DE10133269A1

DE10133269A1 - Verfahren zur Reduktion des CSB-Wertes und zum Abbau lipophiler Stoffe in einem instabilen, mit organischen Stoffen belasteten Abwasser

Info

Publication number: DE10133269A1
Application number: DE2001133269
Authority: DE
Inventors: Michael Ummenhofer
Original assignee: MALL GmbH
Current assignee: MALL GmbH
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Insbesondere zur Behandlung von in Restaurant-, Großküchen oder Fleischereibetrieben anfallenden Abwässern wird ein Verfahren zur Reduktion des CSB-Wertes und zum Abbau lipophiler Stoffe in einem instabilen mit organischen Stoffen belasteten Abwasser vorgestellt, das DOLLAR A dadurch gekennzeichnet ist, DOLLAR A È dass das Abwasser in einem Vorbehandlungsbecken (1) gesammelt wird, DOLLAR A È dass dem Abwasser im Vorbehandlungsbecken (1) Umgebungsluft (11) beigemengt wird, DOLLAR A È dass das im Vorbehandlungsbecken (1) mit Umgebungsluft (11) vermengte Abwasser einem Entnahmebecken (2) zugeleitet wird, von dem aus das Abwasser in eine Reaktionseinheit (18) gepumpt wird, DOLLAR A È wobei das Abwasser vor Eintritt in die Reaktionseinheit (18) mit einem in seiner Dosis auf die Abwasserfracht abgestimmten Reaktionsmittel beladen wird, um belastende Stoffe aus dem Abwasser auszufällen, DOLLAR A È und wobei dem Abwasser vor Eintritt in die Reaktionseinheit (18) ein bereits behandelter Klarwasserteilstrom zugeführt wird, wobei dieser Klarwasserteilstrom zuvor mit hochdispergierter Luft und mit feinsten Gasbläschen aus einer Elektrolysezelle (17) beladen wurde, wobei die hochdispergierte Luft und die Gasbläschen sich an die durch die vorangegangene Fällung bereits vorgeflockten Inhaltsstoffe des Abwassers anlagern, so dass vernetzte schwimmfähige Makroflocken entstehen, die ein abscheide- und schwimmfähiges Flotat bilden, DOLLAR A È dass das aus der Reaktionseinheit (18) austretende Flotat zusammen mit dem für das Flotat als ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion des CSB-Wertes und zum Abbau lipophiler Stoffe in einem instabilen, mit organischen Stoffen belasteten Abwasser.

Vielerorts Restaurant- oder Fleischereibetrieben durch Wasserrechtsbehörden auferlegte Grenzwertvorschriften fordern, dass die in derartigen Betrieben anfallenden Prozessabwässer sowie mit Reinigungsmitteln (wie zum Beispiel anionischen Tensiden) versetzte Spül- und Bodenablaufwässer - im folgenden zusammenfassend kurz "Abwasser" genannt - in ihren Auslaufparametern entsprechend zu stabilisieren sind und insbesondere bezüglich ihrer Belastungseintragungen von organischen Ölen und Fetten bis zu einem durch Grenzwertfestschreibung festgesetzten Grad zu reinigen sind, bevor sie einem kommunalen Kanalsystem zugeführt werden dürfen. Eine Überschreitung der durch Abwasserverordnungen festgelegten Grenzwerte für im Abwasser enthaltene Belastungsstoffe kann dazu führen, dass die Einleitung des Abwassers - durch die für den jeweiligen Betrieb örtlich zuständige Gebietskörperschaft - verweigert oder nur zu deutlich erhöhten Kosten gestattet wird.

