DE60107299T2

DE60107299T2 - Verfahren zur reinigung von wasser aus einer kerosinentschwefelungsanlage

Info

Publication number: DE60107299T2
Application number: DE60107299T
Authority: DE
Inventors: Valentino Pezzetta; Claudio Ulisse; Maurizio Giorgetti; Bruno Conti
Original assignee: RAFFINERIA DI ROMA SpA; Idratech Srl
Current assignee: RAFFINERIA DI ROMA SpA; Idratech Srl
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2021-06-09
Also published as: SI1392606T1; EP1392606B1; CA2445937A1; EE200300541A; ATE282582T1; US20040217051A1; EP1392606A1; ES2233652T3; PT1392606E; MXPA03011312A; DE60107299D1; CA2445937C; HRP20040008B1; EE05448B1; WO2002100781A1; DK1392606T3; HRP20040008A2; US7160458B2; CZ20033343A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und auf ein Verfahren zur Reinigung von Brauchwasser, das aus einer Kerosinentschwefelungsanlage kommt.
In verschiedenen industriellen Anlagen gehört zu deren Prozessfluids Wasser, das in dem Betriebszyklus der Anlage eine Verschmutzung erfährt und daher eine anschließende Behandlung zu seiner Reinigung und Entsorgung benötigt. Dieses Problem stellt sich insbesondere auf dem petrochemischen Gebiet und insbesondere an denjenigen Industriestandorten, an denen Kerosinentschwefelungsanlagen eingesetzt werden, zum Beispiel von dem sogenannten „Merox"-Typ.
Üblicherweise haben petrochemische Industriestandorte einen Rücklaufentsorgungsabschnitt, der eine chemisch-physikalische Behandlungseinheit und eine biologische Behandlungseinheit umfasst, in welchen alle Brauchwässer des Standortes gereinigt werden. Wässer, die aus der Kerosinentschwefelungsanlage kommen, können wegen ihrer erhöhten Verschmutzungswirkung jedoch nicht in diesem Abschnitt behandelt werden. Deshalb müssen diese Wässer zu einem entfernten Ort geleitet werden, an welchem sie durch geschultes Personal gereinigt und entsorgt werden können, üblicherweise durch Verbrennungsprozesse. Es ist klar, dass diese Art von Entsorgung relevante logistische Schwierigkeiten mit sich bringt und sich so auch als äußerst kostspielig erweist.
Eine Vorbehandlung, die manchmal an demselben industriellen Standort der Entschwefelungsanlage zur Reinigung von Wässern aus letzterer angewandt wird, basiert auf Säuerung und Stickstoffaustreiben. Damit werden jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt und es ergibt sich weiter der Nachteil, dass ein stark verschmutzter Gasstrom anfällt, der mit Aktivkohlefiltern behandelt werden muss, was mit extrem hohen Kosten verbunden ist.
Alternative Entsorgungsmethoden basieren auf Verdampfung, auf Oxidation mit Wasserstoffperoxid oder anderen chemischen Substanzen mit einer äquivalenten Oxidierungsleistung und auf Oxidation durch Ozonisierung. Derartige Methoden finden wegen ihrer sehr hohen Kosten und der praktischen Schwierigkeiten bei der Realisierung und dem Management derselben keine industrielle Anwendung.
Zum Beispiel offenbart die EP-A-1 016 632 einen Prozess für die Behandlung von Raffineriesodarückständen, bei dem ein Ausdämpfungsschritt durch Wasserdampf vorgesehen ist.
Das technische Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt ist es, ein Verfahren zur Reinigung und eine zugehörige Anlage zu schaffen, welche erlauben, die oben mit Bezug auf den Stand der Technik erwähnten Nachteile zu überwinden.
Dieses Problem wird mit einem Verfahren, wie es im Anspruch 1 angegeben ist, gelöst.
Die vorliegende Erfindung bietet mehrere relevante Vorteile.
Der Hauptvorteil derselben liegt darin, dass sie für Effektivität und Kosteneffektivität sorgt.
Die vorliegende Erfindung bietet mehrere relevante Vorteile.
Der Hauptvorteil derselben liegt darin, dass sie ein effektives und kosteneffektives Verfahren schafft zur Reinigung von Wasser aus einer Kerosinentschwefelungsanlage, das an demselben industriellen Standort wie letztere realisierbar ist.
Andere Vorteile, Merkmale und die Betriebsarten der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen Ausführungsformen derselben deutlich gemacht, was lediglich beispielshalber und nicht zu Beschränkungszwecken erfolgt. Es wird auf 1 der beigefügten Zeichnung Bezug genommen, die das Flussdiagramm von einer Ausführungsform der Reinigungsanlage nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zu allererst wird eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung für die Reinigung und insbesondere das Ableiten, den Abbau und die Entsorgung von Wässern aus einer Kerosinentschwefelungsanlage, die im Folgenden als Brauchwas ser bezeichnet werden, beschrieben. Dieses Verfahren wird unter besonderer Bezugnahme auf Wässer aus einer Merox-Anlage veranschaulicht, die in einer Raffinier enthalten ist, welche einem Industriestandort zugeordnet ist.
