DE102008002812A1 - Process for the treatment of domestic waste water generated in households - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von in Haushalten anfallendem häuslichen Abwasser, das mittels eines Unterdruckabwassersystems gefördert und sodann anaerob und/oder aerob behandelt wird. Um das regenerative Energiepotential im Abwasser und der bei der Abwasserbehandlung entstehenden Biomasse voll zu nutzen, wird vorgeschlagen, dass häusliches Abwasser mit organischen Stoffen angereichert wird, um dieses sodann mittels Unterdruck einem Sammelbehälter zuzuführen. Anschließend erfolgt ein aerobes Vorbehandeln in einem ersten Reaktor, in dem eine 3-Phasen-Trennung dadurch erfolgt, dass ein getrenntes Abführen von Biogas, anaerob vorbehandeltem Abwasser und unvollständig gefaultem Schlamm erfolgt.The invention relates to a process for the treatment of domestic sewage accumulating in households, which is conveyed by means of a vacuum sewage system and then treated anaerobically and / or aerobically. In order to make full use of the regenerative energy potential in the waste water and the biomass produced in the wastewater treatment, it is proposed that domestic wastewater be enriched with organic substances in order to then supply this by means of negative pressure to a collecting tank. This is followed by an aerobic pre-treatment in a first reactor in which a 3-phase separation takes place in that a separate removal of biogas, anaerobically pretreated wastewater and incompletely digested sludge takes place.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von in Haushalten anfallendem häuslichen Abwasser, das mittels eines Unterdruckabwassersystems gefördert und sodann anaerob und/oder aerob behandelt wird.The The invention relates to a method for processing in Domestic wastewater generated by household promoted a vacuum sewage system and then anaerobically and / or is treated aerobically.
Ein Unterdruckabwassersystem, d. h. die sogenannte Vakuumkanalisation oder Unterdruckentwässerung bietet nicht nur Lösungen für technische und topographische Problemstellungen, sondern bietet auch den Vorteil, dass der Anfall von Abwasser im Vergleich zur konventionellen Freigefällekanalisation reduziert wird. Das mittels des in der Vakuumkanalisation herrschenden Unterdrucks geförderte Abwasser wird einem Sammelbehälter zugeführt, von dem aus das Abwasser einer üblichen Klärung zugeführt wird, die auch für die Freigefällekanalisation zum Einsatz gelangt. Dabei wird grundsätzlich das regenerative Energiepotential im Abwasser und in der entstehenden Biomasse nicht voll genutzt.One Vacuum wastewater system, d. H. the so-called vacuum sewerage or vacuum drainage not only provides solutions for technical and topographical problems, but also offers the advantage that the accumulation of wastewater in comparison is reduced to the conventional free fall channeling. The by means of the prevailing in the vacuum sewer vacuum subsidized wastewater is a collection container supplied, from which the wastewater of a conventional Clarification is supplied, which also for the free fall channelisation is used. there is basically the regenerative energy potential in Wastewater and not fully utilized in the resulting biomass.
Aus
der
Ein Entsorgungskonzept, das für Shanghai, China, vorgesehen ist, sieht vor, dass Braun- und Schwarzwasser zusammen mit Küchenabfällen mittels Vakuumkanalisation einem Faulturm zugeführt wird, wobei entstehendes Biogas zur Erzeugung von elektrischer Energie oder Wärme benutzt und der im Faulturm entnommene Schlamm als Dünger verwendet wird.One Disposal concept for Shanghai, China is, that brown and black water along with kitchen waste is fed by means of vacuum sewer to a digester, resulting biogas for the production of electrical energy or heat used and the sludge removed in the digester is used as fertilizer.
Die dem Stand der Technik zu entnehmenden Entsorgungskonzepte unter Einbeziehung einer Vakuumkanalisation nutzen jedoch nicht vollständig das Energiepotenzial im Abwasser und in der Biomasse aus.The the state of the art to be taken disposal concepts under However, incorporating a vacuum sewer system does not fully exploit that Energy potential in wastewater and biomass.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass das regenerative Energiepotenzial im Abwasser und der bei der Abwasserbehandlung entstehenden Biomasse voll genutzt wird. Dabei besteht das Bestreben, eine energieautarke Entsorgung durchzuführen.Of the The present invention is based on the object, a method of the aforementioned type so that the regenerative Energy potential in wastewater and wastewater treatment biomass is fully utilized. There is a desire to carry out an energy self-sufficient disposal.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren im Wesentlichen durch die Verfahrensschritte gelöst
- – Anreichern des häuslichen Abwassers mit organischen Stoffen und Transport des angereicherten Abwassers in einen Sammelbehälter mittels des Unterdruckabwassersystems,
- – anaerobes Vorbehandeln des angereicherten häuslichen Abwassers in einem ersten Reaktor,
- – getrenntes Abführen aus dem ersten Reaktor von durch die Vorbehandlung entstehendem Biogas, anaerob vorbehandeltem Abwasser und unvollständig gefaultem Schlamm,
- – wobei aus dem Biogas Energie gewonnen wird, das anaerob vorbehandelte Abwasser aerob-biologisch nachbehandelt wird und der unvollständig gefaulte Schlamm in einem zweiten Reaktor anaerob-biologisch behandelt wird.