Stand der Technik ist in Restaurant- oder Fleischereibetriebenbetrieben der Einsatz von Fettabscheideranlagen nach DIN 4040-1, Ausgabe: 1989-03 (Abscheideranlagen für Fette; Begriffe, Nenngrößen, Anforderungen, Prüfungen) und (Vornorm) DIN V 4040-2, Ausgabe: 1999-02 (Abscheideranlagen für Fette - Teil 2: Wahl der Nenngrößen, Einbau, Betrieb und Wartung), beide erhältlich bei der Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, D-10787 Berlin. Derartige Fettabscheider, die nach dem Prinzip der Schwerkraftabscheidung funktionieren, bringen die im Abwasser befindlichen nicht emulgierten - d. h. frei abscheidbaren - Fette zum Aufschwimmen, wodurch eine Abscheidung von dem übrigen Abwasser erfolgt. Dadurch können aber bereits heute vorgeschriebenen Grenzwerte häufig nicht eingehalten werden, so dass eine weitergehende Behandlung des Abwassers notwendig ist. Unter anderem wird erwartet, dass vor der Einleitung des Abwassers in das öffentliche Kanalnetz auch fetthaltige Emulsionen aus dem Abwasser abgetrennt und zurückgehalten werden. Aufgrund der gängigen wasserrechtlichen Vollzugspraxis ist bei künftigen Auflagen für die relevanten Grenzwerte - insbesondere für den CSB-Wert und dem zulässigen Restgehalt an lipophilen Stoffen - eine weitere Verschärfung der Situation für Restaurant-, Großküchen- und Fleischereibetriebe absehbar. Erläuternd sei angemerkt, dass der CSB-Wert eine Maßzahl zur Kennzeichnung des chemischen Sauerstoffbedarfs eines Abwassers und damit eine Kennzahl für den quantitativen Vergleich ist. Der CSB-Wert gibt diejenige Menge an Sauerstoff an, die benötigt wird, um eine organische Substand vollständig zu oxidieren. Lipophile Stoffe sind in Fett lösliche Stoffe.

Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Verfahren zur Reduktion des CSB-Wertes und zum Abbau lipophiler Stoffe in einem instabilen mit organischen Stoffen belasteten Abwasser aufzuzeigen, welches sich insbesondere zur Behandlung von in Restaurant-, Großküchen- und Fleischereibetrieben anfallenden Abwässern zur Abtrennung und Rückhaltung der darin enthaltenen belastenden Stoffe eignet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit dosierten Belüftungsvorgängen und gezielten - elektrolytisch unterstützten - Flotationsvorgängen, die den Schadstoffaustrag aus dem Abwasser mittels chemisch-physikalischem Prozeß durch Fällung und Flockung in einer Reaktionseinheit bewirken, wobei in Abhängigkeit von der Größe der im Abwasser enthaltenen Partikel unterstützend auch eine rein physikalische Filtration wirkungsvoll eingesetzt werden kann.

Die einzelnen Verfahrensschritte werden nachfolgend anhand einer Figur, die den Verfahrensablauf in einem Fließschema darstellt, erläutert.

Das im Restaurant-, Großküchen- oder Fleischereibetrieb anfallende Abwasser wird zunächst über einen Zulauf 7 einem Vorbehandlungsbecken 1 zugeführt und dort gesammelt. Im Vorbehandlungsbecken 1 setzt sich das im Abwasser enthaltene Sedimentationsgut 20 ab, Schlamm scheidet sich ab, und es erfolgt dort bereits eine Vorabscheidung von Ölen und Fetten. Als erfindungsrelevanter Verfahrensschritt zur Behandlung des Abwassers wird das Abwasser im Vorbehandlungsbecken 1 außerdem gezielt belüftet, d. h. es wird ihm hier unter Einsatz eines Mischers 4 Umgebungsluft 11 beigemengt, wodurch ein aerobes Milieu geschaffen und damit ein Umkippen des Abwassers vom alkalischen in den sauren pH-Bereich weitgehend verhindert wird. Es ist beabsichtigt, durch diese Luftzufuhr eine durch anaeroben Stoffabbau ausgelöste Fettsäurebildung deutlich einzuschränken. Denn die im Abwasser unvermeidbar enthaltene Biologie sowie die dem Abwasser während dessen vorangegangener Nutzung zugeführte Wärmemenge verbrauchen im Abwasser gelösten Sauerstoff, weshalb das Abwasser ohne Luftzufuhr in der Gefahr steht, durch Säurebildung zu versauern. Durch die im Abwasser enthaltene, Nährstoffe aufnehmende Biologie werden aber auch lange Molekülketten zerkleinert, so dass große Partikel lipophiler Stoffe kleiner werden. Durch diesen Verfahrensschritt der Belüftung erübrigt sich auch eine sonst durch Zugabe von Chemikalien zu vollziehende Neutralisation des Abwassers.

