DE10000258A1 - Vorrichtung und Verfahren zur biologischen Nachreinigung von Waschabwässern - Google Patents

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur biologischen Vor- oder Nachreinigung von Waschabwässern in einer Abwasseraufbereitungsanlage, die wenigstens eine biologische Aufbereitungsstufe mit nachgeschaltetem Speicherbehälter aufweist, wobei in dem Speicherbehälter wenigstens eine sackartige Aufnahmeeinrichtung, enthaltend mikrobiologisch besiedelbare Bioträger, angeordnet ist. Das für die Autowäsche erforderliche Wasser wird wahlweise je nach Qualitätsanforderung entweder dem zwischen der biologischen Aufbereitungsstufe und nachgeschalteten Speicherbehälter angeordnetem Reinwassertank oder dem Speicherbehälter direkt entnommen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur biologischen Vor- oder Nachreinigung von Waschabwässern in einer Abwas­ seraufbereitungsanlage, insbesondere von Autowaschanlagen, die wenigstens eine biologische Aufbereitungsstufe mit nachgeschaltetem Speicherbehälter auf­ weist, wobei in dem Speicherbehälter wenigstens eine sackartige Aufnahme­ einrichtung enthaltend mikrobiologisch besiedelbare Bioträger angeordnet ist und wobei die Anlage optional jeweils einen vorgeschalteten Schlammfang sowie eine nachgeschaltete Entkeimung umfassen kann.

Abwasseraufbereitungsanlagen mit mechanischer und/oder biologischer Auf­ bereitungsstufe sind bekannt. So beschreibt die DE 196 04 164 ein Verfahren zur Waschwasseraufbereitung in Autowaschanlagen sowie eine Vorrichtung dazu, bei dem das Waschabwasser aus dem Zulauf der Autowaschanlage in einen Schlammfang geführt wird, wo es durch Sedimentation von sedimentierbaren Inhaltsstoffen befreit wird und anschließend in ein Speicherbehälter geleitet wird. Nach anschließendem Durchlaufen eines Schwebstoffilters wird das zu reinigende Wasser in eine biologische Reinigungsstufe eingebracht, die in Form eines Bioreaktors ausgebildet ist. Im Bioreaktor wird das Abwasser im wesentli­ chen von seinen organischen Schadstofffrachten befreit. Die organischen Schad­ stofffrachten werden durch Mikroorganismen abgebaut, die den Bioreaktor be­ siedeln. Zur Vermeidung von insbesondere Geruchsbelästigungen wird der Bio­ reaktor aerob betrieben. Zum Zwecke des aeroben Betriebes wird das Waschab­ wasser in der biologischen Reinigungsstufe oder unmittelbar davor hinreichend mit Luftsauerstoff angereichert.

Nach Durchlaufen der biologischen Reinigungsstufe wird das gereinigte Wasser in einen Reinwasserbehälter geleitet, wo es gesammelt wird und zum Abruf für den nächsten Waschvorgang bereitsteht. Zur Erhöhung des Reinigungsgrades kann das im Reinwasserbehälter befindliche gereinigte Abwasser zu Zeiten ge­ ringer Waschaktivität alle oder einzelne der zuvor genannten Reinigungsstufen abermals durchlaufen.

Obwohl die Abwasserreinigungsanlagen nach dem Stande der Technik im Nor­ malbetrieb einen hinreichenden Reinigungsgrad des abzugebenden Wassers er­ reichen, weisen derartige Anlagen einige Nachteile auf.

Insbesondere zu Zeiten hoher Waschaktivität, bei denen in kurzen Zeiträumen große Mengen an Wasser aus dem Reinwasserbehälter angefordert werden und dem damit verbundenen hohen Durchsatz an Wasser durch die Reinigungsan­ lage, kann es dazu kommen, daß der Reinigungsgrad und damit die Qualität des abgegebenen gereinigten Wassers sinken. Dies ist insbesondere durch die nicht hinreichende Verweilzeit des zu reinigenden Wassers im Bioreaktor bedingt.

Auch werden teilweise Abwasserreinigungsanlagen bereits im Normalbetrieb an der oberen Grenze ihrer Reinigungskapazität oder oberhalb ihrer ursprünglich konzipierten Reinigungskapazität betrieben, soweit z. B. die Waschkapazitäten gesteigert wurden und damit die Menge an anzuforderndem Waschwasser. Häu­ fig führt dies zu einer Verschlechterung des Reinigungsgrades des abzugebenden Wassers.

