DE19525124C2 - Mehrstufiges Verfahren und Mehrkammer-Einrichtung zur Behandlung von Abwässern, insbesondere aus Fahrzeugwaschanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur biologischen Behandlung von mit sehr fein verteilten und/oder gelösten Kohlenwasserstoffen sowie Hartwachsen und Waschmit­ telzusätzen belasteten Abwässern, insbesondere aus Fahrzeug­ waschanlagen, zum Zwecke der Reinigung und zur Wiederverwendung als Brauchwasser.

Abwässer aus Kraftfahrzeugwaschanlagen und -werkstätten, Tank­ stellen, Maschinenbaubetrieben und ähnlichen Unternehmen sind durch Rückstände aus Mineralölen, Benzin, Heizöl, Diesel belastet. Da Kohlenwasserstoffe schon in kleinen Mengen Grund- und Oberflächenwasser verunreinigen und als Trinkwasser unbrauchbar machen und als hauchdünner Ölfilm auf Gewässern den Sauerstoffaustausch des Wassers mit der Luft weitgehend verhindern, mit allen sich daraus ergebenden negati­ ven Folgen für Flora und Fauna, sind entsprechend strenge Abwassernormen für Direkt- und Indirekteinleiter dieser Abwäs­ ser erlassen worden. Als Leitparameter ist ein Gehalt von weniger als 5 mg/l einzuhalten.

Der Zusatz von Wasch- und Reinigungsmitteln dispergiert und löst die enthaltenen Kohlenwasserstoffe und Wachse und behin­ dert deren Abscheidung.

Im Klärschlamm verbleibende gefährliche Rückstände machen seine Entsorgung aufwendig und teuer. Ständig steigende Kosten für das benötigte Trinkwasser erfordern entsprechende Wirt­ schaftlichkeitserwägungen.

Es ist ein Verfahren zur kombinierten Abwasserreinigung und Wasserrückgewinnung für den Fahrzeugpflegebereich bekannt, welches als vollbiologisches System im Zusammenwirken eines Bioreaktors mit Schlammfängen arbeitet. Die nach dem Prinzip des Belebungsverfahrens arbeitende biologische Kleinkläranla­ ge basiert auf dem Einsatz adaptierter Mikroorganismen, die Mineralöle spalten und aus dem Abwasser entfernen. Dem Bioreak­ tor, werden mit der Inbetriebnahme Mikroorganismen und Nähr­ stoffpräparate zugegeben. Das derart behandelte, dem Bioreaktor- Kreislauf direkt entnommene, mit Sauerstoff gesättigte Abwasser kann als rückgewonnenes Brauchwasser verwendet werden.

Nachteilig an diesem Verfahren und der entsprechenden Einrich­ tung ist, daß das rückgewonnene Brauchwasser auch ei­ nen in dem Bioreaktor "frisch gezüchteten" hohen Anteil Mikro­ organismen enthält. Andererseits reicht deren Anteil in dem dem ersten Schlammfang aus dem Bioreaktor zugeführten Abwasser nicht aus, um einen befriedigend hohen Abbau der Mineralöle und Tenside zu erreichen. Beim Wiederanlauf der Anlage nach Peri­ oden des Stillstandes treten diese Mängel in verstärktem Um­ fang auf. Die Verwendung von Abwasser, welches die Schlammfän­ ge, oder jedenfalls die meisten, bereits durchlaufen hat, als Zulauf für den Bioreaktor hat ferner den Nachteil, daß dessen so weit wie möglich reduzierter Anteil von Kohlenwasserstoffen für die Mikroorganismen in dem Bioreaktor auch die ungünstig­ sten Entwicklungsbedingungen bietet.

Der Anteil der im Schlamm der Schlammfänge zurückgebliebenen unabgebauten Kohlenwasserstoffe und anderer abzubauender Be­ standteile ist noch zu hoch.

Das durch die Erfindung zu lösende Problem besteht in der Erhöhung des Wirkungsgrades beim Abbau der Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittelzusätze und damit insbesondere in der Erhöhung der Qualität des zurückgewonnenen Brauchwassers und des direkt oder indirekt eingeleiteten Überschußwassers sowie in der wirtschaftlicheren Betriebsweise.

Das Problem wird mit dem in Patentanspruch 1 angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren und der dementsprechenden Einrich­ tung gemäß Patentanspruch 6 gelöst.

Durch die Verfahrensführung werden die Mikroorganismen in hohem Maße aktiviert und zum Abbau der Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittelzusätze eingesetzt.

