DE102007037179A1 - Verfahren zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser mit hohen Anteilen an Mineralölen, Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten, insbesondere aus Autowerkstätten, metallverarbeitenden Betrieben oder dergl., sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser mit hohen Anteilen an Mineralölen, Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten, insbesondere aus Autowerkstätten, metallverarbeitenden Betrieben oder dergl., sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser mit hohen Anteilen an Mineralölen, Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten, insbesondere aus Autowerkstätten, metallverarbeitenden Betrieben oder dgl., bei dem das Abwasser zunächst einer Vorklärung (2) zur Abtrennung der im Rohabwasser enthaltenen sedimentationsfähigen Feststoffe zugeführt wird. Nachfolgend wird das Abwasser einem nach dem Prinzip des fluidisierten Festbetts arbeitenden Bioreaktor (4) zugeführt, in dem das Abwasser durch eine regelbare bodennahe Belüftung (7) von einer Vielzahl feinperliger Luftblasen durchströmt wird. Das aus einer Vielzahl schwimmfähiger offenzelliger Schaumkörper bestehende Festbett ist von einer einen Biofilm bildenden Biozönose aerober, fakultativ anaerober und anaerober Mikroorganismen besiedelt, durch die die organischen Verbindungen abgebaut werden. An den Schaumkörpern tritt hierbei wegen deren ausgeprägter Hydrophobizität eine verstärkte Adsorption der organischen Verbindungen auf. Das biologisch geklärte Abwasser wird nach Passage des Bioreaktors (4) unter Anlage eines subatmosphärischen Druckes mittels Querstromfiltration in einer Mikrofiltrationssäule (8) von Partikeln, Bakterien und Trübungen befreit und über eine Vakuumzelle (10) einem Brauchwasservorlagenbehälter (11) zugeführt, wobei das Abwasser in der Mikrofiltrationssäule (8) durch eine regelbare bodennahe Belüftung (9) von einer Vielzahl feinperliger Luftblasen ...

Description

  • Verfahren zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser mit hohen Anteilen an Mineralölen, Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten, insbesondere aus Autowerkstätten, metallverarbeitenden Betrieben oder dergl., sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser mit hohen Anteilen an Mineralölen, Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten, insbesondere aus Autowerkstätten, metallverarbeitenden Betrieben oder dergl., bei dem das Abwasser nach Durchlaufen einer Vorklärung zur Abtrennung der im Rohabwasser enthaltenen sedimentationsfähigen Feststoffe einem nach dem Prinzip des fluidisierten Festbetts arbeitenden Bioreaktor zugeführt wird, in dem das Abwasser durch eine regelbare bodennahe Belüftung von einer Vielzahl feinperliger Luftblasen durchströmt wird, wobei das aus einer Vielzahl schwimmfähiger offenzelliger Schaumkörper bestehende Festbett von einer einen Biofilm bildenden Biozönose aerober, fakultativ anaerober und anaerober Mikroorganismen besiedelt ist, durch die die organischen Verbindungen abgebaut werden.
  • Die Anforderungen an Anlagen zur Reinigung industrieller Abwässer sind in den meisten Industriestaaten in den letzten Jahren nicht nur gestiegen, auch wird zusehends die innerbetriebliche Kreislaufführung industrieller Abwässer gefordert. In diesem Zusammenhang stellt sich insbesondere die nachhaltige und kostengünstige Aufbereitung des in Werkstätten oder bei der Fahrzeugpflege und -aufbereitung anfallenden Abwassers als problematisch dar. Bereits die Behandlung dieser Abwässer mit Benzin- und Koaleszenzabscheidern ist aufgrund der häufig in emulgierter Form anfallenden Mineralöle bei gleichzeitiger Anwesenheit von Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten häufig mit Mängeln verbunden, so daß die umweltrechtlich in den meisten Industriestaaten geforderten Grenzwerte meist nur durch den Einsatz zusätzlicher Verfahren eingehalten werden können.
