume of the separator is designed to that there is floating or non-floating sludge in it can accumulate and towards a removal opening focus.

Zwischen diesen Sammelzonen liegt dann eine Zone mit weitge hendst von den Schlammphasen befreiten Abwassers, welches über eine Entnahmeleitung, deren Ausgangsöffnung vorzugsweise nach unten gerichtet ist, d. h. so, daß in sie keine herabsinkenden Schlammflocken fallen können, zur Nachklärung in die Restab bauzellen entnommen werden kann.A zone with a wide area then lies between these collecting zones hendst from the sludge phases liberated wastewater, which over a sampling line, the outlet opening of which preferably after is directed below, d. H. so that no sinking into it Mud flakes can fall into the remaining section for clarification building cells can be removed.

Zur Einleitung des Reaktorproduktes in die Trennvorrichtung ist eine Einleitung 18 vorgesehen, deren Richtung schräg aufstei gend zur Senkrechten angeordnet ist und deren Öffnung zur Sam meleinrichtung für schwimmfähigen Schlamm gerichtet ist.For the introduction of the reactor product into the separation device, an inlet 18 is provided, the direction of which is arranged obliquely ascending to the vertical and the opening of which is directed towards the collecting device for floating sludge.

Das weitestgehend vom Schlamm befreite Wasser wird mittels der Entnahmeleitung zu der Trennvorrichtung nachfolgende Restabbauzellen geleitet, die wie die Trennvorrichtung ein senkrecht gestrecktes Vo lumen aufweisen.The water largely freed from the sludge is removed using the Extraction line to the separating device for the remaining breakdown cells passed, which like the separator a vertically stretched Vo have lumens.

Im Gegensatz zur Trennvorrichtung weist die Restabbauzelle nur unten eine Zone zur Sammlung und Entnahme von nicht schwimmfähigen Abbauprodukten auf.In contrast to the separating device, the remaining dismantling cell only points at the bottom a zone for the collection and removal of non-buoyant Breakdown products.

Zur Wirksamkeitssteigerung ist es möglich, der beschriebenen Klärstufe eine weitere oder dritte folgen zu lassen, wobei dort dann durch den Einsatz anderer Mikrobenarten teilabge baute Reststoffe im Wasser endabgebaut werden können.To increase effectiveness, it is possible to use the described Clarification stage to follow another or third, whereby there then by using other types of microbes built residues in the water can be finally broken down.

Ebenso ist es vorteilhaft möglich, wegen der getrennt vorlie genden Phasen von schwimmfähigem und nichtschwimmfähigem Schlamm, diese getrennt in mit verschiedenen Mikrobenarten besetzten Reaktoren zurückzuleiten, wobei dort unterschied liche Sauerstoffverhältnisse gehalten werden können.It is also advantageously possible because of the separate phases of buoyant and non-buoyant Sludge, these separated in with different types of microbes to return occupied reactors, where there is a difference Liche oxygen ratios can be kept.

Im folgenden wird an Hand von nicht maßstabsgerechten Zeich nungen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ein richtung zum Vollzug des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. In the following, the drawing is not drawn to scale an embodiment of an invention direction for the execution of the method according to the invention explained.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild die speziell zum Abbau von kohlenwasserstoffverunreinigten Abwässern erfinderisch weitergebildete Kläranlage, Fig. 1 is a block diagram specifically of hydrocarbon-contaminated effluents inventive further developed to reduce waste water treatment plant,

Fig. 2 die erfinderisch ausgestaltete Trennvorrichtung. Fig. 2 shows the inventive separation device.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dazu ausge bildet, Bilgenwasser soweit zu klären, daß es be denkenlos Oberflächenwässern zugemischt werden kann oder z. B. an kommunale Kläranlagen abgegeben werden kann.The embodiment shown in Fig. 1 is designed to clarify bilge water to the extent that it can be admixed surface water be thoughtless or z. B. can be delivered to municipal wastewater treatment plants.

Die Anlage zeigt einen konventionellen Aufbau mit einem be kannten Reaktor 4, dessen Wasser- und Schlammphase vermischt in die Trennvorrichtung 9 gelangt.The system shows a conventional structure with a known reactor 4 , the mixed water and sludge phase gets into the separation device 9 .

Die in der Fig. 2 dargestellte Trennvorrichtung 9 ist besonders dazu ausgebildet, aus der Gesamtphase die schwimm- und nicht schwimmfähigen Schlammanteile separat zu trennen.The separating device 9 shown in FIG. 2 is particularly designed to separate the floating and non-floating sludge components separately from the overall phase.