Die Anordnung des Bioreaktors in einem der ersten Kammer der Mehrkammer-Absetzanlage parallelen, rückläufigen Teilkreislauf sichert insbesondere die stabile Versorgung der gesamten Mehrkammer-Absetzanlage mit Mikroorganismen. Diesen werden durch Entnahme von Abwässern mit einem relativ hohen Anteil unabgebauter Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittelzusätze aus der Mehrkammer-Absetzanlage und Einleitung in den Biore­ aktor optimale Entwicklungsbedingungen geboten. Dementsprechend groß ist auch der aus dem Bioreaktor in die Mehrkammer-Absetz­ anlage gelangende Abrieb von Mikroorganismen, denen zudem an der Schwimmdecke gute Entwicklungsmöglichkeiten geboten wer­ den.

Dagegen wird das zu der Fahrzeugwaschanlage zurückgeführte Brauchwasser der Mehrkammer-Absetzanlage entnommen, nachdem es diese durchlaufen hat und damit ein weitgehender Abbau der Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittelzusätze erfolgt ist und die Mikroorganismen verbraucht sind.

Der anfallende Schlamm ist frei von gefährlichen Stoffen und kann deshalb mit geringem Aufwand entsorgt werden.

Wegen der Qualität des rückgewonnenen Brauchwassers wird fast kein Frischwasserzulauf benötigt, wie andererseits auch kaum Abwasser als Direkt- oder Indirekteinleiter einzuleiten ist. Das wirkt sich sowohl kostengünstig als auch umweltscho­ nend aus.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Zeiten geringer Auslastung zur Erhaltung der Mikroorganismenkulturen gezielt Kohlenwasserstoffe zuge­ führt.

Dazu werden zweckmäßigerweise Rückstände aus Öl-, Benzin- oder Koaleszenzabscheidern verwendet.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt die Mehrkammer-Absetzanlage mit mehreren in Reihe angeordneten Kammern, den der ersten Kammer parallel geschalteten, rückläufi­ gen Teilkreis, in dem der Bioreaktor angeordnet ist und die zu­ mindest in der zweiten und den darauf folgenden Kammern be­ findliche Schwimmdecke sowie den Brauchwasserzulauf zu der Fahrzeugwaschanlage, der von der zweiten oder einer weiteren Kammer ausgeht.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 Einrichtung zur biologischen Behandlung von Abwäs­ sern einer Fahrzeugwaschanlage, in schaubildlicher Darstellung.

Von der Fahrzeugwaschanlage 4 gelangen die mit Kohlenwasser­ stoffen in Form von Benzin, Öl, Diesel sowie mit zur Fahrzeug­ pflege verwendeten Wachsen und Waschmitteln in fein verteilter oder gelöster Form belasteten Abwässer zu der Mehrkammer- Absetzanlage 6. Diese umfaßt die in Durchflußrichtung in Reihe angeordneten Kammern 1; 2; 3. Es können auch mehrere Kammern 3 vorhanden sein. In der Kammer 1 setzen sich die schnell sinken­ den Ballaststoffe wie Sand, Lehm und andere ab. An ihnen anhaf­ tende, reichlich vorhandene Mikroorganismen aus dem Rücklauf des Bioreaktors 5 bauen Kohlenwasserstoffe, Wachse und Wasch­ mittelzusätze teilweise ab und wandeln sie in unbedenkliche Biomasse um. Der Gehalt an Kohlenwasserstoffen wird dabei soweit reduziert, daß der Bioschlamm die Bedingungen der Haus­ mülldeponie erfüllt. Dazu werden gezielt Auswahlkulturen von Mikroorganismen angesiedelt, wie sie insbesondere an Erdöl- und Erdgaslager- und -bohrstätten natürlicherweise vorkommen. Aus der Kammer 2 wird immer noch mit den abzubauenden Stoffen belastetes Abwasser entnommen und in dem rückläufigen Teil­ kreislauf 10 dem Bioreaktor 5 zugeführt. Die darin wirkenden Mikroorganismen erhalten so genügend abzubauende Stoffe zuge­ führt, um sich reichlich vermehren zu können. Das in dem Biore­ aktor 5 zumindest teilweise befindliche, körnige oder blattför­ mige Aufwuchsmaterial mit einer Dichte von 1 bis 2 g/ccm, d. h. so schwer oder wenig schwerer als Wasser, bietet den Mikroor­ ganismen bei Luft- oder Sauerstoffzufuhr zusätzlich gute aerobe Entwicklungsbedingungen.

