DE19920010A1

DE19920010A1 - Verfahren zur aeroben biologischen Behandlung von Faulschlämmen

Info

Publication number: DE19920010A1
Application number: DE1999120010
Authority: DE
Inventors: Markus Geiger; Stefan Bindinger; Bernd Dzedzig; Frank Heckmann; Heinrich Hoelter; Uwe Hofer; Ortwin Leitzke; Michael Linnhoff; Bernd Rauch
Original assignee: PHILAQUA AUFBEREITUNGSTECHNIK
Current assignee: PHILAQUA AUFBEREITUNGSTECHNIK
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2000-11-16

Abstract

Überschußschlamm aus biologischen Abwasserkläranlagen geht normaler Weise zur Schlammstabilisierung in den Faulturm als letzte biologische Behandlungsstufe. Nun wird entsprechend dieser Erfindung der anoxisch ausgefaulte Schlamm in eine zusätzliche aerobe biologische Behandlung gepumpt, wo durch die Sauerstoffzuführung die biologische Kontitionierung weitergeht, indem Ammoniumstickstoff oxidiert und humanpathogene Keime und die Schlammenge reduziert werden. Es ist weniger Schlamm zu entwässern, zu pressen und zu entsorgen.

Description

Anwendungsgebiet

Der Überschußschlamm aus biologischen Abwasserkläranlagen geht normalerweise zur Konditionierung in sogenannte Faultürme, wo er unter anoxischen Bedingungen ausfault und deshalb danach Faulschlamm genannt wird.

In Deutschland fallen pro Jahr ca. 50 Millionen Tonnen Faulschlamm an, wovon bisher 65% deponiert, 10% verbrannt und 25% auf landwirtschaftlich genutzte Felder verteilt werden.

Die Beseitigung dieses Faulschlammes wird in Zukunft ein größeres Problem, weil die TA Siedlungsabfall von 1993 es ab 2005 verbietet, solche Abfälle, die mehr als 5% organischen Anteil enthalten, auf Deponien zu bringen. Im Bundesland Nordrhein - Westfalen ist diese Frist sogar auf den 1. Juli 1999 festgesetzt worden, siehe Literatur 1 (Hermann Schwarz et al.: "Chemisch-oxidative Behandlung von Faulschlamm mit Wasserstoffperoxid", Wasser, Boden und Luft WLB 5, 1996, 44-47).

Deshalb beschäftigen sich mehrere Gruppen damit, diese Schlammenge entweder als Faul schlamm oder bereits vorher als Überschußschlamm der Biologie zu reduzieren.

Zweck

Diese Erfindung bezweckt die Reduzierung des zu entsorgenden Faulschlammes.

Stand der Technik Chemisch-oxidative Behandlung von Faulschlamm mit Wasserstoffperoxid

Siehe Literatur 1: Hermann Schwarz et al.: "Chemisch oxidative Behandlung von Faulschlamm mit Wasserstoffperoxid", Wasser, Boden und Luft WLB 5, 1996, 44-47. Es wird beschrieben, daß in ein Druckgefäß gefüllter Faulschlamm unter erhöhtem Druck von p < 10 bar und erhöhter Temperatur von T < 100°C unter Luft- oder Sauerstoffeinschluß mit Wasserstoffperoxid so aufgeschlossen werden kann, daß er entweder weitgehend mineralisiert oder so angekrackt ist, daß er sich bei einer folgenden biologischen Behandlung erheblich reduzieren läßt.

Chemisch oxidative Behandlung von Überschußschlamm mit Ozon in einem Teilstrom, der entweder dem Belebungsbecken oder der Nachklärung der Belebung entnommen und nach der Ozonung in die Belebung geführt wird

Siehe Literatur 2: EP 645347 AT 21. 09. 94, Kurita Water Industries Ltd. Die Japaner ozonen einen Teilstrom des Überschußschlammes außerhalb des Belebungsbeckens. Durch Ozon werden die Zellwände der Flocken und der Bakterien im Überschußschlamm angegriffen oder sogar zerstört. Der auslaufende biologisch abbaubare Zellsaft wird mit dem Teilstrom wieder der Belebung zugeführt. Auf diese Weise wird ein Gleichgewicht der Überschußschlammproduktion in der biologischen Stufe erreicht, so daß eine abzuführende Überschußschlammenge minimiert oder gar vermieden wird

Desintegration von Klärschlämmen

Siehe Literatur 3: Heft 61 des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft an der Technischen Universität Braunschweig. Johannes Müller, Norbert Dichtet und Jörg Schwedes: "Klärschlammdesintegration, Forschung und Anwendung", Fachtagung am 10. und 11. März 1998 in Braunschweig.

Hier speziell: A. Scheminski, R. Krull und D. C. Hempel: "Mehrstufige Prozeßführung der Klärschlammstabilisierung mit mechanischem Aufschluß und Behandlung durch Ozon" Seiten 193-208.

