DD271896A5

DD271896A5 - Verfahren zur aufbereitung von ammoniak und/oder sonstige geruchsaktive substanzen sowie feststoffe enthaltenden, organisch belasteten abwaessern, sowie z. b. guelle oder dergleichen

Info

Publication number: DD271896A5
Application number: DD88317991A
Authority: DD
Inventors: Dieter Muehlberger; Walter Besenboeck
Original assignee: Vogelbusch Gesellschaft M. B. H.,At
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1989-09-20
Also published as: ATA180287A; YU46113B; YU137288A; AT388157B; DE3823950A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Ammoniak und/oder sonstige geruchsaktive Substanzen sowie Feststoffe enthaltenden, organisch belasteten Abwaessern, wie z. B. Guelle oder dgl. wobeia) die Abwaesser einer Biogasgaerung unterworfen werden,danachb) die Feststoffe, z. B. durch Dekantieren, abgetrenntundc) der Ammoniak und/oder die sonstigen geruchsaktiven Substanzen durch Durchleiten von Inertgas, Luft oder dgl. aus der fluessigen Phase ausgetrieben werden.

Description

Hieuu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Ammoniak und/oder sonstige geruchsaktive Substanzen sowie Feststoffe enthaltenden, organisch belasteten Abwässern sowie z. B. Gülle oder dergleichen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Organisch belastete Abwässer beinhalten praktisch immer Schweb·, Trüb- oder Feststoffe, welche in der Folge dann in jenen Kolonnen, in welchen Inertgas, Luft oder dgl. durch die Abwässer hindurchgeleitet wird, zu einem langsamen Verschließen dieser Kolonnen führen. Man hat daher bisher aus diesen organisch belasteten Abwässern Schweb-, Trüb- oder Feststoffe weitgehend abgeschieden, um eben dieses Zuwachsen der Kolonnen zu vermeiden. Diese Schweb-, Trüb- odor Festotoffe beinhalten jedoch noch wertvolle, ausnützbare Inhaltsstoffe, welche bei der bloßen Deponierung dieser Schweb-, Trüb- oder Feststoffe verloren und noch faulfähig sind.

Ziel der Erfindung

Die E' findung stellt ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung, mit welchem ein Verlegen der Koloni.en, in denen die Abwässer mit Inertgas, Luft oder dgl. behandelt werden, vermieden wird, wobei gleichzeitig die wertvollen Inhaltsstoffe eier Schweb·, Trüb- oder Feststoffe mitausgenützt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Au/gäbe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Ammoniak bzw. anderer geruchsaktiver Substanzen sowie Feststoffe enthaltenden organisch belasteten Abwässern, bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß a) die Abwässer einer Biogasgärung unterworfen werden, danach b) die Feststoffe, z. B. durch Dekantieren, abgetrennt, und c) der Ammoniak und/oder die sonstigen geruchsaktiven Substanzen durch Durchleiten von inertgas, Luft oder dgl. aus der flüssigen Phase ausgetrieben werden. Dadurch wird erreicht, daß in der Biogasgärung bereits ein teilw^iser Abbau der Schweb-,Trüb- oder Feststoffe stattfindet, so daß die Inhaltsstoffe dieser Schweb-, Trüb- oder Feststoffe einerseits der Biogasproduktion über Abbauvorgänge zur Verfügungstehen und andererseits entstehende hochmolekulare Hydroxy- und Polyhydroxycarbonsäuren und ihre Salze bei geeignetem pH-Wert und gegebenenfalls unter Verwendung von Flockungs· (Eisen- und Aluminiumsalze) und Flockungshilfsmitteln (Polyelektrolyte) schwer lösliche Salze bilden, ausgeflockt werden und gravitativ abgeschieden werden können, wodurch das Durchleiten von Inertgas, Luft oder dgl., also das sogenannte ,Strippen", unter wesentlich günstigeren Bedingungen stattfinden kann.

