CH687325A5

CH687325A5 - Treatment of water pressing a fermentation plant.

Info

Publication number: CH687325A5
Application number: CH01210/94A
Authority: CH
Inventors: Walter Schmid; Hans Engeli
Original assignee: Walter Schmid
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1996-11-15
Also published as: DE19505836A1

Description

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Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Überschusswasser einer biologischen Vergärungsanlage und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The present invention relates to a method for treating excess water in a biological fermentation plant and a device for carrying out the method.

Es sind biologische Vergärungsanlagen bekannt, bei denen organischer Siedlungsabfall in einem Fermenter vergärt und zu Komposterde verarbeitet wird. Das Faulgut, das den Fermenter verlässt, weist jedoch im allgemeinen eine für eine Nachrot-tung zu hohe Feuchtigkeit auf, so dass es mittels einer Presse entwässert werden muss. Dieses anfallende Presswasser ist stark organisch und bakteriell belastet. Zudem weist es einen hohen Anteil an Feststoffen auf. Der Trockensubstanzanteil beträgt im allgemeinen 11 %—18%. Ein Teil des Presswassers wird als Impfgut wieder in den Fermenter zurückgeführt. Der Grossteil des Presswassers, das Überschusswasser, kann nicht wiederverwendet werden und muss deshalb entsorgt werden. Biological fermentation plants are known in which organic municipal waste is fermented in a fermenter and processed into compost. However, the digested material that leaves the fermenter generally has moisture that is too high for subsequent reddening, so that it has to be dewatered by means of a press. This press water is heavily organic and bacterial. It also has a high proportion of solids. The dry matter content is generally 11% -18%. Part of the press water is returned to the fermenter as inoculum. Most of the press water, the excess water, cannot be reused and must therefore be disposed of.

Das Überschusswassers kann jedoch nicht direkt der Kanalisation zugeführt werden. Die organische und bakterielle Verunreinigung würde die Kläranlagen zu stark belasten. Zudem würde der hohe Feststoffanteil zu Sedimentationen in der Kanalisation führen. Eine vorgängige Aufbereitung des Überschusswassers ist deshalb notwendig. However, the excess water cannot be fed directly into the sewage system. The organic and bacterial contamination would put too much strain on the sewage treatment plants. In addition, the high solids content would lead to sedimentation in the sewage system. Prior treatment of the excess water is therefore necessary.

Dieselbe Problematik tritt in gleicher Weise bei anderen Typen von biologischen Vergärungsanlagen auf. Auch dort existieren Verfahrensstufen, in denen bakteriell belastete Flüssigkeit oder flüssige Massen als Abfallprodukte anfallen, die bisher meist direkt in die Kanalisation eingeleitet wurden. Die kommunalen Kläranlagen sind jedoch nicht mehr bereit, diese biologischen Belastungen zu übernehmen. Die Gesetzgebung lässt auch nicht zu, dass dieses Überschusswasser direkt dem Klärschlamm einer Abwasserreinigungsanlage zugeführt wird. So hat man sich bisher mit der unbefriedigenden Lösung begnügt, das Presswasser mit Flockungsmittel einzudicken, zu trocknen und danach zu entsorgen. The same problem occurs in the same way with other types of biological fermentation plants. Here too there are process stages in which bacterially contaminated liquid or liquid masses are produced as waste products, which up to now have mostly been discharged directly into the sewage system. However, the municipal wastewater treatment plants are no longer ready to accept these biological burdens. The legislation also does not allow this excess water to be fed directly into the sewage sludge of a wastewater treatment plant. So far, one has been satisfied with the unsatisfactory solution to thicken the press water with flocculant, dry it and then dispose of it.

Es ist kein Verfahren bekannt, das eine effiziente und ökologisch sinnvolle Aufbereitung des Überschusswassers durchführt, so dass eine verminderte Umweltbelastung erreicht wird und das Überschusswasser bedenkenlos in die Kanalisation eingeleitet werden kann. No process is known that carries out an efficient and ecologically sensible treatment of the excess water, so that a reduced environmental impact is achieved and the excess water can be safely discharged into the sewage system.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Aufbereitung von Überschusswasser zu schaffen, das eine verminderte Menge Flockungsmittel einsetzt. It is therefore an object of the invention to provide a process for treating excess water which uses a reduced amount of flocculant.

Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Im erfindungsgemässen Verfahren wird das Überschusswasser somit in einem mehrstufigen Verfahren wiederaufbereitet. Da das Überschusswasser dickflüssig ist und einen hohen Anteil an Feststoffen aufweist, werden zuerst diese Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt. Der Einsatz von Flockungshilfsmittel dient lediglich der Unterstützung des Trennverfahrens im Dekanter. Die eingesetzte Menge an Flockungshilfsmittel hält sich in einem für die Umwelt verträglichen Rahmen. In einem zweiten Schritt Aufbereitung wird anschliessend die flüssige Phase weiter aufgeteilt, indem die gelösten, feinen organischen Verunreinigungen durch ein biologisches Abbauverfahren entfernt werden. Zudem wird die Flüssigkeit denitrifiziert. Die so von ungelösten wie auch gelösten organischen Feststoffen befreite, nitratarme Flüssigkeit stellt keine wesentliche Belastung für kommunale Kläranlagen mehr dar und kann deshalb bedenkenlos in die Kanalisation eingeleitet werden. In the process according to the invention, the excess water is thus reprocessed in a multi-stage process. Since the excess water is viscous and has a high proportion of solids, these solids are first separated from the liquid phase. The use of flocculants only serves to support the separation process in the decanter. The amount of flocculant used is kept within an environmentally acceptable framework. In a second step of processing, the liquid phase is then further divided by removing the dissolved, fine organic impurities by means of a biological degradation process. The liquid is also denitrified. The low-nitrate liquid, which is freed from undissolved as well as dissolved organic solids, is no longer a significant burden for municipal wastewater treatment plants and can therefore be safely discharged into the sewage system.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die im Überschusswasser enthaltenen organischen Feststoffe durch Rückführung in den ökologischen Kreislauf zu verwerten. It is a further object of the invention to utilize the organic solids contained in the excess water by recycling them into the ecological cycle.

Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 3. This object is achieved by a method having the features of patent claim 3.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen The method according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings and explained in the following description. Show it

Fig. 1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemässen Verfahrens und 1 shows a flowchart of the method according to the invention and

Fig. 2 ein Verfahrensfliessbild desselben Verfahrens. Fig. 2 is a process flow diagram of the same process.

In der folgenden Beschreibung des Verfahrensablaufes wird auf beide Figuren, das Flussdiagramm und das Verfahrensfliessbild, Bezug genommen. In the following description of the process sequence, reference is made to both figures, the flow diagram and the process flow diagram.

Aus einem Fermenter 1 einer Vergärungsanlage kommend wird das biologisch abgebaute Faulgut durch eine Schneckenpresse 2 gefördert. In dieser Schneckenpresse 2 wird das Faulgut entwässert, wobei es anschliessend zur Nachrottung in einen Nachrottbunker 3 gefördert wird. Coming from a fermenter 1 of a fermentation plant, the biologically degraded digested material is conveyed by a screw press 2. The digested material is dewatered in this screw press 2, it then being conveyed into a post-rotting bunker 3 for rotting.

Das in der Schneckenpresse herausgepresste Überschusswasser oder Presswasser wird nun mehreren weiteren Verfahrensschritten unterzogen, damit es bis zu Einleitung in die Kanalisation genügend aufbereitet ist. Dieses Überschusswasser weist, obwohl sein Name auf eine Flüssigkeit hinweist, einen relativ hohen Festkörperanteil auf, ist also zähflüssig und schlammartig. Typische Werte der Trockensubstanz betragen 11 %—18%. Das Überschusswasser aus der Schneckenpresse 2 wird in einem Dickschlammvorlagebecken 4 aufgefangen, das als Vorratssilo dient. Von diesem Dickschlammvorlagebecken 4 wird eine unverdünnte Menge des Überschusswassers mittels einer Beschickungspumpe in einen Dekanter 6 gefördert. The excess water or press water squeezed out in the screw press is then subjected to several further process steps so that it is sufficiently treated until it is discharged into the sewage system. This excess water, although its name indicates a liquid, has a relatively high solids content, so it is viscous and sludge-like. Typical dry matter values are 11% -18%. The excess water from the screw press 2 is collected in a thick sludge storage tank 4, which serves as a storage silo. From this thick sludge storage tank 4, an undiluted amount of the excess water is conveyed into a decanter 6 by means of a feed pump.