In einer solchen Anlage hat an dem Ende der Entschwefelung das Brauchwasser typisch:

– einen erhöhten pH-Wert, im Allgemeinen > 10, verursacht durch die hohe Konzentration von freier Soda;
– eine erhöhte Konzentration an Phenolen, im Allgemeinen einen Wert von > 1.000 mg/l;
– einen erhöhten COD (d. h. einen Chemical Oxygen Demand oder chemischen Sauerstoffbedarfs)-Wert, der im Allgemeinen > 20.000 mg/l ist; und
– einen erhöhten Gehalt an oberflächenaktiven Substanzen.

Dem Fachmann wird es bekannt sein, dass der chemische Sauerstoffbedarf die Menge an Sauerstoff angibt, die erforderlich ist, um die Schmutzstoffe chemisch zu oxidieren, die in der Volumeneinheit Wasser vorhanden sind, und der daher in strikter Beziehung zu der organischen Belastung in dem geprüften Wasserstrom steht.
Darüber hinaus ist im Allgemeinen dieses Brauchwasser auch übel riechend.
Gemäß der Erfindung beinhaltet das Verfahren zu allererst eine chemisch-physikalische Behandlung, die darauf abzielt, die wasserunlöslichen Schmutzstoffe zu eliminieren und einen vorbereitenden Reinigungsschritt in Bezug auf die löslichen Schmutzstoffe durchzuführen. Diese chemisch-physikalische Behandlung wird hauptsächlich durch einen Schritt des Neutralisierens des Brauchwassers und einen Schritt des Waschens des letzteren mit einem Lösungsmittel ausgeführt.
Die Erfindung beinhaltet weiter eine biologische Behandlung, bei welcher das Brauchwasser durch den Zusatz von biotechnologischen Mitteln abgebaut wird, insbesondere mittels Bakterien, die in der Lage sind, spezifische Schmutzstoffe abzubauen, um die wasserlöslichen Schmutzstoffe zu eliminieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Neutralisierschritt die Verwendung von Schwefelsäure als Neutralisiermittel, in Mengen, die vorzugsweise von 500 bis 2.000 mg pro Liter Brauchwasser reichen, und vorzugsweise mit einer Konzentration von > 98%. Die Schwefelsäure wird vorzugsweise als eine Funktion des aktuellen Durchsatzes an Brauchwasser und des pH-Wertes von letzterem, der optional stromabwärts des Neutralisierschrittes desselben gemessen wird, zugemessen.
Darüber hinaus wird der Neutralisierschritt in Verbindung mit einem Brauchwasserverdünnungsschritt ausgeführt. Dieses Verdünnen erfolgt mit externem Wasser, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 : 1 mit dem Durchsatz des Brauchwassers, dem zuvor die Schwefelsäure zugesetzt wird.
Es ist jedoch klar, dass die Neutralisierung des Brauchwassers auch mit Methoden erfolgen kann, die Alternativen zu den hier beschriebenen darstellen. Zum Beispiel kann die Schwefelsäure nach dem Vermischen des Verdünnungswassers und des Brauchwassers zugesetzt werden. Darüber hinaus kann eine Säurealternative zu der Schwefelsäure verwendet werden. Darüber hinaus kann der Verdünnungsschritt insgesamt weggelassen werden, indem die Säure direkt dem Brauchwasser zugesetzt wird. In letzterem Fall wäre jedoch eine größere Menge an Schwefelsäure erforderlich, um dieselbe Neutralisierwirkung zu erzielen.
Stromabwärts des Neutralisierschrittes wird das Brauchwasser dann einem Angleichungsschritt unterzogen, während welchem es für eine vorbestimmte Zeitspanne, vorzugsweise weniger als 1 Stunde, in einem Tank verbleibt, um den Wasserdurchsatz zu regulieren.
Das Brauchwasser wird dann einem Schritt unterzogen, bei dem eine oberflächenaktive Substanz zugesetzt wird, die vorzugsweise biologisch abbaubar ist, wobei der Schritt beinhaltet, zum Beispiel Fettalkohole in Mengen zuzusetzen, die vorzugsweise von 500 bis 2.000 mg pro Liter Brauchwasser reichen. Auch in diesem Fall wird die Menge an oberflächenaktiver Substanz, die dem Brauchwasser zugesetzt wird, vorzugsweise als eine Funktion des Durchsatzes von letzterem gesteuert.
Das Vorhandensein dieses letztgenannten Schrittes bei dem Reinigungsverfahren dient vorzugsweise dem Zweck, die Wirksamkeit der anschließenden Schritte des Verfahrens, insbesondere des Waschschrittes zu verbessern.
Der Waschschritt beinhaltet ein Waschen, vorzugsweise im Gegenstrom, des Brauchwassers mit einem Lösungsmittel. In dem vorliegenden Beispiel besteht das Lösungsmittel aus meroxiertem Kerosin, zugesetzt mit einem Durchsatz, der etwa gleich 10% des Durchsatzes des Brauchwassers ist.
