DE102013009448A1

DE102013009448A1 - Fluidized bed reactor for the aerobic purification of wastewater with aerobic sludge stabilization and digestion of the particulate wastewater constituents

Info

Publication number: DE102013009448A1
Application number: DE201310009448
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Es wird ein Wirbelbettreaktor in einer speziellen Anlagenkonfiguration beschrieben, die einen Anlagenbetrieb ohne Anfall von Primärschlamm ermöglicht. Gerade bei kleineren Anlagen oder Anlagen in schwer versorgbaren Gebieten bietet diese Anlagenkonfiguration große Vorteile im Vergleich zu konventionellen Systemen. Durch eine Anlagenkonfiguration mit vorgeschalteter mechanischer Feststoffabtrennung, einem zweistufigen Wirbelbettreaktor, der nachgeschalteten Nachklärung und einer Schlammentwässerung wird der Wirbelbettreaktor mit aerober Schlammstabilisierung betrieben. Durch den zweistufigen Aufbau, eine besondere Ausprägung des Trägermaterials und die Einhaltung spezifischer Werte beim Füllgrad mit Trägermaterial und beim Leistungseintrag durch die Belüftung wird in der ersten Stufe ein Aufschluss der partikulären Abwasserbestandteile erreicht. Die zweite Stufe übernimmt die weitergehende Reinigung des Abwassers und zum großen Teil die Schlammstabilisierung. Primärschlamm fällt bei diesem Verfahren keiner an. Anlagen dieser Art können im kommunalen Bereich bei Kläranlagengrößen bis 5.000 EW eingesetzt werden. Abgelegene Abwasseranfallstellen (Berghütten, Gaststätten, Bergdörfer) können mit dem beschriebenen System betriebssicher und reststoffarm ausgerüstet werden.A fluidized bed reactor in a special system configuration is described, which enables the system to be operated without producing primary sludge. This system configuration offers great advantages compared to conventional systems, especially for smaller systems or systems in areas that are difficult to supply. The fluidized bed reactor is operated with aerobic sludge stabilization through a system configuration with upstream mechanical solids separation, a two-stage fluidized bed reactor, the downstream secondary clarification and sludge dewatering. Due to the two-stage structure, a special form of the carrier material and compliance with specific values for the filling level with carrier material and the power input through the aeration, a breakdown of the particulate wastewater components is achieved in the first stage. The second stage takes on the further cleaning of the wastewater and, to a large extent, the sludge stabilization. No primary sludge is produced in this process. Systems of this type can be used in the municipal sector with sewage treatment plants of up to 5,000 PE. Remote waste water sources (mountain huts, restaurants, mountain villages) can be equipped with the system described to be operationally reliable and low in residues.

Description

Es wird ein Wirbelbettreaktor in einer speziellen Anlagenkonfiguration beschrieben, die einen Anlagenbetrieb ohne Anfall von Primärschlamm ermöglicht. Gerade bei kleineren Anlagen oder Anlagen in schwer versorgbaren Gebieten bietet diese Anlagenkonfiguration große Vorteile im Vergleich zu konventionellen Systemen.A fluidized bed reactor in a specific plant configuration is described that allows plant operation without the production of primary sludge. Especially with smaller plants or plants in difficult to supply areas, this plant configuration offers great advantages compared to conventional systems.

Derzeit werden kleine Wirbelbettanlagen nur mit einer Vorklärung in Form eines Absetzbeckens/-behälters geplant und erstellt. Dies ist im Arbeitsblatt DWA A 222 so festgesetzt. Allerdings hat diese Anlagenkonfiguration den Nachteil, dass der sich in der Vorklärung absetzende Primärschlamm regelmäßig aus dem System entnommen werden muss und einer größeren Anlage zur weiteren Behandlung zugeführt werden muss. Dies ist mit erheblichen Kosten und bei schwer zugänglichen Anlagen mit sehr großem logistischem Aufwand verbunden. Für alle Wirbelbettanlagen ohne eigene Schlammbehandlungsanlage sind die Planung und der Bau dieser Anlagen ohne Vorklärung, nur mit einer mechanischen Feststoffabtrennung wirtschaftlich höchst effektiv.Currently, small fluidized bed plants are planned and constructed only with a primary treatment in the form of a settling tank / container. This is stated in worksheet DWA A 222. However, this system configuration has the disadvantage that the settling in the primary clarification primary sludge must be removed from the system regularly and a larger system for further treatment must be supplied. This is associated with considerable costs and difficult to access facilities with very large logistical effort. For all fluidized bed plants without their own sludge treatment plant, the planning and construction of these plants without primary treatment, only with a mechanical solids separation are economically highly effective.