- - enriching the domestic wastewater with organic matter and transport of the enriched waste water into a collecting tank by means of the vacuum sewage system,
- Anaerobic pretreatment of the enriched domestic waste water in a first reactor,
- Separate removal from the first reactor of biogas produced by the pretreatment, anaerobically pretreated waste water and incompletely digested sludge,
- - Wherein energy is extracted from the biogas, the anaerobically treated wastewater is aftertreated aerobically-biologically and the incompletely fouled sludge is anaerobically-biologically treated in a second reactor.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das häusliche Abwasser dem ersten Reaktor unter Ausschluss von Regenwasser zugeführt wird.there In particular, it provides that the domestic sewage fed to the first reactor with the exclusion of rainwater becomes.
Erfindungsgemäß wird ein Versorgungskonzept vorgeschlagen, das die im Haushalt angefallenen Medien Wasser und Nahrung nahezu vollständig nutzt, so dass sich ein energieautarkes System bildet, in dem das regenerative Energiepotenzial im häuslichen Abwasser voll genutzt wird. Emission oder Rückstände werden vermieden. Dabei kann entsprechend den Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wachsende Biomasse ergänzend genutzt werden. Gleiches gilt für Regenwasser, das derart gesammelt und geführt wird, dass es von dem ersten und zweiten Reaktor ferngehalten wird, also die biologische Reinigung des häuslichen Abwassers in den ersten beiden Reaktoren nicht beeinflusst, jedoch gleichfalls behandelt werden kann.According to the invention proposed a supply plan that covered the budget incurred Media almost completely uses water and food, so that forms an energy self-sufficient system in which the regenerative Energy potential in domestic wastewater is fully utilized. Emission or residues are avoided. there can according to the embodiments of the invention Teaching growing biomass to be used in addition. The same applies to rainwater, which is collected and managed in such a way will be kept away from the first and second reactor, So the biological purification of domestic sewage in the first two reactors are not affected, but also can be treated.
Wesentliches Merkmal ist die 3-Phasen-Trennung in dem ersten Reaktor, in dem das häusliche Abwasser anaerob-biologisch behandelt wird. Das Entsorgungskonzept bietet des Weiteren die Möglichkeit, dass die aufbereiteten Abwasserströme über Bewässerung oder Versickerung dem natürlichen Wasserkreislauf zugeführt werden, so dass sich der Aufbereitungsaufwand zur Reinigung des jeweiligen Abwasserstroms an dessen Verschmutzungsgrad orientiert. Die Umweltverträglichkeit ist durch eine nahezu Null-Emission maximiert. Hygienerisiken werden ausgeschlossen, sofern eine direkte Wiederverwendung des gereinigten Abwassers unterbleibt.essential Characteristic is the 3-phase separation in the first reactor, in which the domestic wastewater is anaerobically treated biologically. The disposal concept also offers the possibility that the treated wastewater flows through irrigation or infiltration supplied to the natural water cycle so that the treatment effort to clean the respective wastewater flow based on its degree of contamination. The environmental impact is due to an almost zero emission maximized. Hygiene risks are excluded if a direct Reuse of the purified wastewater is omitted.
Zur Anreicherung des häuslichen Abwassers mit organischen Bestandteilen werden Küchenabfälle dem im Haushalt anfallenden Grau- und Schwarzwasser zugegeben. Hierzu werden die Küchenabfälle zuvor zerkleinert wie mit einem in einem Abfluss eingebauten Zerkleinerer geschreddert. Die Abwasser werden zusammen mit den Küchenabfällen in einen Hausanschlussschacht und sodann in den Sammelbehälter der Vakuumkanalisation durch Unterdruck transportiert. Durch den Einsatz des Unterdruckabwassersystems und damit den Einbau von Vakuumtoiletten im Haushalt werden erkennbar der Trinkwasserbedarf zur Toilettenspülung und der entsprechende Abwasseranfall erheblich reduziert. Von Werten von etwa 25% kann ausgegangen werden.To enrich domestic wastewater with organic components, kitchen waste is added to household gray and black water. For this purpose, the kitchen waste is previously crushed as shredded with a crusher installed in a drain. The wastewater is transported together with the kitchen waste in a service connection shaft and then in the sump of the vacuum sewer system by negative pressure. Through the use of vacuum sewage system and thus the installation of vacuum toilets in the home are recognizable the Drinking water required for toilet flushing and the corresponding amount of wastewater significantly reduced. Values of about 25% can be assumed.
