DE2808790A1

DE2808790A1 - Vorrichtung und verfahren zur biologischen reinigung von abwaessern

Info

Publication number: DE2808790A1
Application number: DE19782808790
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Process Engineering Co SA
Current assignee: Process Engineering Co SA
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1978-09-07
Also published as: US4163720A; AT357955B; FR2382407A1; FR2382407B3; IT7820456A0; IT1093841B; JPS53130858A; ATA153878A; CH619675A5

Description

DR. ING. F. AVUKSTIIOFF BK.E. ν. ΡΚΟΗΜΛΝΝ

BR. ING. B. 1!KHRENS BIPL. INC». H. GOHTZ I'ATKN'JL'ANWÄI/riä 8000 ΜϋΤϊΟΙΓΚΝ OO SCIi WEIO KIiSTHAKSE τιπ,ΐίΙΌΚ (080) β« 20 Ol TKLSX ο 24 070

TKI.K(I HAMM B I 1· HOTKCT Ι'ΛΤ ICICX

1Α-50 462

Anmelder:

PROCESS ENGINEERING COMPANY SA Alte Landstraße 415
CH-8708 Männedorf/Schweiz

Titel:

Vorrichtung und Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern

80983B/07R7

DR. ING. I«\"Wi;ESTirOFI' I)K. E. ν. 1'EClIMANN

I)It. ING. IJ. HEIIRENS UIPI.. ING. It. CJOETZ

8000 MÜNCHEN OO SO IIIVKIO U KSTU ASSE 2 THLEFON- (080) GGÜ0 51 TKIjEX 5 24 070

ΤΚΙ,ΚίΙ ItAM ME I Ι'ΙΪΟ'ΓΙ.ΟΤΙ'ΛΤΕΝΤ MÜNCHEN

1 -50 462

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur mehrstufigen biologischen Reinigung von Abwässern, insbesondere zum Abbau von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässern mit einem Behälter für den anaeroben Abbau und einem Tank für den aeroben Abbau,

Hochbeladene Abwasser können durch kombinierten anaerobenaeroben Abbau-sehr effektiv gereinigt werden, Aus der DE-OS 26 16 273 ist ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern bekannt. Danach wird stark belastetes Industrieabwasser zunächst in einer anaeroben Stufe zur Gewinnung von Methan behandelt und danach in einer zweiten Stufe einer Belebtschlammbehandlung unterzogen.

Durch solch eine vorgängige anaerobe Behandlung hochbelasteter Abwässer mit einem BSB,- von I¹OOO bis 50¹OOO können bei anschließender aeroben Behandlung BSB₅- Reduktionen von 99,9 % erreicht werden.

Das bekannte Verfahren stellt eine befriedigende Reinigungsmethode dar, hat jedoch den Nachteil, daß eine Vielzahl von größeren und kleineren Apparaten und Behältern mit den entsprechenden Rohrleitungen erforderlich sind. Auch bildet die Abtrennung des Belebtschlammes im Belüftungstank Schwierig-

809836/0787

keiten, die nur.durch Anbau zusätzlicher Absetzbecken gelöst werden können. Es hat sich nun gezeigt, daß speziell für kleinere und mittlere Anlagen kompakte Einheiten gebaut werden können, welche relativ einfach zu handhaben sind und durch geeignete Wasserführung weniger Aufwand benötigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vereinfachte, material- und platzsparende Vorrichtung zur mehrstufigen biologischen Reinigung hochbelasteter Abwasser, insbesondere zum iöoau von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässern zu schaffen, sowie ein Verfahren, das den Wärmebedarf der Anaerobstufe günstig deckt.

Diese Aufgabe wird mit einer mehrstufigen Vorrichtung mit einem Behälter für an anaeroben Abbau und einem Tank für den aeroben Abbau, die vom Abwasser nacheinander durchströmt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Behälter zum anaeroben Abbau ein Belüftungstank zum aeroben Abbau eingebaut ist, der in seinem unteren Teil als Konus zur Schlammaufnahme ausgebildet ist. Dadurch wird die beim aeroben Abbau fred^ierdende Wärmemenge unmittelbar und praktisch verlustfrei an das Abwasser in der anaeroben Reinigungsstufe abgegeben.