Mit dem Waschschritt werden erreicht eine erste Extraktion der Phenole, die in dem Brauchwasser vorhanden sind, wodurch die Konzentration derselben auf den gesetzlichen Schwellenwert (typisch 0,5 mg/l) verringert wird, eine Reduktion des COD und eine Reduktion der oberflächenaktiven Substanzen in dem Wasser.
Was die biologische Behandlung anbetrifft, so beinhaltet diese in dem vorliegenden Beispiel einen Vorbehandlungsschritt, der dazu dient, das Redoxpotential des Brauchwassers zu erhöhen, und einen anschließenden Wirksammachungsschritt, um die Schmutzstoffe des Brauchwassers mit Bakterien abzubauen. Die Erhöhung des Redoxpotentials, die in dem Vorbehandlungsschritt erzielt wird, verbessert die Effektivität des biologischen Abbaus, der in dem Wirksammachungsschritt erfolgt.
In dem Vorbehandlungsschritt werden dem Brauchwasser biotechnologische Mittel bekannten Typs zugesetzt, die neben dem Erhöhen des Redoxpotentials den Abbau von Substanzen, die Faulgerüche verursachen, erlauben, um dadurch eine weitere Verringerung der Belastung an organischen Schmutzstoffen zu erreichen. Insbesondere während des Vorbehandlungsschrittes werden dem Brauchwasser biotechnologische Mittel zugesetzt, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Spurenelemente, Nährstoffe, enzymatische Produkte und sporifizierte, biofixierte Bakterien umfasst.
Nach dem Vorbehandlungsschritt wird das Brauchwasser gemäß bekannten Betriebsarten einem kontrollierten Abfließen innerhalb des Ablaufsammlers unterzogen und es wird ihm ein desodorierendes Mittel, zum Beispiel enzymatischen Typs, zugesetzt.
In dem anschließenden Wirksammachungsschritt werden dem Brauchwasser spezifische Bakterien zugesetzt, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Bakterien umfasst für den Abbau von Phenolen, oberflächenaktiven Substanzen, aromatischen Verbindungen und Kohlenwasserstoffen, und auch biotechnologische Mittel, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor sowie Spurenelemente umfasst.
Es ist klar, dass der Wirksammachungsschritt das Verringern von sämtlichen Schmutzstoffen, die in dem Brauchwasser vorhanden sind, abschließt. Insbesondere wird in diesem Schritt des Verfahrens der COD-Wert weiter abgesenkt, und es wird ein endgültiger Abbau der oberflächenaktiven Substanzen erreicht, die in dem vorrangehenden chemisch-physikalischen Behandlungsschritt nur teilweise eliminiert worden sind.
Vorzugsweise werden in dem Wirksammachungsschritt dem Brauchwasser biotechnologische Produkte zugesetzt, die bakterielle Spezies enthalten, welche aus einer Gruppe ausgewählt werden, die umfasst: Nitrosomonas europea, Nitrosomonas subtilis, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Pseudomonas fluorescens E, Pseudomonas putida, Pseudomonas subtilis, Alcaligenes, Lactobacillus lactiss, Lactobacillus helveticu, Trichoderma harzanium, Trichoderma reesci und Phanerocheate chrysoporium.
Vorzugsweise ist in dem biologischen Behandlungsschritt auch ein Schritt enthalten zum Erhöhen der metabolischen Aktivität der Bakterien, bevor diese dem Brauchwasser zugesetzt werden, so dass diese Aktivität bei dem Zusetzen der Bakterien selbst bereits auf ihrem Scheitelwert ist.
Die oben erwähnten biotechnologischen Mittel können als eine Funktion des COD-Wertes des Brauchwassers zugemessen werden.
Vorzugsweise werden allein nichtgenetisch modifizierte Produkte verwendet.
Eine alternative Ausführungsform beinhaltet auch einen weiteren Schritt des Verfahrens zur Reinigung basierend auf der Verwendung eines Biofilters. Dieser Schritt ist ratsam, wenn der Rücklaufbehandlungsabschnitt die Schmutzbelastung nicht aufnehmen kann, welche mit dem Brauchwasser verbunden ist, das aus dem oben beschriebenen Waschschritt stammt.
1 bezieht sich auf eine Anlage 1 zur Reinigung von Wasser aus einer Merox-Kerosinentschwefelungsanlage, die sich an einem einer Raffinerie zugeordneten Industriestandort befindet.
Die Anlage 1 führt das oben beschriebene Verfahren zur Reinigung des Brauchwassers aus. Deshalb umfasst sie zwei hintereinander angeordnete Abschnitte, von denen jeder in der Lage ist, das Brauchwasser einer anderen Behandlung zu unterziehen, und zwar insbesondere:

– einen ersten Abschnitt, der im Folgenden als ein chemisch-physikalischer Abschnitt bezeichnet wird und in 1 mit 2 bezeichnet ist, in welchem das Brauchwasser hauptsächlich der Neutralisation und dem Waschen mit einem Lösungsmittel unterzogen wird; und
– einen Abschnitt, der im Folgenden als biologischer Abschnitt bezeichnet wird, in welchem das Brauchwasser durch eine Behandlung mit biotechnologischen Mitteln, insbesondere Bakterien, abgebaut wird.