An das Vakuumsystem sind die Regenrohre nicht angeschlossen, so dass ausschließlich häusliches Abwasser genutzt wird, das im Vergleich zur üblichen Gefällekanalisation in seinem Volumen reduziert und zudem hinsichtlich der organischen Fracht durch die Küchenabfälle angereichert ist.At the vacuum system, the downpipes are not connected, so that only domestic wastewater is used, this compared to the usual gradient channeling reduced in volume and also in terms of organic Cargo is enriched by the kitchen waste.
Folglich erhöhen sich die Konzentrationen an gelösten und festen organischen Inhaltsstoffen im häuslichen Abwasser, d. h., dass das Abwasser im Vergleich zu konventionellem häuslichen Abwasser mit organischen Stoffen stark angereichert ist.consequently increase the concentrations of dissolved and solid organic ingredients in domestic wastewater, d. h., that wastewater compared to conventional domestic Wastewater is highly enriched with organic matter.
Die häuslichen Abwässer werden mittels der Vakuumkanalisation gesammelt und sodann zu einer speziell ausgelegten Kläranlage zur Behandlung der häuslichen Abwässer transportiert, wobei weder Regen- noch sonstige Fremdwasser in die Vakuumkanalisation gelangen. Somit erfährt das häusliche Abwasser keine Verdünnung und bleibt im Vergleich zu konventionellem Abwasser mit organischen Stoffen stark angereichert.The Domestic sewage is by means of vacuum sewerage collected and then to a specially designed wastewater treatment plant transported to the treatment of domestic sewage, where neither rain nor other extraneous water in the vacuum sewer reach. Thus, the domestic sewage experiences no dilution and stays compared to conventional Wastewater strongly enriched with organic matter.
Das in Siedlungen anfallende Regenwasser der Dach- und Straßenentwässerung wird demgegenüber separat gesammelt und kann in gewohnter Weise Regenwasserspeichern zugeführt werden, um sodann einer Regenwasseraufbereitung unterzogen zu werden, wie diese nachstehend erläutert wird.The rainwater accumulating in settlements for roof and street drainage In contrast, it is collected separately and can be used in the usual way Rainwater storage are fed, then one Rainwater treatment, as described below is explained.
Die Aufkonzentrierung des häuslichen Abwassers bietet die Möglichkeit einer anaeroben Abwasserbehandlung, die in dem ersten Reaktor – auch Anaerobreaktor genannt – mit integrierter 3-Phasen-Trennung durchgeführt wird. Dabei sollte als erster Reaktor ein Hochlastreaktor oder zumindest ein solcher eingesetzt werden, der Aufenthaltszeiten von weniger als 24 Stunden bei Abbauraten von 60%–80% der organischen Fracht des häuslichen Abwassers ermöglicht.The Concentration of domestic sewage offers the possibility an anaerobic wastewater treatment, which in the first reactor - also anaerobic reactor called - performed with integrated 3-phase separation becomes. It should be the first reactor, a high-load reactor or at least one used, the residence time of less than 24 hours at degradation rates of 60% -80% of the organic Domestic sewage freight allows.
Während der anaerob biologischen Reinigung fallen in dem Anaerobreaktor separat Biogas, ein anaerob vorbehandeltes Abwasser und ein nicht vollständig gefaulter Schlamm an, die erfindungsgemäß separat weiterbehandelt werden. Anaerobverfahren bilden im Vergleich zu aeroben Belebungsverfahren sehr wenig Biomassen.While anaerobic biological purification fall into the anaerobic reactor separately biogas, an anaerobically treated wastewater and a not complete Fouled sludge, according to the invention separately be treated further. Anaerobic processes form compared to aerobic activation processes very little biomass.