  • So werden insbesondere bei mit Emulsionen belastetem Abwasser zusätzlich chemische Anlagen gefordert, um die gesetzlichen Mindestanforderungen für die Einleitung in den Schmutzwasserkanal zu erfüllen. Diese Anlagen benötigen jedoch große Mengen an chemischen Zuschlagstoffen und führen in der Folge zu einer erheblichen Aufsalzung des Wassers, wodurch dessen Einsatz als Brauchwasser zur Kreislaufführung erheblich eingeschränkt, beziehungsweise unmöglich wird. Im besonderen wird durch das aufgesalzte Brauchwasser nicht nur die Reinigung von Oberflächen erschwert, sondern auch die Korrosion der zu reinigenden Oberflächen begünstigt.
  • Der alternative Einsatz von Anlagen, bei denen das Abwasser mit belebtem Schlamm vermischt und/oder intensiv belüftet wird, erlaubt eine nur begrenzte Entfernung der Abwasserinhaltsstoffe, wobei insbesondere stoßweise eingebrachte Substanzen nicht adäquat abgebaut werden können und die Einhaltung der umweltrechtlichen Mindestanforderungen für die Einleitung in den Schmutzwasserkanal bei derartigen Anlagen nur bei entsprechend geringer Belastung des Abwassers, beziehungsweise nur bei Abwesenheit emulgierter Mineralöle, möglich ist. Zudem ist eine räumliche und zeitlich beabstandete Trennung des belüfteten Abwassers von der großen Menge anfallenden Schlammes erforderlich. Die hierzu eingesetzten Filter verstopfen jedoch schnell und müssen entsprechend häufig aufwendig gereinigt werden. Diese Anlagen sind aufgrund ihrer Komplexität, der notwendigen Aufwendungen und deren ungenügender Betriebsstabilität insbesondere für kleine Werkstätten unrentabel und zudem ungeeignet, das Abwasser gleichwohl zu reinigen und als Prozesswasser wieder zur Verfügung zu stellen.
  • In diesem Zusammenhang bietet das aus der EP 0 857 697 B1 bekannte Verfahren, bei dem Mikroorganismen hauptsächlich auf in dem Abwasser frei beweglichen Aufwuchskörpern wachsen, enorme Vorteile. Dieses Verfahren ermöglicht über den biologischen Abbau in Kombination mit Bioakkumulation nicht enzymatisch eliminierbarer Abwasserinhaltsstoffe eine nahezu vollständige Entfernung aller im anfallenden Abwasser vorhandenen organischen Verbindungen, selbst noch vorhandener Emulsionen, Tenside und oberflächenaktiver Pflegekomponenten bei minimalem Kostenaufwand, wobei ein Reinigungsgrad über die umweltrechtlichen Mindestanforderungen für die Einleitung in den Schmutzwasserkanal hinaus erzielt wird, ohne das Abwasser in seiner Eignung als Prozesswasser zu beeinträchtigen.
  • Dennoch ist dieses Verfahren noch mit dem Nachteil behaftet, daß insbesondere bei Anlagen kleinerer Größenordnung, wie diese für kleinere Betriebe adäquat wären, größere Mengen stoßweise eingetragener organischer Verbindungen nicht schnell genug und ausreichend zuverlässig im Bioreaktor gebunden werden können und hierdurch vereinzelt dem biologischen Abbau entgehen können. Weiterhin ist das derart gereinigte Abwasser für die Verwendung als Brauchwasser für kleinere Betriebe, in denen typischerweise Hochdruck-Geräte eingesetzt werden, nur bedingt geeignet, da im Abwasser verbliebene Mikroorganismen als Aerosole in die Atemluft gelangen und möglicherweise zu unzulässigen Arbeitsplatzkonzentrationen führen könnten.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch größere Mengen stoßweise eingetragener organischer Verbindungen noch effektiver in der biologischen Stufe gebunden und abgebaut werden können und daß die Reinigung des biologisch geklärten Abwassers von organischen Partikeln und Mikroorganismen auf kostengünstige Weise ermöglicht ist. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß an den Schaumkörpern wegen deren ausgeprägten Hydrophobizität eine verstärkte Adsorption der organischen Verbindungen auftritt und daß das biologisch geklärte Abwasser nach Passage des Bioreaktors unter Anlage eines subatmosphärischen Druckes mittels Querstromfiltration in einer Mikrofiltrationssäule von Partikeln, Bakterien und Trübungen befreit und über eine Vakuumzelle einem Brauchwasservorlagenbehälter zugeführt wird, wobei das Abwasser in der Mikrofiltrationssäule durch eine regelbare bodennahe Belüftung von einer Vielzahl feinperliger Luftblasen durchströmt wird.
