DE2109322A1 - Verfahren und Vornchtung zur Reinigung von Flüssigkeiten, die mit organischen Substanzen verschmutzt sind - Google Patents

Description

DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

PATENTANWÄLTE

2600/70 - S/S 63-1 Stenberg-Flygt Aktiebolag, Pack 171 20 Solna 1, Schweden

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten, die mit organischen Substanzen verschmutzt

sind

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten, die mit organischen Substanzen verschmutzt sind, und zwar durch Sammeln und katalytisch^ Oxydation der verschmutzenden Substanzen zur Erreichung eines zersetzten Zustande s.

Es ist bekannt, beispielsweise Abwasser durch Oxydationsprozesse zu reinigen, wobei bei der Durchführung dieser Methoden in den Flüssigkeiten enthaltene organische Materialien zersetzt werden, wobei ihr Wärmegehalt gegebenenfalls wiedergewonnen wird. Zu diesem Zweck kommen Flüssigkeiten in Frage, die zuvor von festen Verunreinigungen und anorganischen .Materialien befreit worden sind. Bei der

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Reinigung von Abwässern wird ein sogenanntes Vierstufen-Reinigungsverfahren durchgeführt, bei dessen Durchführung das Abwasser anschliessend an eine mechanische, biologische und/oder chemische Reinigung schliesslich durch Entfernen von zurückbleibenden organischen Verbindungen gereinigt wird. Zur Erzielung des gewünschten Oxydationsgrades werden starke Oxydationsmittel verwendet. Das Ausmaß, bis zu welchem das Oxydationsmittel verdünnt wird, ist natürlich beträchtlich. Da die Reaktionsgeschwindigkeit proportional der Konzentration der vorliegenden Reaktanten ist, verläuft die Reaktion langsam. Zur Beschleunigung des ReaktionsVerfahrens werden geeignete oxydationsbeschleunigende Katalysatoren verv/endet, wobei jedoch die auf diese Weise erzielte Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit sehr massig ist. Daher besitzt das Verfahren den Nachteil, dass es zeitraubend ist und Raum benötigt, so dass es als unwirtschaftlich angesehen werden muss.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines vorzugsweise kontinuierlichen Reinigungsverfahrens des vorstehend erwähnten Typs, bei dessen Anwendung die den bekannten Oxydationsverfahren anhaftenden Nachteile beseitigt werden. Erfindungsgemäss wird ein schnelles oxydatives Reinigungsverfahren erhalten, das kontinuierlich in einem kleinen Reaktionsraum durchgeführt werden kann. Ein geeignetes System zur Durchführung des Verfahrens fällt ebenfalls in den Rahmen der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird im Prinzip in der folgenden V/eise durchgeführt: Die zu reinigende Flüssigkeit, beispielsweise Abwasser, die zuvor von festen Substanzen und gelösten anorganischen Verunreinigungen befreit worden

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ist, wird mit einem sogenannten Auffänger kontaktiert, d.h., mit einer Substanz, die eine hohe Adsorptionsaffinität sowohl gegenüber dem zu entfernenden organischen Material als auch dem oxydativ zersetzten Material und dem eingesetzten Oxydationsmittel besitzt, und die eine chemische katalytische Wirkung auf die oxydative Zersetzung des Materials ausübt. Die Zersetzungsstufe des "Verfahrens wird zeitlich und räumlich von der Adsorρtionsstufe getrennt, d.h. die erstere ist gegenüber der letzteren verschoben, wobei der Auffänger von einem Kontakt mit der Flüssigkeit entfernt wird und mit sich das adsorbierte organische Material mitnimmt und in Kontakt mit einem starken und hochkonzentrierten Oxydationsmittel gebracht wird, wobei das organische Material in einem Reaktionsverfahren oxydiert wird, das durch den Katalysator beschleunigt A^ird. Folglich sind die organischen Verunreinigungen, wenn sie den Auffänger kontaktieren, stark verdünnt, wodurch dessen adsorbierende Wirkung verbessert wird und die Verunreinigungen gesammelt werden. Es ist relativ einfach, das Verfahren kontinuierlich durchzuführen, und zwar mit einem sehr hohen Wirkungsgrad. Andererseits erfolgt die sich anschliessende chemische Reaktion, d.h. die Oxydation, zwischen zwei stark konzentrierten Reaktanten, wobei der luffanger seine katalysierende Wirkung ausspielt. Ansehlies-.-end an die Beendigung des Oxydationsverfahrens wird der Auff^:aiger in einen erneuten Kontakt mit der verschmutzten Flüssigkeit gebracht, die in das System eingeführt worden ist. Das ganze Verfahren erfolgt kontinuierlich und wird vorzugsweise automatisch überwacht und gesteuert.