Das anaerob vorbehandelte Abwasser wird sodann einer zweiten biologischen Behandlung zugeführt, um verbliebene abbaubare organische Stoffe zu entfernen. Infolgedessen ist ein hoher Eliminierungsgrad erzielbar. Die zweite biologische Behandlung erfolgt mit Hilfe einer aeroben Biozynose. Dabei ist insbesondere ein Kontaktbiologieverfahren vorgesehen, bei dem die Biomasse auf Trägern immobilisert ist. Wegen der anaeroben Vorbehandlung ist der Sauerstoffbedarf und damit der Energieverbrauch des zum Einsatz gelangenden Belüftungsgebläses vergleichsweise gering. Als Trägermaterial können ein Festbett, ein Wirbelbett oder sonstige regelmäßig eintauchende Kontaktoren eingesetzt werden.The Anaerobically pretreated wastewater is then a second biological Treatment applied to remaining biodegradable organic To remove substances. As a result, there is a high degree of elimination achievable. The second biological treatment is carried out with the help of a aerobic biocynosis. In particular, a contact biology method is involved provided in which the biomass immobilized on carriers is. Because of the anaerobic pretreatment is the oxygen demand and thus the energy consumption of the used ventilation fan comparatively low. As carrier material, a fixed bed, a fluidized bed or other regularly submerged Contactors are used.
Bezüglich regelmäßig eintauchender Kontaktoren ist Folgendes anzumerken. Die Bakterien sind auf Trägern immobilisiert, die mechanisch bewegt werden. Die mechanische Bewegung der Träger erfolgt z. B. durch Rotation, insbesondere dann, wenn Scheiben oder Trommeln als Träger der Biomasse verwendet werden. Daher wird auch häufig die Bezeichnung „rotierender Biokontaktor” oder auch „Biorotor” verwendet.In terms of regularly appearing contactors is the following noted. The bacteria are immobilized on carriers, which are moved mechanically. The mechanical movement of the carriers takes place for. B. by rotation, especially when discs or Drums can be used as a carrier of biomass. Therefore is often called the term "rotating Biokontaktor "or" Biorotor "used.
Integriert in und nachgeschaltet dem Kontaktbiologieverfahren ist ein Verfahren zur Feststoffabtrennung, wie Biomasse vorgesehen. Da beim Kontaktbiologieverfahren vergleichsweise geringe Mengen an überschüssiger Biomasse gebildet werden, können Mikrosiebung, Mikrofiltration oder Ultrafiltration zur Feststoffabtrennung eingesetzt werden, wobei die Abtrennung von den Anforderungen an die Weiterverwendung des gereinigten Abwassers und damit dem verbundenen Hygienerisiko abhängig ist. Das entsprechend der zuvor erläuterten Verfahrensschritte anaerob-biologisch, aerob-biologisch und mechanisch geklärte Abwasser kann sodann zum Beispiel zur Bewässerung benutzt werden, um die noch enthaltenen Nährstoffe der Vegetation zuzuführen.Integrated in and downstream of the contact biology method is a method for solids separation, such as biomass provided. Because the contact biology method comparatively small amounts of excess Biomass can be formed, microsieg, microfiltration or ultrafiltration are used for solids separation, wherein the separation from the requirements for the reuse of the purified wastewater and thus the associated risk of hygiene is. This corresponds to the method steps explained above anaerobic-biological, aerobic-biological and mechanically clarified Wastewater can then be used for irrigation, for example Become to the still contained nutrients of the vegetation supply.
Die bei der aerob-biologischen Behandlung bzw. der mechanischen Behandlung anfallenden Feststoffe werden sodann dem zweiten Reaktor zugeführt, in dem eine anaerob-biologische Behandlung des unvollständig gefaulten Schlamms erfolgt, der von dem ersten Reaktor abgezogen wird.The in the aerobic biological treatment or mechanical treatment resulting solids are then fed to the second reactor, in which an anaerobic biological treatment of the incomplete fouled sludge is withdrawn from the first reactor becomes.
Aufgrund der Kombination der anaeroben Vorbehandlung, der aeroben Nachbehandlung mit Kontaktbiologieverfahren, bei denen nur wenig überschüssige Biomasse aufwächst, ist die Schlammproduktion im Vergleich zu konventionellen Belebungsverfahren stark reduziert.by virtue of the combination of anaerobic pretreatment, aerobic aftertreatment with contact biology procedures where little excess Biomass grows up, the sludge production is compared greatly reduced to conventional activation processes.
Sofern beabsichtigt ist, dass das der anaerob-biologischen Nachbehandlungsstufe entnommene geklärte Abwasser der Wasserbewirtschaftung zugeführt wird, z. B. mit aufbereiteten Regenwasser, muss das anaerob vorbehandelte Abwasser vor der aeroben Nachbehandlung einem weiteren Verfahrensschritt unterzogen werden, in dem Stickstoff und Phosphor entfernt wird, um eine Eutrophierung natürlicher Gewässer zu unterbinden. Die Entfernung von Stickstoff und Phosphor kann biologisch oder chemisch durch Ausfällen erfolgen. Ein Ausfällen von Stickstoff und Phosphor kann z. B. mittels der sogenannten MAP(Magnesium-Ammonium-Phosphat)-Fällung durchgeführt werden.If it is intended that the treated anaerobic biological treatment stage clarified wastewater is fed to the water management, z. B. with treated rainwater, the anaerobically treated wastewater must be subjected to another process step before the aerobic treatment, in which nitrogen and phosphorus is removed to prevent eutrophication of natural waters. The removal of nitrogen and phosphorus can be carried out biologically or chemically by precipitation. A failure of Nitrogen and phosphorus may, for. B. by means of the so-called MAP (magnesium ammonium phosphate) precipitation.