  • Der mit diesem Verfahren verbundene Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß die mit dem Abwasser eingebrachten organischen Verbindungen, insbesondere in Form kleinster Koaleszenzen oder auch als stoßweise eingetragene größere Mengen, noch effektiver an diejenigen Schaumkörper adsorbieren, die (noch) nicht von einem Biofilm überzogen sind und so unter Vermeidung einer weiteren Vermischung mit dem Abwasser zuverlässig in dem Bioreaktor zurückgehalten werden. Die derart gebundenen organischen Verbindungen werden dann nach Besiedelung der Schaumkörper mit stoffwechselspezifischen und gegenüber nicht sessilen Mikroorganismen deutlich stoffwechselaktiveren Mikroorganismen von diesen abgebaut. Hierbei ermöglicht die hohe Diversität und Populationszahl an Mikroorganismen den besonders nachhaltigen Abbau verschiedenstartiger im Abwasser enthaltener organischer Verunreinigungen, wobei diese Biozönose sessiler Mikroorganismen gegenüber den Effekten großer Mengen eingebrachter organischer Verbindungen wenig vulnerabel ist. Das für den aeroben Abbau der organischen Verbindungen jeweils erforderliche Sauerstoffangebot kann dabei bedarfsgerecht geregelt werden.
  • Während andere biologische Reinigungsverfahren funktionell wesentlich von der im Bioreaktor suspendierten Biomasse abhängen, ist diese bei dem erfindungsgemäßen biologischen Reinigungsverfahren vorteilhafterweise weder erforderlich noch in relavantem Umfang gegeben, wodurch die nachgeschaltete Mikrofiltrationsstufe eine wesentlich geringere Belastung mit einer eine Deckschicht bildenden Biomasse erfährt; hierbei wird die Entstehung einer die Filtrationsleistung herabsetzenden Deckschicht zusätzlich in Verbindung mit der Tangentialströmung des Abwassers und die nach oben gerichtete Belüftung auf effektive Weise verlangsamt, so daß im Ergebnis eine Optimierung der maximalen Standzeit der Mikrofiltrationselemente ohne deren chemische Reinigung ermöglicht ist. Hieraus ergibt sich eine bislang nicht erreichte wartungsarme und kostengünstige Nachklärung des biologisch gereinigten Abwassers. Weiterhin wird die umfassende Wiederverwendung des derart aufbereiteten Abwassers ermöglicht, ohne daß hierdurch eine Beeinträchtigung des Reinigungsergebnisses, eine Gesundheitsgefährdung oder eine geruchliche Belastung die Folge wäre.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es besonders bevorzugt, daß das aus dem ersten Bioreaktor herausgeführte Abwasser kaskadiert wenigstens einem zweiten Bioreaktor zugeführt wird, der bei zu dem ersten Bioreaktor analogen Aufbau eine andere Mikrobiozönose aufweist. Der hiermit verbundene Vorteil besteht zunächst im wesentlichen darin, daß die insgesamt für die Besiedlung mit stoffwechselaktiven Mikroorganismen zur Verfügung stehende Oberfläche entscheidend erhöht wird, ohne daß die sich aus einer bloßen Erhöhung des in einen Bioreaktor eingebrachten Festbettvolumens ergebenden Nachteile, wie etwa eine erschwerte Durchmischung und/oder Oxygenierung des Abwassers, in Kauf genommen werden müssen. Hierdurch wird somit die Kapazität des Systems für die Bindung, bzw. Aufnahme von eingetragenen organischen Verbindungen, sowie deren Spaltung und weitere Verstoffwechslung nochmals erhöht.