Im Dekanter 6 wird der flüssige Anteil vom Feststoffanteil getrennt. Um die Trennung zu verbessern, wird ein Flockungshilfsmittel eingesetzt. Dieses wird, eventuell unter Beimischung von Wasser, in dosierten Mengen in einer Flockungshilfsmittel-aufbereitungseinheit vorbereitet und mittels einer Dosierpumpe 5 in den Zulauf des Dekanters 6 beigemengt. Die ungelösten Feststoffe des Überschusswassers verflocken 5', wobei das geflockte Material im Dekanter sedimentiert und ausgetragen wird. Die geflockten und ausgetragenen Feststoffe werden in einer bevorzugten Variante des Verfahrens in einen Nachrottbunker gefördert. Es handelt sich dabei um denselben Nachrottbunker 3, in dem In the decanter 6, the liquid portion is separated from the solid portion. A flocculant is used to improve the separation. This is prepared, possibly with the addition of water, in metered amounts in a flocculant preparation unit and added to the inlet of the decanter 6 by means of a metering pump 5. The undissolved solids of the excess water flocculate 5 ', the flocculated material being sedimented and discharged in the decanter. In a preferred variant of the process, the flocculated and discharged solids are conveyed into a post-rotting bunker. It is the same Nachrottbunker 3, in which

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bereits das Faulgut aus dem Fermenter 1 einer Nachrotte unterzogen wird. the digestion from fermenter 1 is already subjected to post-rotting.

Das flüssige Zentrat oder der Klarlauf aus dem Dekanter 6 gelangt in ein Zentratvorlagebecken 7, das zwei Kammern aufweist. Die erste Kammer 70, in die das Zentrat nach dem Dekanter 6 gelangt, dient als Auffangbehälter. Von dieser ersten Kammer 70 wird das Zentrat mittels einer Pumpe in eine zweite Kammer 71 befördert, wo unter einer sauerstoffarmen Atmosphäre eine Denitrifikation des Zentrates stattfindet. Das Zentratvorlagebecken 7 ist die Vorlage für eine Tauchtropfkörperbiologie. Das nitratarme Zentrat wird mittels einer Pumpe vom zweiten Teil 71 der Vorlage in ein offenes Becken transportiert, in das ein Tauchtropfkörper 8 eingetaucht ist. The liquid centrate or the clear run from the decanter 6 reaches a centrate reservoir 7, which has two chambers. The first chamber 70, into which the centrate arrives after the decanter 6, serves as a collecting container. The centrate is conveyed from this first chamber 70 by means of a pump into a second chamber 71, where denitrification of the centrate takes place under an oxygen-poor atmosphere. The centrate reservoir 7 is the template for a trickling filter biology. The low-nitrate centrate is transported by means of a pump from the second part 71 of the template into an open basin, into which an immersion trickling filter 8 is immersed.

Im Tauchtropfkörper 8 werden die im Zentrat gelösten, feinpartikulären organischen Verunreinigungen, die im Dekanter 6 nicht verflockt und auch nicht von der Flüssigkeit mechanisch getrennt wurden, biologisch abgebaut. The fine particulate organic impurities dissolved in the centrate, which have not flocculated in the decanter 6 and have not been mechanically separated from the liquid, are biodegraded in the immersion dropper 8.

Der verwendete Tauchtropfkörper 8 weist hierfür Scheiben auf, an denen Mikroorganismen angesiedelt sind. Diese Scheiben oder Walzen rotieren, wobei sie während ihrer Umdrehung einen dünnen Zentratfilm aus dem Becken herausheben. Ein Teil der Flüssigkeit rieselt wieder in das Becken zurück und nimmt dabei Sauerstoff aus der Luft auf. Dieser gelöste Sauerstoff steht nun den Mikroorganismen für den biologischen Abbau der Verunreinigungen zur Verfügung. For this purpose, the immersion trickling filter 8 has disks on which microorganisms are located. These disks or rollers rotate, lifting a thin film of centrate out of the basin as it rotates. Part of the liquid trickles back into the basin, taking up oxygen from the air. This dissolved oxygen is now available to the microorganisms for the biological degradation of the contaminants.