Sie besitzt dazu ein senkrecht gestrecktes Volumen beliebigen Querschnitts, welches oben und unten verschlossen wird durch jeweils einen Schlammsammelraum 22 für oben schwimmfähigen separierten Schlamm und unten nichtschwimmfähigen separierten Schlamm. Die Schlammsammelräume 22 sind so geformt, daß sie die aufsteigenden bzw. absinkenden Schlammflocken zu den je weiligen Entnahmeeinrichtungen 17 hin konzentrieren. Die Raum form der Schlammsammelzonen 22 kann die eines Kegels einneh men, dessen maximaler Kegelwinkel von 30° nicht überschritten werden sollte. For this purpose, it has a vertically stretched volume of any cross section, which is closed at the top and bottom by a sludge collecting space 22 for separated sludge floating above and separated sludge below floating. The sludge collecting spaces 22 are shaped such that they concentrate the rising or falling sludge flakes towards the respective removal devices 17 . The space shape of the sludge collecting zones 22 can be that of a cone, the maximum cone angle of 30 ° should not be exceeded.

Um ein zügiges Vorbeigleiten des Schlammes an den Sammelraum wänden zu begünstigen, wird auch empfohlen, die Sammelraum wände konvex (z. B. in hyperbolischer Form) auszugestalten.To ensure that the sludge glides past the collection area To favor walls, it is also recommended to use the gathering room walls to be convex (e.g. in hyperbolic form).

Die Entnahmeeinrichtungen 17 sind über Förderleitungen ver bunden mit dem vorgeschalteten Reaktor 4, in den die wasser armem Phasen zurückgeleitet werden zur erneuten mikrobiellen Bearbeitung. Aus dem getrennten Abscheiden von schwimmfähigem und nicht schwimmfähigem Schlamm ergibt sich der zusätzliche Vorteil, einen dieser Schlammanteile auch einem mit anderen Mikroorganismen besetzten Reaktor zuleiten zu können.The removal devices 17 are connected via conveyor lines to the upstream reactor 4 , in which the low-water phases are returned for renewed microbial processing. The separate separation of buoyant and non-buoyant sludge gives the additional advantage of being able to feed one of these sludge fractions to a reactor filled with other microorganisms.

Aus der kontinuierlichen Rückführung der beiden belebten Schlammphasen in einen Reaktor ergibt sich eine ständige Reak tivierung der Mikroorganismen, so daß als Vorteil eine Nachdo sierung von Trockenbakterien entfällt, welcher eine hohe Kosteneinsparung bedeutet.From the continuous repatriation of the two animated Sludge phases in a reactor result in a constant reak tivierung the microorganisms, so that as an advantage a Nachdo dry bacteria, which is high Saving costs means.

Die Entnahmeeinrichtungen 17 können je nach Bedarf, um Verstop fungen beseitigen zu können, zusätzlich mit Belüftern 24 oder Flüssigkeitseinsprühern ausgerüstet sein.The removal devices 17 can be equipped with aerators 24 or liquid injectors, as required, in order to be able to eliminate blockages.

Verklumpte Schlammphase kann dann mittels durchgeblasener Luft oder durchgespülter Flüssigkeit wieder so aufgelockert werden, daß sie pumpfähig wird. Zwischen den Schlammsammelräumen 22 befindet sich das gestreckte Volumen der Trennvorrichtung 9.Clumped sludge phase can then be loosened again by means of blown air or flushed liquid so that it becomes pumpable. The stretched volume of the separating device 9 is located between the sludge collecting spaces 22 .

Hier bildet sich als Trennschicht zwischen den abgeschiedenen Schlammphasen eine Zone geklärten Wassers, welches nur noch geringe Schlammanteile aufweist. Über die Entnahmeleitung 19 kann dies weitgehendst vorgeklärte Wasser an nachfolgende Restabbauzellen 12 abgegeben werden.Here, as a separating layer between the separated sludge phases, a zone of clarified water is formed, which only has a low sludge content. This largely pre-clarified water can be delivered to subsequent residual degradation cells 12 via the extraction line 19 .

Die Einlaßöffnung ist um das Hineinfallen von herabsinkenden Schlammteilchen zu vermeiden, abwärts gedreht und zusätzlich mit einem darübergebauten Sedimentabweiser 20 geschützt. The inlet opening is turned downwards in order to prevent falling sludge particles from falling into it, and is additionally protected with a sediment deflector 20 built over it.

Zur Einleitung des Reaktor-4-Abwassers in die Trennvorrichtung 9 ist eine Einlaßleitung 18 vorgesehen, die den gestreckten Teil der Trennvorrichtung 9 aufwärtssteigend durchdingt und deren Auslaßöff nung nach oben gerichet am Anfang des Schlammsammelraumes 22 liegt.For the introduction of the reactor 4 waste water into the separating device 9 , an inlet line 18 is provided which penetrates the stretched part of the separating device 9 ascending and the outlet opening of which is directed upwards at the beginning of the sludge collecting chamber 22 .

