DE102005058000B3

DE102005058000B3 - Verfahren zur Reduzierung der Masse von Klärschlamm in anaeroben Prozessen

Info

Publication number: DE102005058000B3
Application number: DE102005058000A
Authority: DE
Inventors: Rolf Mikoleit
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2025-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm in anaeroben Prozessen in einem Behälter, insbesondere in Faultürmen oder Biogasanlagen. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass dem zu behandelnden Klärschlamm ein Zusatzmittel zugesetzt wird, das Folsäure und/oder deren Derivate enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm in anaeroben Prozessen in einem Behälter, insbesondere in Faultürmen oder Biogasanlagen. Unter Klärschlamm soll eine biologisch durch Bakterien oder Mikroorganismen behandelbare und insbesondere abbaubare Biomasse verstanden werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur anaeroben Behandeln von Klärschlamm in Kläranlagen für Abwässer.
In Kläranlagen zur Reinigung von Abwässern sind neben den mechanischen Reinigungsstufen auch biologische Reinigungsstufen vorgesehen. Man unterscheidet hier zwischen aeroben und anaeroben biologischen Reinigungsverfahren. Bei aeroben Reinigungsverfahren, beispielsweise in Belebungsbecken, wird dem zu reinigenden Abwasser ein Bakterienschlamm und zusätzlicher Sauerstoff zugeführt. Bei anaeroben Reinigungsverfahren, insbesondere im Faulturm oder bei der Biogasherstellung, wird dem zugeführten Klärschlamm kein weiterer Sauerstoff zugeführt. Der Klärschlamm kann beispielsweise aus dem Belebungsbecken und/oder aus der Vorklärung stammen und/oder ein voreingedickter Klärschlamm oder ein sogenannter Primärschlamm sein. Die Abbaugeschwindigkeit der gelösten, organischen oder in den vorherigen Reinigungsstufen nicht absetzbaren Verunreinigungen ist dort wesentlich geringer als bei aeroben Verfahren.

Es ist bekannt, dass Folsäure das Wachstum und die Entwicklung von Mikroorganismen in aeroben Bereichen und aeroben biologisch-technischen Prozessen fördert. Aus der DE 42 13 603 C1 ist es bekannt, dem Abwasser vor der Einleitung in das Abwasserkanalnetz Folsäure oder Dihydrofolsäure und/oder deren Salze zuzuführen. Dieses Verfahren ist nur mit aufwändigen Meß- und Regeleinheiten und mit einem ernormen logistischen Aufwand verbunden. Auch ist die Wirksamkeit fraglich, weil letztlich eine ausreichende oder genau dosierte Zuführung nicht immer gewährleistet werden kann.

Die DE 44 09 870 C2 beschreibt ein Verfahren zum Entwässern und Eindicken von Klärschlamm, bei welchem in der belüfteten Reinigungsstufe einer Kläranlage dem Belebtschlamm Folsäure oder Dihydrofolsäure mit einer wasserlöslichen Molybdänverbindung zugesetzt wird. Die EP 0 355 189 B1 offenbart ein Verfahren, bei welchem der Belebtschlamm in einer belüfteten Reinigungsstufe in Gegenwart von Folsäure oder Dihydrofolsäure ohne Zugabe von Riboflavin, Thiamin und Pantothensäure erzeugt wird. Die EP 0 319 598 B1 beschreibt eine stabilisierte wässrige Folsäurezubereitung insbesondere zur Verwendung oder Lagerung unter Sauerstoffeinfluss. Die Verwendung von Folsäure oder deren Derivaten beschränkt sich bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren auf aerobe Prozesse. Hier konnte durch das Zusetzen von Folsäure und Dihydrofolsäure in den Belebtschlamm, wie es insbesondere durch die DE 44 09 870 C2 offenbart ist, eine verbesserte Schlammentwässerung bewirkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den anaeroben Reinigungsprozessen eine Reduzierung der anfallenden Schlammmassen zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass dem anaerob zu behandelnden Klärschlamm ein Zusatzmittel zugesetzt wird, das Folsäure und/oder deren Derivate enthält. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass durch die Zugabe eines Folsäure und/oder deren Derivate enthaltenden Zusatzmittels auch in anaeroben Prozessen ein erhöhter und beschleunigter Stoffwechsel auftritt. Die Folge ist eine Reduzierung der anschließend gesondert zu entsorgenden Schlammmassen. Hinzu kommt eine erhöhte Gasausbeute in Biogasanlagen. Insgesamt können unter anderem die Betriebskosten der Kläranlage deutlich verringert oder die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen gesteigert werden.

