DE19509684A1

DE19509684A1 - Verfahren zur Reinigung kontaminierter Wässer und/oder Gase

Info

Publication number: DE19509684A1
Application number: DE19509684A
Authority: DE
Inventors: Mathias Prof Dr Ing Reus; Karsten Dipl Ing Behrend; Horst Dr Ing Niebelschuetz
Original assignee: ARGUS UMWELTBIOTECH GmbH
Current assignee: ARGUS UMWELTBIOTECH GmbH
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1996-09-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung kontaminierter Wässer und/oder Gase, wobei organische Schadstoffe aus den Wässern bzw. Gasen durch Adsorption an Polymeren entfernt und die schadstoffbeladenen Polymere regeneriert werden.

Viele organische Schadstoffe können durch Adsorption an Polymerharzen aus kontaminierten Grund- und Abwässern bzw. kontaminierter Abluft entfernt werden. Zur Wieder aufarbeitung, d. h. Wiederherstellung der Beladungs kapazitäten werden bislang traditionelle Regenerations verfahren eingesetzt. Dabei handelt es sich insbesondere um Verfahren, die auf einer Dampf- bzw. Inertgasbehand lung oder einer Lösungsmittelextraktion basieren.

Zwar wird bei all diesen bekannten Verfahren der orga nische Schadstoff vom Adsorbens entfernt, jedoch nicht unmittelbar eliminiert. Es wird lediglich eine Verlage rung des Schadstoffes, aber keine Entsorgung erreicht. Hierzu sind nachgeschaltete Schritte in Form einer Ver brennung oder Deponierung erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine vollständige Eliminierung der organischen Schadstoffe bei der Regenerierung der Adsor berpolymere erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schadstoffbeladenen Polymere im wesentlichen biolo gisch mittels Mikroorganismen regeneriert werden.

Auf diese Weise werden die erschöpften Beladungskapazi täten der Adsorberpolymere wieder nahezu vollständig hergestellt und die organischen Kontaminanten letztlich zu Biomasse, Kohlendioxid und Wasser umgesetzt.

Durch Kopplung der Behandlung des Adsorbens und dessen anschließender biologischer Regenerierung steht somit ein Verfahren zur Verfügung, das Schadstoffe aus Wässern bzw. Gasen vollständig entsorgt, ohne daß zusätzliche Entsor gungsschritte mit weiteren Kosten folgen müssen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens besteht darin, daß die kontaminierten Wässer und/oder Gase in einen Adsorber geleitet und die im Adsorber enthaltenen Polymere nach Ablauf einer vorgege benen Zeitdauer oder bei Erreichen einer vorgegebenen Schadstoffbelastung regeneriert werden, wobei die der Regeneration dienenden Mikroorganismen als Suspension vorliegen und im Gegenstrom zu den Wässern und/oder Gasen in den Adsorber geleitet werden. Auf diese Weise wird eine besonders effiziente Reinigung der kontaminierten Wässer bzw. Gase sowie eine rasche Regeneration der schadstoffbeladenen Adsorberpolymere sichergestellt.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs gemäßen Verfahrens besteht darin, daß mehrere Adsorber parallel betrieben werden, und zwar derart, daß während der Adsorption an den Polymeren eines Adsorbers die schadstoffbeladenen Polymere eines oder mehrerer anderer Adsorber regeneriert werden. Hierdurch kann die erfor derliche Gesamtdauer der biologischen Reinigung konta minierter Wässer bzw. Gase minimiert werden.

Die Wahl der Mikroorganismen richtet sich nach der Art des adsorbierten Schadstoffs. Es können sowohl Kulturen aus Stammsammlungen als auch spezifische, aus dem Scha densgebiet isolierte Mikroorganismen eingesetzt werden. Insbesondere können zur Regeneration der Polymere auch geeignete Mischpopulationen eingesetzt werden.

Bei Bedarf kann das erfindungsgemäße Verfahren mit kon ventionellen Maßnahmen verknüpft werden, indem die Re generation der schadstoffbeladenen Polymere durch den Einsatz von Dampf, Inertgas und/oder Lösungsmitteln unterstützt wird, wobei das Kondensat bzw. Lösungsmittel vorzugsweise ebenfalls mikrobiologisch weiterbehandelt wird.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 die Adsorption von Phenol an einem Polymerharz zeigt, das in einem Adsorber als Festbett ange ordnet ist;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines erfindungs gemäßen Systems zeigt, das einen mit einem Bio reaktor gekoppelten Adsorber aufweist;

Fig. 3 die biologische Regeneration des phenolbeladenen Polymerharzes in einem am Adsorber angeschlossenen Bioreaktor zeigt und

Fig. 4 die Adsorption von Phenol an dem regenerierten Polymerharz zeigt.

