Behandlung von Industrieabwässern

Behandlung von Industrieabwasser

Wasser wird in der Industrie für Prozesszwecke, zur Kühlung, zur Dampferzeugung, zur Staubunterdrückung und für viele andere Zwecke verwendet. Industrielles Abwasser ist der wässrige Abfall, der entsteht, nachdem das Wasser für die oben genannten Zwecke verwendet wurde. Industrielles Abwasser ist das Ergebnis von anderen Stoffen als Wasser, die in Wasser gelöst oder suspendiert wurden.

Die Behandlung von Industrieabwasser umfasst die Mechanismen und Prozesse zur Behandlung von Wasser, das auf die eine oder andere Weise aufgrund der Verwendung des Wassers für die oben genannten Aktivitäten kontaminiert wurde. Das Ziel der Behandlung besteht darin, die gelösten und suspendierten Stoffe des Abwassers zu entfernen, damit das behandelte Wasser sicher in die Umwelt abgelassen oder im selben Verfahren wiederverwertet oder in einem anderen Verfahren verwendet werden kann.

Bestandteile des Abwassers

Industrielles Abwasser enthält die folgenden Bestandteile, die einer angemessenen Behandlung bedürfen.

• Schwebestoffe – Dies sind die Verunreinigungen, die mit bloßem Auge sichtbar sind und im Allgemeinen mit herkömmlichem Filterpapier aus dem Wasser gefiltert werden können. Obwohl es keine feste und schnelle Definition gibt, neigen Schwebstoffe dazu, größer als 1 – 2 Mikrometer zu sein. Lässt man das Wasser ungestört stehen, setzen sich die Schwebstoffe mit der Zeit am Boden des Behälters ab.
• Gelöste Feststoffe – Dies sind Verunreinigungen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind und nicht durch Filtration aus dem Wasser entfernt werden können. Die gelösten Feststoffe sind als Materialien definiert, die im Allgemeinen kleiner als 0,45 Mikron sind. Die gelösten Feststoffe sind entweder normal lösliche Substanzen oder umgekehrt lösliche Substanzen. Die normalerweise löslichen Substanzen sind jene Materialien, die mit steigender Temperatur löslicher werden. Die invers löslichen Substanzen werden normalerweise als „Härte“-Ionen bezeichnet und sind in der Wasseraufbereitung im Allgemeinen auf Salze von Calcium, Magnesium, Strontium und Barium beschränkt. Diese Materialien werden mit steigenden Temperaturen weniger löslich. Diese Materialien bilden Kesselstein auf den heißen Oberflächen von Kessel- oder Wärmetauscherrohren.
• Kolloidale Feststoffe – Dies sind Feststoffe, die nicht ganz klein genug sind, um als gelöst betrachtet zu werden, aber nicht ganz groß genug, um als suspendierte Feststoffe betrachtet zu werden. Im Allgemeinen erscheinen kolloidale Materialien als Schleier im Wasser, und es ist nicht möglich, einzelne Partikel mit bloßem Auge zu erkennen. Kolloidale Materialien liegen typischerweise im Größenbereich von ~0,45 bis ~2,0 Mikron. Kolloidale Feststoffe setzen sich nicht aus dem Wasser ab, da sie so klein sind, dass sie stark von ihren ionischen Oberflächenladungen beeinflusst werden. Eine kolloidale Suspension in Wasser wird als stabile Suspension bezeichnet.
• Farbe – Es ist eine Art kolloidale Suspension. Organische Moleküle, die rohem Oberflächenwasser Farbe verleihen, sind einfach Makromoleküle, die in den kleineren kolloidalen Größenbereich fallen. Im Wasser nehmen diese Makromoleküle eine ionische Oberflächenladung an, die sie stabilisiert und sie können sich nicht absetzen.
• Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB) und chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) – Der BSB ist ein Maß für die Sauerstoffmenge, die von Bakterien während der Zersetzung von organischem Material verbraucht wird. Ein sicherer BSB-Wert im Abwasser ist für die Erzeugung von qualitativ hochwertigem Abwasser unerlässlich. Wenn der BSB-Wert zu hoch ist, besteht die Gefahr einer weiteren Kontamination des Wassers, die den Behandlungsprozess stört und das Endprodukt beeinträchtigt. Es gibt mehrere Faktoren, die zu hohen BSB-Werten beitragen können, wie Nitrate und Phosphate im Abwasser, Wassertemperatur und andere. Jeder Faktor beeinflusst die Pflanzenwelt im Wasser, wie Algen, und wirkt sich wiederum auf die Organismen aus, die beim Abbau von Wasserverunreinigungen im Abwasserbehandlungsprozess helfen. Die beste Abwasserbehandlung erfolgt in einer Umgebung, die das Leben dieser Bakterien unterstützt und gleichzeitig eine kontrollierte Population von ihnen aufrechterhält, um eine schnelle bakterielle Zersetzung zu verhindern, die zu höheren BSB-Werten führen würde. Ähnlich wie BSB ist COD. CSB misst die Menge an Sauerstoff, die vom Wasser bei Zersetzungs- und Oxidationsprozessen verbraucht wird, insbesondere bei der Zersetzung organischer Stoffe und der Oxidation anorganischer Stoffe oder Chemikalien. CSB ist eine Anwendung, die normalerweise für Industrieabwässer verwendet wird.