Vorteilhafterweise kann das Durchleiten von Inertgas, Luft oder dgl. in einem geschlossenen, gegebenenfalls unter Überdruck stehenden, System erfolgen, wodurch eine bessere Absorption von NH₃ in einer etwa nachgoschalteten Waschstufe erzielt wird. Weiter können die beim Durchleiten von Inertgas austretenden Abgase, gegebenenfalls nach Durchlaufen eines Kondensationssystems, von Geruchsstoffen adsorptiv, z. B. über einen Biofilter, weitgehend befreit werden wodurch eine besonders umweltfreundliche Verfahrensvariante gegeben ist, da eben auch jene Geruchsstoffe, die neben dem Ammoniak in biologischen Abwässern enthalten sein können und in der Kondensation nicht abgeschieden werden, zusätzlich noch ausgefiltert werden können.

In besonders vorteilhafter Weise können Ammoniakanteile der aus dem Kondensationssystem austretenden Abwasser durch Durchleiten von Biogas bzw. Abgas aus der Biogasverbrennung in Ammoncarbonate überführt werden. Dadurch wird einerseits erreicht, daß das Biogas bzw. die Abgase aus der Biogasverbrennung von störendem CO₂ befreit werden, was bei Biogas eine bessere Brennbarkeit und bei den Abgasen aus der Biogasverbrennung eine größere Umweltfreundlichkeit ergibt. Außerdem werden dadurch Ammoniaknnteile aus dem Abwasser in wiederverwertbare Produkte, z. B. in Düngemittel übergeführt. Um ein besseres Austreiben des Ammoniaks aus der flüssigen Phase der zu reinigenden Abwasser zu erreichen, kann die flüssige Phase der zu reinigonden Abwässer vor dem Durchleiten des Inertgases, der Luft oder dgl. vorzugsweise durch Zusatz von Kalkmilch, alkalisiert worden. Kalkmilch hat dabei den Vorteil, daß Ca²⁺-lonen über die Rückführung von Überschußschlamm auch in der Biogasanlage einen vorteilhaften Einfluß auf die Flockenbildung und die Flockens'ruktur in der 3iogasstufe haben. Die Kalkmilch kann dem aus der Biogasgärung kommenden Substrat vor der Feststoffabscheidi r> j rugesotzt werden, wodurch erreicht wird, daß eine bessere Abscheidung der Feststoffe erfolgt, da die Kalkmilch eine derartige Abscheidung wesentlich begünstigt. Um eine Verdünnung der zu strippenden flüssigen Phase der zu reinigenden Abwässer ?u vermeiden, wird die Kalkmilch durch Auflösen von gebranntem Kalk in der flüssigen Phase der zu reinigenden Abwässer hergestellt; es wird also die nach der Feststoffabscheidung anfallende flüssige Phase zur Auflösung der Kalkmilch eingesetzt. Zwecks Konditionierung der nach dem Strippen anfallenden flüssigen Phase für ei™ nachfolgende aerobo Aufbereitung, kann die flüssige Phase der zu reinigenden Abwasser nach dem Durchleiten des Inertgases, der Luft oder dgl. durch Durchleiten von CGvhaltigem Gas neutralisiert werden, wodurch zusätzlich auch noch eventuell zurückgebliebene Ammoniakanteile in der flüssigen Phase in Ammoncarbonate überführt werden. Dabei können als CO₂-haltiges Gas wieder Biogas bzw. Abgase aus der Biogasverbrennung verwendet werden, was das Verfahren besonders wirtschaftlich macht.