Ergebnismäßig wird durch die Sammlung des Abwassers im Vorbehandlungsbecken 1 und die dortige Luftzufuhr erreicht, dass das Abwasser in seiner Beschaffenheit stabilisiert wird. Es wird aus dem Abwasser ein gleichmäßiges Gemisch hergestellt, in dem die Wirkung von Reinigungsmitteln abgeschwächt und der Abbau lipophiler Stoffe zu Fettsäuren weitgehend verhindert wird. Außerdem kühlt sich im Vorbehandlungsbecken 1 das in dessen Zulauf 7 oft noch warme Abwasser auf Temperaturen ab, die für eine weitere Behandlung des Abwassers besser geeignet sind. Im Vorbehandlungsbecken 1 wird das Abwasser demnach in einen Zustand versetzt, in dem es durch nachgeordnete Funktionseinheiten der Prozesskette wirkungsvoller behandelt werden kann.

Vom Vorbehandlungsbecken 1 wird das Abwasser in einer Leitung 8 zum Beispiel mit freiem Gefälle einem nachgeordneten Entnahmebecken 2 zugeleitet. Niveaugesteuert mit Bezug auf den Wasserstand im Entnahmebecken 2 wird das Abwasser vom Entnahmebecken 2 in eine elektrolytisch gestützte Flotationseinheit 16 abgepumpt. Diese Flotationseinheit 16 besteht im wesentlichen aus einer noch zu beschreibenden Reaktionseinheit 18 in Verbindung mit einer Elektrolysezelle 17. Sicherheitshalber kann das Entnahmebecken 2 mit einem Notüberlauf 9 zum Ablauf des Abwassers in das Becken eines dem Entnahmebecken 2 in der Prozesskette nachgeordneten Fettabscheiders 3 versehen sein. Durch das Vorsehen eines Notüberlaufs 9 wird eine, wenn auch in ihrer Leistungsfähigkeit erheblich geminderte, aber dennoch funktionsfähige Entsorgungskette für den Fall vorgehalten, dass die Leitungsführung des Abwassers durch die bereits erwähnte Reaktionseinheit 18 einmal eine Störung aufweisen oder außer Betrieb sein sollte.

Mittels einer Schmutzwasserförderpumpe 5 wird das Abwasser vom Entnahmebecken 2 in den Behälter einer Reaktionseinheit 18 befördert. Vor Erreichen der Reaktionseinheit 18 wird das Abwasser an einer geeigneten Stelle 12 des Leitungssystems mit einem in seiner Dosis auf die Abwasserfracht abgestimmten Reaktionsmittel beladen, um belastende Stoffe aus dem Abwasser auszufällen. Überdies kann bei Bedarf vor Eintritt des Abwassers in die Reaktionseinheit ebenfalls an einer geeigneten Stelle 13 des Leitungssystems noch eine Neutralisation des Abwassers durch eine dosierte Zugabe von Natriumhydroxid NaOH erfolgen. In der Reaktionseinheit 18 schließen sich die im Abwasser enthaltenen belastenden Stoffe zu sogenannten Mikroflocken zusammen. Zur Intensivierung des Flockungsvorgangs kann dem Abwasser ein Flockungshilfsmittel zugegeben werden, um erste aus dem Abwasser abscheidbare Makroflocken zu bilden. Vor dem Eintritt des Abwassers in den Behälter der Reaktionseinheit 18 wird dem Abwasser als erfindungsrelevanter Verfahrensschritt ein bereits behandelter Klarwasserteilstrom zugeführt, wobei dieser Klarwasserteilstrom zuvor mit hochdispergierter Luft und auch mit feinsten Gasbläschen aus einer Elektrolysezelle 17 beladen wurde. Die derart in das Abwasser eingebrachten mikroskopisch kleinen Luft- und Gasbläschen lagern sich an den bereits vorgeflockten Inhaltsstoffen des Abwassers an, so daß nunmehr vernetzte schwimmfähige Makroflocken entstehen, die ein abscheide- und schwimmfähiges Flotat bilden. Die im Vorbehandlungsbecken 1 erfolgte Stabilisierung des Abwassers führt in der Reaktionseinheit 18 zu einer deutlichen Leistungssteigerung.