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, wird die über die Entnahme- Leitung 19 der Trennvorrichtung 9 entnommene Wasserphase, entsprechend dem erfindungsgemäß erweiterten Verfahren, an Restabbauzellen 12 weitergeleitet. Dort findet aufgrund der sauerstoffarmen Umgebung durch spezielle auf diese Verhältnisse angepaßte Mikroorganismen ein "stiller" Nachabbau statt.As shown in FIG. 1, the water phase removed via the removal line 19 of the separating device 9 is passed on to residual degradation cells 12 in accordance with the method expanded according to the invention. Because of the low-oxygen environment, special "microorganisms" adapted to these conditions cause "silent" post-degradation.

Die Restabbauzellen 12 weisen im Gegensatz zur Trennvorrichtung 9 lediglich unten eine Schlammsammelzone auf. Der hier angesam melte Schlamm kann ebenfalls wie der von der Trennvorrichtung 9 eingesammelte Schlamm an den Reaktor 4 zurückgefördert wer den. Das aus der letzten Restabbauzelle 12 geklärte Wasser kann dem Produktwasserauslaß 14 entnommen werden.In contrast to the separating device 9, the remaining breakdown cells 12 only have a sludge collecting zone at the bottom. The accumulated sludge here can also be conveyed back to the reactor 4 like the sludge collected by the separating device 9 . The water clarified from the last remaining degradation cell 12 can be removed from the product water outlet 14 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Bilgenwasser
2 Mischer
3 Membranpumpe I
4 Reaktor
5 Zuluft
6 Abluft (filtriert)
7 Meß- und Regeleinheit
8 Probenentnahme (Schlammindex)
9 Trennvorrichtung
10 Membranpumpe II
11 Notüberlauf
12 Restabbauzelle
13 Entgasung
14 Produktwasserauslaß
15 Entleervorrichtung
17 Entnahmeeinrichtung (zum Reaktor)
18 Einlaßleitung (vom Reaktor)
19 Entnahmeleitung (zur Restabbauzelle)
20 Sedimentabweiser
21 Schlamm-/Wassergemisch
22 Schlammsammelraum
23 Wasserphase
24 Belüfter oder Flüssigkeitseinsprüher
(zum Entfernen von Verstopfungen)
25 Schwimmfähiger Schlammanteil (Flotations-Phase)
26 Nichtschwimmfähiger Schlammanteil
(Sedimentations-Phase) 1 bilge water
2 mixers
3 diaphragm pump I
4 reactor
5 supply air
6 exhaust air (filtered)
7 measuring and control unit
8 sampling (sludge index)
9 separating device
10 diaphragm pump II
11 emergency overflow
12 residual dismantling cell
13 degassing
14 Product water outlet
15 emptying device
17 removal device (to the reactor)
18 inlet line (from the reactor)
19 Extraction line (to the remaining dismantling cell)
20 sediment deflectors
21 sludge / water mixture
22 sludge collector
23 water phase
24 aerators or liquid injectors
(to remove blockages)
25 Floatable sludge fraction (flotation phase)
26 Non-buoyant sludge
(Sedimentation phase)

Claims

1. Process for the degradation of emulsified aromatic and / or aliphatic hydrocarbons in water (so-called bilge water) using anaerobic microorganisms in a reactor, the emerging mixed phase is separated in a subsequent separation step into a water-rich and a water-poor phase, the water-poor Phase is returned to the reactor and the water-rich phase is fed to a further stage consisting of the same elements with subsequent biochemical or mechanical treatment device, characterized in that the water-poor phase is collected separately according to floatable and non-floating part and these parts together or separately in the reactor are returned, the water-rich phase being forwarded to anaerobic reactors (residual degradation cells) in which anaerobic microorganisms bring about a further complete clarification.

2. Device for separating a mixed phase consisting of Activated sludge and water in a buoyant and a non-buoyant phase of water as well as in a water-rich phase, characterized in that the separator above a collection room and a removal device for the buoyant sludge content and below a collection room with a removal device for the non-floatable sludge and the sludge collecting zones by volume are separated from each other, from which the water-rich phase can be removed.

3. Device according to claim 2 characterized in that the separator consists of a hollow vessel, the upper one and lower jacket, which determines the shape of the hollow volume, in at an acute angle towards sludge discharge openings runs, with the jacket contour against the vertical has a greater inclination than 15 °.

4. Device according to one of claims 2 to 3, characterized in that the separation device outside the sludge collecting zones At least one extraction line for mechanically treated waste water water, which still contains microorganisms and material residues is loaded, has its inlet opening ge down is aimed and which is preferably at the lower end of the Separation cell above the collection zone for non-floatable Mud is attached.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the separation device for at least one inlet line Has mud-water mixture, preferably on their upper end with the outlet opening facing upwards is arranged.