  • Andererseits werden durch den Einsatz eines in Serie geschalteten zweiten Bioreaktors Milieubedingungen geschaffen, die für eine Besiedlung mit der für den Abbau eines unter Umständen sehr breiten Spektrums an organischen Verbindungen notwendigen großen Diversität und Populationszahl an stoffwechselspezifischen Mikroorganismen erforderlich ist. Hierdurch wird die Nachhaltigkeit des Abbaus auch nur in geringen Mengen vorkommender und/oder schwerst, beziehungsweise nur sehr langsam abbaubarer organischer Belastungen weiter verbessert.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es dabei besonders bevorzugt, daß die mittlere Dichte der nur wenig oder nicht mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper unter der mittleren Dichte des sie umspülenden Abwassers liegt, so daß diese bevorzugt an den Wasserspiegel aufschwimmen und als Adsorbens auch für größere Mengen stoßweise eingetragener und auf der Wasseroberfläche aufschwimmender organischer Substanzen dienen, wobei die organischen Substanzen durch Besiedlung der Schaumkörper mit entsprechenden stoffwechselspezifischen Mikroorganismen über die Zeit abgebaut werden. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei kurzfristig sehr hohem Eintrag von organischen Substanzen diese einer weiteren Durchmischung mit dem Abwasser und den Abbau erschwerenden Emulgation entzogen werden und zu einem möglichst hohen Prozentsatz bereits im ersten Bioreaktor zurückgehalten sowie dem biologischen Abbau zugänglich gemacht werden. Hinsichtlich der Gefahr einer Verschleppung nicht abgebauter organischer Verbindungen mit dem Abwasser bietet der nachgeschaltete zweite Bioreaktor einen entscheidenden Sicherheitsgewinn, da diese Verbindungen hier mit hoher Wahrscheinlichkeit an die Schaumkörper adhärieren, bzw. von diesen aufgesaugt und einem nachfolgenden biologischen Abbau zugänglich gemacht werden.
  • Weiterhin bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, daß die überwiegend mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper aufgrund ihrer größeren mittleren Dichte als das sie umgebende Abwasser in den bodennahen Bereich des Bioreaktors absinken, wobei diese durch die bodennahe Belüftung intermittierend bis zum Wasserspiegel aufgetrieben werden. Hiermit ist der entscheidende Vorteil verbunden, daß das Abwasser und das derart fluidisierte Festbett in hohem Maße durchmischt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Kontakts gelöster und nicht gelöster organischer Verbindungen mit den Schaumkörpern einerseits und mit der die Spaltung und den Abbau ermöglichenden Biomasse andererseits gewährleistet wird. Hierbei ist wichtig, daß die mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper bei Adsorption größerer Mengen entsprechender organischer Verbindungen aufgrund eines zu dem sie umspülenden Abwasser resultierenden geringeren spezifischen Gewichts aufschwimmen und am Abwasserspiegel verbleiben. Dieser Anstieg der Biomasse im Bereich etwaiger auf der Abwasseroberfläche schwimmender Ölschichten ermöglicht eine weitere Erhöhung der Bindungskapazität und der Abbaukapazität des Systems.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl und das Füllvolumen der Schaumkörper in dem Bioreaktor so gewählt ist, daß durch ständigen gegenseitigen Kontakt ein Abrieb übermäßigen Zell- und Matrixvolumens auf der peripheren Oberfläche der Schaumkörper bewirkt wird. Hierdurch wird die den Abbau der organischen Verbindungen limitierende Diffusionsbarriere des Biofilms wirksam kontrolliert und eine suffiziente Regeneration der Mikroorganismenpopulationen erreicht.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß die Schaumkörper bei Herausführen des Abwassers aus dem Bioreaktor durch eine Siebeinrichtung zurückgehalten werden.