Der bei der 3-Phasen-Trennung in dem ersten Reaktor anfallende unvollständig gefaulte Schlamm wird dem zweiten Reaktor zur anaerob-biologischen Schlammfaulung zugeführt. In den zweiten Reaktor wird auch die abgetrennte Biomasse eingeleitet, die bei der aeroben Nachbehandlung des anaerob vorbehandelten Abwassers anfällt. Neben diesen Dünnschlämmen kann weitere trockene Biomasse wie sonstige organische Abfälle der Haushalte, Grünschnitt oder organische Reststoffe aus der Landwirtschaft dem zweiten Reaktor zugeführt werden, so dass die zusammengeführten organischen Abfalle Dünnschlämme bzw. Biomassen in einer Co-Vergärung ausgefault werden. Je nach Verhältnis zwischen zugeführten Schlämmen und zugeführter trockener Biomasse resultiert ein bestimmter Trockensubstanzgehalt für den Schlamm, der insgesamt der Faulung zugeführt wird. Dabei sollte der Trockensubstanzgehalt über 50 g/l liegen. Folglich müssen Schlämme gegebenenfalls vorher eingedickt oder trockene Biomasse vorher suspendiert werden.Of the incomplete in the 3-phase separation in the first reactor Rotten sludge becomes the second reactor anaerobic biological Sludge digestion supplied. In the second reactor will also the separated biomass initiated in the aerobic aftertreatment of anaerobically treated wastewater. Beside these Thin sludges can be used to further dry biomass other organic household waste, green waste or organic residues from agriculture to the second reactor be fed so that the merged organic waste thin sludge or biomass be rotted out in a co-fermentation. Depending on the ratio between fed sludge and fed dry Biomass results in a certain dry matter content for the sludge, which is supplied to the digestion. The dry matter content should be above 50 g / l. Consequently, sludge may need to be preceded thickened or dry biomass previously suspended.
Nach der Schlammfaulung wird der ausgefaulte Schlamm, d. h., der Gärrückstand mechanisch entwässert. Vorzugsweise gelangt eine kombinierte Schlammentwässerungsmaschine zur Eindickung und Entwässerung zum Einsatz, um den Wassergehalt im erforderlichen Umfang zu reduzieren.To sludge digestion becomes the digested sludge, d. h., the digestate mechanically dehydrated. Preferably, a combined sludge dewatering machine arrives used for thickening and drainage to the water content to reduce to the required extent.
Bei einer Schlammentwässerungsmaschine handelt es sich um eine Kompaktanlage zur mechanischen Entwässerung von Schlämmen, um einen Entwässerungsgrad zu erreichen, der über die rein statische Entwässerung der Schwerkraft hinausgeht. Hierzu werden Kräfte aufgebracht, die das Wasser aus dem Schlamm herausbefördern. Dekantierzentrifugen nutzen dazu Zentrifugalkräfte. Kammerfilterpressen oder Bandfilterpressen nutzen die mechanisch aufgebrachte Druckkraft und Unterdruck-Trommelfilter die atmosphärische Druckkraft.at a sludge dewatering machine is one Compact plant for the mechanical dewatering of sludge, to achieve a degree of dewatering over the purely static drainage of gravity goes out. For this Forces are applied to the water from the mud out transport. Decanter centrifuges use centrifugal forces. Chamber filter presses or belt filter presses use the mechanical Applied compressive force and vacuum drum filter the atmospheric Compressive force.
Der entwässerte Gärrückstand sollte einen Trockensubstanzgehalt von etwa 25% aufweisen. Sodann wird der Schlamm eine Schlammtrocknungsanlage zugeführt, um bis auf einen definierten Restfeuchtegehalt getrocknet zu werden. Dabei bestimmt sich der Restfeuchtegehalt nach der Art der beabsichtigten Verwendung des getrockneten Gärrückstands. Eine mögliche Trocknung kann durch eine Solartrocknung erfolgen, bei der ein Großteil der Trocknung über den sogenannten Glashauseffekt erfolgt.Of the dehydrated digestate should have a dry matter content of about 25%. The sludge then becomes a sludge drying plant supplied to a defined residual moisture content to be dried. This determines the residual moisture content according to the nature of the intended use of the dried fermentation residue. A possible drying can be done by a solar drying take place at which much of the drying over the so-called glasshouse effect takes place.