Es ist günstig, wenn das Zusatzmittel im Bereich der Zuführung dem zu behandelnden Klärschlamm zugesetzt wird. Auch ist es möglich, dass das Zusatzmittel in der Zuleitung vor dem Behälter dem Klärschlamm zugesetzt wird. In beiden Fällen wird eine gute und gleichförmige Durchmischung des Zusatzmittels mit dem Klärschlamm erreicht.

Häufig wird der Klärschlamm in solchen Faultürmen zur anaeroben Behandlung im Kreislauf gefahren. Hier ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass bei einem solchen Verfahren, bei dem der Klärschlamm zumindest teilweise aus dem Behälter abgezogen und durch einen Rücklauf wieder in den Behälter zugeführt wird, dem zu behandelnden Klärschlamm ein Zusatzmittel im Rücklauf zugesetzt wird, das Folsäure und/oder deren Derivate enthält. Hier liegt bereits ein besonders sauerstoffarmer Zustand des Klärschlamms vor, was sich günstig auf die Stabilität der zugegebenen Folsäure und/oder deren Derivate auswirkt. Die gewünschte Wirkung des Zusatzmittels bleibt somit lange aufrechterhalten.

Es kann hier vorgesehen werden, dass das Zusatzmittel im Bereich des Abzugs des Klärschlamms dem Rücklauf zugeführt wird. Dadurch wird eine intensive Vermischung des Zusatzmittels mit dem Klärschlamm vor dessen Wiedereintritt in den Faulturm erreicht.

Es ist ausreichend und zweckmäßig, wenn die Folsäure und/oder deren Derivate in einer Konzentration von 0,01 ppm bis 100, 0 ppm und insbesondere 1, 0 ppm bis 10, 0 ppm in Bezug auf die in den Behälter zugeführte Masse Klärschlamm zugesetzt wird. Diese Konzentrationen führen zu einer optimierten Reduzierung der Schlammmassen. Die Konzentration im Einzelnen hängt jedoch ab vom Zustand und der Zusammensetzung des zugeführten Klärschlamms und kann sich auch für eine Kläranlage im Laufe der Zeit ändern. Auch hängt die Konzentration von dem Anteil der biologisch verwertbaren Folsäure im Zusatzmittel ab.

Folsäure und deren Derivate sind unter den Bedingungen, die in Kläranlagen oder bei der Biogasherstellung herrschen, relativ instabil. Es ist daher vorgesehen, dass die Folsäure und/oder deren Derivate in stabilisierter Form zugesetzt werden. Wie die Folsäure stabilisiert wird, ist dabei im Wesentlichen unerheblich und dem Fachmann beispielsweise aus der eingangs erwähnten EP 0 319 598 B1 bekannt. Die Herstellung einer stabilisierten Folsäure und/oder von stabilisierten Derivaten der Folsäure bedarf daher an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung.

Gemäß der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass das Zusatzmittel weitere Enzyme und/oder Coenzyme enthält oder diesem vor der Zuführung in den Klärschlamm zugesetzt werden. Solche Enzyme wirken sich günstig auf den Zersetzungsprozess aus.

Vorzugsweise wird als Folsäure Dihydrofolsäure und/oder Tetrahydrofolsäure zugesetzt. Diese Arten der Folsäure sind im Handel erhältlich und weisen die gewünschten Eigenschaften auf. Auch sind sie relativ stabil und können demnach entsprechend leicht gehandhabt werden. Als weitere Derivate kommen insbesondere Salze der Folsäure, Dihydrofolsäure oder Tetrahydrofolsäure auch in gelöster Form in Betracht.