Abwasserbehandlungstechnologien

Technologien zur Behandlung von Industrieabwasser werden üblicherweise in die folgenden vier Kategorien eingeteilt, nämlich (i) chemische Technologien, (ii) physikalische Technologien, (iii) biologische Technologien und (iv) Membrantechnologien.

Chemische Technologien – Die wichtigsten chemischen Technologien für Industrieabwässer sind wie folgt.

• Neutralisation – Es ist die Einstellung der Alkalität und Säure des Abwassers auf einen neutralen Wert mit pH 7.
• Ausfällung – Ausfällung ist die Zugabe von Chemikalien zum Abwasser, um die chemische Zusammensetzung von Schadstoffen zu verändern, sodass sich die neu gebildete Verbindung während der Sedimentation absetzt. Die Fällung wird üblicherweise zur Entfernung von Schwermetallen aus dem Abwasser eingesetzt, die normalerweise als Hydroxide ausgefällt werden. Es ist jedoch notwendig, das Abwasser vorzubehandeln, um die Substanzen zu entfernen, die die Ausfällung der Schwermetalle stören.
• Koagulation – Es ist die Verwendung von Chemikalien, um Schadstoffe zu agglomerieren und sich anschließend während der Sedimentation abzusetzen. Die Koagulation wird zur Klärung von Abwässern mit kolloidalen und suspendierten Feststoffen eingesetzt. Siliciumdioxid oder Polyelektrolyt unterstützt die Bildung eines sich schnell absetzenden Materials. Abfälle, die emulgierte Öle enthalten, können durch Koagulationsverfahren geklärt werden. Das Verfahren ist sehr effizient für die Farbreduzierung des Abwassers, aber weniger effektiv für die Reduzierung des CSB (chemischer Oxidationsbedarf).
• Adsorption – Adsorption ist die Verwendung einer Chemikalie, die bewirkt, dass bestimmte Schadstoffe an der Oberfläche dieser Chemikalie haften und anschließend entfernt werden. Zur Adsorption werden Aktivkohle oder synthetische aktive Oberflächen verwendet.
• Ionenaustausch – Ionenaustauschverfahren werden normalerweise zur Entfernung unerwünschter Anionen und Kationen aus dem Abwasser verwendet. Kationen werden gegen Wasserstoff oder Natrium und Anionen gegen Hydroxylionen ausgetauscht. Ionenaustauscherharze bestehen aus einer organischen oder anorganischen Netzwerkstruktur mit angehängten funktionellen Gruppen. Die meisten in der Abwasserbehandlung verwendeten Ionenaustauscherharze sind Kunstharze, die durch Polymerisation organischer Verbindungen hergestellt werden.

Physikalische Technologien – Die wichtigsten physikalischen Technologien für Industrieabwässer sind wie folgt.

• Sieben – Es ist die Entfernung von groben Feststoffen aus dem Abwasser durch Verwendung einer Siebvorrichtung.
• Klärung und Sedimentation – Die Klärung und Sedimentation von Abwasser ist ein gängiger und wesentlicher Prozess in industriellen Kläranlagen. Klärbecken bestehen aus Tanks oder Becken, die Abwasser für eine gewisse Zeit aufnehmen, sodass sich Feststoffe oder andere im Wasser schwebende Materialien am Boden absetzen können.
• Floatation – Die Flotation wird mit Hilfe von kleinen Luft-/Gasbläschen durchgeführt, die in das Abwasser injiziert werden. Die Luft-/Gasblasen bewirken, dass Schadstoffpartikel im Abwasser an die Oberfläche steigen und anschließend entfernt werden. Zur Ölabscheidung wird üblicherweise ein Flotationsverfahren eingesetzt. Freies Öl wird an die Oberfläche des Tanks geschwommen und dann abgeschöpft.
• Luftstrippen – Es ist das Entfernen von flüchtigen und halbflüchtigen organischen Verbindungen aus dem Abwasser durch die Verwendung von Luftströmen.

