DE102022119269A1 - Device and method for processing fat-laden wastewater - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (2) zur Behandlung von Wasser, umfassend:
- einen Zulauf (4) zum Zuführen des zu behandelnden Wassers,
- einen sich an den Zulauf (4) anschließende Sedimientierungseinrichtung (200) zur Sedimentierung von Schwebstoffen aus dem zu behandelnden Wasser wobei die Sedimentierungseinrichtung (200) zumindest
- einen Anreicherungspfad (8) zum Anreichern des zu behandelnden Wassers mit einem Koagulanten (10) und
- einen sich an den Anreicherungspfad anschließenden Regulierungspfad (18) zum Einbringen eines den pH-Wert des Wassers einstellenden Regulierungsmittels (22) aufweist, und
- eine sich an die Sedimentierungseinrichtung (200) anschließende Filtereinrichtung (28) mit einem Filtermedium (30) und
- eine sich an die Filtereinrichtung (28) anschließende Umkehrosmoseeinrichtung (40) zur weitergehenden Reinigung des Wassers,
wobei zulaufseitig vor der Sedimentierungseinrichtung (200) eine Belüftungsvorrichtung (108) zum Einleiten von sauerstoffhaltigem Gas in das zu behandelnde Wasser angeordnet ist.
sowie ein Verfahren zur Aufarbeitung von Wasser in der Vorrichtung.
A device (2) for treating water, comprising:
- an inlet (4) for supplying the water to be treated,
- a sedimentation device (200) adjoining the inlet (4) for sedimentation of suspended matter from the water to be treated, the sedimentation device (200) being at least
- an enrichment path (8) for enriching the water to be treated with a coagulant (10) and
- has a regulating path (18) adjoining the enrichment path for introducing a regulating agent (22) which adjusts the pH value of the water, and
- a filter device (28) adjoining the sedimentation device (200) with a filter medium (30) and
- a reverse osmosis device (40) connected to the filter device (28) for further purification of the water,
wherein a ventilation device (108) for introducing oxygen-containing gas into the water to be treated is arranged on the inlet side in front of the sedimentation device (200).
and a method for processing water in the device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufarbeitung von fettbeladenen Abwässern und ein Verfahren zu dessen Ausführung.The present invention relates to a device for processing fat-laden wastewater and a method for carrying it out.
Eine mehrstufige Wasseraufarbeitung in der Sedimentierungseinrichtung kann sowohl die Verminderung und/oder Entfernung an Härtebildnern, insbesondere von Calciumionen, ermöglichen, als auch zu einer Verminderung von TOC (gesamter organischer Kohlenstoff) in Trinkwasser führen. Dieses zweistufige Vorgehen ist zwar bekannt allerdings bei der Wasseraufarbeitung nicht die Standardvorgehensweise und normalerweise widersprüchlich, da die TOC-Reduzierung durch einen geringen pH-Wert typischerweise zwischen 4,0-7,3 erreicht wird und die Reduzierung an Härtebildnern typischerweise bei höheren pH-Werten zwischen 9,5-11,5 erreicht werden kann. Die Anwesenheit von TOC's wirkt zudem als Inhibitor beim Ausfällen von Calcium.A multi-stage water treatment in the sedimentation device can enable both the reduction and/or removal of hardness formers, in particular calcium ions, and also lead to a reduction in TOC (total organic carbon) in drinking water. Although this two-stage procedure is known, it is not the standard procedure for water treatment and is usually contradictory, since the TOC reduction is typically achieved at a low pH value between 4.0-7.3 and the reduction in hardness formers is typically achieved at higher pH values between 9.5-11.5 can be achieved. The presence of TOCs also acts as an inhibitor in the precipitation of calcium.