Die Folsäure und/oder deren Derivate können in wässriger Lösung aber auch als Salze vorliegen. Insbesondere im letzen Fall ist es erforderlich oder zumindest zweckmäßig, die Folsäure und/oder deren Derivate zu verdünnen, um ein handhabbares und dosierbares Medium zu erhalten. Die Folsäure und/oder deren Derivate können auch in hochkonzentrierter Form durch entsprechende Dosiertechnik genau dosiert zugeführt werden. Es ist günstig, wenn die Folsäure und/oder deren Derivate vor der Zuführung mit enthärtetem Wasser vermischt wird. Dadurch wird die Vermischung des Zusatzmittels mit dem Klärschlamm verbessert sowie die Handhabung und Dosierung des Zusatzmittels erleichtert.

Die Erfindung betrifft auch ein Zusatzmittel für die Verwendung in der anaeroben Behandlung von Klärschlamm oder Biomasse. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zusatzmittel Folsäure und/oder deren Derivate und weitere Enzyme und/oder Coenzyme als biologisch stimulierende Substanzen enthält. Das Zusatzmittel liegt vorzugsweise in wässriger Lösung mit enthärtetem Wasser vor. Dadurch kann die ansonsten empfindliche und instabile Folsäure oder deren Derivate ohne Probleme für eine ausreichende Zeit vor der Zuführung in den Faulturm oder die Biogasanlage gelagert werden. Die Effektivität der Folsäure und/oder derer Derivate wird durch die zugesetzten Enzyme und/oder Coenzyme erhöht.

Die Konzentration der Folsäure und/oder deren Derivate im Wasser ist grundsätzlich beliebig. Es muss lediglich eine gut handhabbare und dosierbare Mischung, die entsprechend der vorgegeben Konzentration bei der Zuführung zu dem zu behandelnden Klärschlamm weiter verdünnt werden kann, bereitgestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Anlagenschema einer anaeroben Behandlung von Klärschlamm in einem Faulturm einer Kläranlage.

Dem in der Zeichnung dargestellten Faulturm 11 wird durch einen Zulauf 12 der zu behandelnde Klärschlamm zugeführt. Der Klärschlamm kann beispielsweise aus einer aeroben Reinigungsstufe, aus einem vorgeschalteten Faulturm oder aus einer mechanischen Reinigungsstufe einer Kläranlage für Abwässer stammen. Im Faulturm befinden sich anaerobe Bakterien, die den Klärschlamm unter Sauerstoffabschluss oder zumindest unter Sauerstoffmangel biologisch zersetzen. Dabei werden in an sich bekannter Weise hochmolekulare organische Stoffe, Krankheitserreger und dergleichen abgebaut und umgewandelt in niedermolekulare Stoffe, wie Wasser und Kohlendioxid. Das weiterhin entstehende Faulgas, das unter anderem Methan und Kohlendioxid enthält, wird über den Ablass 13 abgeführt und kann zur Energie- und Wärmegewinnung verbrannt werden. Insoweit entspricht der Faulturm einem herkömmlichen Faulturm und bedarf keiner weiteren Erläuterung.

Es ist in der Zuleitung 14 des Zulaufs 12 ein nicht näher gezeigtes Mischventil 15 vorgesehen, mit dem ein Zusatzmittel 16 dem zu behandelnden Klärschlamm zugesetzt werden kann. Das Zusatzmittel enthält als Wirkstoff Folsäure und/oder deren Derivate, die in einer Konzentration von 0,01 ppm bis 100,0 ppm in Bezug auf die zugeführte Klärschlammmasse zugeführt wird. Im Einzelnen kann die Anordnung so getroffen sein, dass das Zusatzmittel dazu in einer Misch- und Dosiervorrichtung 17 vor der Zugabe mit enthärtetem Wasser gemischt wird. Die dort eingestellte Mischung wird in der gewünschten Menge dem Zulauf zugeleitet, so dass die gewünschte Menge des Wirkstoffs dem Klärschlamm zugeführt wird. Grundsätzlich kann das Zusatzmittel auch in bereits gemischter Form in entsprechenden Gebinden bereitgestellt werden, so dass nur eine Dosiervorrichtung erforderlich ist.

Das Zusatzmittel kann aber auch direkt in den Faulturm 11, vorzugsweise im Bereich des Zulaufs 12, eingegeben werden. Diese Zuführmöglichkeit 18 ist in der Zeichnung gestrichelt gezeigt. Das Zusatzmittel kann wie im erstgenannten Fall vor Ort gemischt und dosiert werden oder aber bereits in gemischter Form vorliegen.