Ein Zusatznutzen der in der Elektrolysezelle 17 ablaufenden elektrolytischen Vorgänge besteht darin, dass diese Vorgänge im Abwasser eine anodische Oxidation bewirken, was zu einer spürbaren Reduktion der Fäulniskeime und damit zu einer merklich geringeren Geruchsbelästigung führt. Die Oxidationsprozesse in der Elektrolysezelle 17 unterbinden demnach oder hemmen zumindest biologische Prozesse, wodurch im Abwasser lästige Geruchsstoffe zerstört werden.

Das aus der Reaktionseinheit 18 austretende abscheide- und schwimmfähige Flotat, bestehend aus den vernetzten schwimmfähigen Makroflocken, wird jetzt erfindungsgemäß zusammen mit dem für das Flotat als Transportmedium dienenden Abwasserstrom in den Fettabscheider 3 eingebracht, in dem das Flotat - auch als Primärschlamm bezeichnet - endgültig vom Abwasser abgeschieden wird und dort in die an der Wasseroberfläche des Fettabscheiders 3 befindlichen Schwimmschicht 15 eintritt. Überdies wird zumindest ein Klarwasserteilstrom von der im unteren Beckenbereich des Fettabscheiders 3 befindlichen Klarwasserphase 14 über eine Schmutzwasserförderpumpe 6 der Elektrolysezelle 17 zugeführt und vom Ausgang der Elektrolysezelle 17 zum Eingang der Reaktionseinheit 18 geleitet, wobei dieser Klarwasserteilstrom vor seinem Eintritt in die Elektrolysezelle über eine Dispersionspumpe 19 mit Luft und in der Elektrolysezelle 17 durch die in ihr ablaufenden elektrolytischen Vorgänge mit mikroskopisch feinen Gasbläschen beladen wird. Durch diesen Verfahrensschritt wird der physikalisch-chemische Schadstoffaustrag aus dem Abwasser in der Reaktionseinheit 18 in seiner Wirkung spürbar verbessert, weil die Elektrolyse im Abwasser eine Emulsionsspaltung, eine Erzeugung von Fällungsstoffen sowie eine Gasbildung zur Unterstützung der Flotation bewirkt. Ferner ist der Fettabscheider 3 auch mit einem Ablauf 10 aus der Klarwasserphase des behandelten Abwassers zum öffentlichen Kanalsystem versehen.

Beachtlich ist bei dem hier beschriebenen Verfahren, dass der durch Belüftung und Fällungsvorgänge entstehende schwimmfähige Primärschlamm ganz automatisch zum Bestandteil des üblichen Abscheidegutes wird, weil er sich mit der im oberen Beckenbereich des Fettabscheiders 3 befindlichen Schwimmschicht 15 vereinigt. Eine gesonderte Entsorgung des Primärschlamms ist demnach nicht erforderlich, worin ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht demnach eine besondere wirtschaftliche Entsorgung der das Abwasser belastenden Stoffe.

Das Vorbehandlungsbecken 1, das Entnahmebecken 2 und der Fettabscheider 3 bilden in dem beschriebenen Behandlungsprozeß für das Abwasser Funktionseinheiten, die im Außenbereich des Restaurant-, Großküchen- oder Fleischereibetriebes unter Flur - oder beispielsweise in Keller- oder Technikräumen frei aufgestellt - angeordnet werden können, wohingegen die Reaktionseinheit 18 und die Elektrolysezelle 17 aus Gründen ihrer Zugänglichkeit vorteilhafterweise in einem Technikraum des Restaurant-, Großküchen- oder Fleischereibetriebes anzuordnen sind.