Hinzu tritt, daß gerade bei älteren Anlagen die gesetzlichen Anforderungen an den Reinigungsgrad des abzugebenden Waschwassers gestiegen sind und folglich die gesetzlichen Anforderungen nicht mehr erfüllt werden.

Die bekannte und übliche Maßnahme, um diesen Anforderungen gerecht zu wer­ den, nämlich eine teilweise oder vollständige Neuerstellung der Abwasserreini­ gungsanlage, wird aufgrund der damit verbundenen Kosten, des erhöhten Auf­ wandes und des erhöhten Raumbedarfes allgemein als nachteilig empfunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Tech­ nik zu überwinden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur biologischen Vor- oder Nachbehandlung von Abwässern bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vorrich­ tungen zur biologischen Vor- oder Nachreinigung von Abwässern bereitzustellen, wobei Güte und/oder Menge des gereinigten Abwassers erhöht werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vorrich­ tungen zur biologischen Vor- oder Nachbereitung von Abwässern bereitzustellen, wobei Güte und Menge des gereinigten Abwassers erhöht werden können, ohne daß bauliche Veränderungen an bestehenden oder konzeptionierten Abwasserauf­ bereitungsanlagen durchgeführt werden müssen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vorrich­ tungen zur biologischen Vor- oder Nachbehandlung von Abwässern bereitzustel­ len, wobei die Mengen der organischen Schadstofffrachten erhöht werden kön­ nen, ohne die Qualität des Reinwassers zu verschlechtern.

Gelöst werden die Aufgaben mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.

Die vorliegende Erfindung geht von bekannten Abwasserreinigungsanlagen mit einer biologischen Aufbereitungsstufe mit vorgeschaltetem Schwebstoffilter so­ wie einem nachgeschalteten Reinwassertank, aus dem das Wasser über die Waschanlage einen Schlammfang passiert und in einem Speicherbehälter ge­ sammelt wird, aus. Vorzugsweise ist die biologische Aufbereitungsstufe eine aerob arbeitende Aufbereitungsstufe.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Leistungsfähigkeit einer Wasseraufarbeitungsanlage mit biologischer Reinigungsstufe deutlich in qualita­ tiver und quantitativer Hinsicht gesteigert werden kann, indem in dem Spei­ cherbehälter mit Bioträgern versehene sackartige Aufnahmeeinrichtungen für diese Bioträger angeordnet werden. Die Anordnung hat dabei so zu geschehen, daß die Aufnahmeeinrichtungen in Kontakt mit dem zu reinigenden Wasser ste­ hen und zumindest teilweise von diesem durchströmt werden.

Die Bioträger werden dabei von schadstoffabbauenden Mikroorganismen be­ wachsen, die aus der biologischen Aufarbeitungsstufe herrühren können, wobei die Bioträger durch frei im Wasser befindliche Mikroorganismen beimpft werden können, die sich aus der biologischen Aufbereitungsstufe herausgelöst haben. Insbesondere bei der Verwendung von Bioreaktoren als biologische Aufberei­ tungsstufe kommt es zu einem vermehrten Auftreten von freien Mikroorganis­ men im Waschabwasser, wenn die Bioreaktoren zum Zwecke der Reinigung rückgespült werden.

Durch den Kunstgriff der Anordnung von mit Mikroorganismen besiedelten Bio­ trägern enthaltenden sackartigen Aufnahmeeinrichtungen im Speicherbehälter wird die Reinigungswirkung der biologischen Reinigungsstufe unterstützt, was zu einer deutlichen Leistungssteigerung in der Reinigung führt. Besonders be­ achtlich ist dabei, daß der als Lager- und Abrufbehälter wirkende Speicherbe­ hälter üblicherweise ein deutlich größeres Füllvolumen aufweist als die biolo­ gische Reinigungsstufe. Hieraus ergibt sich, daß die durchschnittliche Auf­ enthaltsdauer des zu reinigenden Waschwassers im Speicherbehälter die Auf­ enthaltsdauer in der biologischen Reinigungsstufe übersteigt.

Die sackartigen Aufnahmeeinrichtungen sind so ausgebildet, daß das zu reini­ gende Abwasser durch diese hindurchströmen kann. Obwohl die Maßgabe des freien Durchströmens des zu reinigenden Abwassers die einzige Einschränkung darstellt, so ist es doch bevorzugt, daß die Aufnahmeeinrichtungen aus einem engmaschigen Netz aus verrottungsfestem Kunststoff gebildet sind. Hieraus er­ gibt sich der Vorteil, daß die Aufnahmeeinrichtungen vollständig von dem Ab­ wasser durchströmt werden können, während gleichzeitig die Aufnahmeeinrich­ tungen hinreichende mechanische Stabilität bei geringem Eigengewicht auf­ weisen. In unbefülltem Zustand sind die Aufnahmeeinrichtungen platzsparend zusammenlegbar, wodurch eine nachträgliche Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem vorgefertigten Speicherbehälter erleichtert wird. Insbeson­ dere soweit der Speicherbehälter nur durch ein Mannloch zugänglich ist.

