BSB & CSB Behandlung mit Ozon
Ozon und AOP-Lösungen für hohe COD- und BOD-Konzentrationen
Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist ein Maß für die Abwasser- und Wasserqualität, das als indirekte Messung der Menge an oxidierbaren Verbindungen gewertet werden kann. CSB bewertet alle chemisch oxidierbaren Stoffe und kann bei Freisetzung in die Umwelt direkt mit dem tatsächlichen Sauerstoffbedarf des Abwassers in Verbindung gebracht werden.
Der BOD, kurz für „Biological Oxygen Demand”, misst auch den Sauerstoffbedarf im Wasser, aber begründet den Sauerstoffbedarf auf der Menge des Sauerstoffverbrauchs, da Mikroorganismen für den Oxidationsvorgang verantwortlich sind (statt auf einem chemischen Oxidationsmittel wie im Fall einer COD-Messung).
In den meisten Fällen sind die CSB-Konzentrationen im Abwasserprozess höher als der BSB, da nicht alle organischen Stoffe biologisch abbaubar sind. Der typische CSB-Bereich für chemische Prozessabwässer liegt bei 200 – 40 000 mg/L und für Haushaltsabwässer im Bereich von 100 – 450 mg/L. Die folgende Abbildung zeigt einen kurzen Überblick über die verschiedenen Arten von Verbindungen und wie sie mit Ozon behandelt werden können.
Andere industrielle Einleiter wie Brauereien, Molkereien, Eisen & Stahl, Zellstoff & Papier und Bergbau produzieren ebenfalls Prozesswasser mit einem hohen CSB-Gehalt von über 1000 ppm. Organischer CSB im Abwasser kann in nicht biologisch abbaubaren und biologisch abbaubaren CSB eingeteilt werden, wie die folgende Tabelle zeigt.
Nicht biologisch abbaubarer CSB
Der nicht biologisch abbaubare CSB besteht aus löslichen Substraten, die sich im Abwasser befinden und in geringen Konzentrationen als Mikroschadstoffe aus den Kläranlagen entweichen. Einige der Beispiele sind Arzneimittel (z.B. Diclofenac, Paracetamol und Propofol), persistente organische Schadstoffe (Pestizide, Industriechemikalien und Hormone) und andere Moleküle einschließlich fluorierter und bromierter organischer Verbindungen. Die folgende Tabelle zeigt einige typische Verbindungen und ihre Eigenschaften in Bezug auf den Sauerstoffbedarf und den Ozonbehandlungsbedarf.
| Verbindungen | BSB5/CSB-Verhältnis | CSB:O3 Verhältnis |
|---|---|---|
| Arzneimittel | 0.1 | 6:1 to 3:1 |
| Persistente organische Schadstoffe | 0.2 | 5:2 to 2:1 |
| Aldehyde | 0.3 | 7:1 to 4:1 |
| Amine | 0.5 | 4:1 to 3:1 |
Ein niedriges BSB:CSB-Verhältnis stellt eine Verbindung dar, die nicht leicht biologisch abbaubar ist.
Biologisch abbaubarer CSB
Der biologisch abbaubare CSB wird weiter unterteilt in leicht biologisch abbaubare (lösliche Verbindungen wie flüchtige Nährstoffe, Fettsäuren, Zucker, ausgewählte Alkohole und Proteine) und langsam biologisch abbaubare Verbindungen. Langsam biologisch abbaubare Verbindungen bestehen aus partikulären, kolloidalen und komplexen organischen Molekülen.
| Verbindungen | BSB5/COD-Verhältnis | CSB:O3 -Verhältnis |
|---|---|---|
| Fettsäuren | 0.4 | 2:3 |
| Nährstoffe (Ammoniak, organisches Phosphat) | 0.6 | 7:1 |
| Proteine | 0.7 | 6:2 |
| Alkohol | 0.9 | 5:3 |
| Zucker | 0.7 | 4:2 |
Typische Konzentrationsbereiche von CSB und BSB5 finden Sie in der folgenden Tabelle.
| Sauerstoffbedarfstyp (mg/L) | Häusliches Abwasser | Nahrungsmittel & Getränke | Chemie & Pharmazie |
|---|---|---|---|
| BSB5 | 200-300 | 450-1100 | 250-1000 |
| CSB | 450-700 | 1450-2200 | 2000-18750 |
Ozon
Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel und leicht wasserlöslich. Es handelt sich um eine rückstandsfreie Behandlungstechnologie, die das Potenzial hat, komplexe organische Schadstoffe zu eliminieren. Nähere Informationen finden Sie hier. In den folgenden Abschnitten werden einige wichtige Möglichkeiten der Ozonbehandlung zur Behandlung von organischem Kohlenstoff im Abwasser vorgestellt.
Ozon mit AOP
AOPs sind fortschrittliche Oxidationsverfahren, bei denen extrem reaktive Spezies zur Zerstörung von Schadstoffen eingesetzt werden. Gebildete Radikale haben ein höheres Oxidationspotential als Ozon und eine etwa millionenfach höhere Reaktionsgeschwindigkeit, was zu einer geringeren Kontaktzeit und einem geringeren Platzbedarf führt. AOP kann auch zur vollständigen oder teilweisen Oxidation der Schadstoffe im Behandlungsprozess eingesetzt werden. Einige Beispiele für Reaktionsmechanismen bei der Bildung von Hydroxylradikalen mit Ozon sind nachfolgend dargestellt.
| Eisenoxid | Fe3++ O3 → (FeO)2++OH– + O2 + H+ |
|---|---|
| Wasserstoffperoxid | O3 + H2O2 → OH– + O2 + H2O |
| Ultraviolett | O3 + H2O → O2 + H2O2 (Unter Vorhandensein von UV) 2O3 + H2O2 → 2OH + 3O2 |
Weitere AOP-Methoden sind die Kombination von Titandioxid und UV-Techniken zur Erzeugung von Hydroxylradikalen.
Ein Beispiel aus der Ozonetech-Pilotanlage: Die Entfernung von CSB und BSB mittels Ozon in industriellen Abwasserströmen ist unten aufgeführt:
Ozon-AOP ist vorteilhaft in Situationen, in denen Ozon allein keine vollständige Oxidation von Abwasserverbindungen erreichen kann. In diesen Fällen kann AOP erfolgreich eingesetzt werden, um die Reaktionskinetik zu erhöhen und selbst die komplexesten Substanzen zu entfernen. Dies ist in der obigen Grafik deutlich zu erkennen.
Ozonetech verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Behandlung komplexer organischer Ströme aus der Prozessindustrie, der pharmazeutischen Industrie und der Getränkeherstellung. Wir bieten Pilotprojekte und komplette ozonbasierte Behandlungssysteme an. Weitere Informationen zu Machbarkeitsstudien und Pilotprojekten finden Sie hier.