In der vorliegenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass der biologische Abschnitt realisiert wird, indem die Rücklaufbehandlungsstrukturen integriert werden, die sich üblicherweise an dem Industriestandort befinden und die oben mit Bezug auf den Stand der Technik erwähnt worden sind. Insbesondere umfasst der biologische Abschnitt seinerseits eine Vorbehandlungseinheit 3 und eine Wirksammachungseinheit 4, wobei letztere die Strukturen der biologischen Behandlungseinheit umfasst. Diese Einheiten 3 und 4 dienen zum Realisieren der Vorbehandlungs- bzw. Wirksammachungsschritte, die oben mit Bezug auf das Verfahren nach der Erfindung beschrieben worden sind.
Jeder der bislang erwähnten Abschnitte der Reinigungsanlage 1 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
An dem Einlass in den chemisch-physikalischen Abschnitt 2 hat die Anlage 1 zu allererst eine Einrichtung 5 zum Liefern des Brauchwassers, die letzteres aus einem Empfänger, der üblicherweise an dem Industriestandort vorhanden ist, in den Abschnitt 2 selbst einleitet.
Immer an dem Einlass des chemisch-physikalischen Abschnitts 2 umfasst die Reinigungsanlage 1 auch eine Einrichtung 6 zum Liefern des Verdünnungswassers.
Die Durchsätze an eingelassenem Brauchwasser und Verdünnungswasser werden mittels Durchflussregeleinrichtungen gesteuert, zum Beispiel Servoventilen, die mit 51 bzw. 61 bezeichnet sind und ihrerseits mit einer Steuereinheit 8 verbunden sind, welche weiter unten beschrieben wird.
Da die Zuführeinrichtungen 5 und 6 hauptsächlich Tanks, Leitungen, Pumpen und Ventile traditionellen Typs umfassen, wird eine weitere Beschreibung derselben im Folgenden weggelassen.
Der chemisch-physikalische Abschnitt 2 umfasst zu allererst eine Einheit 7 zum Zusetzen von Schwefelsäure, die über eine dafür bestimmte Zuführleitung geliefert wird.
Insbesondere die Zusetzeinheit 7 umfasst eine Zusetzeinrichtung wie einen Schwefelsäureempfänger 71 und eine Zumesspumpe 72 für die Säure selbst. Die Pumpe 72 wird durch die oben erwähnte Steuereinheit 8 gesteuert, wodurch eine Zumesseinrichtung realisiert wird, die in der Lage ist, die Menge an Schwefelsäure, die dem Brauchwasser zugesetzt wird, als eine Funktion des Durchsatzes von letzterem zu Steuern.
Weiter beinhaltet der chemisch-physikalische Abschnitt 2 eine Neutralisiereinheit 9, in welcher das Verdünnungswasser, dem Schwefelsäure zugesetzt worden ist, mit dem Brauchwasser vermischt wird, um den pH-Wert von letzterem zu senken.
Es dürfte nun besser verständlich sein, dass die Verwendung von Schwefelsäure als einem Neutralisiermittel sich als extrem vorteilhaft erweist, da sie billig ist und auch üblicherweise an einem petrochemischen Industriestandort für andere Zwecke benutzt wird, wodurch sie für die Reinigungsanlage 1 leicht verfügbar ist.
Die Neutralisiereinheit 9 beinhaltet, dass die Verdünnung des Brauchwassers direkt on-line ausgeführt wird, indem ein erster stationärer Mischer, der auch mit 9 bezeichnet ist, verwendet wird, welcher das Homogenisieren des Brauchwassers, des Verdünnungswassers und der Schwefelsäure fördert.
Vorzugsweise ist die Einheit 9 so dimensioniert, dass sie die Verdünnung in einem Verhältnis von 1 : 1 vornimmt.
Selbstverständlich könnten andere Ausführungsformen alternative Verdünnungseinrichtungen beinhalten, zum Beispiel eine andere Art von Mischer.
Nach der Neutralisierung wird das Brauchwasser zu einer Ab- oder Angleichungseinheit 10 gesandt, die insbesondere einen dicht verschlossenen Ausgleichsbehälter umfasst, der auch mit 10 bezeichnet ist.
Der Ausgleichsbehälter 10 ist mit einem sogenannten atmenden Ventil 101 versehen, das summarisch in 1 skizziert ist. Dieses Ventil erlaubt das Abgeben der möglichen entwickelten Dämpfe direkt in eine Vorrichtung 11 für das gesteuerte Ableiten in einen Ableitsammler des Industriestandortes. In der Vorrichtung 11, die im Folgenden im Einzelnen beschrieben wird, werden die Dämpfe mit Wasser gewaschen, optional unter Zugabe eines desodorierenden Mittels.