Das erfindungsgemäße mehrstufige Verfahren sieht demgemäß vor, daß die durch die aerobe Oxidation der organischen Substanz mittels Mikroorganismen in der aeroben Reinigungsstufe frei werdende Wärmemenge direkt zur Aufheizung der Anaerobstufe verwendet wird.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und im folgenden näher erläutert. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt

809836/0767

Fig. 2 eine Variante des Schlammaustrages des Belüftungstanks nach Fig. 1

Fig. 3 der Vorrichtung nach Fig. 1 eingebaut/einen rechteckigen Behälter

Fig. 4 eine erweiterte Vorrichtung mit Aufbereitungsapparaten.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt am Beispiel eines stehenden zylindrischen Behälters. Die gleiche Vorrichtung kann aber auch mit einem liegenden zylindrischen Behälter oder einem kubischen Behälter ausgeführt werden. Ein Abwasservortank 1 ist über eine Pumpe 2 mit einem Behälter 3 für den anaeroben Abbau verbunden. Der Behälter 3 ist geschlossen und besitzt eine Abzugöffnung 4 im Deckel. In den Behälter 3 ist ein mit einem unteren Absetzkonus 10 versehener Belüftungstank 5 eingebaut. Dieser ist oben gegen die Atmosphäre geöffnet und mit einer Belüftungsvorrichtung 6 versehen, welche verschieden ausgeführt sein kann. Ein überlaufrohr 7 verbindet den Behälter 3 mit dem Tank 5 und ist vorzugsweise mit einer Rückschlagklappe 8 vor der in den Tank 5 reichenden öffnung versehen.' Der gleichzeitig als Sedimentator ausgebildete Tank 5 hat unterhalb der Belüftungsvorrichtung 6 eine Schikane 9 in Form eines Prallblechs, so daß eine Ringöffnung zum unteren Teil des Tanks nur längs der Wand vorhanden ist. Die untere Auslaßöffnung des Konus 10 ist über eine Rohrleitung 11 und ein Regelventil 14 mit einer Umwälzpumpe 12 verbunden. Ein gleiches Ventil 13 ist in die Abgangsleitung des Behälters 3 zur Pumpe 12 vorgesehen. An die Pumpe ist eine Rückführleitung angeschlossen, die über ein Ventil 15 in den oberen Teil des Belüftungstanks 5 (oberhalb der Belüftungsvorrichtung 6) und über ein Ventil 16 in den Behälter 3 (etwa in halber Höhe) mündet. Außerdem ist über ein Ventil 17 eine Austrittsleitung angeschlossen. Die öffnung 18 eines schwenkbaren Ablaufrohres 19 mündet unterhalb der Schikane in die Beruhigungszone des Tanks. Über eine Rohrleitung und ein Ventil 21 ist ferner ein Laugenbehälter 20 mit dem Behälter 3 verbunden.

809836/0767

emaß

Zusätzlich zu den beschriebenen Vorrichtungen kann g"ema Fig. 4 der Behälter 3 von einem Mantel umgeben sein und so von einem Vorbehälter 22 den er mit dem Mantel des Behälters 3 bildet. Dieser ist in seinem Boden mit einer Belüftungsvorrichtung 23 versehen, die an eine Druckluftleitung 24 angeschlossen ist. Eine Leitung 25 führt auf eine Trennapparatur 26, die sowohl als Zentrifuge als auch als Filter ausgebildet sein kann. Deren Konzentratlextung 27 führt zu einem nicht gezeigten Trockner, die Filtratleitung über einen Behälter 28 und eine Rohrleitung 29 zurück in den Behälter 1,

Im Betrieb wird das Abwasser aus dem Vortank 1 durch die Pumpe 2 in den als Anaerobtank dienenden Behälter 3 gefördert, und zwar in der Menge, welche dem jeweiligen biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB₁-) des Rohwassers angepaßt ist. Das während der anaeroben Gärung entstehende Methangas wird über die Abzugöffnung 4 nach einer Reinigung einem nicht gezeigten Gasometer zugeführt. Der Überlauf des anaerob behandelten Abwassers führt über die Rohrleitung 7, an deren Ende eine Rückschlagklappe 8 angebracht ist, so daß kein belüftetes Wasser vom Behälter 5 in den Anaerobtank 3 zurückfließen kann. Die Belüftungsvorrichtung 6 wird durch eine bekannte Antriebsvorrichtung in Bewegung gesetzt. Die unter dem belüfteten Abwasser angebrachte Schikane 9 dient zur Abtrennung der Belüftungszone von einer Beruhigungszone darunter. Der entstehende Bioschlamm kann so nur an den Wänden entlang nach unten sedimentieren.