  • Bezüglich des möglichst vollständigen Abbaus der anfallenden Biomasse sowie Zuführung ausreichender Nährsubstanzen an die Mikroorganismen ist zudem vorgesehen, daß das Abwasser und/oder der in der Mikrofiltrationssäule anfallende Schlamm in die Vorklärung zurückgeführt wird. Hierdurch wird zudem die Gesamtmenge des anfallenden Schlamms entscheidend verringert, was im Hinblick auf ein unerwünschtes Zusetzen der Mikrofiltrationssäule und den damit verbundenen Wartungsaufwand vorteilhaft ist.
  • Weiterhin bevorzugt ist es, daß die sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des anfallenden Abwassers entwickelnde Biozönose in dem Bioreaktor durch eine differenzierte Porenverteilung der eingesetzten Schaumkörper beeinflußt wird, wobei sich die mittlere Porengröße im Zentrum des Schaumkörpers von der mittleren Porengröße in den peripheren Bereichen des Schaumkörpers unterscheidet, insbesondere kleiner als diese ist. Hierdurch kann die Gewichtung von aerobem zu fakultativ anaerobem oder anaerobem mikrobiellem Abbau trotz ggf. intensiver Belüftung des Bioreaktorinhalts entscheidend beeinflußt werden, so daß insbesondere die Ansiedlung fakultativ anaerober und anaerober Mikroorganismen auf den Schaumkörpern begünstigt werden kann.
  • Im Hinblick auf die Langlebigkeit und die Wartungsfreundlichkeit ist es weiterhin besonders bevorzugt, daß die in Kontakt mit dem Abwasser stehenden Oberflächen des Vorklärtanks und/oder des Bioreaktors und/oder des Mikrofiltrationssäulenbehälters und/oder der Rohrleitungen aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff gebildet sind.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß zur Regelung der Brauchwasseraufbereitung entsprechend positionierte Meßeinrichtungen zur direkten Erfassung oder indirekten Bestimmung von Abwasserparametern wie Füllstand, pH-Wert, Salzgehalt, Schadstoffkonzentration und dergleichen vorgesehen sind.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert; es zeigt:
  • 1 das schematische Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser.
  • Das beispielsweise bei einer Autowerkstatt, einem metallverarbeitenden Kleinbetrieb oder dergl. anfallende Rohabwasser wird erfindungsgemäß zunächst über einen Abwasserzulauf 1 an einen in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel überirdisch angeordneten Vorklärtank 2 geleitet, in dem sich die in dem Rohabwasser befindlichen sedimentationsfähigen Partikel als Schlamm absetzen. Dieser Vorklärtank 2 kann – wie auch alle weiteren verfahrensrelevanten Schritte – natürlich teilweise oder vollständig unterirdisch angeordnet sein, und kann zudem in hier nicht näher dargestellter Weise im Sinne einer Schlammabscheider-Kette mit weiteren Vorklärtanks in Serie geschaltet sein. Der entstehende Primärschlamm bedarf in jedem Falle der intervallweisen Entfernung.
  • Nachfolgend wird das derart vorgeklärte Abwasser durch eine Siebeinrichtung 3 zur Rückhaltung grober Verunreinigungen einem nach dem Prinzip des fluidisierten Festbetts arbeitenden Bioreaktor 4 zugeführt.