Die Vorrichtung oder das System zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird durch die beigefügte Zeichnung erläutei-t. Diese Vorrichtung besteht aus einer Adsorptionseinrichtung 10, welche den zentralen Teil der Vorrichtung

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bildet. Die Adsorptionseinrichtung besteht aus einem zylindrischen Kessel 12, der von einem Mantel 14 umgeben ist. Zentral um den Kessel 12 ist ein Einlassrohr 16 angeordnet, wobei sich zwischen dem Rohr 16 und der Wand des Kessels 12, der von dem Mantel 14 umgeben ist, ein Bett 18 aus einem Auffängermaterial befindet. Granulierte Aktivkohle hat sich als geeignetes Auffängermaterial erwiesen. Sowohl das Einlassrohr 16 als auch das Abteil zwischen dem Kessel 12 und dem umgebenden Mantel 14 sind in einer solchen Weise perforiert, dass die zu reinigende Flüssigkeit durch das zentrale Rohr 16 eingeleitet werden kann und radial nach aussen durch das Bett. 18 zu dem Mantel 14 fliesst, von wo sie durch einen Auslass 20 entfernt wird. Der Bodenteil des Kessels 12 mündet in einen Auslass 11b, der sich in die äussere Kammer einer mit Wasser angetriebenen ,Strahlpumpe 22 öffnet, die kontinuierlich Auffängermaterial aus dem unteren Teil des Kessels 12 abzieht, so dass das Bett 18 mit einer in entsprechender Weise eingestellten Geschwindigkeit absinkt. Die Kontinuität des Verfahrens wird in der V/eise aufrecht erhalten, dass fortwährend frisches oder aufbereitetes Auffängeruiaterial am Oberteil des Systems zugeführt wird.

Das aus dem Adsorber 10 entfernte Auffängermaterial wird mit Wasser einer Trenneinrichtung 24 zugeführt, in welcher das V/asser von dem Aufrängermaterial entfernt und durch den Auslass 25a abgezogen wird, während das Aiiffängermaterial durch einen Auslass 25b einem Reaktor 26 in Form einer geneigten zylindrischen Kammer 28 zugeleitet wird, die eine Förderschnecke 30 aufnimmt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird das Auffängermaterial, das der Kammer 28 an ihrem linken Ende zugeführt .wird, durch die Förderschnecke 30 durch die Kammer geführt und an dem gegenüber liegenden Ende der Kammer in einen Auslass 10a des zylindrischen Kessels 12 entleert, wodurch das abwärts wandernde Auffängermaterial von dem Oberteil der Vorrichtung nachgefüllt wird. Während seines Durchgangs durch die Kammer 28

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wird das Auffängermaterial in Kontakt mit einem starken hochkonzentrierten Oxydationsmittel gebracht, beispielsweise Chlorgas, das im Gegenstrom zu dem Material geleitet wird und durch einen Einlass 29a eingeführt wird, der sich an dem oberen Ende der Kammer 28 befindet, und durch einen Auslass 29b am gegenüber liegenden Ende der Kammer abgezogen wird.

Auf diese V/eise wird ein kontinuierlich arbeitendes System unter Verwendung einfacher Einrichtungen erhalten. Dieses System vermag grosse Flüssigkeitsmengen innerhalb eines relativ kleinen Raumes zu behandeln. Die oxydative Zersetzung der Verunreinigungen ist äusserst wirksam, und zwar infolge der hohen Konzentration der Reaktanten sowie infolge der katalytischen Wirkung, die von dem Aufhänger ausgeübt wird. Es ist möglich, einen Reinigungsgrad von 99 ?< > zu erzielen. Bei Durchführung einer erfindungsgemässen Reinigungsstufe ist es möglich, dem in der Abwasser-Reinigungsvorrichtung behandelten Abwasser die Reinheit von Trinkwasser zu verleihen.