Sie gelangen mit dem sauerstoffangereicherten Abwasser als Abrieb aus dem Bioreaktor 5 erneut in die Kammer 1 der Mehrkammer-Absetzanlage 6, zusammen mit den von der Fahrzeug­ waschanlage 4 zufließenden Abwässern, und von der Kammer 1 in die weiteren Kammern 2; 3. Zumindest in den Kammern 2; 3 befindet sich eine vorzugsweise aus Polystyrolschaumstoff bestehende Schwimmdecke 7. Deren großflächige Oberfläche bietet den Mikro­ organismen gute Ansiedlungs- und den abzubauenden, aufsteigen­ den Stoffen gute Adsorptionsmöglichkeiten. Damit bestehen vor­ zügliche Voraussetzungen für die Vermehrung der Mikroorganis­ men und deren Wirksamkeit hinsichtlich des Abbaus der im Ab­ wasser enthaltenen, fein verteilten und gelösten, emulgierten und dispergierten Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittel­ zusätze.

Das geklärte Abwasser wird vorzugsweise aus der letzten Kammer 3 entnommen und, über einen Filter 8 zur Filterung etwa enthal­ tener Polystyrolteilchen der Schwimmdecke 7, als Brauchwasser der Fahrzeugwaschanlage 4 wieder zugeführt. Der Bedarf an Frischwasser ist daneben gering und entspricht im wesentlichen den im Kreislauf entstehenden Leck- und Verdunstungsverlusten. Um Qualitätsansprüchen zu genügen, kann zur Entkeimung zusätzlich eine in der Zeichnung nicht dargestellte UV-Be­ strahlungseinrichtung in dem Brauchwasserzulauf 11 vorhanden sein.

In der letzten Kammer 3 ist ein Überlauf zur Einleitung von Abwasser in die Vorflut oder das kommunale Abwassernetz vorge­ sehen. Üblicherweise ist in diesem aus Sicherheitsgründen für den Havariefall ein Benzin-, Öl- und Koaleszenzabscheider an­ geordnet.

Die Kammern 1; 2; 3 der Mehrkammer-Absetzanlage 6 können mit dem Bioreaktor 5 in einem gemeinsamen Gehäuse, beispielsweise einem transportablen Container, untergebracht werden.

Um die Mikroorganismenkulturen in Zeiten schwacher Belastung, beispielsweise am Wochenende oder während des Urlaubs, in ihrer Entwicklung nicht zu beeinträchtigen oder gar zusammenbrechen zu lassen, werden der Kammer 1 dosiert Kohlenwasserstoffe zuge­ führt, die beispielsweise aus Öl-, Benzin-, Koaleszenz- oder sonstigen Abscheidern entnommen wurden. Damit wird zusätzlich deren sonst aufwendig durchzuführende Entsorgung vereinfacht.

Bezugszeichenliste

1 Kammer
2 Kammer
3 Kammer
4 Fahrzeugwaschanlage
5 Bioreaktor
6 Mehrkammer-Absetzanlage
7 Schwimmdecke
8 Filter
9 Vorlauf
10 Teilkreislauf
11 Brauchwasserzulauf

Claims (13)