Die sackartigen Aufnahmeeinrichtungen werden mittels Halteeinrichtungen in dem Speicherbehälter angeordnet. Vorteilhafterweise wird dabei die Anordnung so gewählt, daß sich die in der sackartigen Aufnahmeeinrichtung befindlichen Bioträger in dem Bereich der betriebsbedingt wechselnden Füllstandshöhen be­ findet. Durch diesen Kunstgriff wird, durch die betriebsbedingten auf und ab­ steigenden Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Speicherbehälters, eine gute Durch­ spülung der mit schadstoffabbauenden Mikroorganismen bewachsenen Bioträger erreicht. Ein zusätzliches Umpumpen oder Zirkulieren des zu reinigenden Ab­ wassers innerhalb des Speicherbehälters ist somit nicht notwendig.

Ein Austrocknen der Bioträger sowie der darauf befindlichen Mikroorganismen und einer damit verbundenen Schädigung der Mikroorganismen ist, insbeson­ dere bei betriebsbedingten längeren geringen Füllstandshöhen innerhalb des Speicherbehälters, bei dem sich ein Teil der sackartigen Aufnahmeeinrichtung sowie der darin befindlichen Bioträger oberhalb des Wasserspiegels befinden, nicht zu befürchten. Durch die Bioträger wird hinreichend Wasser angesaugt, um die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindlichen Bioträger und Mikroorga­ nismen ausreichend mit Wasser zu versorgen.

Die Mikrobiologie auf den Bioträgern kann mit der in der biologischen Rei­ nigungsstufe identisch sein. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß keine zusätzli­ chen Maßnahmen zur Einstellung und dem Erhalt der auf den Bioträgern be­ findlichen Mikrobiologie ergriffen werden müssen.

Ein Animpfen der Bioträger ist ebenfalls nicht notwendig, da bereits im Normal­ betrieb geringe Mengen der betreffenden Mikroorganismen aus der biologischen Reinigungsstufe heraustreten und sich im Gesamtsystem befinden, die sich ohne Ergreifen weiterer Maßnahmen auf den Bioträgern ansiedeln und einen ent­ sprechenden Bewuchs bilden. Unterstützt wird die Ansiedlung von Mikroorga­ nismen auf den Bioträgern im Reinwassertank, in dem die biologische Rei­ nigungsstufe rückgespült wird, wobei größere Mengen an Mikroorganismen in das zu reinigende Abwasser gelangen. Bei dem Rückspülen handelt es sich um eine übliche Maßnahme im Betrieb von biologischen Reinigungsstufen, insbe­ sondere soweit diese als Festbettreaktoren ausgeführt sind. Bestehende Abwas­ seraufbereitungsanlagen mit biologischer Reinigungsstufe verfügen in der Regel über die zur Rückspülung notwendigen Vorrichtungen, wodurch keine baulichen Änderungen an bestehenden Abwasseraufbereitungsanlagen notwendig sind.

Zur Vermeidung von insbesondere Geruchsbelästigungen werden biologische Aufbereitungsstufen üblicherweise mit einer aerob arbeitenden Mikrobiologie betrieben. Um den Sauerstoffbedarf der schadstoffabbauenden Mikroorganismen in der biologischen Reinigungsstufe zu decken, wird in oder vor der biologischen Reinigungsstufe dem Abwasser Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, zuge­ fügt. Der Sauerstoffbedarf der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindli­ chen Mikroorganismen kann ebenfalls über die in üblichen Anlagen bereits vor­ handene Sauerstoffzuführungsvorrichtung gedeckt werden. Dabei gilt nur die Maßgabe, daß der Sauerstoffgehalt des aus der biologischen Aufbereitungsstufe austretenden und in den Speicherbehälter geführten Wassers so eingestellt wird, daß ein Wachstum der im Speicherbehälter befindlichen Mikroorganismen si­ chergestellt ist. Als hinreichend wird ein Sauerstoffgehalt im Wasser von 5 bis 6 mg/l angesehen.