Dem Wirbelbettreaktor vorgeschaltet befindet sich eine mechanische Einrichtung zur Abwasserreinigung, die der Feststoffabtrennung, möglichst mit Siebgutwäsche und einer Dimensionierung, die einen ausreichenden Abscheidegrad von Fasern und Haaren ermöglicht dient.Upstream of the fluidized-bed reactor there is a mechanical device for waste-water purification, which serves to separate the solids, if possible by means of screen-washing and a dimensioning which permits a sufficient degree of separation of fibers and hair.

Der nachgeschaltete Wirbelbettreaktor verarbeitet sowohl die gelöste Abwasserverunreinigung als auch die partikuläre Verunreinigung bis hin zu der Partikelgröße, die durch die vorgeschaltete mechanische Feststoffabtrennung gerade nicht mehr abgeschieden wird.The downstream fluidized bed reactor processes both the dissolved wastewater contamination and the particulate contamination up to the particle size that is no longer separated by the upstream mechanical solids separation.

Neu an dieser Erfindung ist, dass im Wirbelbettreaktor die partikulären Abwasserbestandteile aerob stabilisiert werden und somit lager- und ausbringungsfähig gemacht werden. Es findet keine Schlammrückführung in den Wirbelbettreaktor oder die nicht mehr vorhandene Vorklärung statt. Sämtlicher anfallender Schlamm aus der Nachklärung wird sofort einer Schlammentwässerung bzw. Schlammeindickung zugeführt. Es fällt somit nur aerob stabilisierter Schlamm und Siebgut an.What is new about this invention is that in the fluidized-bed reactor the particulate wastewater constituents are aerobically stabilized and thus made storable and capable of being carried out. There is no sludge recycling in the fluidized bed reactor or no longer existing primary treatment. All accumulating sludge from the final clarification is immediately fed to a sludge dewatering or sludge thickening. Thus, only aerobically stabilized sludge and screenings are produced.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment is shown in the drawing and will be described in more detail below.

Der Schmutzwasserzulauf (01) zur Anlage wird über eine mechanische Feststoffabtrennung (02) geführt und dann in der Zuleitung zum Wirbelbettreaktor (04) in die biologisch aktive Stufe geführt. Abgetrennte Feststoffe (03) werden der Entsorgung zugeführt.The dirty water inlet ( 01 ) to the plant is a mechanical solids separation ( 02 ) and then in the feed line to the fluidized bed reactor ( 04 ) into the biologically active stage. Separated solids ( 03 ) are sent for disposal.

Der Wirbelbettreaktor wird 2-stufig ausgeführt. In der ersten Kammer (05) befindet sich Trägermaterial mit einem Durchmesser von 10–15 mm und einer aktiven Oberfläche von ca. 300–400 m²/m³. Der Volumenanteil der Schüttung aus Trägermaterial in dieser Kammer beträgt 30–40%. Das Trägermaterial wird aus PE gefertigt um eine ausreichende Standfestigkeit zu gewährleisten. Die Dichte des eingesetzten Trägermaterials liegt zwischen 0,92 und 0,98 kg/l. Die Ausprägung der einzelnen Trägereinheiten ist so gestaltet, dass ein Aufschluss der partikulären Substanzen aufgrund der Rippung der Außenwandung erleichtert wird. Die eingesetzte Belüftungseinrichtung ist eine feinblasige Membranbelüftung (06) ausgebildet als Rohr- oder Plattenbelüfter, angeordnet exzentrisch und einseitig, um eine starke Strömungswalze auszubilden. Der Leistungseintrag in diese Kammer durch die Verdichter (18) liegt bei ca. 125 W/m³ um durch die ausgeprägte Strömung und die mechanische Einwirkung des Trägermaterials auf die partikuläre Substanz einen Aufschluss zu erzielen. Die durch diesen Aufschluss verfügbar gemachte Schmutzfracht wird in dieser ersten Kammer zu 50% von den Mikroorganismen des Biofilms metabolisiert. Ein Austrag des Trägermaterials wird durch eine Trägermaterialrückhaltung (07) verhindert. Die Belüftung (06) ist unterhalb der Trägermaterialrückhaltung (07) angeordnet um durch die maximale kinetische Energie des Trägermaterials eine Reinigungswirkung am Trägermaterialrückhaltesystem zu erreichen.The fluidized bed reactor is carried out in two stages. In the first chamber ( 05 ) is carrier material with a diameter of 10-15 mm and an active surface of about 300-400 m ² / m ³ . The volume fraction of the bed of carrier material in this chamber is 30-40%. The carrier material is made of PE to ensure a sufficient stability. The density of the carrier material used is between 0.92 and 0.98 kg / l. The expression of the individual carrier units is designed so that a digestion of the particulate substances is facilitated due to the ribbing of the outer wall. The ventilation device used is a fine-bubble membrane aeration ( 06 ) formed as a pipe or plate aerator, arranged eccentrically and on one side to form a strong flow roller. The power input into this chamber through the compressor ( 18 ) is about 125 W / m ³ to achieve a digestion by the pronounced flow and the mechanical action of the carrier material on the particulate substance. The dirt load made available by this digestion is metabolized in this first chamber by 50% by the microorganisms of the biofilm. A discharge of the carrier material is achieved by a carrier material retention ( 07 ) prevented. The ventilation ( 06 ) is below the backing material retention ( 07 ) arranged to achieve a cleaning effect on the carrier material retention system by the maximum kinetic energy of the carrier material.