Gemäß vorliegender Erfindung wird also, kurz zusammengefaßt, ein faulfähiges Substrat mit Überschußschlamm aus einer aeroben Nachbehandlung vermischt und einer Biogasanlage zugeführt, wo die organischen Komponenten der Schmutzfracht in Methan, Kohlendioxid und Ammoniak umgesetzt werden. Als Harnstoff vorliegender Stickstoff wird ebenfalls in Ammoniak übergeführt. 'Jas ausgefaulte Substrat kann alkalisiert werden, um das Ammonium-Ammoniak-Gleichgewicht weiter in Richtung zum freien Ammoniak zu verschieben und gegebenenfalls mit einem Flockungsmittel versetzt, um die Inhaltsstoffe der ausgefaulten Substrate leichter abzuscheiden und zu verhindern, daß sich in den nachgeschalteten Kolonnen zur NH₃-Strippung und -Carbonisierung Niederschläge bilden, die zu Verstopfungen derselben führen.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäKe Verfahren wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei der Aufbau einer diesbezüglichen Anlage in der Zeichnung in Form eines Blockdiagramms wiedergegeben ist.

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus drei Hauptgruppen, nämlich aus einer Biogasanlage I, einer NH₃-Strippung Il und einer Aerob-Kläranlage III.

Die Biogasanlage I weist zwei Reaktoren auf, in welchen eine ständige Durchmischung des Inhalts mittels je einer Archimedes-Spirale mit Loitrohr vorgenommen wird. Die Archimedes-Spirale fördert dabei den suspendierten Schlamm mit Substrat nach oben, wobei über eine einfache Verteilvorrichtung dieser nach oben geförderte Schlamm gleichmäßig auf die Oberfläche des Substrats verteilt wird. Dies bewirkt einerseits eine optimale Durchmischung und andererseits eine Vermeidung von Inkrustation und unkontrollierten Bodenablagerungen. Die Fördermenge der Archimedes-Spirale wird dabei so eingestellt, daß sich dennoch suspendierte Teile in dem unteren Bereich jedes Reaktors absetzen und von diesem dann als Schlamm abgezogen werden können. Weiter bildet sich innerhalb des Reaktors eine Zone aus, welche überwiegend aus flüssiger Phase mit Schwebstoffinhalt besteht. Diesen Biogasreaktoren ist ein Mischbehälter 1 vorgeschaltet, in welchem das über die Leitung 2 zugeführte Rohsubstrat, vorliegend Rohgülle, mit aus der Aerob-Kläranlage III über die Leitung 3 zugeführtem Schlamm vermischt werden kann. Dieses Gemisch wird über die Leitung 4 der Biogasanlage zugeführt. Das in der Biogasanlage erzeugte Biogas wird über die Leitung 5 einer Biogassammelleitung 6 zugeführt. Von dieser Biogassammelleitung 6 kann ein Biogasmotor 7 über eine Leitunp 8, bzw. kann über eine Leitung 9 auch eine Heißwasserproduktionsstelle 10 versorgt werden. Überschüssiges Biogas wird über eine Leitung 11 einer Abfackeleinrichtung 12 zugeführt. Sollten in dem gesamten Betrieb noch weitere Biogasabnehmer vorhanden sein, dann könnte das Biogas über eine Leitung 13 diesen Biogasverbrauchern zugeführt werden. Mit Hilfe des Biogasmotors 7 wird elektrische Energie erzeugt, die dann dem gesamten Betrieb zur Verfugung steht. Der in der Biogasanlage anfallende Schlamm wird über die Leitung 14 einem Mischer 15 zugeführt, in welchen ein von einer Alkalisierungsanlage 16 kommendes Gemisch aus flüssiger Phase undgebranntem Kalküber die Leitung 17 eingeführt wird. Das