Als Bioträger sind bekannte und übliche Trägermaterialien zum Bewuchs von Mikroorganismen geeignet, soweit sie über die Fähigkeit verfügen, hinreichend Wasser in Zeiten anzusaugen, in denen der Wasserspiegel im Speicherbehälter unter die Füllhöhe der Bioträger fällt, die sich innerhalb der im Speicherbehälter angeordneten sackartigen Aufnahmeeinrichtungen befinden.

Als besonders geeignet zeigten sich Bioträger, die aus einem Gemisch aus Kunst­ stoff und Kohle extrudiert sind. Dieses Material ist sehr porös und eignet sich deshalb sehr gut für die Ansiedlung von Mikroorganismen. Auch zeigt das Mate­ rial eine gute Wasseraufnahme- und -ansaugfähigkeit.

Der besondere Bioträger zeichnet sich als Haufwerk durch eine hohe Durchströ­ mungsgeschwindigkeit und eine hohe Besiedlungsfläche für die Mikro­ organismen aus.

Die geeigneten Bioträger haben vorzugsweise eine zylindrische Form mit einer Länge von etwa 2 cm und einem Durchmesser von 12 bis 15 mm und werden lose in die sackartige Aufnahmeeinrichtung geschüttet.

Die Form der Bioträger ergibt bei Erschütterungen größere Hohlräume und för­ dert damit eine gute Durchspülung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die sackartigen Aufnahmeeinrichtungen werden üblicherweise zu einem Drittel mit Bioträgern befüllt. Zur Erhöhung der Reinigungskapazität können die Auf­ nahmeeinrichtungen jedoch auch vollständig befüllt werden.

Zur Vermeidung des Ausspülens von Bioträgern aus der Aufnahmevorrichtung können diese verschlossen werden, insbesondere mittels einer Kappe, die über einen Reißverschluß mit den Aufnahmevorrichtungen verbunden ist.

Die Größe der Aufnahmeeinrichtungen und das damit verbundene Füllvolumen an Bioträgern ist nicht beschränkt. Aus Handhabungsgründen haben sich Auf­ nahmeeinrichtungen von einer Höhe von 50 cm und einem Durchmesser von 50 cm bewährt, die mit bis zu einem Drittel an Bioträgern befüllt sind. Diese sind insbesondere vom Gewicht her leicht handhabbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halteeinrichtung zur Anordnung der Aufnahmeeinrichtungen im Speicherbehälter ein zerlegbares Gestell aus ei­ nem korrosionsfesten Material, insbesondere Edelstahl. Das Gestell ist dabei so ausgebildet, daß es sich auf dem Boden des Speicherbehälters abstützt und die Aufnahmeeinrichtung in das Gestell eingehängt wird. In Abhängigkeit der Größe des Speicherbehälters und des Gestells sowie der geforderten Reinigungsleistung können mehrere Aufnahmeeinrichtungen in das Gestell eingehängt werden.

Diese bevorzugte Ausführungsform der Halteeinrichtung hat den Vorteil, daß keine weiteren bautechnischen Maßnahmen am Speicherbehälter durchgeführt werden müssen. Insbesondere sind keine Bohrungen im Inneren des Speicherbe­ hälters anzubringen, die gegebenenfalls zu Abdichtungsproblemen führen kön­ nen. Durch die Zerlegbarkeit des Gestells ist eine Nachrüstung von bestehenden oder vorgefertigten Speicherbehälter auch unter beengten Bedingungen möglich, insbesondere in Fällen, in denen der Speicherbehälter nur durch eine Inspek­ tionsöffnung oder ein Mannloch zugänglich ist.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der einzigen Figur erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.

Fig. 1 zeigt einen Speicherbehälter 1 mit einem üblichen Fassungsvolumen von etwa 6 bis 10 m³ Wasser. In dem Speicherbehälter befinden sich sechs sackartige Aufnahmeeinrichtungen 2 (vier Stück nicht gezeigt) mit einem Durchmesser von 50 cm und einer Höhe von 50 cm, die aus einem verrottungsfesten Kunststoff­ netz gefertigt sind. Der Durchmesser von 50 cm entspricht der üblichen Größe des Mannloches 9, wodurch die mit Bioträgern 4 befüllten Aufnahmeeinrichtun­ gen problemlos z. B. zum Zwecke der Reinigung aus dem Speicherbehälter 1 ent­ nommen werden können. Die Aufnahmeeinrichtungen 2 sind etwa zu einem Drittel mit Bioträgern 4 befüllt und an ihrer Oberseite mit einem Deckel 5 ver­ schlossen. Der Deckel 5 ist ebenfalls aus einem verrottungsfesten Kunststoffnetz gefertigt und mit einem Reißverschluß 6 an der Aufnahmeeinrichtung befestigt. Die Aufnahmeeinrichtungen 2 sind über die Laschen 7 in der Halteeinrichtung 3 eingehängt, in der sie durch ihr Eigengewicht verbleiben.