Der Ausgleichsbehälter 10 umfasst weiter ein pH-Messgerät 102, das in 1 ebenfalls summarisch skizziert ist und das mit der Steuereinheit 8 verbunden ist, so dass es eine Regelung der Menge an Schwefelsäure erlaubt, die dem Brauchwasser in der Zusetzeinheit 7 zugesetzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Brauchwasser aus dem Ausgleichsbehälter 10 durch eine Pumpe traditionellen Typs in eine Zusetzeinheit 12 für oberflächenaktive Substanz gepumpt.
Die Zusetzeinheit 12 umfasst einen zweiten stationären On-line-Mischer 121 und eine zugeordnete Zuführeinrichtung für oberflächenaktive Substanz. Die letztgenannte Einrichtung umfasst ihrerseits einen Empfänger 122 für oberflächenaktive Substanz und eine Dosierpumpe 123 traditionellen Typs für oberflächenaktive Substanz, wobei die Dosierpumpe auch durch die Steuereinheit 8 gesteuert wird, um so eine Dosiereinrichtung für oberflächenaktive Substanz zu realisieren, die in der Lage ist, die Menge an oberflächenaktiver Substanz, die dem Brauchwasser zugesetzt wird, als eine Funktion des Durchflusses von letzterem zu steuern.
Aus dem zweiten stationären Mischer 121 wird das Brauchwasser zu einer Wascheinheit 13 gepumpt, in welchem dasselbe mit meroxiertem Kerosin gewaschen wird.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Wascheinheit 13 eine Siebbodenkolonne, die auch mit 13 bezeichnet ist, für das Waschen im Gegenstrom, welcher eine Pegelsteuereinrichtung traditionellen Typs zugeordnet ist, die in 1 schematisch dargestellt ist. In der Kolonne 13 werden eine kontinuierliche Phase, die aus meroxiertem Kerosin besteht, und eine disperse Phase, die aus dem zu behandelnden Brauchwasser besteht, bereit gestellt.
Die Struktur der Säule 13, zum Beispiel die Anzahl der Böden derselben, könnte selbstverständlich gemäß dem Durchsatz des zu behandelnden Brauchwassers und gemäß der Schmutzstoffkonzentration variieren. Darüber hinaus könnten andere Vorrichtungen, mit denen die beiden Flüssigkeiten in gegenseitigen Kontakt gebracht werden, benutzt werden, zum Beispiel gefüllte Kolonnen oder Sprühkolonnen.
Das Kerosin wird der Siebbodenkolonne 13 mit einer Zuführeinrichtung zugeführt, die ein Reservoir 131 und eine Kerosinzumesseinrichtung 132 umfasst. Letztere könnte zum Beispiel aus Durchflussregelventilen traditionellen Typs bestehen, die durch die Steuereinheit 8 gesteuert werden.
Bei dem Einleiten in die Extraktionskolonne 13 wird das Kerosin in dem oberen Abschnitt derselben zurückgewonnen und über eine geeignete Abflussleitung 133, welcher eine Drucksteuereinrichtung traditionellen Typs zugeordnet ist, zu einem gewünschten Bestimmungsort geleitet, zum Beispiel zu einem Rohöl-, Dieselöl- oder Benzinreservoir. Insbesondere ist, wie oben erwähnt, die Reinigungsanlage 1 nach der vorliegenden Erfindung an einem petrochemischen Industriestandort angeordnet. Daher kann das Kerosin, welches die Kolonne 13 verlässt, in anderen Einheiten von letzterer wiederverwendet werden.
Das Brauchwasser, welches die Wascheinheit 13 verlässt, wird stattdessen mittels einer Pumpe traditionellen Typs zu einer biologischen Vorbehandlungseinheit 3 geleitet.
In der vorliegenden Ausführungsform basiert die oben erwähnte Steuereinheit 8 auf einer speicherprogrammierten Steuerung bekannten Typs. Obiges zusammengefasst, managt die Steuereinheit 8 in der vorliegenden Ausführungsform:

– den Durchsatz des Brauchwasser und des Verdünnungswassers durch die Servoventile 51 und 61;
– die Schwefelsäurezumessung durch die zugeordnete Zumesspumpe 72 und das pH-Messgerät 102;
– die Zumessung an oberflächenaktiver Substanz durch die zugeordnete Zumesspumpe 123; und
– den Durchsatz des Kerosins durch die zugeordnete Zumesseinrichtung 132.

Die Steuereinheit 8 erlaubt daher eine Steuerung der Parameter der Anlage 1 als eine Funktion des Durchsatzes des zu behandelnden Brauchwassers und eine nahezu totale Automatisierung des chemisch-physikalischen Abschnitts 2.
Zum Ausführen der Steuerung der oben erwähnten verschiedenen Komponenten der Anlage 1 umfasst die Steuereinheit 8 geeignete Daten-Übertragungs-/Empfangsverbindungen traditionellen Typs, welche in 1 durch gestrichelte Linien dargestellt sind.
Die Steuereinheit 8 kann weiter eine Vielzahl von Durchfluss- und/oder Druckregeleinrichtungen traditionellen Typs steuern, die über die gesamte Anlage 1 verteilt sind und von denen einige in 1 schematisch dargestellt sind.
Es dürfte klar sein, dass die automatische Steuerung, die so realisiert wird, auch einen sicheren Betrieb der gesamten Reinigungsanlage 1 gewährleistet.