1. Verfahren zur biologischen Behandlung von mit sehr fein verteilten und/oder gelösten Kohlenwasserstoffen sowie Hart­ wachsen und Waschmittelzusätzen belasteten Abwässern, insbe­ sondere aus Fahrzeugwaschanlagen, zum Zwecke der Reinigung und zur Wiederverwendung als Brauchwasser, nach dem das Abwasser die Kombination einer Mehrkammer-Absetzanlage, auch zum Abscheiden schnell sinkender Stoffe, und eines nach dem Prinzip des Belebungsverfahrens arbeitenden Bioreaktors mit Luft- oder Sauerstoffeintrag zum Abbau der Kohlenwasser­ stoffe, Hartwachse und Waschmittelzusätze durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Abwässer der Fahrzeugwaschanlage (4) der Mehrkammer- Absetzanlage (6), zusammen mit dem mit Abrieb der über­ schüssigen Mikroorganismen und Sauerstoff zur Versorgung von Kammern (1; 2; 3) der Mehrkammer-Absetzanlage (6) bela­ denen Rücklauf aus dem Bioreaktor (5), zugeführt werden, wo in der ersten Kammer (1) die schnell sinkenden Ballaststof­ fe, wie Sand und Lehm, oberflächlich durch Adhäsion mit Mikroorganismen aus dem Rücklauf beladen und abgeschieden und die den Ballaststoffen anhaftenden Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittelzusätze von den Mikroorganismen ab­ gebaut werden,
• - der ersten Kammer (1) die weitere Kammer (2) und letzte­ rer mindestens eine Kammer (3) nachgeschaltet sind, zumin­ dest in den Kammern (2; 3) die von den schnell sinkenden Ballaststoffen befreiten Abwässer mittels einer Schwimm­ decke (7) mit Mikroorganismenaufwuchsflächen, an denen die als Leichtstoffe aufsteigenden emulgierten und dispergier­ ten Kohlenwasserstoffe, Wachse und Waschmittelzusätze ad­ sorbiert und abgebaut werden, gereinigt werden,
• - aus der Kammer (2) ein Teil der derart behandelten Abwäs­ ser entnommen und rückläufig dem in einem Teilkreislauf (10) parallel zur Kammer (1) angeordneten Bioreaktor (5), der teilweise mit Aufwuchsmaterial mit Mikroorganismen gefüllt ist und in dem die enthaltenen suspendierten und gelösten Kohlenwasserstoffe adsorbiert und unter aeroben Bedingungen teilweise abgebaut werden, zugeführt wird,
• - aus der Kammer (2) oder einer der nachfolgenden Kammern (3) mit der Schwimmdecke (7) mit Mikroorganismenaufwuchs­ flächen ein weiterer Teil der derart behandelten Abwässer entnommen und als Brauchwasser der Fahrzeugwaschanlage (4) zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammer (1) in Zeiten geringer Auslastung zur Erhaltung der Mikroorga­ nismenkulturen dosiert Kohlenwasserstoffe zugeführt werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffe aus Öl-, Benzin- oder Koaleszenz­ abscheidern stammende Abfallstoffe eingesetzt werden.

4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgewonnene Brauchwasser zur Entfernung verbliebener Rückstände der Schwimmdecke (7) einer Filtrierung (8) unterwor­ fen wird

5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgewonnene Brauchwasser durch Bestrahlung im UV-Be­ reich zumindest teilweise entkeimt wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentan­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Mehrkammer-Absetzanlage (6) in Durchflußrichtung der Abwässer in Reihe angeordnete Kammern (1; 2) und mindestens eine Kammer (3) umfaßt, wobei
• - in der Kammer (1) ein Sand- und Schlammfang zur Aufnahme der schnell sinkenden, durch Adhäsion mit Mikroorganismen aus dem Rücklauf behafteten sowie mit Kohlenwasserstoffen, Wachsen und Waschmittelzusätzen aus den Abwässern belade­ nen Ballaststoffe sowie der sich bildenden Biomasse ange­ ordnet ist,
• - in einem der Kammer (1) parallel geschalteten, von der Kammer (2) ausgehenden und in den Vorlauf (9) der Mehrkam­ mer-Absetzanlage (6) mündenden rückläufigen Teilkreislauf (10) der teilweise mit Aufwuchsmaterial gefüllte Bioreak­ tor (5) angeordnet ist,
• - zumindest in den Kammern (2; 3) der Mehrkammer-Absetzanlage (6) die Schwimmdecke (7) angeordnet ist,
• - ein von der Kammer (2) oder der Kammer (3) ausgehender Brauchwasserzulauf (11) zu der Fahrzeugwaschanlage (4) vorhanden ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Bioreaktor (5) befindliche Aufwuchsmaterial eine körnige oder blätterförmige Struktur mit einer Dichte von 1 bis 2 g/ccm besitzt.

8. Einrichtung nach den Patentansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmdecke (7) aus schwimmenden Kunststoffteilchen mit großer Oberfläche zum Adsorbieren der abzubauenden Stoffe und zum Ansetzen der von dem Bioreaktor (5) als Abrieb abge­ gebenen Mikroorganismen besteht.

9. Einrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmdecke (7) aus geschäumtem Polystyrol besteht.

10. Einrichtung nach den Patentansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (1; 2; 3) und der Bioreaktor (5) in einem gemein­ samen Gehäuse angeordnet sind.

11. Einrichtung nach den Patentansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brauchwasserrücklauf (11) ein Filter (8) angeordnet ist.

12. Einrichtung nach den Patentansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Kammer (3) der Mehrkammer-Absetzanlage ein Abwasserüberlauf vorgesehen ist.

13. Einrichtung nach den Patentansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brauchwasserzulauf (11) eine UV-Bestrahlungseinrich­ tung vorgesehen ist.