Biologische Technologien – Die biologische Behandlung ist ein natürlicheres Abwasserbehandlungsverfahren als andere Abwasserbehandlungsmethoden. Mikroorganismen ernähren sich von den im Abwasser vorhandenen komplexen Stoffen und wandeln sie in einfachere Substanzen um, wodurch das Wasser für die weitere Behandlung vorbereitet wird. Das Hauptziel der biologischen Technologien ist die Reduzierung des BSB-Gehalts. Die wichtigsten biologischen Technologien für industrielles Abwasser sind wie folgt.

• Luftbelebter Schlammprozess – Es ist ein aerober Prozess, bei dem Bakterien organische Stoffe, Stickstoff und Sauerstoff aus dem Abwasser verbrauchen und neue Bakterien wachsen lassen. Durch die Mischwirkung der in das Abwasser eingeblasenen Luft werden die Bakterien im Belebungsbecken suspendiert.
• Hochreines Belebtschlammverfahren – Es ist ein aerobes Verfahren, das dem Luftbelebtschlammverfahren ähnlich ist, außer dass anstelle von Luft reiner Sauerstoff in das Abwasser injiziert wird.
• Belüftetes Teich-/Lagunenverfahren – Es ist ein aerobes Verfahren, das dem luftbelebten Schlammverfahren ähnlich ist. Bei diesem Verfahren werden mechanische Belüfter verwendet, um entweder Luft in das Abwasser einzublasen oder um das Abwasser und die Luft heftig zu bewegen, um Sauerstoff in das Abwasser zu übertragen.
• Tröpfelfilterverfahren – Es ist ein aerobes Festfilmverfahren, bei dem ein Tank verwendet wird, der Medien mit einem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen enthält. Das Abwasser wird am oberen Rand des Tanks abgelassen und rieselt (perkoliert) das Medium hinunter. Bakterien wachsen auf den Medien, indem sie die organische Substanz und den Stickstoff aus dem Abwasser nutzen. Ein typischer Tropfkörperprozess ist in Bild 1 dargestellt.
• Rotierendes biologisches Verfahren – Es handelt sich um ein aerobes Festfilmverfahren ähnlich dem Tropfkörperfilterverfahren, außer dass das Medium horizontal über dem Abwassertank getragen wird. Das Medium, auf dem die Bakterien wachsen, wird kontinuierlich rotiert, so dass es abwechselnd im Abwasser und in der Luft ist.
• Oxidationsgrabenverfahren – Dieses Verfahren ähnelt dem Belebtschlammverfahren. Physikalisch gesehen ist ein Sauerstoffgraben ringförmig und mit mechanischen Belüftungseinrichtungen ausgestattet.

Abb. 1 Typischer Tropfkörperfilterprozess

Membrantechnologien – Bei der Behandlung von Industrieabwässern gewinnen Membrantechnologien zunehmend an Bedeutung. Mit Hilfe dieser Technologien ist es möglich, Partikel, Kolloide und Makromoleküle zu entfernen, sodass Abwässer desinfiziert werden können. Membrantechnologien werden normalerweise nach dem Größenbereich der getrennten Arten klassifiziert.

Die wichtigsten Membrantechnologien für industrielles Abwasser sind wie folgt.

• Umkehrosmose – Der Umkehrosmoseprozess wird verwendet, um gelöste Salze und kleine organische Stoffe abzutrennen.
• Nanofiltration – Dieses Verfahren dient der selektiven Demineralisierung von Wasser oder der Konzentration organischer Lösungen. Das Verfahren dient der Abtrennung von Antibiotika.
• Ultrafiltration – Das Verfahren dient der Trennung von Emulsionen, Kolloiden, Makromolekülen oder Proteinen.
• Mikrofiltration – Das Verfahren wird verwendet, um kleine Partikel, große Kolloide und mikrobielle Zellen abzutrennen.






Walzprozess für Stahl Abbau von Eisenerzen