  • Das in der Zeichnung nicht näher dargestellte Festbett ist hierbei aus einer Vielzahl offenzelliger schwimmfähiger und hochgradig hydrophober Schaumkörper gebildet, die von einer Biozönose von Mikrorganismen besiedelt sind. Die Mikroorganismen sind typischerweise in einer gelartigen Biofilm-Matrix eingebettet, wobei die Entwicklung, die Zusammensetzung und der physiologische Zustand des Biofilms durch Transport- und Austauschprozesse zwischen Biofilm und Umgebung sowie durch Stoffwechselvorgänge innerhalb des Biofilms bestimmt werden. Je nach Milieubedingungen finden sich im Biofilm verschiedene Stoffwechseltypen, die sich in ihrem Sauerstoffbedarf (aerobe, fakultativ und obligat anaerobe Mikroorganismen) unterscheiden; neben heterotrophen aeroben Mikroorganismen, die organische C-Quellen verwerten, finden sich u. a. Nitrifikanten und Denitrifikanten. Der Abbau der organischen Abwasserverunreinigungen erfolgt nach Diffusion durch die Transportbarriere des Biofilms durch die stoffwechselspezifischen Mikroorganismen.
  • Das Abwasser wird vor Verlassen des Bioreaktors 4 durch eine die Schaumkörper in dem Bioreaktor zurückhaltende Siebeinrichtung 5 geführt. Gemäß der Erfindung kann das Abwasser dabei in hier nicht näher dargestellter Weise einem zweiten Bioreaktor zugeführt werden. Dieser kann einen im wesentlichen analogen Aufbau zu dem ersten Bioreaktor 4 aufweisen, wobei die auf dem fluidisierten Festbett wachsenden Mikroorganismen andere Milieubedingungen vorfinden, da die Zusammensetzung des hier maßgeblichen Abwassers eine andere ist, als die des dem ersten Bioreaktor zugeführten Abwassers. Wie auch in dem ersten Bioreaktor wird das Abwasser durch eine regelbare bodennahe Belüftung 7 von feinblasigen Luftperlen durchströmt und somit die Oxygenierung des Bioreaktors sichergestellt.
  • Alternativ hierzu kann das aus der Vorklärung kommende Abwasser zudem in hier ebenfalls nicht näher dargsetellter Weise direkt einem Bioreaktor 4 zugeführt wird, dessen Füllvolumen durch wenigstens eine im wesentlichen vertikal angeordnete korrosionsbeständige Trennwand in zwei Kompartimente unterteilt ist. Diese Kompartimente können zwecks Begrenzung der Durchmischung des Abwassers lediglich über bevorzugt im bodennahen Bereich der Trennwand angeordnete Ausnehmungen miteinander in Verbindung stehen, wobei die Schaumkörper mittels einer Siebeinrichtung im jeweiligen Kompartiment zurückgehalten werden. Hierdurch wird das Abwasser den Kompartimenten in Analogie zu den in klassischer Weise kaskadiert angeordneten Bioreaktoren ebenfalls nacheinander zugeführt, wobei sich auch hier die Milieubedingungen und somit die in den Kompartimenten anzutreffenden Biozönosen voneinander unterscheiden können, wodurch die für den nachhaltigen biologischen Abbau der im Abwasser enthaltenen organischen Verunreinigungen erforderliche Stoffwechselvielfalt auf einfache Weise bei geringem Platzbedarf ermöglicht wird.
  • Die wenig oder nicht mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper weisen dabei eine geringere mittlere Dichte auf, als das sie umgebende Abwasser, so daß diese bevorzugt an der Wasseroberfläche schwimmen und als Adsorbens auch größerer Mengen eingetragener und auf der Wasseroberfläche aufschwimmender organischer Substanzen dienen, wobei diese durch Besiedlung der Schaumkörper mit stoffwechselaktiven Mikroorganismen über die Zeit abgebaut werden. Im Gegensatz hierzu sinken die überwiegend mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper aufgrund ihrer größeren mittleren Dichte als das sie umspülende Abwasser in den bodennahen Bereich des Bioreaktors, um durch die bodennahe Belüftung intermittierend bis zum Wasserspiegel aufgetrieben zu werden. Bei Aufnahme größerer Mengen entsprechend leichter organischer Verbindungen schwimmen auch diese Schaumkörper bis zur Wasseroberfläche auf und verbleiben dort. Diese Schaumkörper stehen somit zusätzlich als Adsorptionspuffer für entsprechende organische Verbindungen zur Verfügung. Hierdurch wird einer belüftungs- und abwassereinleitungsbedingten weiteren Durchmischung der organischen Stoffe mit dem Abwasser, sowie eine weitere mögliche Emulgierung der Stoffe wirksam unterbunden. Die Anzahl und das Füllvolumen der Schaumkörper in dem Bioreaktor 4 ist so gewählt, daß durch ständigen gegenseitigen Kontakt ein Abrieb übermäßigen Zell- und Matrixvolumens auf der peripheren Oberfläche der Schaumkörper bewirkt wird.