Ergebnismäßig lässt sich mit dem hier beschriebenen Verfahren bei optimaler Anlageneinstellung eine Stabilisierung des pH-Wertes des Abwassers zwischen 6,3 und 7,5 sowie eine Reduktion des CSB-Wertes um über 90% und ein Abbau lipophiler Stoffe von mehr als 99% erreichen, so dass für die hier in Rede stehende Anwendung in Restaurant-, Großküchen- oder Fleischereibetrieben eine deutliche Unterschreitung der behördlicherseits für die Abwassereinleitung vorgegebenen Grenzwerte möglich ist. Vorstehende Angaben zur Verbesserung der Abwasserqualität beziehen sich selbstverständlich auf einen Vergleich der Messwerte für das dem Vorbehandlungsbecken 1 zulaufende und damit noch unbehandelte Abwasser zu den Messwerten für die aus dem Fettabscheider 3 in das öffentliche Kanalnetz ableitbaren Klarwasserphase.

Claims

1. Verfahren zur Reduktion des CSB-Wertes und zum Abbau lipophiler Stoffe in einem instabilen organischen Abwasser, dadurch gekennzeichnet,
daß das Abwasser in einem Vorbehandlungsbecken (1) gesammelt wird,
daß dem Abwasser im Vorbehandlungsbecken (1) Umgebungsluft (11) beigemengt wird,
daß das im Vorbehandlungsbecken (1) mit Umgebungsluft (11) vermengte Abwasser einem Entnahmebecken (2) zugeleitet wird, von dem aus das Abwasser in eine Reaktionseinheit (18) gepumpt wird, wobei das Abwasser vor Eintritt in die Reaktionseinheit (18) mit einem in seiner Dosis auf die Abwasserfracht abgestimmten Reaktionsmittel beladen wird, um belastende Stoffe aus dem Abwasser auszufällen, und wobei dem Abwasser vor Eintritt in die Reaktionseinheit (18) ein bereits behandelter Klarwasserteilstrom zugeführt wird, wobei dieser Klarwasserteilstrom zuvor mit hochdispergierter Luft und mit feinsten Gasbläschen aus einer Elektrolysezelle (17) beladen wurde, wobei die hochdispergierte Luft und die Gasbläschen sich an die durch die vorangegangene Fällung bereits vorgeflockten Inhaltsstoffe des Abwassers anlagern, so daß vernetzte schwimmfähige Makroflocken entstehen, die ein abscheidefähiges Flotat bilden,
daß das aus der Reaktionseinheit (18) austretende Flotat zusammen mit dem für das Flotat als Transportmedium dienenden Abwasserstrom in einen Fettabscheider (3) eingebracht wird, in dem das Flotat endgültig vom Abwasser abgeschieden wird,
daß zumindest ein Klarwasserteilstrom von der im unteren Beckenbereich des Fettabscheiders (3) befindlichen Klarwasserphase (14) einerseits in die Elektrolysezelle (17) gepumpt und vom Ausgang der Elektrolysezelle (17) zum Eingang der Reaktionseinheit (18) geleitet wird und andererseits dem öffentlichen Kanalnetz zuführbar ist,
und daß das im oberen Beckenbereich des Fettabscheiders befindliche Flotat als Bestandteil der Schwimmschicht (15) des Fettabscheiders (3) entsorgbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser vor Eintritt in die Reaktionseinheit (18) ein Flockungshilfsmittel zur unterstützenden Bildung von abscheidbaren Makroflocken zugegeben wird, welche die im Abwasser belastenden Stoffe enthalten.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser zu dessen Neutralisation vor Eintritt in die Reaktionseinheit (18) dosiert Natriumhydroxid NaOH zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Fettabscheider (3) abgepumpte Klarwasserteilstrom vor seinem Eintritt in die Elektrolysezelle (17) über eine Dispersionspumpe (19) mit Luft und in der Elektrolysezelle (17) durch die in ihr ablaufenden elektrolytischen Vorgänge mit mikroskopisch feinen Gasbläschen beladen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom Entnahmebecken (2) ein Notüberlauf (9) zum Ablauf des Abwassers in das Becken des dem Entnahmebecken (2) in der Prozesskette nachgeordneten Fettabscheiders (3) vorgesehen ist.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser niveaugesteuert mit Bezug auf den Wasserstand im Entnahmebecken (2) vom Entnahmebecken (2) in die Reaktionseinheit (18) gepumpt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsbecken (1), das Entnahmebecken (2) und der Fettabscheider (3) unter Flur und die Reaktionseinheit (18) und die Elektrolysezelle (17) über Flur angeordnet sind.