Biologische und chemische Behandlung eines mineralol- und aromatenhaltigen Abwassers der Altlastensanierung*

Joachim Behrendt und Udo Wiesmann**

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rng CSE

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2 h 1.5 h 1 h I Verwellzelt tv 4 h 3 h le Bioreaktor

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Unser Boden ist an zahlreichen Stellen durch unsachgemaae Ablage- rung von Industrie- und Haushaltsriickstanden sowie als Folge von Schadensfallen so stark verschmutzt, daB eine Kontamination des Grundwassers zu befiirchten oder bereits eingetreten ist. In diesen Fallen muB der Boden bzw. das Grundwasser gereinigt werden. ProzeBwasser der Bodenwasche und kontaminierte Grundwasser werden bisher noch mit physikalischen bzw. physiko-chemischen Verfahren wie Flotation, Strippung und Adsorption behandelt. Dabei fallen Schadstofflconzentrate an, die als Sondermiill entsorgt werden miissen. So entstehen erhebliche Kosten, ohne daB in jedem Fall von einer Losung dieses Umweltproblems gesprochen werden kann. Im folgenden wird iiber die Entwicklung eines riickstandsarmen neuen Behandlungsverfahrens fur die Abwasser der Altlastensanierung be- richtet.

1 Labowersuchsanlage

Die Laborversuchsanlage besteht aus vier in Serie geschalteten Reak- toren (Abb. 1). Das Abwasser gelangt zunachst in einen Airlift- Schlaufensuspensionsreaktor (ASSR) rnit einem Feststoffabscheider am Reaktorkopf, der mit oder ohne Aktivkoks als Tragematerial fur Mikroorganismen betrieben werden kann. Ihm ist ein Sedimentations- apparat fur die Mikroorganismen-Abscheidung und -riickfiihrung nachgeschaltet. Das Wasser flieBt anschlieaend in den ersten Festbett- umlaufreaktor FBR I mit einer Aktivkoksschuttung und Sauerstoffzu- fuhr durch Beliiftung am Reaktorkopf. Danach ist der biologisch ab- baubare Anteil der Schadstoffe weitgehend eliminiert. Die Restschadstoffelimination erfolgt durch Begasen mit ozonhalti- gem Sauerstoff in einem Schlaufenreaktor 03R und einer biologi- schen Nachreinigung in einem zweiten Festbettumlaufreaktor FBR 2 mit einer Aktivkoksschiittung. Das Reaktorvolumen des ASS-Reaktors und der Festbettreaktoren betragt ca. 8 1, das des Ozon-Reaktors betragt ca. 3 1.

ASSR FBR 1 03R FBR 2 ~ h - , , ~ + Vernichter

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Zulauf-+

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Druckluf t

Abb. 1. Anlagenschema.

* Vortrag von J. Behrendt auf dem Jahrestreffen der Verfahrens- Ingenieure, 27. bis 29. Sept. 1989 in Berlin.

** Dip1.-Ing. J. Behrendt und Prof. Dr.-Ing. U. Wiesmann, Institut fur Verfahrenstechnik der TU Berlin, Sekr. Ma 5-7, StraBe des 17. Juni 135, 1000 Berlin 12.

v( 400

c c

2 300

a g 200 c -

Zulauf

ASS - Reaktor

FE - Reaktor

Ozonreaktor

FB - Reaktor

0 r 100

0 100 150 200 d 250

Versuchszeit t

Abb. 2. EinfluB der Verweilzeit auf die Schadstoffabbaugeschwin- digkeit im Airlift-Schlaufensuspensionsreaktor.

2 Abwasser

Das stark mit 01 und polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstof- fen (PAK) belastete Abwasser wurde einem Olabscheider der Grund- wasserreinigungsanlage auf dem Gelande der ehem. Firma Pintsch- 01 GmbH entnommen und im Labor nach Zugabe eines Emulgators und anorganischer Nahrstoffe auf eine Konzentration zwischen 150 und 300 mg CSB/l verdiinnt, um den Abbau der Schadstoffe als Sum- menparameter und der Einzelstoffe untersuchen zu konnen.

3 Ergebnisse

Durch mehrmalige Reduzierung der Verweilzeit auf ca. 1,s h im Air- lift-Schlaufensuspensionsreaktor konnte die Abbaugeschwindigkeit bei einem CSB-Abbaugrad von ca. 80 YO wesentlich erhoht werden (vgl. Abb. 2), da die Konzentration der 81- und PAK-abbauenden Mi- kroorganismen zunahm. Eine weitere Reduzierung der Verweilzeit auf 1 h fiihrte zu einer Abnahme des Abbaugrades, weil sich die Mi- kroorganismen-Konzentration als Folge der hydraulischen Uberla- stung des Nachklarbeckens nicht mehr im entsprechenden MaBe er- hohen lieB. In der gesamten Anlage wird ein CSB-Abbaugrad von 93 YO bei einer Verweilzeit von nur 5 h erreicht. 8 von 9 gaschromato- graphisch bestimmten PAKs waren bereits nach dem ersten Bioreak- tor zu iiber 97 % metabolisiert (vgl. Abb. 3). Nur Chrysen erwies sich bei einem Abbaugrad von ca. 85 % als relativ persistent. Nach dem er- sten Festbettreaktor kann es allerdings nicht mehr nachgewiesen wer- den. Aus Stripp- und Adsorptionsversuchen in Batch-Reaktoren

Naphthalln

Acenaphthylan

Acenaphthen

Fluoren

Phenanthren

Anthracen

Fluoranthen

Pyren

Chryaen

Zulauf

ASS-Reaktor

FB-Reaktor 1

tv 2 h je Bioreaktor

1 10 100 100010000 PAK - Konantratlon, ug/I

Abb. 3. Die PAK-Konzentration im Zulauf und in den Ablaufen des ASS-Reaktors und des ersten Festbettreaktors am 195. Versuchs- tag.

328 Chem.-1ng.-Tech. 62 (1990) Nr. 4, S. 328-329 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1990 0009-286X/90/0404-0328 $ 02.50/0

kann geschlossen werden, daB entsprechende Verluste an PAKs bei den kontinuierlichen Versuchen auszuschliel3en sind.

170 mg CSE

I 150 -

c c

c

s 100 c 1 r_ +. 0

5 50 m

0

A ASS - Reaktor

A FE - Reaktor 1

o Ozonreoktor

oFE - Reaktor 2

250 260 270 d 280

Versuchszeit t

Abb. 4. EinfluB des Ozon-Einsatzes auf die Restschadstoffelimina- tion mit nachfolgendem biologischen Abbau.

Welche Verbesserung des nachfolgenden biologischen Abbaus durch eine Ozon-Behandlung zu erreichen ist, geht aus Abb. 4 hervor. Bei einer Zulaufkonzentration von 160 mg CSB/1 wird die Ablaufkonzen- tration nach dem ersten Festbettreaktor von 20 mg CSB/I ohne Ozon- Behandlung nicht weiter reduziert. Mit einer Ozon-Behandlung kann eine Ablaufkonzentration nach dem zweiten Festbettreaktor von 10 mg CSB/I erreicht werden. Die Ergebnisse lassen schon jetzt erkennen, daB eine weitgehende biologische Behandlung von mineralol- und PAK-haltigen ProzeS- wassern der Altlastensanierung sehr aussichtsreich ist.

Eingegangen am 30. Oktober 1989

Schfiisselworte: Biologisch-chemische Abwasserbehandlung, Altla- stensanierung, PAK-Abbau, Ozonierung.

Chem.-1ng.-Tech. 62 (1990) Nr. 4, S. 328-329 329