Der Tauchtropfkörper 8 weist drei Zonen auf. In den ersten zwei Zonen 80, 81 werden die organischen Stoffe stufenweise abgebaut. In der dritten Zone 82 findet wegen der niedrigen Schlammbelastung des Zentrates und dem hohen Schlammalter Nitrifikation statt. Ein Teil der mit Nitrat angereicherten Flüssigkeit wird deshalb zur nochmaligen Aufbereitung rezirkuliert 820. Hierfür wird es in den zweiten Teil des Zentratvorlagebeckens 7, das Denitrifikationsbecken 71, zurückgeleitet, wo unter Sauerstoff-Limitation der überschüssige Stickstoff entzogen wird. Die denitrifizierte Flüssigkeit gelangt mit dem neu hinzukommenden Zentrat aus dem Dekanter 6 wiederum in den Tauchtropfkörper 8 und durchläuft die drei oben beschriebenen Zonen. Durch diese zusätzliche Rezirkulierung kann eine Reduktion des Ammonium-Stickstoff-Gehalts (NH4-N) von rund 50% erreicht werden. The immersion trickling filter 8 has three zones. In the first two zones 80, 81, the organic substances are gradually broken down. In the third zone 82, nitrification takes place because of the low sludge load in the centrate and the high sludge age. A portion of the liquid enriched with nitrate is therefore recirculated 820 for further treatment. For this purpose, it is returned to the second part of the centrate storage tank 7, the denitrification tank 71, where the excess nitrogen is removed under oxygen limitation. The denitrified liquid arrives with the newly added centrate from the decanter 6 again into the immersion trickling filter 8 and passes through the three zones described above. This additional recirculation can reduce the ammonium nitrogen content (NH4-N) by around 50%.

Der Auslauf des Tauchtropfkörpers 8 aus der dritten Zone 82 wird in die Kanalisation 10 abgelassen. In einer bevorzugten Variante ist zwischen Tauchtropfkörper 8 und Kanalisation 10 ein Nachklärbecken 9 zwischengeschaltet. In diesem Nachklärbecken 9 sedimentiert der noch im Auslauf enthaltene überschüssige, biologisch abgebaute Schlamm, auch Biomasseschlamm genannt, wobei das Sediment mittels einer Schlammpumpe in die Dickschlammvorlage 4 rückgeführt 90 wird. The outlet of the immersion drip body 8 from the third zone 82 is drained into the sewage system 10. In a preferred variant, a secondary clarifier 9 is interposed between the immersion trickling filter 8 and the sewage system 10. The excess, biodegraded sludge, also called biomass sludge, still sedimented in the outlet sedimentation tank 9, the sediment being returned 90 to the thick sludge receiver 4 by means of a sludge pump.

Dank diesem Verfahren wird einerseits das Überschusswasser der Vergärungsanlage so weit aufbereitet, dass es in die Kanalisation eingeleitet werden kann. Versuche haben gezeigt, dass sich die abgegebene organische Belastung einer biologischen Vergärungsanlage um 99% reduzieren lässt. Thanks to this process, the excess water from the fermentation plant is treated to such an extent that it can be discharged into the sewage system. Tests have shown that the organic load given off in a biological fermentation plant can be reduced by 99%.

Zudem werden aber die im Überschusswasser enthaltenen vergärten Feststoffe gemeinsam mit dem Faulgut aus dem Fermenter einer Nachrottung unterzogen und anschliessend als Humus oder Dünger wiederverwertet, also in der ökologisch sinnvollsten Weise verarbeitet. Des weiteren ist der im Nachklärbecken abgesetzte überschüssige, biologisch abgebaute Schlamm ebenfalls nicht verloren, sondern er wird in die Dickschlammvorlage rückgeführt. In addition, however, the fermented solids contained in the excess water are subjected to rotting together with the digested material from the fermenter and then reused as humus or fertilizer, ie processed in the most ecologically sensible manner. Furthermore, the excess, biodegraded sludge deposited in the secondary clarifier is also not lost, but is returned to the thick sludge feed.

Claims

1. A method for treating excess water of a biological fermentation plant, characterized in that the excess water of the fermentation plant is pumped into a decanter (6) with the addition of a flocculant, the centrate of which is denitrified and then biodegraded in a trickling filter (8) and then the sewage system (10) is supplied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the press water of the fermentation system is collected in a thick sludge storage tank (4) and pumped from there to the decanter (6).

3. The method according to claim 1, characterized in that the solids from the decanter (6) to the post-rotting bunker (3) are fed to the fermentation plant.

4. The method according to claim 1, characterized in that the centrate of the decanter (6) gets into a first chamber (70) of a two-chamber centrate reservoir (7).

5. The method according to claim 4, characterized in that the immersion trickling filter (8) is designed in three zones and a portion of the cleaned center from the third zone (82) is pumped back into the second chamber (71) of the centrate reservoir (7), where denitrification he follows.

6. The method according to claim 1, characterized in that the immersion trickling filter (8) is followed by a secondary clarifier (9).

7. The method according to claims 2 and 6, characterized in that the sediments of the secondary clarification tank (9) are pumped back into the thick sludge storage tank (4).

8. The device for performing the method according to claim 1, characterized in that it has a decanter (6), the clearing of which opens into a reservoir (7) with denitrification, and that this reservoir is followed by an immersion drip (8).

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