  • Die sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des eingebrachten Abwassers entwickelnde Biozönose in dem Bioreaktor 4 wird zusätzlich durch eine differenzierte Porenverteilung der eingesetzten Schaumkörper beeinflußt, wobei sich die mittlere Porengröße im Zentrum des Schaumkörpers von der mittleren Porengröße in den peripheren Bereichen des Schaumkörpers unterscheiden kann, insbesondere kleiner als diese ist. Alternativ können jedoch auch Schaumkörper mit jeweils homogener, jedoch zueinander unterschiedlicher Porengröße eingesetzt werden.
  • Nach Passage des Bioreaktors 4 wird das Abwasser unter Rückhaltung der Schaumkörper durch eine entsprechende Siebeinrichtung 5 einer in einem externen Behältnis angeordneten Mikrofiltrationssäule 8 zugeführt. Die unter Verzicht auf eine chemische Reinigung bislang unerreicht hohe Standzeit der unmittelbar nach der Reinigungsstufe angeordneten Mikrofiltrationssäule wird hierbei vor allen Dingen durch das auf dem Prinzip des fluidisierten Festbetts basierenden biologischen Reinigungsverfahren ermöglicht, da die Filtermembranen hier nur eine geringe Belastung mit einer eine Deckschicht bildenden suspendierten Biomasse erfährt. Wichtig ist hierbei, daß das Abwasser einer intensiven Belüftung durch einen bodennahen Belüfter 9 unterworfen ist und mit einer tangentialen Komponente über die Filtermembranen geführt ist, so daß die Bildung einer die Filtrationsleistung hemmenden Deckschicht auf der Filtermembran weiter verzögert wird. Hierbei wird das Abwasser durch Beaufschlagung einer Vakuumzelle 10 mit einem von einer Vakuumpumpe 12 generiertem subatmosphärischen Druck durch die Mikrofiltrationssäule 8 in die Vakuumzelle 10 gezogen. Die auf der dem Abwasser zugewandten Seite der Membran zurückgehaltenen Partikel, Schwebstoffe und Biomasse werden über entsprechende Schlauch- oder Rohrleitungen dem Vorklärtank 2 zurückgeführt, wobei hierdurch einerseits die Menge des intervallweise zu entfernenden Schlammes deutlich reduziert wird, andererseits die Bildung einer Deckschicht auf den Filtermembranen weiter verzögert wird. Das auf diese Weise gereinigte Abwasser wird nachfolgend aus der Vakuumzelle 10 einem Brauchwasservorlagenbehälter 11 zugeführt, um hieraus erneut zum Gebrauch entnommen werden zu können oder aber in die Kanalisation eingeleitet zu werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0857697 B1 [0006]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Aufbereitung von organisch belastetem Abwasser mit hohen Anteilen an Mineralölen, Tensiden und oberflächenaktiven Pflegekomponenten, insbesondere aus Autowerkstätten, metallverarbeitenden Betrieben oder dergl., bei dem das Abwasser nach Durchlaufen einer Vorklärung (2) zur Abtrennung der im Rohabwasser enthaltenen sedimentationsfähigen Feststoffe einem ersten nach dem Prinzip des fluidisierten Festbetts arbeitenden Bioreaktor (4) zugeführt wird, in dem das Abwasser durch eine regelbare bodennahe Belüftung (7) von einer Vielzahl feinperliger Luftblasen durchströmt wird, wobei das aus einer Vielzahl schwimmfähiger offenzelliger Schaumkörper bestehende Festbett von einer einen Biofilm bildenden Biozönose aerober, fakultativ anaerober und anaerober Mikroorganismen besiedelt ist, durch die die organischen Verbindungen abgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schaumkörpern wegen deren ausgeprägten Hydrophobizität eine verstärkte Adsorption der organischen Verbindungen auftritt und daß das biologisch geklärte