aus dem Mischer 15 kommende Gemisch v. !'d über die Leitung 18 zu einer Dekantationsstation 19 geführt, in welcher konzentrierter Schlamm und anaerob und mechanisch gereinigte flüssige Phase voneinander getrennt werden. Der konzentrierte Schlamm wird über die Leitung 20 und die anaerob und mechanisch gereinigte flüssige Phase über die Leitung 21 abgeführt. Ein Teil der anaerob und mechanisch gereinigten flüssigen Phase wird über die Leitung 22 einem Mischer 23 zugeführt, in welchem die schon erwähnte Mischung zwischen anaerob und mechanisch gereinigter flüssiger Phase und gebranntem Kalk, welcher über die Leitung 24 in den Mischer 23 eingebracht wird, erfolgt. Die über die Leitung 21 aus:; etende anaerob und mechanisch gereinigte flüssige Phase, welche bereits alkalisiert ist, wird dann in die NH₃-Strippungsstation Il eingeführt, in welcher durch Einblasen von Inertgas, Luft oder dgl. das NH₃ ausgetrieben wird. Das Inertgas bzw. die Luft wird über die Leitung 25 in die Strippkolonne eingebracht. Dabei können mehrere Stripperkolonnen hintereinandergeschaltet sein, wobei diese als Füllkörperkolonnen ausgeführt sein können. Die von den Stripperkolonnen austretenden Abgase werden dann über ein Kondensationssystem geführt, welches als erste Stufe einen Dephlegmator, der als direkter Kondensator mit Füllkörperfüllung und Umwälzung/Kühlung ausgebildet ist, als zweite Stufe einen Kondensator, der als Röhrenwärmeaustauscher ausgebildet ist und als dritte Stufe einen Gaskühler der gleichfalls als Röhrenwärmeaustauscher ausgebildet ist, aufweist. Aus dem Kondensationssystem austretendes NH₃-Wasser wird über eine Leitung 26 aus der NH₃-Strippungsstation Il abgeführt. Die flüssige Phase, welche aus den Stripperkolonnen austritt, wird dann mit einem CO₂-haltigen Gas behandelt, um den pH-Wert wieder zu senken. Als CO₂-haltiges Gas wird dabei Abgas aus einem Biogasbrenner, welcher zur Heißwasserproduktion 10 eingesetzt wird, verwendet. Dieses Abgas wird über die Leitung 27,28 in die NH₃-Strippungsstation Il eingeführt. Ein weiterer Teil des über die Leitung 27 zugeführten Abgases wird über die Leitung 29 einer NH₃-Carbonisierungsanlage 30 zugeführt, in welcher die über die Leitung 26 austretenden NH₃-Wässer mit COj-haltigem Abgas versetzt werden, um das Ammoniak in Ammoncarbonate überzuführen, welche über die Leitung 31 aus der NH₃-Carbonisierungsanlage 30 abgeführt werden. Die für die NHrStrippung benötigte Wärme, die notwendig ist, um die zu behandelnde reine flüssige Phase auf Strippungstemperatur zu erhöhen, v/ird von der Heißwasserproduktion 10 über die Leitung 32 in die NH₃-Strippungsstation Il eingeführt. Das für die Kondensation erforderliche Kühlwasser wird über die Leitung 33 eingebracht, und über die Leitung 34 das entstandene Warmwasser abgeführt. Ein weiterer Teil dor Wärmeenergie wird von der NH₃-Strippung über die Leitung 35 der Biogasanlage I zugeleitet. Die gestrippte flüssige Phase wird über die Leitung 36 einem Mischer 37 zugeleitet, in welchem die gestrippte flüssige Phase mit CO2-ha!tigem Gas und Wasser behandelt und damit neutralisiert wird. Diese neutralisierte gestrippte flüssige Phase wird oer Aerob-Klär-Anlage III zugeleitet, in welcher auch Waschwässer aus der NH₃-Strippung über eine Leitung 38 eingebracht werden können. Der Klärschlamm aus der Aerob-Klär-Anlage kann über die Leitung 3 dem Mischbehälter 1 der Biogasanlage I zugeführt werden. Die aus der Aerob-Klär-Anlage austretenden gereinigten Wässer werden über die Leitung 39 einem Vorfluter oder Simultanteichen zugeleitet.