Der in der Zeichnung dargestellte Faulturm 11 ist zudem mit einem Zirkulationskreislauf 19 versehen, durch den der Klärschlamm im oberen Bereich des Faulturms durch einen Abzug 20 abgezogen und über eine Rücklaufleitung 21 in den unteren Bereich durch einen separaten Zulauf 22 oder durch den gleichen Zulauf 12 wieder in den Faulturm gefördert wird. Hier kann vorgesehen werden, dass das Zusatzmittel in den Rücklauf 21 eingeleitet wird, vorzugsweise in dem Bereich des Abzuges 20. Diese Zuführmöglichkeit 24 ist in der Zeichnung gepunktet dargestellt. Auch hier kann das Zusatzmittel vor Ort gemischt und dosiert werden oder aber bereits in gemischter Form vorliegen. Die Rücklaufleitung kann außerhalb, innerhalb oder in der Isolierung des Faulturms angeordnet sein. Die Fließrichtung im Rücklauf kann, wie in der Zeichnung dargestellt, von oben nach unten oder aber auch umgekehrt von unten nach oben verlaufen.

Grundsätzlich kann das Zusatzmittel auch an mehreren Stellen zugeführt werden, beispielsweise sowohl im Zulauf 12 als im Bereich des Abzuges 20 des Zirkulationskreislaufs 19. Dadurch kann eine gleichmäßige Verteilung und effektive Ausnutzung des Zusatzmittels erreicht werden.

Durch die Zugabe eines solchen Zusatzmittel, das als Wirkstoff Folsäure und/oder deren Derivate enthält, kann der Stoffumsatz deutlich gesteigert und beschleunigt werden. Es wird ein größerer Teil des zugeführten Klärschlamms zersetzt, so dass weniger Schlammmasse über den Abzug 23 zur weiteren Verarbeitung oder Endlagerung abgezogen zu werden braucht. Gleichzeitig wird mehr Faulgas produziert. Die Wirtschaftlichkeit der Kläranlage kann erhöht werden.

Claims

Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm in anaeroben Prozessen in einem Behälter, insbesondere in Faultürmen (11) oder Biogasanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden Klärschlamm ein Zusatzmittel (16) zugesetzt wird, das Folsäure und/oder deren Derivate enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel im Bereich des Zulaufs (12) des zu behandelnden Klärschlamms in den Behälter zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel in der Zuleitung (14) vor dem Behälter dem Klärschlamm zugesetzt wird.
Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm in anaeroben Prozessen in einem Behälter, insbesondere in Faultürmen (11) oder Biogasanlagen, bei welchem Verfahren der Klärschlamm zumindest teilweise aus dem Behälter abgezogen und durch einen Rücklauf (21) wieder in den Behälter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden Klärschlamm im Rücklauf (21) ein Zusatzmittel zugesetzt wird, das Folsäure und/oder deren Derivate enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel im Bereich des Abzugs (20) des Klärschlamms dem Rücklauf (21) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel sowohl im Bereich des Zulaufs (12) oder in die Zuleitung (14) als auch in den Rücklauf (21) dem Klärschlamm zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folsäure und/oder deren Derivate in einer Konzentration von 0,01 ppm bis 100 ppm und insbesondere 1, 0 ppm bis 10 ppm in Bezug auf die in den Behälter zugeführte Masse Klärschlamm zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folsäure und/oder deren Derivate vor der Zuführung mit enthärtetem Wasser (17) vermischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Folsäure Dihydrofolsäure und/oder Tetrahydrofolsäure zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel weitere Enzyme und/oder Coenzyme als biologisch stimulierende Substanzen enthält oder dass dem Zusatzmittel Enzyme und/oder Coenzyme vor der Einleitung in den Klärschlamm zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folsäure und/oder deren Derivate in stabilisierter Form zugesetzt werden.
Zusatzmittel für die Verwendung in der anaeroben Behandlung von Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel als Wirkstoff Folsäure und/oder deren Derivate sowie weitere Enzyme und/oder Coenzyme als biologisch stimulierende Substanzen enthält.
Zusatzmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel in einer mit enthärtetem Wasser gemischten Form vorliegt.
Zusatzmittel nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Folsäure als Dihydrofolsäure und/oder Tetrahydrofolsäure vorliegt.
Zusatzmittel nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Folsäure und/oder deren Derivate in stabilisierter Form vorliegen.