Die grundlegende Methode der Abwasserbehandlung besteht darin, mithilfe verschiedener technischer Mittel die im Abwasser enthaltenen Schadstoffe abzutrennen, zu entfernen und wiederzuverwerten oder sie in unschädliche Substanzen umzuwandeln, um das Wasser zu reinigen.
Es gibt viele Möglichkeiten zur Abwasserbehandlung, die sich im Allgemeinen in vier Kategorien einteilen lassen: biologische, physikalische, chemische und natürliche Behandlung.
1. Biologische Behandlung
Durch den Stoffwechsel von Mikroorganismen werden organische Schadstoffe in Form von Lösungen, Kolloiden und Feinsuspensionen im Abwasser in stabile und unschädliche Substanzen umgewandelt. Je nach den verwendeten Mikroorganismen lässt sich die biologische Abwasserreinigung in zwei Arten unterteilen: die aerobe und die anaerobe biologische Abwasserreinigung.
Die aerobe biologische Abwasserbehandlung ist ein weit verbreitetes Verfahren. Je nach Prozessablauf wird sie in zwei Arten unterteilt: das Belebtschlammverfahren und das Biofilmverfahren. Das Belebtschlammverfahren selbst stellt eine Behandlungseinheit dar und kann in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Zu den Anlagen des Biofilmverfahrens gehören Biofilter, Drehteller, Kontakt-Oxidationsbecken und Wirbelschichtreaktoren. Das biologische Oxidationsbeckenverfahren wird auch als natürliche biologische Abwasserbehandlung bezeichnet. Die anaerobe biologische Behandlung, auch als biologische Reduktionsbehandlung bekannt, dient hauptsächlich der Behandlung von hochkonzentriertem organischem Abwasser und Klärschlamm.
2. Physikalische Behandlung
Die physikalischen Verfahren zur Abtrennung und Rückgewinnung unlöslicher Schwebstoffe (einschließlich Ölfilm und Öltröpfchen) aus Abwasser lassen sich in Schwerkraft-, Zentrifugal- und Siebverfahren unterteilen. Zu den Behandlungseinheiten des Schwerkraftverfahrens gehören Sedimentation, Flotation (Luftflotation) usw. Die zugehörigen Anlagen sind Sandfang, Sedimentationsbecken, Fettabscheider, Luftflotationsbecken und deren Hilfseinrichtungen. Die Zentrifugalabscheidung ist selbst ein Behandlungsverfahren; hier kommen Zentrifugen und Hydrozyklone zum Einsatz. Das Siebverfahren umfasst zwei Verfahrenseinheiten: Gittersiebabscheidung und Filtration. Erstere nutzt Gitter und Siebe, letztere Sandfilter und Mikroporenfilter. Auch das auf dem Prinzip des Wärmeaustauschs basierende Verfahren zählt zu den physikalischen Verfahren; seine Behandlungseinheiten umfassen Verdampfung und Kristallisation.
3. Chemische Behandlung
Ein Abwasserbehandlungsverfahren trennt und entfernt gelöste und kolloidale Schadstoffe aus dem Abwasser oder wandelt sie durch chemische Reaktionen und Stofftransport in unschädliche Substanzen um. Zu den chemischen Behandlungsverfahren zählen Verfahren wie Koagulation, Neutralisation und Redoxreaktionen, die auf chemischen Reaktionen basieren. Stofftransportbasierte Verfahren umfassen Extraktion, Stripping, Adsorption, Ionenaustausch, Elektrodialyse und Umkehrosmose. Letztere beiden Verfahren werden zusammenfassend als Membrantrennverfahren bezeichnet. Da Stofftransportverfahren sowohl chemische als auch physikalische Prozesse beinhalten, können sie als physikalisch-chemische Verfahren von den chemischen Verfahren abgetrennt werden.
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Übliches Abwasserbehandlungsverfahren
1. Entfettung von Abwasser
Die Verschmutzungsindikatoren wie Ölgehalt, CSBcr und BSB5 in der Entfettungsabwasserlösung sind sehr hoch. Zu den Aufbereitungsverfahren gehören Säureextraktion, Zentrifugation und Lösungsmittelextraktion. Die Säureextraktion ist weit verbreitet. Dabei wird Schwefelsäure (H2SO4) zugegeben, um den pH-Wert zur Demulgierung auf 3–4 einzustellen. Anschließend wird die Lösung mit Salz bedampft und gerührt. Nach 2–4 Stunden bei 45–60 °C setzt sich das Öl allmählich ab und bildet eine Fettschicht. Die Fettrückgewinnung kann bis zu 96 % betragen, und die CSBcr-Reduktion liegt bei über 92 %. Im Allgemeinen beträgt die Ölkonzentration im Zulaufwasser 8–10 g/l und im Ablaufwasser weniger als 0,1 g/l. Das gewonnene Öl wird weiterverarbeitet und in Fettsäuregemische umgewandelt, die zur Seifenherstellung verwendet werden können.