Bei Ausführen dieses speziellen Verfahrens werden typischerweise umfangreiche Folgeschritte benötigt, welche die Dimensionierung der Anlage nahezu ungeeignet für den Einsatz von 50 EW's (Einwohnerwerte) - 1000 EW's macht. Derartige Angaben werden u.a. zur Spezifizierung on Kleinkläranlagen, gemäß
Das Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Anlage zur Wasserbehandlung und insbesondere Wasseraufarbeitung soll insbesondere im Bereich von bis zu 1000 EW's, vorzugsweise bis zu 200 EW's, besonders bevorzugt bis zu 50 EW's liegen.The area of application of the system according to the invention for water treatment and in particular water processing should in particular be in the range of up to 1000 PE, preferably up to 200 PE, particularly preferably up to 50 PE.
Ein entscheidender Vorteil für den Einsatz einer solchen Anlage ist deren geringer Bauraumbedarf als auch deren geringe Zahl an Wartungszyklen.A decisive advantage of using such a system is its small installation space requirement and its low number of maintenance cycles.
Ausgehend von dieser Vorbetrachtung ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anlage zur Wasseraufarbeitung für ein vergleichsweise geringes anfallendes Wasservolumen von unter 1000 EW's zu bereitzustellen, welche sich durch einen kompakten Aufbau und durch einen nahezu wartungsfreien Betrieb bei möglichst hoher Reinigungseffizienz auszeichnet. Ein Umkippen des bereitgestellten Wassers in den anaeroben Zustand, z.B. bedingt durch längere Ruhezeiten, soll dabei verhindert werden.Based on this preliminary consideration, the object of the present invention is to provide a system for water treatment for a comparatively small water volume of less than 1000 PE, which is characterized by a compact structure and almost maintenance-free operation with the highest possible cleaning efficiency. The aim is to prevent the water provided from tipping over into an anaerobic state, e.g. due to longer rest periods.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The present invention solves this problem by a device with the features of claim 1.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Wasser, umfasst:
- - einen Zulauf zum Zuführen des zu behandelnden Wassers,
- - einen sich an den Zulauf anschließende Sedimientierungseinrichtung zur Sedimentierung von Schwebstoffen aus dem zu behandelnden Wasser.
- - an inlet for supplying the water to be treated,
- - a sedimentation device connected to the inlet for sedimentation of suspended matter from the water to be treated.
Dabei muss sich die Sedimentierungseinrichtung nicht unmittelbar an den Zulauf anschließend, sondern es können noch weitere Reinigungseinrichtungen, insbesondere ein Fettabscheider und/oder eine Abschöpfvorrichtung zwischen dem Zulauf und der Sedimentierungseinrichtung angeordnet sein.The sedimentation device does not have to be directly adjacent to the inlet, but additional cleaning devices, in particular a fat separator and/or a skimming device, can be arranged between the inlet and the sedimentation device.
Die Sedimentierungseinrichtung weist zumindest
- - einen Anreicherungspfad zum Anreichern des zu behandelnden Wassers mit einem Koagulanten und
- - einen sich an den Anreicherungspfad anschließenden Regulierungspfad zum Einbringen eines den pH-Wert des Wassers einstellenden Regulierungsmittels auf.
- - an enrichment path for enriching the water to be treated with a coagulant and
- - a regulation path following the enrichment path for introducing a regulating agent that adjusts the pH value of the water.
Sodann weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sich an die Sedimentierungseinrichtung anschließende Filtereinrichtung mit einem Filtermedium auf.The device according to the invention then has a filter device with a filter medium connected to the sedimentation device.
Schließlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sich an die Filtereinrichtung anschließende Umkehrosmose-Einrichtung zur weitergehenden Reinigung des Wassers auf.Finally, the device according to the invention has a reverse osmosis device connected to the filter device for further purification of the water.
Zulaufseitig weist die Vorrichtung eine Belüftungsvorrichtung zum Einleiten von sauerstoffhaltigem Gas in das zu behandelnde Wasser auf, welche vor der Sedimentierungseinrichtung angeordnet ist.On the inlet side, the device has a ventilation device for introducing oxygen-containing gas into the water to be treated, which is arranged in front of the sedimentation device.