Die Halteeinrichtung 3 ist ein zerlegbares Gestell aus rostfreiem Stahl, das sich über die Füße 8 am Boden 12 des Speicherbehälters abstützt.

Der Speicherbehälter 1 wird über den Zulauf 10 mit sauerstoffangereichertem Wasser aus der biologischen Aufbereitungsstufe oder über die Waschanlage beim normalen Autowaschbetrieb direkt sowie bei Rückspülvorgängen oder der Nachtlaufschaltungen (nicht gezeigt) beschickt. Für Waschzwecke angefordertes Wasser wird über die Unterwasserpumpe 11 dem Bio-Reaktor zugeführt und in einem Reinwassertank bevorratet oder direkt aus dem Speicherbehälter bei­ spielsweise für eine Unterbodenreinigung entnommen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur biologischen Vor- oder Nachreinigung von Abwasser in ei­ ner Abwasseraufbereitungsanlage, insbesondere für Autowaschanlagen, die wenigstens eine biologische Aufbereitungsstufe und einen Speicherbehälter umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens eine sackartige Aufnahmeeinrichtung aus einer wasserdurchlässigen, verrot­ tungsfesten Hülle umfaßt, wobei die sackartige Aufnahmeeinrichtung we­ nigstens teilweise mit mikrobiell besiedelbaren Bioträgern befüllt ist und weiterhin die Vorrichtung im Speicherbehälter angeordnet ist, wobei die Vorrichtung in Kontakt mit dem zu reinigenden Wasser steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasser­ durchlässige, verrottungsfeste Hülle ein Kunststoffnetz ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sackartige Aufnahmeeinrichtung verschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnah­ meeinrichtung mit einem Deckel verschlossen ist, der mit einem Reißver­ schluß an der sackartigen Aufnahmeeinrichtung befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung mindestens zu 1/3 bis vollständig mit Bioträgern befüllt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bioträger mit schadstoffabbauenden Mikroorganismen besiedelt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sackartige Aufnahmeeinrichtung mittels einer Halteein­ richtung im Speicherbehälter angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteein­ richtung als Gestell aus einem korrosionsfesten Material, vorzugsweise rost­ freiem Stahl, ausgebildet ist und daß sie sich am Boden des Speicherbe­ hälters abstützt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung zerlegbar ist.

10. Bioträger zur mikrobiellen Besiedlung von schadstoffabbauenden Mikro­ organismen, dadurch gekennzeichnet, daß der Bioträger aus einem Gemisch aus Kohle und/oder Kunststoff extrudiert ist und weiterhin eine hohe Porosität aufweist.

11. Bioträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bioträger ein zylindrischer Körper mit einem Durchmesser von 12 bis 15 mm und einer Länge von etwa 2 cm ist.

12. Verfahren zur Abwasseraufbereitung, insbesondere in Autowaschanlagen, wobei das Wasser nach Durchlaufen einer biologischen Aufbereitungsstufe über insbesondere eine nachgeschaltete Entkeimung in eine Autowaschan­ lage oder beim Rückspülen oder beim Nachtlauf direkt in einen Speicherbe­ hälter geführt wird, wobei optional das Wasser einen vorgeschalteten Schlammfang durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicherbehälter eine biologische Vor- oder Nachreinigung durchgeführt wird, wobei das Wasser durch sackartige Aufnahmeeinrichtungen strömt, die mit schad­ stoffabbauenden Mikroorganismen beladene Bioträger enthält.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser beim Durchlaufen der biologischen Aufbereitungsstufe so weit mit Sau­ erstoff gesättigt wird, daß es nach Eintritt in den Speicherbehälter noch hinreichend Sauerstoff enthält, um ein Wachstum von aeroben Mikro­ organismen zu ermöglichen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser beim Eintritt in den Speicherbehälter einen Sauerstoffgehalt von 5 bis 6 mg/l aufweist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchstömen des Wassers durch die sackartigen Aufnahmeeinrich­ tungen durch betriebsbedingte Änderungen der Füllstandshöhe des Spei­ cherbehälters unterstützt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der mikrobielle Bewuchs der Bioträger durch frei im Abwasser befindli­ che Mikroorganismen bewirkt wird, die aus der biologischen Rei­ nigungsstufe herausgelöst sind, insbesondere durch Rückspülen der biolo­ gischen Reinigungsstufe.