In der zweiten Kammer (08) wird Trägermaterial mit einem Durchmesser von 7–10 mm und einer aktive Oberfläche von 450–600 m²/m³ eingesetzt. Der Volumenanteil der Schüttung aus Trägermaterial in dieser Kammer beträgt 40–55%. Die eingesetzte Belüftungseinrichtung ist eine feinblasige Membranbelüftung (09) ausgebildet als Rohr- oder Plattenbelüfter, angeordnet exzentrisch und einseitig, um eine Strömungswalze auszubilden. Der Leistungseintrag in diese Kammer durch die Verdichter (18) liegt bei ca. 80–100 W/m³. Die in dieser zweiten Kammer hauptsächlich in gelöster Natur vorliegende Verschmutzung wird um weitere 48–49% abgebaut, so dass von einer Gesamtabbauleistung von 98–99% in Bezug auf die BSB5-Fracht ausgegangen werden kann. Auch hier ist eine Trägermaterialrückhaltung (10) entsprechend der in der ersten Kammer installiert.In the second chamber ( 08 ) carrier material with a diameter of 7-10 mm and an active surface of 450-600 m ² / m ^{3 is} used. The volume fraction of the bed of carrier material in this chamber is 40-55%. The ventilation device used is a fine-bubble membrane aeration ( 09 ) formed as a pipe or plate aerator, arranged eccentrically and on one side to form a flow roll. The power input into this chamber through the compressor ( 18 ) is about 80-100 W / m ³ . The pollution in this second chamber, mainly in dissolved form, will be reduced by a further 48-49%, so that a total decay rate of 98-99% of the BSB5 load can be assumed. Again, a carrier material retention ( 10 ) as installed in the first chamber.

Um die vollständige Stabilisierung des Biofilms sicherzustellen muss mit einer Flächenbelastung von maximal 8 gBSB5/(m²·d) in der ersten Stufe und maximal 3 gBSB5/(m²·d) in der zweiten Stufe dimensioniert werden. Eine hydraulische Verweilzeit im biologisch aktiven Teil der Anlage von mindestens 2,0 Stunden ist einzuhalten.In order to ensure complete stabilization of the biofilm, it must be dimensioned with a maximum surface loading of 8 gBSB5 / (m ² · d) in the first stage and a maximum of 3 gBSB5 / (m ² · d) in the second stage. A hydraulic residence time in the biologically active part of the system of at least 2.0 hours must be observed.

In der Nachklärung (11) wird sich absetzender aerob stabilisierter Schlamm über die Überschuß-Schlamm-Pumpe (12) über eine Druckleitung (15) zur Schlammentwässerung (16) gepumpt. Schwimmschlamm wird über eine Schwimmschlammpumpe (13) ebenfalls der Schlammentwässerung (16) zugeführt. Filtratwasser (17) aus der Schlammentwässerung wird wieder dem Zulauf (01) zur Anlage zugeführt.In the final explanation ( 11 ) settling aerobically stabilized sludge via the excess sludge pump ( 12 ) via a pressure line ( 15 ) for sludge dewatering ( 16 ) pumped. Floating sludge is pumped via a floating sludge pump ( 13 ) also the sludge dewatering ( 16 ). Filtrate water ( 17 ) from the sludge dewatering is again the inflow ( 01 ) fed to the plant.

Alle Aggregate werden intelligent von einer SPS (19) gesteuert.All units are intelligently controlled by a PLC ( 19 ) controlled.

Claims

Execution of a two-stage fluidized bed reactor without preclarification for complete aerobic stabilization of the resulting sludge, the first stage has both the function of digestion of the particulate substances and the degradation of organic matter. The second stage is the cargo reduction and the further purification.

Execution of a fluidized bed reactor without primary treatment only with an upstream mechanical wastewater treatment. Complete aerobic stabilization of the excess sludge with promotion of stabilized sludge into a storage tank or for immediate drainage.