Abwasser nach Passage des Bioreaktors unter Anlage eines subatmosphärischen Druckes mittels Querstromfiltration in einer Mikrofiltrationssäule (8) von Partikeln, Bakterien und Trübungen befreit und über eine Vakuumzelle (10) einem Brauchwasservorlagenbehälter (11) zugeführt wird, wobei das Abwasser in der Mikrofiltrationssäule (8) durch eine regelbare bodennahe Belüftung (9) von einer Vielzahl feinperliger Luftblasen durchströmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem ersten Bioreaktor (4) herausgeführte Abwasser kaskadiert wenigstens einem zweiten Bioreaktor zugeführt wird, der bei zu dem ersten Bioreaktor (4) analogen Aufbau eine andere Mikrobiozönose aufweist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Dichte der nur wenig oder nicht mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper unter der mittleren Dichte des sie umspülenden Abwassers liegt, so daß diese bevorzugt an den Wasserspiegel aufschwimmen und als Adsorbens auch für größere Mengen eingetragener und auf der Wasseroberfläche aufschwimmender organischer Substanzen dienen, wobei die organischen Substanzen durch Besiedlung der Schaumkörper mit stoffwechselspezifischen Mikroorganismen über die Zeit abgebaut werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die überwiegend mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper aufgrund ihrer größeren mittleren Dichte als das sie umgebende Abwasser in den bodennahen Bereich des Bioreaktors absinken, wobei diese durch die bodennahe Belüftung intermittierend bis zum Wasserspiegel aufgetrieben werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Mikroorganismen besiedelten Schaumkörper bei Adsorption größerer Mengen entsprechender organischer Verbindungen aufgrund eines zu dem sie umspülenden Abwasser resultierenden geringeren spezifischen Gewichts aufschwimmen und am Abwasserspiegel verbleiben.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und das Füllvolumen der Schaumkörper in dem Bioreaktor (4) so gewählt ist, daß durch ständigem gegenseitigen Kontakt einen Abrieb übermäßigen Zell- und Matrixvolumens auf der peripheren Oberfläche der Schaumkörper bewirkt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumkörper bei Herausführen des Abwassers aus dem Bioreaktor (4) durch eine Siebeinrichtung (5) zurückgehalten werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser und/oder der in der Mikrofiltrationssäule (8) anfallende Schlamm in die Vorklärung zurückgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des anfallenden Abwassers entwickelnde Biozönose in dem Bioreaktor (4) durch eine differenzierte Porenverteilung der eingesetzten Schaumkörper beeinflußt wird, wobei sich die mittlere Porengröße im Zentrum des Schaumkörpers von der mittleren Porengröße in den peripheren Bereichen des Schaumkörpers unterscheidet, insbesondere kleiner als diese ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in Kontakt mit dem Abwasser stehenden Oberflächen des Vorklärtanks (2) und/oder des Bioreaktors (4) und/oder des Mikrofiltrationssäulenbehälters und/oder der Rohrleitungen aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff gebildet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Brauchwasseraufbereitung entsprechend positionierte Meßeinrichtungen zur direkten Erfassung oder indirekten Bestimmung von Abwasserparametern wie Füllstände, pH-Wert, Salzgehalt, Schadstoffkonzentrationen und dergleichen vorgesehen sind.
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