Zu der Solartrocknung ist Folgendes anzumerken. Hierbei gelangen Anlagen zur Schlammtrocknung zum Einsatz, die den sogenannten Glashauseffekt nutzen, wie dieser in verglasten Gewächshäusern anzufinden ist. Schlamm kann über einen Schubboden in dünnen Schichten eingebracht und mit Hilfe eines Förder- und Wendesystems mit Eggenstiften langsam durch das Glashaus transportiert werden. Die Trocknung erfolgt durch die Solarstrahlung und kann durch Bodenheizung unterstützt werden.To For solar drying, the following should be noted. This will get attachments used for sludge drying, the so-called greenhouse effect use, like this in glassed greenhouses is to be found. Mud can thin over a moving floor Layers introduced and with the help of a conveyor and turning system slowly being transported through the glasshouse with harrow pins. The drying takes place by the solar radiation and can by Bodenheizung get supported.
Zusätzlich kann eine Heizung wie Bodenheizung benutzt werden, der Abwärme zuführbar ist, die z. B. aus dem Biogas bzw. bei der Umsetzung des Biogases anfällt.additionally a heating system such as underfloor heating, waste heat can be used can be fed, the z. B. from the biogas or in the implementation of biogas.
Die getrockneten Gärrückstände können auf verschiedene Weise verwertet werden. So können getrocknete Gärrückstände als Ersatzbrennstoffe in Industrie oder in Kraftwerken verfeuert werden. Hierzu ist es erforderlich, dass die vorzugsweise in Pellets geformten Gärrückstände einen Restfeuchtegehalt von weniger als 10% aufweisen. Dieser Wert kann mittels der Schlammtrocknung wie der Solartrocknung ohne Weiteres erreicht werden. Wird entsprechend der Gärrückstand benutzt, so wird der Primäreinsatz von fossilen Brennstoffen reduziert.The dried fermentation residues can be exploited in different ways. So can dried Fermentation residues as substitute fuels in industry or fired in power plants. For this it is necessary that the fermentation residues preferably formed in pellets have a residual moisture content of less than 10%. This value can by means of the sludge drying as the solar drying readily be achieved. Is according to the digestate used, so will the primary use of fossil fuels reduced.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, getrocknete Gärrückstände als Nährstoffdünger in die Landwirtschaft zurückzuführen. Dies entspricht einer rein stofflichen Verwertung. Auf diese Weise werden Phosphatdünger aus endlichen Lagerstätten und mit fossiler Primärenergie aufwändig hergestellte Stickstoffdünger ersetzt.It However, there is also the possibility of dried fermentation residues as a nutrient fertilizer due to agriculture. This corresponds to a purely material recovery. In this way become phosphate fertilizers from finite deposits and elaborately produced with fossil primary energy Replaces nitrogen fertilizer.
Für eine landwirtschaftliche Verwertung ergeben sich aus dem erfindungsgemäßen Entsorgungskonzept mehrere Vorteile:
- – Schwermetalleinträge aus Abschwämmungen bei Oberflächenabfluss sind ausgeschlossen,
- – die Transportkosten der Gärrückstände sind nach der Trocknung stark reduziert,
- – die Trocknung bewirkt neben der Faulung eine maßgebliche Hygienisierung der Gärrückstände.
- - Heavy metal entries from surface runoff scum are excluded,
- - the transport costs of digestate are greatly reduced after drying,
- - The drying causes in addition to the digestion a significant sanitation of digestate.
Das sowohl in dem ersten Reaktor als auch in dem zweiten Reaktor anfallende Biogas kann auf verschiedene Weise verwendet werden, wobei die Möglichkeiten vom Strom- und Wärmebedarf in der Abwasser- und Schlammbehandlung oder von dem Bereich abhängen, aus dem das Abwasser stammt, also aus dem Siedlungsbereich der Haushalte.The incurred in both the first reactor and in the second reactor Biogas can be used in various ways, with the possibilities from electricity and heat requirements in sewage and sludge treatment or depend on the area from which the sewage originates, ie from the settlement area of households.
Eine direkte Verwertung des Biogases besteht darin, dass eine Verstromung erfolgt. Eine Gasturbine oder ein Blockheizkraftwerk können hierzu Verwendung finden. Die dabei entstehende Abwärme kann zur Aufheizung des Anaerobreaktors (erster Reaktor) oder des Faulbehälters (zweiter Reaktor) und gegebenenfalls noch überschüssige Wärme zur Schlammtrocknung eingesetzt werden. Sollte weitere überschüssige Wärme zur Verfügung stehen, können sonstige Wärmeverbraucher versorgt werden.A direct utilization of the biogas is that a power generation takes place. A gas turbine or a combined heat and power plant can be used for this purpose. The resulting waste heat can be used to heat the anaerobic reactor (first reactor) or the digester (second reactor) and optionally still excess heat for sludge drying. Should be more Excess heat available, other heat consumers can be supplied.