Der aerob gebildete Schlamm fällt im Absetzkonus 10 nach unten, wo er über das Rohr 11 mit der Pumpe 12 abgesaugt wird, Gleichzeitig wird durch die gleiche Pumpe 12 aus dem anaeroben Tank 3 auch der anaerobe Schlamm abgesaugt, wobei das Verhältnis anaerobem zu aerobem Schlamm durch die Ventile 13 und 14 eingestellt werden kann. Der Misch-Schlamm wird nun über die Pumpe 12 teilweise in den anaeroben Tank 3 zurückgeführt, so daß eine gute Durchmischung in diesem Tank stattfindet, teilweise zurück zu der Belüftungsvorrichtung 6 zur weiteren Be-

809836/0767

lüftung des Schlammes. Die Aufteilung der Rückführung erfolgt durch die Ventile 15 und 16. Über das Ventil 17 wird der Überschußschlamm abgeführt, der ca. 5-10 % der sonst üblichen Schlamm-Menge beträgt. Das Reinwasser wird in der Beruhigungszone unterhalb der Schikane 9 aus dem aeroben Tank 5 entnommen. Dies geschieht über das Ablaufrohr 19, welches in der Höhe verstellt werden kann. Die Verstellung reguliert das Wasserniveau im Behälter 3 und im Tank 5. Aus dem Laugetank 20 wird Lauge in den Tank 3 zugegeben, um den gewünschten pH-Wert für die anaerobe Behandlung aufrecht zu erhalten.

Die in den Figuren dargestellte Abwasserreinigungsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß das ganze System, mit Ausnahme der Schlammrückführung, selbstregulierend ist. Im allgemeinen stehen die Volumina vom anaeroben zu aeroben Tank in einem Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10. In gewissen Fällen kann der anaerobe Schlamm und der aerobe Schlamm unten in den beiden Tanks vermischt werden, d. h. der aerobe Schlamm fällt direkt in den anaeroben Schlamm und wird gemeinsam von der Pumpe abgesaugt, eine solche Ausbildung zeigt Fig. 2.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung in einem rechteckigen Behälter, der entweder über oder unter der Erdoberfläche aufgebaut werden kann.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders für hochbelastete Abwässer. Dies speziell wenn es sicji darum handelt, auf möglichst ökonomische Weise solche Abwässer zu reinigen, ohne Rückgewinnung verwertbarer Substanzen, mit Ausnahme von Methangas, dessen Energieinhalt zur Aufheizung der anaeroben Stufe mitverwendet werden kann.

In vielen Fällen sind nun aber in solchen Abwässern Substanzen vorhanden, welche noch verwertet werden können. So können Abwässer aus der Herstellung von Einzellerproteinen, beispiels weise aus Molke oder Brauereiabwässern, und andere Abwässer aus Nahrungsmittelbetrieben, durch Kombination der erfindunge-

8Ö9S3S/Q787

ORiGiMAL INSPECTED

gemäßen ahaeroben/aeroben Abwasserreinigungsvorrichtung mit einer Herstellung von Einzellerproteinen zusammengefaßt werden.

So zeigt Fig. 4 eine solche Vorrichtung im Schnitt. Die zweite und dritte Stufe der Reinigung entspricht der der Fig. 1 bis 3. Zusätzlich wird nun um den Behälter 3 ein weiterer Vorbehälter 22 angebaut, welcher mit einer Bodenbelüftung 23 und einer Druckluftzuführung 24 ausgerüstet ist. Das hochbelastete Abwasser tritt aus dem Vortank 1 durch die Pumpe 2 in den Vorbelüftungsbehälter 22 ein. Kohlehydrathaltige Abwässer, wie beispielsweise Molke, werden mit einer Hefe vergoren und die Biomasse aus dem Behälter 22 mittels einer Zentrifuge abgetrennt. Die konzentrierte Hefemilch verläßt die Zentrifuge über eine Rohrleitung 27, gelangt zur nicht gezeigten Trocknung und Aufbereitung des Futtermittels. Das Rückstand- und Waschwasser wird in einem Behälter 28 aufgefangen und über eine Rohrleitung 29 in die anaerobe Stufe gepumpt.

