Untersuchungen über die Behandlung von cyanhaltigen Abwässern auf Tropfkörper PDF
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FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr.1732 Herausgegeben im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Franz Meyers vom Landesamt für Forschung, Düsseldorf DK 628.353: 547.491 Dr.-Ing. Botho Böhnke Lippeverband Essen Untersuchungen über die Behandlung von cyanhaltigen Abwässern auf Tropfkörper SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH ISBN 978-3-663-03968-6 ISBN 978-3-663-05157-2 (eBook) DOI 10 1007/978-3-663-05157-2 Verlags-Nr.011732 © 1966 by Springer Fachmedien Wiesbaden Ursprunghch erschlenen bel Westdeutscher Verlag 1966 Inhalt 1. Veranlassung ................................................... 7 2. Aufbau der Versuchsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3. Versuchsbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4. Versuchsprogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12 5. Untersuchungen................................................. 13 6. Versuchs ergebnisse . . . ...... ....... . .... . . ..... . . ...... . ...... ... 14 6.1 Cyanabbau im Tropfkörper. ................................... 14 6.2 Einfluß des Cyans auf den Abbau im Tropfkörper ............... 15 6.3 Einwirkung des Cyans auf die biologischen Verhältnisse des Tropf- körpers .................................................... 18 6.4 Cyanabbau in der Nachbelüftung .............................. 20 6.5 Cyan in der Vorreinigung .................................... 21 7. Zusammenfassung............................................... 23 5 1. Veranlassung In zunehmendem Maße wird im Industriegebiet die Frage,aktuell, ob cyanhaltige Abwässer in kommunalen Kläranlagen mitgereinigt werden können. Der Vorteil einer solchen zentralen Behandlung besteht nicht nur in einer besseren Überwachung der Abläufe dieses giftigen Abwassers, sondern auch in der Wirt schaftlichkeit der Behandlung. Die Mehraufwendungen für die Behandlung cyan haltiger Abwässer in einer geplanten oder bereits betriebenen Kläranlage dürften nur einen geringen Teil der Kosten ausmachen, die in den Industriebetrieben aus schließlich zur Cyanbeseitigung investiert werden müßten. Außerdem liegen die Betriebs- und Wartungs kosten niedriger. Die genannten Vorteile können allerdings erst dann realisiert werden, wenn zur Genüge bekannt ist, mit welchen Cyankonzentrationen ein Tropfkörper belastet werden kann, ohne daß sein biologisches Leben Schaden erleidet. In der Zeit von Oktober 1960 mit Unterbrechungen bis November 1962 wurden in einer besonders dafür erstellten Versuchsanlage auf dem Gelände der Klär anlage Marl-Ost des Lippeverbandes Versuche mit cyanhaltigem Abwasser ge fahren und entsprechende Untersuchungen angestellt. Es bestand die Möglichkeit, die Versuchsanlage unter den gleichen Bedingungen zu fahren wie die Kläranlage und diese als Vergleichsbasis für die erzielte Reinigungsleistung bzw. Beeinträch tigung des biologischen Lebens in der Versuchsanlage zu verwenden. 7 2. Aufbau der Versuchsanlage Abb. 1 Versuchsanlage zur Behandlung von cyanhaltigem Abwasser auf der Klaranlage Marl-Ost Gesamtansicht Die Abb. 2 zeigt den Lageplan der Kläranlage Mari-Ost mit dem Standort der Ver suchsanlage. Das vorwiegend häusliche Abwasser durchfließt in der Kläranlage einen Rechen und Sandfang und gelangt in ein Vorreinigungsbecken. Mit Kreisel pumpen wird das mechanisch gereinigte Abwasser auf zwei parallel geschaltete Tropfkärper gepumpt und durchläuft ohne Zwischenklärung eine halbstündige Nachbehandlung im Belüftungsbecken. In einem Nachreinigungsbecken wird der bei der biologischen Reinigung anfallende Schlamm zurückgehalten und im Kreislauf wieder zum Belüftungsbecken geführt. Für die Untersuchungen wurde - mit Ausnahme spezieller Versuche - auf eine eigene Vorreinigung verzichtet. Das Betriebsschema der Versuchsanlage ist auf Abb. 3 dargestellt. Der Versuchs tropfkärper war wie die Tropfkärper der Kläranlage 3,85 m hoch und hatte bei 2,0 m Durchmesser einen Nutzinhalt von 12 m3. Die Abwasserbeschickung mit 11/s ~ 3,6 m3/h 8 , : : ; : : ' ' : : : : : N . , ' (' (' ( , , . , . 1,1111 mbecken ( 1 m (' (' ( 1(' ( , ( , : : : : : : : : . 