Alternativ zur Stromversorgung kann das Biogas direkt als Brennstoff verwendet werden. So kann eine Direktbefeuerung einer Schlammtrocknungsanlage erfolgen. Auch eine Biogasnutzung als Brennstoff kommt in Frage. So können Gasflaschen für Haushaltszwecke abgefüllt werden oder nach entsprechender Gasaufbereitung eine Einspeisung in ein Gasnetz erfolgen. Nach weitergehender Aufbereitung lassen sich weitere Nutzungen erschließen wie z. B. eine Anlage zur Produktion von Kraftstoff aus Biogas.alternative For power supply, the biogas can be used directly as fuel become. So can a direct fire of a sludge drying plant respectively. Biogas utilization as fuel is also an option. So gas bottles can be bottled for household purposes or after appropriate gas treatment an infeed into a gas network. After further processing leave open up further uses such. B. a plant for the production of fuel from biogas.
Das in den Häusern anfallende Regenwasser sollte vorzugsweise dezentral gesammelt und aufbereitet werden, um ein separates Leitungsnetz von großer Gesamtfläche und großen Rohrdurchmessern zu vermeiden. Dadurch können erhebliche Investitions- und Betriebskosten gespart werden.The in the houses accumulating rainwater should preferably decentralized collected and processed to a separate pipeline network of large total area and large pipe diameters to avoid. This can be significant investment and Operating costs are saved.
Zur Aufbereitung des verunreinigten Regenwassers kommen Verfahren wie Fest-/Flüssig-Trennung zum Einsatz, bei denen sowohl flotierende als auch sedimentierende Stoffen abgetrennt werden. Je nach weiterer Nutzung des Regenwassers kann eine Feinreinigung mittels Mikrosiebung oder Mikrofiltration erfolgen.to Treatment of contaminated rainwater come procedures such as Solid / liquid separation is used in which both floating as well as sedimenting substances are separated. Depending on the others Use of rainwater can be a fine cleaning by means of micro-sieving or microfiltration.
Das so aufbereitete Regenwasser kann in Betriebswassertanks zwischengespeichert werden. Dieses Betriebswasser kann zur Außenreinigung, zur Straßenreinigung oder als Löschwasser benutzt werden. Überschüssiges Betriebswasser sollte der Wasserbewirtschaftung zugeführt werden, d. h., ins Grundwasser versickern oder in Oberflächengewässer von Naherholungsgebieten verwendet oder in Fließgewässer abgeleitet werden.The so treated rainwater can be cached in operating water tanks become. This process water can be used for external cleaning, used for street cleaning or fire extinguishing water become. Excess operating water should be Water management, d. h., into the groundwater seep or into surface waters of recreational areas used or derived in rivers.
Erfindungsgemäß wird ein urbanes Ver- und Entsorgungskonzept mit Vollnutzung von Abwasser und Bioabfall zur Verfügung gestellt. Unter Einbeziehung von Regenwasser nutzt das Konzept die zugeführten Medien Wasser und Nahrung sowie die natürlich anfallenden Medien Regenwasser und wachsende Biomasse nahezu vollständig, so dass aus der Ver- und Entsorgung einer Siedlung hinsichtlich der genannten Medien nahezu keine Emissionen und Rückstände resultieren. Der Verbrauch von Trinkwasser für den Haushalt und für öffentliche Nutzung in der Siedlung wird reduziert. Das regenerative Energiepotenzial im Wasser und in der Biomasse wird voll genutzt. Es ergibt sich eine energieautarke Entsorgung.According to the invention an urban supply and disposal concept with full utilization of wastewater and Organic waste provided. Including Rainwater uses the concept of supplied water media and food as well as the naturally accumulating media rainwater and growing biomass almost completely, leaving out the supply and disposal of a settlement with regard to the said Media almost no emissions and residues result. Consumption of drinking water for the household and for public use in the settlement becomes reduced. The regenerative energy potential in water and in the Biomass is fully utilized. This results in an energy self-sufficient disposal.