Die bei der Hefevergärung erzeugte Wärme ist in der Lage, den anaeroben Behälter 3 auf 35-40° C aufzuwärmen, um so den anaeroben Abbau zu beschleunigen.

Die Abwässer aus der Zentrifuge haben noch einen BSB₅ von 12 - 20¹OOO. Sie werden in den anaeroben Tank und anschließend in die Belüftung geführt und verlassen das System mit einem BSBc von ca. 150. Gleichzeitig ist als Nebenprodukt der Vernichtung nicht nur Methangas gewonnen worden (ca. 0,5 m³ pro kg BSBg) sondern eine wertvolle Futterhefe (ca. 2 %). Die Verbleibzeit im anaeroben Tank ist ca. 5-10 Tage.

Ähnlich kann aus einem Brauereiabwasser mit 3 % Alkohol als Nebeprodukt ca. 1,5 % Hefe erzeugt werden.

Weitere/bevorζugtfc Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Vor richtung und des Verfahrens sind Alkohol- und Obstschlempen, Ab-

• 0 9 8 3 67 0 7 8 7 · ^ORiGi^^{L lN3PECT5D}

wasser aus Fermentation, wie beispielsweise Antibiotikaherstellung, der Aminosäureherstellung und Zitronensäureherstellung sowie Abwässer der Stärke- und Zuckerindustrie,

Durch die Erfindung ist geschaffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur mehrstufigen Reinigung von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässern, wobei a.n Belüftungsbehälter, der in seinem unteren Teil als Konus zur Schlammaufnahme ausgebildet ist, von einem Anaerobbehälter umgeben ist. Die im Belüftungsbehälter gebildete Wärmemenge dient zur Aufheizung des Anaerobbehälters. Der Faulbehälter kann auch zur Erhöhung der Wärmeausnutzung von einem äußeren und inneren Belüftungsbehälter rohrförmig umgeben sein.

809836/0767

Claims

ANSPRÜCHE

f 1 Λ Vorrichtung zur mehrstufigen biologischen Reinigung von Abwässern, insbesondere zum Abbau von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässemmit einem Behälter für den anaeroben Abbau und einem Tank für den aeroben Abbau, dadurch gekenzeichnet , daß in dem Behälter (3) zum anaeroben Abbau ein Belüftingstank (5) zum aeroben Abbau eingebaut ist, der in seinem unteren Teil als Absetzkonus (10) zur Schlammaufnahme ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß außer dem Behälter (3) auch der Tank <5) an der tiefsten Stelle mit Schlammaustrittsöffnungen versehen ist-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammaustrittsöffnungen zur getrennten Absaugung der Schlämme mit Regelventilen (13, 14) versehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß zur gemeinsamen Absaugung des anaeroben mit dem aeroben Schlamm eine Pumpe (12) an die Regelventile ( 13, 14) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter (3) über ein Überlaufrohr (7) mit einer austrittsseitigen Rückschlagklappe (8) mit dem oberen Teil des Tanks (5) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e k e η η -zeichnet , daß unterhalb der im oberen Teil des Tanks (5) vorgesehenen Belüftungsvorrichtung (6) eine Schikane (9) eingebaut ist. 809836/0767
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß in der Beruhigungszone des Tanks (5) unterhalb der Schikane (9) ein im Niveau verstellbares Abflußrohr (19) schwenkbar angeordnet ist,
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) als stehender Zylinder ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter (3) als liegender Zylinder ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,daß der Behälter (3) als rechteckiger Behälter ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Behälter (3) wenigstens teilweise von einem belüftbaren Vorbehälter (22) mit einer Substratzuführung und einer Abführung umgeben ist.
12. Verfahren zur mehrstufigen biologischen Reinigung kohlehydrat- und proteinhaltiger Industrieabwässer, dadurch gekennzeichnet , daß die durch aerobe Oxydation der organischen Substanz mittels Mikroorganismen in der aeroben Reinigungsstufe freiwerdende Wärmemenge direkt zur Aufheizung der Anaerobstufe verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß eine anaerobe Stufe der aeroben Stufe vorausgeht.
14. VerSiren nach Anspruch 12, dadurch gekennz eichn e t , daß das Abwasser eine aerobe, danryanaerobe und zum Schluß nochmals eine aerobe Stufe durchläuft.

809836/0767