Die in dam Biogasmotor 7, in der Abfackeleinrichtung 12, in der HN₃-Strippiing Il und in der Heißwasserproduktion *.O sowie in der Aerob-Klär-Anlage III anfallenden Abgase werden über die Leitungen 40,41,42,43,44,45 einer Abgassammelleitung 46 zugeführt, in welche auch die von der NH₃-Carbonisierung kommende Abgasleitung 47 einmündet. Die über die Abgasleitung 46 austretenden Abgase können dann über einen nicht dargestellten Biofilter zusätzlich noch von weiteren Geruchsstoffen befreit werden. Der für den Betrieb des Biogasmotors 7, für die Abfackeleinrichtung 12 sowie für den Heißwasserbrenner 10 erforderliche Sauerstoffbedarf wird über eine Außenluftleitung 48 und Zweigleitungen 49,50 und 51 den jeweiligen Stationen zugeführt.

Das von der Heißwasserproduktion 10 kommende Warmwasser, das für die NH₃-Strippung nicht benötigt wird, wird über eine Leitung 52 an zusätzliche Verbraucher abgeführt. *

Bei Verarbeitung von Gülle, welche z. B. lus einem Schweinestall mit Naßentmistung kommt, beträgt die Verweilzeit in den Biogasreaktoren der Biogasanlage I etwa 18 bis 22 Tage, wobei die Temperatur in den Reaktoren bei etwa 37⁰C liegt. Die von der Biogasanlage abgeführte flüssige ^rhase, welche nach Abtrennjn des konzentrierten Schlammes, der einen Trockensubstanzgehalt von etwa 25 Gew.-% enthält, anfällt, weist ein pH von 10,9-11,3 auf und wird vor Eintritt in die Strippkolonne der NH₃-Strippung Il auf etwa 90°C erwärmt, wobei innerhalb des Stripper-Kondensationssystems ein Druck von etwa 1500mbar absolut gehalten wird. Die ablaufende flüssige Phase aus der NH₃-Strippung wird dann vor Einlaufen in die Aerob-Kiär-Anlage ül auf ein pH von 6.5 gebracht, wobei innerhalb der Aerob-Klär-Anlage eine Temperatur von 33⁰C gehalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich in einer dem Fachmann geläufigen Abwandlung ohne weiteres auch für andere Abwässer herangezogen werden, welche im Zuge einer Biogasgärung abbaubares biologisches Material enthalten.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Ammoniak und/oder sonstige geruchsaktive Substanzen sowie Feststoffe enthaltenden, organisch belasteten Abwässern, wie z. B. Gülle oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Abwässer einer Biogasgärung unterworfen werden, danach

b) die Feststoffe, z. B. durch Dekantieren, abgetrennt,
und

c) der Ammoniak und/oder die sonstigen geruchsaktiven Substanzen durch Durchleiten von Inertgas, Luft od. dgl. aus der flüssigen Phase ausgetrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchleiten von Inertgas, Luft od. dgl. in einem geschlossenen, gegebenenfalls unter Überdruck stehenden System erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Durchleiten von Inertgas austretenden Abgase, gegebenenfalls nach Durchlaufen eines Kondonsationssystems, von Geruchsstoffen adsorptiv, z. B. über einen Biofilter, weitgehend befreit werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniakanteile der aus dem Kondensationssystem austretenden Abwasser durch Durchleiten von Biogas bzw. Abgase aus der Biogasverbrennung in Ammoncarbonate übergeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Phase der zu reinigenden Abwässer vor dem Durchleiten des Inertgases, der Luft od. dgl., vorzugsweise durch Zusatz von Kalkmilch, alkalisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalkmilch dem aus der Biogasgärung kommenden Substrat vor der Feststoffabscheidung zugesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalkmilch durch Auflösen von gebranntem Kalk in der flüssigen Phase der zu reinig·, nden Abwasser hergestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Phase der zu reinigenden Abwasser nach dem Durchleiten des Inertgases, der Luft od. dgl. durch Durchlei' «n von CO₂-haltigem Gas, neutralisiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als CO₂-haltiges Gas Biogas bzw. Abgas aus der Biogasverbrennung verwendet werden.