Das geschilderte System kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann das Auff-ängermaterialbett horizontal liegen oder gegenüber der Horizontalen geneigt sein. Die fortschreitende Vorwärtsbewegung des. Materials wird dabei durch fibrierende oder schüttelnde Fördereinrichtungen bewerkstelligt. Ferner kann die Reaktorkammer, in welcher das Auf f.ängermaterial das Oxydationsmittel kontaktiert, nach einer Vielzahl von verschiedenen Möglichkeiten konstruiert sein. Das gleiche gilt für die restlichen Fördereinrichtungen, mit deren Hilfe die erforderliche Zirkulation in dem System aufrecht erhalten wird.

Das erfindungsgemässe Reinigungsverfahren kann ferner zum Reinigen von Gasen, beispielsweise Abgasen, angewendet werden. Diese Gase werden in zweckmässiger Weise derart behandelt, dass die verschmutzenden Bestandteile solubilisiert werden, bei-

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spielsweise durch V/aschverfahren, worauf die Lösung erfindungsgemäss behandelt wird.

Schliesslich kann Dian anstelle von Chlorgas andere Chlorvex*- bindungen als Oxydationsmittel verwenden, beispieisweise Oxochlorat, zum Beispiel Hypochlorit. Sauers torf oder Sauerstoff enthaltende Verbindungen können ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Mchromat und Permanganate.

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Claims (5)

- 7 Patentansprüche

1. Kontinuierliches Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten durch Oxydation, die mit organischen Materialien verunreinigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die auf diese Weise verunreinigte Flüssigkeit mit einem Auff ängermaterial kontaktiert wird, das eine hohe adsorptive Affinität sowohl gegenüber dem organischen Material als auch dem Oxydationsmittel oder den Oxydationsmitteln besitzt, das bzw. die zur oxydativen Zersetzung der Verunreinigungen verwendet wird bzw. werden, und das katalytisch diese Zersetzung begünstigt, das Auffängermaterial entfernt wird und mit dem Oxydationsmittel kontaktiert wird, das in stark konzentrierter Form zur Zersetzung des organischen Materials zugeführt wird, das sich auf dem Aufhängermaterial angesammelt hat und von diesem mitgeschleppt wird, und der Auffänger dem Verfahren zur erneuten Kontaktierung mit verschmutzter Flüssigkeit, die kontinuierlich dem Verfahren zugeleitet wird, zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclinet, dass Aktivkohle, vorzugsweise in granulierter Form, als Auffängermaterial verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Oxydationsmittel aus Chlor oder Chlor enthaltenden Verbindungen besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeiclinet, dass das eingesetzte Oxydationsmittel aus Sauerstoff oder Sauerstoff erzeugenden Verbindungen, wie beispielsweise Bichromat- oder Permanganat-Verbindungen, besteht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1-4 zur Reinigung von Flüssigkeiten, die mit

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einem organischen Material verschmutzt sind, durch adsorptives Sammeln der verunreinigenden Substanzen auf einem Auffängermaterial und durch. Zersetzen der Substanzen durch katalytische Oxydation dieser Substanzen mit einem Oxydationsmittel, gekennzeichnet durch, einen Adsorber (10), der ein Bett (18) aus einem Auffängermaterial enthält, welches sich kontinuierlich in seiner Längsrichtung bewegt und kontinuierlich an einem Ende abgezogen und an dem anderen Ende in einem entsprechenden Ausmaß erneuert wird, einen Einlass (16) für die Flüssigkeit, die gereinigt werden soll, wobei der Einlass derartig angeordnet ist, dass er Flüssigkeit dem Bett in Längsrichtung in einer solchen V/eise zuführt, dass die Flüssigkeit durch das Bett im wesentlichen unter rechten Winkeln gegenüber der Bettbewegung wandert, eine Sammelkammer (14,20), die derartig angeordnet ist, dass sie die Flüssigkeit anschliessend an ihren Durchtritt durch das Aufhängerbett (18) aufnimmt, und eine Fördereinrichtung (22) zum Fördern des abgeführten Auff.ängermaterials aus dem Bett (18) und zum Zuleiten des Materials zu einer Reaktionskammer (26), durch welche dieses Material hindurchgeführt wird, wobei während dieses Durchführens das Auffängermaterial in Kontakt mit einem starken Oxydationsmittel zum Oxydieren der organischen Verunreinigungen gebracht wird, die von dem Material mitgeschleppt werden, und wobei der Reaktor (26) und der Adsorber (10) bezüglich zueinander derartig angeordnet sind, dass das Auffangermaterial, das den Reaktor verlässt, zum Auffüllen des Adsorbers verwendet werden kann.

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