Was den biologischen Abschnitt der Anlage 1 anbetrifft, so umfasst die Vorbehandlungseinheit 3 hauptsächlich einen verschlossenen biologischen Tank 31 und eine Fördereinrichtung 32 für die biotechnologischen Vorbehandlungsmittel.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der biologische Tank 31 eine Vielzahl von schwimmenden Trägern, die in der Lage sind, eine Kontaktoberfläche zwischen der aktiven Biomasse, d. h. den biotechnologischen Mitteln und den Schmutzstoffen, die in dem Brauchwasser noch vorhanden sind, zu erzeugen. Darüber hinaus hat der Tank 31 ein Belüftungssystem, welches die Abbauwirkung der biotechnologischen Mittel beschleunigt.
Die Zumess- und Zuführeinrichtung 32 umfasst ein Pulverzumessgerät, das in den Tank 31 eine voreingestellte Menge an biotechnologischen Mitteln in voreingestellten Zeitintervallen, zum Beispiel einmal pro Tag, einlässt.
Eine Variante dieser Ausführungsform könnte beinhalten, dass auch die Zumessung des biotechnologischen Mittels durch die Steuereinheit 8 des chemisch-physikalischen Abschnitts 2 gemanagt wird.
Aus der Vorbehandlungseinheit 3 wird das Brauchwasser zu der oben erwähnten Vorrichtung 11 für das gesteuerte Ableiten in den Ableitsammler geleitet. Die Vorrichtung 11 ist vorzugsweise doppelt wasserdicht, um ein Waschen von Dämpfen zu erlauben, die möglicherweise aus dem Brauchwasser stammen, und um die Bildung von Faulgerüchen und die Leckage von möglichen Schmutzstoffen in die Atmosphäre zu verhindern.
Die Vorrichtung 11 umfasst auch eine Einrichtung zum Einleiten eines desodorierenden Mittels, zum Beispiel enzymatischen Typs, in den Brauchwasserstrom, wobei das Zumessen desselben durch ein Flüssigkeitszumesssystem erfolgt, das einen Durchsatz hat, der konstant und von dem Durchsatz des zu behandelnden Brauchwassers unabhängig ist.
Eine Variante dieser Ausführungsform beinhaltet, dass auch die Ableitvorrichtung 11 und insbesondere das Zumessen des desodorierenden Mittels durch die Steuereinheit 8 als eine Funktion des aktuellen Durchsatzes des Brauchwassers gesteuert werden.
Dem Fachmann wird klar sein, dass die Dimensionierung und die herkömmlichen Parameter der Vorrichtung 11 gemäß den spezifischen Bedürfnissen der Reinigung und des Industriestandortes ausgewählt werden können.
Es dürfte auch klar sein, dass die Wirkung der Bakterien, die in dem Vorbehandlungsschritt zugesetzt werden, sich in dem Ableitsammler der petrochemischen Anlage fortsetzt, was eine merkliche Reduktion der organischen Belastung mit sich bringt, die ein äußeres Reinigungsgerät tatsächlich erreicht.
Das Brauchwasser wird dann zu der Wirksammachungseinheit 4 geleitet, welche neben den üblicherweise in den bekannten Reinigungsanlagen vorgenommenen Behandlungen eine Behandlung mit den biotechnologischen Mitteln und insbesondere mit den besonderen Bakterien vornimmt, die oben mit Bezug auf das Verfahren nach der Erfindung erwähnt worden sind.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt das Zusetzen der Bakterien und der anderen oben erwähnten Produkte durch die Zuführeinrichtung 41 automatisch. Letztere umfasst ein Zusetzsystem, das von Fachleuten manchmal auch als „Rührwerk" (rouser) bezeichnet wird und in der Lage ist, die metabolische Aktivität der Bakterien zu steigern, bevor dieselben in den biologischen Abschnitt der Reinigungsanlage 1 eingeleitet werden.
Eine alternative Ausführungsform des Zusetzsystems beinhaltet stattdessen ein Pulverzumessgerät, das die bakteriellen Produkte direkt so, wie sie durch den Hersteller geliefert werden, in die Reinigungsanlage einleitet.
Dem Fachmann wird klar sein, dass der oben gezeigte erste Typ des Zusetzsystems ratsam ist, wenn lyophilisierte Produkte verwendet werden, wohingegen das zweite System geeigneter ist für biofixierte, sporifizierte Produkte.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Zuführeinrichtung 41 auch ein programmierbares Nährstoff- und Bakterienzumessgerät, was erlaubt, festgelegte Mengen an Bakterien und Nährstoffen in voreingestellten Zeitintervallen einzuleiten.
Eine alternative Ausführungsform beinhaltet stattdessen, dass das Nährstoff- und Bakterienzumessgerät manuell betätigt wird.
Eine weitere Variante beinhaltet weiter, dass das Zumessen der Bakterien als eine Funktion der COD-Werte, die mittels Laboranalysen gefunden werden, gesteuert wird. Diese Steuerung könnte manuell ausgeführt werden oder durch eine Steuereinheit gemanagt werden, zum Beispiel durch die oben beschriebene Steuereinheit 8, mit Regeltechniken traditionellen Typs.
