DE19502440A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser durch Umkehrosmose.

In der Industrie fällt eine Vielzahl von Abwässern an, die aufwendig und teuer entsorgt werden müssen. So werden insbe­ sondere fotografische Abwässer zunächst destilliert und das Destillat dann verbrannt, wobei pro m³ Abwasser ca. 200 kWh Strom verbraucht werden. Ein derartig großer Energieaufwand ist weder unter ökonomischen noch unter ökologischen Ge­ sichtspunkten wünschenswert.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen Abwasser umweltfreundlich und unter geringem Energieeinsatz gereinigt und ein großer Teil des zu reinigenden Abwassers wiedergewonnen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Reinigen von Ab­ wasser gelöst, bei dem das Abwasser mindestens einmal durch Umkehrosmose gereinigt wird, und durch eine Anlage, die min­ destens eine Umkehrosmoseanlage umfaßt.

Das bei der Umkehrosmose erhaltene, gereinigte Permeat I kann direkt als Nutzwasser wiederverwendet oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weiter behandelt werden. Dazu wird es durch mindestens eine weitere Umkehrosmose gerei­ nigt. Die bei der Umkehrosmose erhaltenen Permeate können in einem oder mehreren Mischbettfiltern weiter gereinigt wer­ den, während die Konzentrate zumindest teilweise in das zu reinigende Abwasser zurückgeführt werden können. Dabei er­ höht sich die Konzentration der Wasserinhaltsstoffe in dem Abwasser und damit auch der osmotische Druck in der Um­ kehrosmoseanlage kontinuierlich, so daß der Betriebsdruck der Anlage entsprechend erhöht werden muß. Der Druck wird vorzugsweise so eingestellt, daß das Verhältnis von Permeat II zu Konzentrat II im Bereich von 70 : 30 bis 90 : 10, vorzugs­ weise 80 : 20 bis 90 : 10 und am stärksten bevorzugt bei 85 : 15 liegt, wobei das Abwasser zu mehr als 80% aufbereitet wird.

Vorzugsweise wird das zu reinigende Abwasser, das üblicher­ weise einen pH-Wert von 3-4 aufweist, zunächst mit einer Lauge versetzt und auf einen pH-Wert von mindestens 7 einge­ stellt, wobei PH-Werte im Bereich von etwa 7-10 bevorzugt und pH-Werte im Bereich von etwa 7,5 bis etwa 7,8 am stärk­ sten bevorzugt werden. Durch Einstellen eines basischen pH- Werts werden z. B. organische Säuren neutralisiert und die Reinigungswirkung der Umkehrosmoseanlagen deutlich verbes­ sert. Als Laugen können übliche Laugen wie Natronlauge oder Kalilauge in einer Konzentration von 0,01 bis 5%, vorzugs­ weise 0,1 bis 1% eingesetzt werden. Ferner werden Wasser­ stoffionen durch Zugabe einer Lauge gebunden und so der Leitwert des Permeats weiter gesenkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei Umkehrosmo­ seanlagen I und II eingesetzt. Das zu reinigende Abwasser wird zunächst in Umkehrosmoseanlage I in ein Permeat I und ein Konzentrat I aufgetrennt und das Konzentrat I zum Groß­ teil, z. B. zu 80% in das zu reinigende Abwasser zurückge­ führt. Das Permeat I wird in die zweite Umkehrosmoseanlage II geleitet und dort in ein Permeat II und ein Konzentrat II aufgetrennt. Das Konzentrat II wird vollständig in das zu reinigende Abwasser zurückgeführt, während das Permeat II in einem Mischbettfilter weiter gereinigt wird, wobei als End­ produkt hochreines Wasser entsteht.

Ein Teil von Konzentrat I kann kontinuierlich aus dem System entfernt werden.

Die zu reinigenden Abwässer können gegebenenfalls destil­ lierte Fotoabwässer, Abwässer, insbesondere Spülwässer aus der galvanischen Beschichtung mit Ni oder Cu, Abwässer von Eloxalwerken oder Abwässer aus einer Neutralisation sein, wobei das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsge­ mäße Vorrichtung insbesondere für Destillate von fotografi­ schen Abwässern geeignet sind. Die Abwässer können z. B. AOS, DOC, CSB, AOX und Ag, Ca, Mg, Ni, Cu, NH₄-N und SO₄ Ionen enthalten.