Die Belüftungsvorrichtung dient einerseits der besseren Durchmischung des Wassers und andererseits wird sichergestellt, dass das Wasser in keinen anaeroben Zustand verfällt, so dass sich die Zusammensetzung des Wassers aufgrund von Zersetzungsprozessen ändert und weitere Verunreinigungen gebildet werden.On the one hand, the aeration device serves to better mix the water and, on the other hand, it ensures that the water does not fall into an anaerobic state, so that the composition of the water changes due to decomposition processes and further impurities are formed.
Eine Belüftung in einer Vorrichtung mit den vorgenannten Teilverarbeitungsbereichen ist allerdings nicht unproblematisch, da das Wasser bei Zugabe von Chemikalien zur Schaumbildung neigt, was das Absetzen von Feststoffen behindert. Es wurde gefunden, dass es daher günstig ist, wenn die Belüftung vor der Chemikalienzufuhr erfolgt.However, ventilation in a device with the aforementioned partial processing areas is not without problems, since the water tends to form foam when chemicals are added, which hinders the settling of solids. It has been found that it is therefore beneficial if aeration takes place before chemical supply.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Die Belüftungsvorrichtung kann vorteilhaft Teil einer Fettabscheidevorrichtung mit einem Aufnahmeraum für das zu behandelnde Wasser, wobei die Belüftungsvorrichtung eine Druckgas-Düse aufweist, zum Einleiten des sauerstoffhaltigem Gases in das zu behandelnde Wasser in den Aufnahmeraum der Fettabscheidevorrichtung. Die Fettabscheidevorrichtung arbeitet vorzugsweise nach dem Prinzip der schwerkraftbedingten Phasentrennung. Dadurch kann die Belüftungsvorrichtung besonders platzsparend in die Vorrichtung integriert werden.The ventilation device can advantageously be part of a fat separation device with a receiving space for the water to be treated, the ventilation device having a compressed gas nozzle for introducing the oxygen-containing gas into the water to be treated into the receiving space of the fat separation device. The fat separator device preferably works according to the principle of phase separation caused by gravity. This allows the ventilation device to be integrated into the device in a particularly space-saving manner.
Sodann die Druckgas-Düse der Belüftungsvorrichtung Einleitungsöffnung zum Auslassen eines Gasdrucks in die Flüssigkeit aufweisen. Überdies weist die Vorrichtung, insbesondere die Fettabscheidevorrichtung ein Füllstandsmessgerät und/oder einen Grenzschalter auf. Das Füllstandsmessgerät und/oder der Grenzschalter sind insbesondere ausgebildet zur Überwachung des Erreichens eines maximalen Füllniveau. Somit ist ein maximales Füllniveau für den Aufnahmeraum der Fettabscheidevorrichtung vorgegeben. Die Einleitungsöffnung der vorgenannten Druckgas-Düse ist vorteilhaft unterhalb von 70%, vorzugsweise unterhalb von 50%, besonders bevorzugt unterhalb von 30% des maximalen Füllniveaus angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gas einen hinreichend langen Durchtrittsweg durch die Flüssigkeit hat und eine entsprechend lange Zeit zur Kontaktierung und Durchmischung hat.The compressed gas nozzle of the ventilation device then has an inlet opening for releasing gas pressure into the liquid. In addition, the device, in particular the grease separator device, has a level measuring device and/or a limit switch. The level measuring device and/or the limit switch are designed in particular to monitor whether a maximum filling level has been reached. A maximum filling level is therefore specified for the receiving space of the fat separator device. The inlet opening of the aforementioned compressed gas nozzle is advantageously arranged below 70%, preferably below 50%, particularly preferably below 30% of the maximum filling level. This ensures that the gas has a sufficiently long path through the liquid and a correspondingly long time for contact and mixing.