Dem Fachmann wird klar sein, dass sämtliche Einheiten der oben beschriebenen Reinigungsanlage so dimensioniert werden könnten, dass spezielle Bedürfnisse befriedigt werden, die sich auf die Eigenschaften des zu behandelnden Wassers beziehen, um zum Beispiel die Rolle von einigen Einheiten und deshalb von einigen Schritten der Reinigungsbehandlung gegenüber den anderen zu betonen.
Mehrere weitere Ausführungsformen der Anlage und des Verfahrens nach der Erfindung werden im Folgenden dargestellt.
Eine alternative Ausführungsform des Reinigungsverfahrens beinhaltet, dass die Brauchwässer mit biologisch abbaubaren oberflächenaktiven Substanzen direkt in dem Aufbewahrungsbehälter der ursprünglichen petrochemischen Anlage vorbehandelt werden, um eine Fraktion des Kohlenwasserstoffes zurückzugewinnen, der darin enthalten ist, und um die anfängliche Schmutzbelastung des Brauchwassers teilweise zu reduzieren.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass unmittelbar stromaufwärts der Wascheinheit das Brauchwasser auf eine Temperatur erwärmt wird, die vorzugsweise in einem Bereich von etwa 50–60°C liegt, durch traditionelle Einrichtungen und Techniken, zum Beispiel durch Einführen einer Schlange in das Innere des Ausgleichsbehälters, die mit Niederdruckdampf versorgt wird. In diesem Fall könnte das atmende Ventil, das oben an dem Ausgleichsbehälter vorgesehen ist, die überschüssigen Dämpfe direkt in den Brauchwasserempfänger abgeben.
Dieses Erwärmen erlaubt, die Wasser-Kerosin-Trennung in dem Waschschritt zu beschleunigen und, in einigen Fällen, eine größere Menge an Phenolen zu verringern, was die Löslichkeit derselben in dem Kerosin steigern wird.
Es dürfte nun klarer sein, dass die bis hierher beschriebene Reinigungsanlage in denselben Industriestandort der Merox-Anlage integriert werden könnte, typisch nahe bei dem Brauchwasserempfänger.
Ein besonderes Anwendungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung, das in der oben beschriebenen Reinigungsanlage ausgeführt wird, wird im Folgenden beschrieben.
Wasser aus einer Merox-Kerosin-Entschwefelungsanlage wurde behandelt, das an dem Beginn der Reinigungsbehandlung die folgenden Verschmutzungsparameterwerte hatte:

– COD = 23.000 mg/l;
– Phenole = 1.700 mg/l;
– oberflächenaktive Substanzen = 600 mg/l; und
– pH = 12,5.

Als erstes wurde ein Neutralisierschritt mit Schwefelsäure ausgeführt. Insbesondere wurden etwa 1.000 mg an konzentrierter (98%) Schwefelsäure pro Liter Brauchwasser dem äußeren Wasser in einem Verdünnungsverhältnis von 1 : 1 mit dem Durchsatz des Brauchwassers zugesetzt. Das äußere Wasser und die Schwefelsäure wurden dann mit dem Brauchwasser in dem stationären Mischer vermischt.
An dem Ende des Neutralisierschrittes hatte das Brauchwasser einen pH-Wert von 8,5.
Das Brauchwasser wurde dann für etwa 30 Minuten in dem Ausgleichsbehälter ruhen gelassen.
Dem Brauchwasser wurden dann etwa 1.000 mg Fettalkohole pro Liter Brauchwasser zugesetzt.
Das Brauchwasser wurde dann in die Siebbodenkolonne geleitet für den Schritt des Waschens mit meroxiertem Kerosin. An dem Ende dieses Schrittes hatte das Brauchwasser folgende Werte: COD = 11.000 mg/l; Phenole = 700 mg/l; oberflächenaktive Substanzen (Naphtenate) = 300 mg/l; und pH = 8,5.
Das Brauchwasser wurde dann der biologischen Behandlung unterzogen.
Insbesondere wurden in der Vorbehandlungseinheit dem Brauchwasser etwa 0,5 kg/Tag bakterielle Produkte sowie Nährstoffe und Spurenelemente zugesetzt, was das Redoxpotential desselben von etwa –300 mV auf positive Werte erhöhte.
In der Wirksammachungseinheit wurden dem Brauchwasser die folgenden bakteriellen Spezies zugesetzt: Nitrosomonas europea, Nitrosomonas subtilis, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Pseudomonas fluorescens E, Pseudomonas putida, Pseudomonas subtilis, Alcaligenes, Lactobacillus lactiss, Lactobacillus helveticu, Trichoderma harzanium, Trichoderma reesci und Phanerocheate chrysoporium.
Somit wurden für das Brauchwasser Verschmutzungsparameterwerte erzielt, die mit den gesetzlichen Grenzwerten kompatibel sind, welche die Wasserabgabe regeln, insbesondere: COD < 160 mg/l; Phenole < 0,5 mg/l; oberflächenaktive Substanzen < 2 mg/l, und pH = 5,5–9,5.