Die Abwasserströme werden aufbereitet und über Bewässerung oder Versickerung dem natürlichen Wasserkreislauf zugeführt, wobei sich der Aufbereitungsaufwand zur Reinigung des jeweiligen Abwasserstroms an dessen Verschmutzungsgrad orientiert. Die Umweltverträglichkeit ist durch die nahezu Null-Emission maximal. Trotz weitgehender Vollnutzung und nahezu Null-Emission erfolgt jedoch grundsätzlich keine direkte Wiederverwendung, so dass keine hygienischen Risiken bestehen, die von der Zuverlässigkeit technischer Systeme abhängen.The Wastewater streams are treated and irrigated or infiltration into the natural water cycle, wherein the treatment effort to clean the respective Wastewater flow based on its degree of contamination. The environmental compatibility is maximum due to the nearly zero emission. Despite extensive full use and nearly zero emission, however, is basically none direct reuse so that there are no hygienic risks which depend on the reliability of technical systems.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispiels.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the features to be taken from them - for themselves and / or in combination - but also from the following Description of the drawing to be taken embodiment.
In
der einzigen Figur ist eine Prinzipdarstellung eines urbanen Entsorgungs-
und Versorgungskonzepts für eine Siedlung dargestellt,
die eine Vielzahl von Häusern
Über
ein Unterdruckabwassersystem – auch Vakuumkanalisation
Von
dem Sammelbehälter
In
dem ersten Reaktor
Das
anaerob vorbehandelte Abwasser wird über eine Leitung
Der
in der Behandlungsstufe
Mit
anderen Worten wird der Schlamm aus dem Anaerobreaktor
Je nach Verhältnis zwischen zugeführten Schlämmen und zugeführter trockener Biomasse resultiert ein bestimmter Trockensubstanzgehalt für den Schlamm, der insgesamt der Faulung zugeführt wird. Der Trockensubstanzgehalt sollte bei über 50 g/l liegen, so dass erforderlichenfalls Schlämme vorher eingedickt oder trockene Biomasse vorher suspendiert werden.ever according to ratio between supplied sludge and fed dry biomass results in a particular Dry matter content for the sludge, the total of the Faulung is supplied. The dry matter content should be above 50 g / l, so that, if necessary, sludge previously thickened or dry biomass previously suspended.
Der
ausgefaulte Schlamm, d. h. der Gärrückstand wird
sodann in einer Schlammentwässerungsmaschine
Die
in der Trocknungsanlage
Eine Nutzung der getrockneten Gärrückstände kann unmittelbar in Form einer landwirtschaftlichen Verwertung, und zwar als Nährstoffdünger, oder als Ersatzbrennstoff in Industrie- und Kraftwerken erfolgen.A Use of dried fermentation residues may be directly in the form of agricultural exploitation, as a nutrient fertilizer, or as a substitute fuel in industrial and power plants.
Die
aus dem ersten und zweiten Reaktor
Alternativ kann das Biogas direkt als Brennstoff eingesetzt werden. Beispielhaft ist die direkte Befeuerung einer Schlammtrocknungsanlage zu nennen. Auch ein Abfüllen in Gasflaschen oder ein Einspeisen in ein Gasnetz, nachdem eine Gasaufbereitung erfolgte, ist möglich.alternative The biogas can be used directly as fuel. exemplary is the direct firing of a sludge drying plant. Also a bottling in gas bottles or a feeding in a gas network after gas treatment is possible.
Das
in den Häusern
Das aufbereitete Regenwasser kann in Betriebswassertanks zwischengespeichert werden und für Außenreinigung, zur Straßenreinigung oder als Löschwasser genutzt werden. Überschüssiges Betriebswasser wird der Wasserbewirtschaftung zugeführt, d. h. ins Grundwasser versickert oder in Oberflächengewässern von Naherholungsgebieten verwendet oder in Fließgewässer abgeleitet.The treated rainwater can be temporarily stored in service water tanks and for exterior cleaning, street cleaning or used as extinguishing water. excess Process water is fed to water management, d. H. seeped into groundwater or in surface waters used by recreational areas or in running waters derived.
Sollen
dem aufbereiteten Regenwasser auch gereinigte häusliche
Abwässer zugeführt werden, so ist es erforderlich,
dass diese von Stickstoff und Phosphor befreit sind. Hierzu ist
vorgesehen, dass in dem dem ersten Reaktor
Die
Flotate der Regenwasserbehandlung, also diejenigen, die in der Fest-/Flüssigtrennungsstufe
Da
alle drei Phasen des Anaerobreaktors
Der
Dünnschlamm bzw. das Konzentrat aus der Feststoffabtrennung
der aeroben Behandlung
Alle
Abwässer aus einer eventuell erforderlichen Voreindickung,
der Nacheindickung, Entwässerung und Trocknung der Gärrückstände
werden in den Zulauf des ersten Reaktors, also den Anaerobreaktor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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