In Abb. 1 ist die erste Adsorption von Phenol an einem aus Polymerharz neu hergestellten Adsorber dar gestellt. Es ist zu erkennen, daß die Phenolkonzentration im Austritt des Adsorberharzes (Festbettaustritt) mit zunehmender Adsorptionszyklusdauer exponentiell ansteigt.

Sobald die Beladungskapazität des Adsorberharzes er schöpft ist, wird die Zufuhr des phenolhaltigen Wassers unterbrochen und im Gegenstrom als Suspension vorliegende Mikroorganismen durch das phenolbeladenen Adsorberharz geleitet. Als Mikroorganismen können sämtliche Hefen, Pilze und Bakterien zum Einsatz kommen. Im vorliegenden Beispiel wurden Pseudomonas pudida eingesetzt.

Die Mikroorganismen werden in einem oder mehreren Bio reaktoren 2 bereitgestellt, die durch eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung 3 bzw. 4 mit einem oder mehreren Adsorbern 1 verbunden sind (vgl. Fig. 2). In der Vorlauf leitung 3 ist eine Pumpe 5 installiert, mit der die Durchflußmenge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit der Mikroorganismen im Adsorber einstellbar ist. Als Bio reaktor 2 können die heute üblicherweise verwendeten Systeme zum Einsatz kommen, die bei Bedarf mit einem Rührwerk 6 sowie Heiz- und Kühleinrichtungen ausgestattet werden können.

Durch geeignete Immobilisierungsmethoden können die Mikroorganismen derart immobilisiert werden, daß sie weitestgehend im Adsorber (1) verbleiben und nur der im wesentlichen mikroorganismenfreie Überstand der Suspen sion im Gegenstrom geleitet wird. Die Abtrennung der Mikroorganismen kann neben der Immobilisierung auch beispielsweise durch Membrantrennverfahren erfolgen.

Die biologische Regeneration des Adsorberharzes ist in Abb. 3 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß sich die Phenolkonzentration im Austritt des Adsorberharzes (Fest bettaustritt) relativ schnell verringert und sich asymto tisch dem Wert Null nähert. Bemerkenswert ist, daß das untersuchte Polymerharz durch den Einsatz von Mikroorga nismen in etwa der gleichen Zeit weitestgehend regene rierbar ist, in welcher sich die Beladungskapazität des Polymerharzes erschöpft.

Das Adsorptionsvermögen des biologisch regenerierten Polymerharzes zeigt Abb. 4. Es ist festzustellen, daß die Phenolkonzentration im Austritt des regenerierten Adsorberharzes zwar etwas früher und schneller zunimmt als bei der ersten Adsorption, die Beladungskapazität des Harzes jedoch im wesentlichen wieder vollständig herge stellt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der Reinigung kontaminierter Grund- und Abwässer bzw. Abluft mit folgenden Schadstoffen zum Einsatz kommen: Phenole, einschließlich Chlor- und Nitrophenole; organische Säuren und Amine; organische Alkohole, Aldehyde, Ketone und Ester; Mineralölkohlenwasserstoffe; halogenierte Kohlenwasserstoffe; aromatische Kohlenwasserstoffe; polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe; Pestizide und Detergentien.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf das vor stehende Beispiel beschränkt. Es ist insbesondere mög lich, auch konventionelle Regenerationsverfahren mit der biologischen Behandlung der schadstoffbeladenen Adsorber polymere zu verknüpfen.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung kontaminierter Wässer und/oder Gase, wobei organische Schadstoffe aus den Wässern bzw. Gasen durch Adsorption an Polymeren entfernt und die schadstoffbeladenen Polymere rege neriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rege neration der Polymere im wesentlichen biologisch mittels Mikroorganismen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaminierten Wässer und/oder Gase in einen Adsorber (1) geleitet und die im Adsorber (1) ent haltenen Polymere nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer oder bei Erreichen einer vorgegebenen Schadstoffbeladung regeneriert werden, wobei die der Regeneration dienenden Mikroorganismen als Suspension vorliegen und im Gegenstrom zu den Wässern und/oder Gasen in den Adsorber (1) geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen derart immobilisiert oder aus der Suspension abgetrennt werden, daß sie weitest gehend im Adsorber (1) verbleiben und der im wesent lichen mikroorganismenfreie Überstand im Gegenstrom geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Adsorber parallel betrieben werden, und zwar derart, daß während der Adsorption an den Polymeren eines Adsorbers die schadstoffbeladenen Polymere eines oder mehrerer anderer Adsorber regeneriert werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbens ein Polymerharz verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroorganismen Kulturen aus Stammsammlungen und/oder aus dem konta minierten Schadensgebiet isolierte Mikroorganismen eingesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Regenera tion der Polymere mit Pseudomonas putida durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Regenera tion der Polymere durch geeignete Mischpopulationen erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration der Polymere durch den Einsatz von Dampf, Inertgas und/ oder Lösungsmitteln unterstützt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat oder das Lösungsmittel mikrobio logisch weiterbehandelt wird.