2. Abwasser aus Kalkung und Haarentfernung
Abwässer aus der Kalkung und Haarentfernung enthalten Proteine, Kalk, Natriumsulfid, Schwebstoffe, 28 % des gesamten chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB), 92 % des gesamten Schwefels (S²⁻) und 75 % der gesamten Schwebstoffe (SS). Zu den Behandlungsmethoden gehören Ansäuerung, chemische Fällung und Oxidation.
Das Ansäuerungsverfahren wird häufig in der Produktion eingesetzt. Unter Unterdruck wird H₂SO₄ zugegeben, um den pH-Wert auf 4–4,5 einzustellen. Dabei entsteht H₂S-Gas, das mit NaOH-Lösung absorbiert wird. Das so gewonnene schwefelhaltige Alkali kann wiederverwendet werden. Die im Abwasser ausgefällten löslichen Proteine werden filtriert, gewaschen und getrocknet. So entsteht ein Produkt. Die Sulfidentfernungsrate kann über 90 % erreichen, und der CSB-Wert sowie die Schwebstoffkonzentration werden um 85 % bzw. 95 % reduziert. Das Verfahren ist kostengünstig, die Produktion einfach und leicht zu steuern, und der Produktionszyklus wird verkürzt.
3. Abwasser aus der Chromgerberei
Hauptverunreinigung im Abwasser der Chromgerberei ist das Schwermetall Cr³⁺ mit einer Massenkonzentration von etwa 3–4 g/L und einem schwach sauren pH-Wert. Zu den Aufbereitungsverfahren zählen die Alkalifällung und die direkte Wiederverwertung. 90 % der inländischen Gerbereien wenden die Alkalifällung an. Dabei werden Kalk, Natriumhydroxid, Magnesiumoxid usw. zur chromhaltigen Abwasserlösung gegeben, umgesetzt und getrocknet, um einen chromhaltigen Schlamm zu erhalten. Dieser kann nach dem Auflösen in Schwefelsäure im Gerbprozess wiederverwendet werden.
Während der Reaktion liegt der pH-Wert zwischen 8,2 und 8,5, und die Fällung verläuft optimal bei 40 °C. Als alkalisches Fällungsmittel dient Magnesiumoxid. Die Chromausbeute beträgt 99 %, und die Chromkonzentration im Abwasser liegt unter 1 mg/l. Dieses Verfahren eignet sich jedoch vor allem für große Gerbereien. Verunreinigungen wie lösliche Öle und Proteine im recycelten Chromschlamm beeinträchtigen die Gerbwirkung.
4. Umfassende Abwasserbehandlung
4.1. Vorbehandlungssystem: Es umfasst im Wesentlichen Behandlungseinrichtungen wie Rechen, Ausgleichsbehälter, Absetzbecken und Flotationsbecken. Die Konzentration organischer Stoffe und Schwebstoffe im Gerbereiabwasser ist hoch. Das Vorbehandlungssystem dient der Regulierung von Wassermenge und -qualität, der Entfernung von Schwebstoffen und Schwebstoffen, der Reduzierung der Schadstoffbelastung und der Schaffung optimaler Bedingungen für die nachfolgende biologische Behandlung.
4.2. Biologisches Behandlungssystem: Der chemische Sauerstoffbedarf (CSBcr) von Gerbereiabwasser liegt üblicherweise bei 3000–4000 mg/L, der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB5) bei 1000–2000 mg/L. Es handelt sich somit um hochkonzentriertes organisches Abwasser. Das Verhältnis von BSB5 zu CSBcr (m(BSBcr)) beträgt 0,3–0,6 und ist daher für die biologische Behandlung geeignet. In China werden derzeit Oxidationsgräben, SBR-Reaktoren und biologische Kontaktoxidation am häufigsten eingesetzt, während Strahlbelüftung, Batch-Biofilmreaktoren (SBBR), Wirbelschichtreaktoren und UASB-Reaktoren (Upflow Anaerobic Sludge Bed) ebenfalls Anwendung finden.
Veröffentlichungsdatum: 17. Januar 2023