Die zu behandelnden fotografischen Abwässer weisen üblicher­ weise einen Leitwert von ca. 7000 µs/cm auf. Nach Reinigung in der ersten Umkehrosmoseanlage hat das Permeat I einen Leitwert von ca. 350 µs/cm und Konzentrat I einen Leitwert von ca. 9000 µs/cm; nach Reinigung in der zweiten Umkehros­ moseanlage hat das Permeat II einen Leitwert von ca. 80 µs/cm und Konzentrat II einen Leitwert von ca. 500 µs/cm. Nach Endreinigung in einem Mischbettfilter weist das Rein­ wasser einen Leitwert von weniger als 5 µs/cm auf. Das Kon­ zentrat beider Stufen wird kontinuierlich in den Abwasserbe­ hälter eingeleitet.

Konzentrate und Permeate können zusätzlich einer chemischen Reinigung unterzogen werden.

Die Reinigungswirkung der Umkehrosmoseanlagen wird durch die folgende Tabelle erläutert, wobei das Kondensat ein Destil­ lat fotografischer Abwässer, Konzentrat I das nach der Um­ kehrosmoseanlage I abgetrennte Konzentrat, Permeat I das nach dieser Behandlungsstufe anfallende Permeat und Permeat II das nach der Reinigung in der Umkehrosmoseanlage II gewonnene Permeat ist.

Tabelle

Die in den erfindungsgemäßen Umkehrosmoseanlagen verwendeten Membranen weisen eine Porengröße von 0,1-10 Å, vorzugsweise 1-5 Å und besonders bevorzugt 5 Å auf, so daß mehrwertige Ionen sowie größere organische Moleküle zu mehr als 99% zu­ rückgehalten werden. Ein Teil der Ionen bildet durch Hydration und Bindung an Wassermoleküle größere Einheiten, die ebenfalls zurückgehalten werden.

Vor der ersten Umkehrosmoseanlage sind mindestens eine, vor­ zugsweise zwei Pumpen angeordnet. So kann die erste Pumpe eine zur Erzeugung eines Vordrucks geeignete Pumpe, die zweite eine Hochdruckpumpe sein.

Hinter der letzten Umkehrosmoseanlage können ein oder mehrer Mischbettfilter angeordnet werden, in denen restliche Verunreinigungen entfernt werden. Als Mischbettfilter und Pumpen werden übliche, im Handel erhältliche Geräte einge­ setzt; die erfindungsgemäß verwendbaren Umkehrosmoseanlagen können z. B. bei der Firma Hagen & Elsäßer in Stuttgart bezogen werden.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun im Hinblick auf die beigefügte Fig. 1 beschrieben:

Aus einem Tank 1 wird Abwasser mit einer Pumpe 2 gefördert, mittels einer Dosierpumpe 3 mit Lauge versetzt und in einem statischen Mischer 4 vermischt. Das so behandelte Abwasser wird in die Umkehrosmoseanlage 5 eingespeist, das Konzentrat I in das zu reinigende Abwasser zurückgeleitet und das Per­ meat I in die zweite Umkehrosmoseanlage 6 eingespeist. Das Konzentrat II wird in das zu reinigende Abwasser zurückge­ leitet und das Permeat II in einem Mischbettfilter 7 end­ gereinigt.