Es dürfte klar sein, dass die Anlage und das zugeordnete Reinigungsverfahren nach der Erfindung auch bei Kerosinentschwefelungsanlagen eingesetzt werden könnten, bei denen es sich nicht um Merox-Anlagen handelt, wie sie oben betrachtet worden sind. Darüber hinaus könnte die Erfindung effektiv an allen denjenigen Industriestandorten eingesetzt werden, insbesondere an den petrochemischen Standorten, welche Anlagen haben, die relativ reduzierte Ströme an hoch verunreinigtem Wasser liefern. In diesen Fällen könnte der Typ des Lösungsmittels zum Ausführen des Waschschrittes variieren, um ihn den speziellen Bedürfnissen des Industriestandortes anzupassen, an welchem die Reinigungsanlage nach der Erfindung eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung ist oben mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben worden. Es ist klar, dass es andere Ausführungsformen geben kann, die sich für dasselbe erfinderische Konzept eignen und alle in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zur Reinigung von Brauchwasser aus einer Kerosinentschwefelungsanlage, umfassend die Schritte: – Neutralisieren des Brauchwassers; – Durchführen einer Wäsche des Brauchwassers durch ein Lösungsmittel; und – biologisches Behandeln des Brauchwassers mit Bakterien, die geeignet sind, Schmutzstoffe abzubauen; wobei der Waschschritt ein gegenläufiges Waschen des Brauchwassers, unter Verwendung von meroxiertem Kerosin als Lösungsmittel, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Neutralisierschritt die Verwendung von Schwefelsäure als Neutralisiermittel beinhaltet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Neutralisierschritt unter Verwendung von konzentrierter (> 98%) Schwefelsäure in einer Menge, die in einem Bereich von etwa 500–2000 mg pro Liter Brauchwasser liegt, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Neutralisierschritt beinhaltet, dass die Menge an Neutralisiermittel, die dem Brauchwasser zugesetzt wird, als eine Funktion des Durchsatzes des Letzteren gesteuert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Menge an Neutralisiermittel, die dem Brauchwasser zugesetzt wird, als eine Funktion des pH-Werts des Letzteren, der stromabwärts des Neutralisierschrittes gemessen wird, gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Neutralisierschritt ein Verdünnen des Brauchwassers beinhaltet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verdünnen in einem Verhältnis von 1 : 1 erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Schritt des Angleichens des Brauchwassers stromabwärts des Neutralisierschrittes.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend, stromaufwärts des Waschschrittes, einen Schritt des Hinzufügens einer oberflächenaktiven Substanz.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Menge der oberflächenaktiven Substanz, die dem Brauchwasser zugesetzt wird, als eine Funktion des Durchsatzes des Letzteren reguliert wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die oberflächenaktive Substanz Fettalkohole umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Hinzufügens einer oberflächenaktiven Substanz ausgeführt wird unter Verwendung von Fettalkoholen in einer Menge, die in einem Bereich von etwa 500–2000 mg pro Liter Brauchwasser liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das meroxierte Kerosin einen Durchsatz hat, der etwa 10% des Durchsatzes des Brauchwassers beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des biologischen Behandelns beinhaltet, dass die Bakterien aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Bakterien zum Abbau von Phenolen, oberflächenaktiven Substanzen, aromatischen Verbindungen und Kohlenwasserstoffen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des biologischen Behandelns beinhaltet, dass die Bakterien aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Nitrosomonas europea, Nitrosomonas subtilis, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Pseudomonas fluorescens E, Pseudomonas putida, Pseudomonas subtilis, Alcaligenes, Lactobacillus lactiss, Lactobacillus helveticu, Trichoderma harzanium, Trichoderma reesci und Phanerocheate chrysoporium umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des biologischen Behandelns eine Zugabe von biotechnologischen Mitteln zu dem Brauchwasser beinhaltet, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Nährstoffe und Spurenelemente umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des biologischen Behandelns eine Zugabe von biotechnologischen Mitteln zu dem Brauchwasser beinhaltet, die als eine Funktion des COD-Wertes des Bauchwassers bemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des biologischen Behandelns einen Vorbehandlungsschritt umfasst, der geeignet ist, das Redoxpotential des Brauchwassers anzuheben, und einen anschließenden Abbauschritt, der geeignet ist, die Schmutzstoffe in dem Brauchwasser durch Bakterien abzubauen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Vorbehandlungsschritt beinhaltet, dass dem Brauchwasser biotechnologische Mittel zugesetzt werden, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Spurenelemente, enzymatische Produkte und Bakterien umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bakterien biofixiert und sporifiziert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Schritt der Zugabe eines desodorierenden Mittels zu dem Brauchwasser.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Schritt des Behandelns durch einen Biofilter.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend stromaufwärts des Waschschrittes einen Schritt des Erwärmens des Brauchwassers.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Erwärmungsschritt das Erwärmen des Brauchwassers auf eine Temperatur beinhaltet, die in einem Bereich von etwa 50–60°C liegt.