Diese Gruppe beschäftigt sich mit der Desintegration von Klärschlämmen, gemeint ist damit eine Zerstörung der Flocke im abgetrennten Überschuß- oder Faulschlamm durch mechanische, chemische, biologische oder physikalische Methoden, um damit die Mikroorganismen in den Schlammflocken aufzuschließen und ihren Zellsaft für einen biologischen Abbau zugänglich zu machen und auf diese Weise die Schlammenge zu reduzieren.

Die spezielle Gruppe Scheminski, Krull und Hempel arbeitet mit einem zweistufigen anoxischen biologischen Verfahren, in dem sie den verwendeten Faulschlamm sowohl mechanisch als auch mit Ozon aufschließt und besser für die Biologie zum Abbau und dadurch für die Faulschlammreduzierung verfügbar macht.

Kritik des Standes der Technik Chemisch-oxidative Behandlung von Faulschlamm mit Wasserstoffperoxid

Es erscheint uns zu aufwendig, große Mengen von Faulschlamm bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit Wasserstoffperoxid aufzuschließen.

Chemisch-oxidative Behandlung von Überschußschlamm mit Ozon in einem Teilstrom

Diese Methode der Schlammreduzierung befaßt sich nicht mit ausgefaultem Schlamm aus einem Faulturm und gehört nicht direkt zu dem Problemthema, womit sich diese Erfindung befaßt.

Desintegration von Klärschlämmen

Diese Forschungs- und Anwendungsgruppe befaßt sich zwar mit der Reduzierung von Faulschlamm und schließt ihn mechanisch, chemisch und physikalisch auf, aber sie behandelt ihn wieder anaerob nach. Diese Prozedur erscheint uns ebenfalls technisch und wirtschaftlich als zu aufwendig.

Aufgabe

Es soll ein Verfahren erfunden und entwickelt werden, das Faulschlamm technisch möglichst einfach mit einer sicheren hohen Verfügbarkeit auf ökologisch und ökonomisch sinnvolle Weise sehr stark reduziert.

Lösung der Aufgabe

Die Lösung der Aufgabe, Faulschlamm technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu reduzieren, besteht darin, daß der anoxisch ausgefaulte Schlamm einer aeroben biologischen Behandlung unterzogen werden soll, indem der Faulschlamm in ein oder mehrere Behältnisse, Becken oder Behälter überführt wird, die von unten entweder mit soviel luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff oder mit Ozon angereicherter Luft begast werden, daß sich eine aerobe Biologie ausbilden kann.

Überraschender Weise läßt sich der Faulschlamm in der aeroben Biologie schon alleine durch Begasung mit Luft erheblich reduzieren, was durch Zusatz von Sauerstoff oder Ozon noch verstärkt werden kann. Diese aerobe Behandlung des Faulschlamms zum Zwecke seiner Reduzierung hat nach unserer Kenntnis noch niemand vor uns versucht.

Beschreibung der Verfahrensskizze zur aeroben Faulschlammreduzierung

Aus dem Faulturm (1), in dem anoxische Bedingungen für die Biologie herrschen, fördert eine Pumpe (2) den Faulschlamm zur weitergehenden Schlammstabilisierung in ein aerobes volldurchmischtes Biologiebecken (3), das mit einer Vorrichtung (4), z. B. perforierte Schlauche belüftet oder begast wird. Dies Gas kann Luft oder Sauerstoff (6), mit Sauerstoff angereicherte Luft (7) oder mit Ozon angereicherte Luft (8) sein. Der aerob behandelte Schlamm aus dem Becken (3) wird über die Rohrleitung (5), z. B. zur Eindickung, weiter geleitet.

Erzielbare Vorteile

Der Vorteil der aeroben Faulschlammreduzierung nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, daß entsprechend diesem einfachen Verfahren weniger Schlamm Entwässert, gepreßt und entsorgt werden muß, was Kosten einspart. Zusätzlich wird Ammoniumstickstoff noch weiter oxidiert und humanpathogene Keime werden reduziert, was eine Verbesserung der Schlammstabilisierung bedeutet.

Claims

1. Ein Verfahren zur biologischen Behandlung und Reduzierung von Faulschlamm der zuvor anaerob behandelten Überschußschlämme aus biologischen Belebungsstufen von Abwasserkläranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgefaulte Schlamm in Behältnissen mit sauerstoffhaltigen Gasen, wie Luft, technisch gewonnener Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft, mit Ozon angereicherte Luft oder mit Ozon angereicherter Sauerstoff, so begast wird, daß sich eine aerobe Biologie, in der der zugegebene Faulschlamm reduziert wird, ausbildet.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammkonzentration durch bekannte Fest-Flüssig-Trenneinrichtungen, z. B. Sedimentation, Flotation und Ultrafiltration, zusätzlich aufkonzentriert wird.