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung wird nun im Hinblick auf die beigefügte Fig. 2 be­ schreiben:

Über ein Ventil 4 und eine Förderpumpe 5 wird Abwasser durch einen Filter 6 gefördert, wodurch Teilchen mit einem Durch­ messer von mehr als 5 µm entfernt werden. Ein Druckschalter 7 aktiviert die Hochdruckpumpe 8, wenn der Filter 6 einen guten Zustand aufweist und somit der Vordruck für den Be­ trieb der Hochdruckpumpe ausreicht. Das Abwasser wird auf einen Druck von ca. 30 bar gebracht und fließt durch das Drosselventil 9, an Manometer 10 vorbei zu den in Serie geschalteten Umkehrosmose-Modulen 11 und 12, in denen es gereinigt wird. In den Umkehrosmoseanlagen wird das Abwasser in Permeat- und Konzentratströme getrennt, die über separate Leitungen abgeleitet werden. Der Konzentratstrom wird über das Sicherheitsventil 17 auf einen Druck von bis zu 60 bar eingestellt und über das Konzentratregelventil 18 zum Durch­ flußmesser 19 geleitet, an dem die Durchflußmenge einge­ stellt und kontrolliert wird. Das Konzentrat kann über das 3-Wege-Ventil 20 und über Leitung 21 in das zu reinigende Abwasser zurückgeleitet oder, im Falle einer chemischen Rei­ nigung über das 3-Wege-Ventil 20 in den Reinigungstank 1 ge­ leitet werden. Reinigigungstank 1 ist mit der Abwasserzulei­ tung über Ventil 3 verbunden; Reinigungslösung kann über Ventil 2 abgeleitet werden. Der Permeatstrom fließt über die Meßzelle des Leitwertmeßgerätes 13, Durchflußmesser 14 sowie 3-Wege-Ventil 15 entweder über die Leitung 16 in einen Per­ meattank oder im Falle einer chemischen Reinigung zum Reini­ gungstank 1. Der Reinigungstank 1 ist über Ventil 3 mit der Abwasserspeiseleitung verbunden, wobei ein Teil des Tankin­ halts über Ventil 2 entfernt werden kann.

Claims (18)

1. Verfahren zum Reinigen von Abwasser, dadurch gekennzeich­ net, daß das Abwasser mindestens einmal durch eine Umkehros­ mose gereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Umkehrosmose erhaltene Permeat I mindestens ein­ mal durch eine weitere Umkehrosmose gereinigt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Großteil des bei der Umkehrosmose er­ haltenen Konzentrats I und 100% von Konzentrat II in das zu behandelnde Abwasser zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der für die Umkehrosmose notwendige Druck so eingestellt wird, daß das Verhältnis des bei der zweiten Umkehrosmose erhaltenen Permeats II zu dem Konzentrat II im Bereich von 70 : 30 bis 90 : 10 liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis 85 : 15 beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Permeat I und/oder II in einem Mischbett­ filter weiter gereinigt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abwasser vor der Umkehrosmose mit min­ destens einer Lauge versetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser auf einen pH-Wert von mindestens 7 eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abwasser auf einen pH-Wert von etwa 7,5 bis 7,8 eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abwässer gegebenenfalls destillierte Fotoabwässer, Spülwässer aus der galvanischen Beschichtung mit Ni oder Cu, Abwässer von Eloxalwerken oder Abwässer aus einer Neutralisation sind.

11. Anlage zum Reinigen von Abwasser, gekennzeichnet durch mindestens eine Umkehrosmoseanlage.

12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mindestens zwei Umkehrosmoseanlagen, die permeatseitig in Serie ge­ schaltet sind.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor der ersten Umkehrosmoseanlage min­ destens eine Einrichtung zur Erzeugung von Druck angeordnet ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß hinter der letzten Umkehrosmoseanlage min­ destens ein mit dieser Umkehrosmoseanlage permeatseitig in Serie geschalteter Mischbettfilter angeordnet ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Konzentrat-Auslaß von mindestens ei­ ner, vorzugsweise mindestens zwei Umkehrosmoseanlagen mit der Abwassereinspeisungsleitung der ersten Umkehrosmosean­ lage oder dem Abwasservorlagetank in Fluidverbindung steht.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor der ersten Umkehrosmoseanlage eine Do­ siereinrichtung für Laugen angeordnet ist, deren Dosierven­ til mit der Abwassereinspeisungsleitung in Fluidverbindung steht.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß hinter der letzten Umkehrosmoseanlage ein Reinigungstank angeordnet ist, der mit dieser Umkehrosmose­ anlage und der Abwassereinspeisungsleitung in Fluidverbin­ dung steht.

18. Verwendung einer Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 10.