1111111111111 Gasbehälter m:\8~ 300 ~~hla S , 1 1 ( , ( , (' ( , (1 ( , (' (1TTITJT (1 ( , (1 (1 (' (1 ( , (' (1 [' (' ( 1 ( 77';' : : : : : : : : : : : : : : : :: . : . : : . : . : . : . : : ~i:c~~rib;milh(en~~~~ H~ :~ ~: : :' : L I L 11 111111111111111 11111111111111111111111111J Abl~ Versuchsanlage I I~ Maschinenhaus I A I ______ I I i i i i I I I I i I I i I i i i , , 11 I I 11 I I I I 11 I 1 I I 11 1 I I I 1 I 11 I 1 '* 1<--*--;1 I<: '7l 12':.1<"-" ..:v'''.1/'~ Erweiterung o m \0 20 30 <10 .'i0 Maßstab 1 ( : . 11 I i r'I1 (' ( . : . : . I, 11 11 K i (' 1 ; . : 1,11 Ost ; , 1I1 1 Mari- ~ 0' li ge ,' ' , " \ ,1 \, \ rn hnhaus Kläranla , o \ W 2 :I' , ::x: ' J, \, Abb. 0 \. Pumpe (Vorgereinigtes Abwasser) Tro1p2f kmö3r per y,.B 1e,8le7b munf ~b e0c,k4e7n m " NacIh,Hre7i nmi~ ung ~ 0,26 Vs Abb. 3 Betriebsschema ( Oberflächenbelastung 3,6 = 115 m/h' 3,14 ' , Raumbelastung 3,6 ' 24 = 7 2 m3/m3 Tag) 12,0 ' erfolgte auS der Druckleitung zu den Kläranlagentropfkärpern, so daß weitest gehend eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse gegeben war. Der Tropfkärper war oben geschlossen und wurde mit einem Ventilator künstlich von oben nach unten belüftet. Zur Nachbehandlung des Tropfkärperablaufes waren ein Belebungs becken auS Stahlblech mit einem Gesamtinhalt von 1,87 m3, das aber nur zu einem Viertel genutzt wurde, und ein Trichterbecken als Nachreinigung gleicher Größe vorhanden. Die Aufenthaltszeit des Abwasserzweigstromes von 0,26 1/s ~ 0,93 m3/h war in der Be1ebungsanlage: ~=05h 4·0,93 ' Nachreinigung : 1,87 = 20 h 0,93 ' Von einem der Kläranlage Marl-Ost nahegelegenen Industriebetrieb wurde cyanhaltiges Abwasser mit einer Konzentration von 800 bis 1700 mg/I für die Versuche zur Verfügung gestellt. Aus einem über dem Tropfkärper aufgestellten Vorrats behälter wurde mit einer Dosierpumpe die jeweilige Cyankonzentration zugegeben. 10 3. Versuchsbetrieb Die Abb. 4 zeigt die Cyanbelastung des Versuchstropfkörpers während des Unter suchungszeitraumes. Die ausgezogene Linie stellt die im Versuchsprogramm festgelegte Sollkonzentration im Tropfkörperzulauf dar. Die bei den Unter suchungen gemessenen Werte sind als Punkte eingetragen. Abweichungen zwi schen Soll- und Istkonzentration waren bedingt durch die Beschaffenheit des cyanhaltigen Abwassers, das Teer-, ÖI- und Naphthalinteilchen enthielt, welche die Dosierpumpe zeitweilig verstopften und den Versuchsbetrieb teilweise er heblich störten. Zur Behebung dieser Störungen waren zum Teil längere Be triebsunterbrechungen notwendig. Ferner war es nicht möglich, während der kalten Jahreszeiten den Versuchsbetrieb aufrechtzuerhalten. Die bei den Versuchen festgestellte Verminderung der Abbauleistung kann nicht eindeutig auf die Cyanbelastung zurückgeführt werden. Bei der allgemeinen Be urteilung der im folgenden beschriebenen Versuchsergebnisse sind auch die Fak toren zu berücksichtigen, die im Rahmen der Untersuchungen quantitativ nicht erfaßt wurden. Es sind dies im einzelnen: a) die andersartige organische Zusammensetzung der Belastung, b) die Giftwirkung anorganischer Stoffe, wie Schwefelwasserstoff und freies Ammoniak, c) die Verminderung der nutzbaren Schlackenoberfläche durch Versetzen der Poren mit Teer-, Naphthalin- und Ölteilchen und elementarem Schwefel, der durch die Oxydation des Schwefelwasserstoffes ausgefällt wurde. [mgli] 30 20 '3 -3 .5 5 10 7 8 9 10 11 12 t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 1961 ----~~~-------------- 1962 Abb. 4 Cyankonzcmration im Zulauf des Versuchs-Tropfkörpers 11 4. Versuchsprogramm Mit Hilfe von chemisch-biologischen Untersuchungen, die vom Laboratorium der Emschergenossenschaft und des Lippeverbandes durchgeführt wurden, waren im einzelnen folgende Fragen zu klären: a) Wie hoch ist der Abbau des im Abwasser enthaltenen Cyans bei Behandlung auf Tropfkärper? b) Wieweit wird der biologische Abbau im Tropfkärper durch das Cyan be einflußt? c) Wo liegt die Grenze, an der das biologische Leben im Tropfkärper durch das Cyan zum Erliegen kommt? d) Wie hoch ist der Abbau des Cyans in der nachgeschalteten Belebungsstufe ? e) Wieviel Cyan kann mäglicherweise mit dem Schlamm im Vorreinigungs becken zurückgehalten werden? 12
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