In vorteilhaft-robuster Ausgestaltung weist das Füllstandsmessgerät eine mechanische Füllstandsmessung, insbesondere einen Schwimmer, auf.In an advantageously robust embodiment, the level measuring device has a mechanical level measurement, in particular a float.
Die Vorrichtung kann eine oder mehrere Dosiervorrichtungen zur Zuleitung des Koagulanten und/oder des Regulierungsmittels in Strömungsrichtung aufweisen. Diese eine oder mehreren Dosiervorrichtungen sind allerdings nach der Belüftungsvorrichtung angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass die Zuleitung von Chemikalien vor oder während der Belüftung eine Schaumbildung begünstigt, was auf diese Weise vorteilhaft vermieden wird.The device can have one or more metering devices for supplying the coagulant and/or the regulating agent in the direction of flow. However, these one or more metering devices are arranged after the ventilation device. It has been shown that the supply of chemicals before or during ventilation promotes foam formation, which is advantageously avoided in this way.
Die Vorrichtung kann eine Abschöpfvorrichtung, insbesondere einen Bandskimmer, zum Abschhöpfen einer überstehenden Fettphase aufweisen, welche zwischen dem Fettabscheider und der Sedimentierungsvorrichtung, vorzugsweise in Strömungsrichtung unmittelbar nach dem Fettabscheider, angeordnet ist. Während der Fettabscheider große Mengen an Fett aus dem Wasser entfernt, werden durch die Abschöpfvorrichtung verbliebene Reste an Fette und/oder Öle, z.B. Fettaugen und dergl., entfernt. Vorgelagerte Belüftung ermöglicht dabei einen verbesserten Auftrieb und eine verstärkte Agglomeration von kolloidalen Öltröpfchen, welche dadurch mit der nachgelagerten Abschöpfvorrichtung entfernt werden können. Somit ergibt sich eine optimale Entfernung von Fetten und Ölen durch die Kombination aus Belüftung und Abschöpfvorrichtung.The device can have a skimming device, in particular a belt skimmer, for skimming off a protruding fat phase, which is arranged between the fat separator and the sedimentation device, preferably immediately after the fat separator in the flow direction. While the fat separator removes large amounts of fat from the water, the skimming device removes any remaining fat and/or oil, e.g. grease eyes and the like. Upstream ventilation enables improved buoyancy and increased agglomeration of colloidal oil droplets, which can thereby be removed with the downstream skimming device. This results in optimal removal of fats and oils through the combination of ventilation and skimming device.
Die Belüftungsvorrichtung weist vorzugsweise eine Anlage zur Drucklufterzeugung auf. Zwar kann auch eine Gasflasche vorgesehen sein, allerdings ist die Erzeugung von Druckluft für diese Anwendung kostengünstig und ermöglicht einen kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Anlage zur Drucklufterzeugung ist insbesondere hinsichtlich der Druckeinstellung vorteilhaft regelbar ausgebildet.The ventilation device preferably has a system for generating compressed air. Although a gas bottle can also be provided, the generation of compressed air for this application is cost-effective and enables a compact design of the device according to the invention. The system for generating compressed air is designed to be advantageously controllable, particularly with regard to the pressure setting.
Die Anlage zur Drucklufterzeugung kann eine oder mehrere Druckluftverbindungen mit anderen Bauteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet sein. Vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Reinigungsvorrichtung zum Einleiten einer Reinigungsmedium für die Spülung und/oder CIP (clean in place)-Reinigung der Filtereinrichtung und/oder der Umkehrosmoseeinrichtung, wobei die vorgenannten Druckluftverbindungen Teil dieser Reinigungsvorrichtung sind, so dass z.B. das Reinigungsmedium mit Druckluft beaufschlagbar sind oder Reste des Reingungsmediums aus den vorgenannten Einrichtungen ausblasbar sind.The system for generating compressed air can be designed with one or more compressed air connections with other components of the device according to the invention. The device according to the invention advantageously has a cleaning device for introducing a cleaning medium for rinsing and/or CIP (clean in place) cleaning of the filter device and/or the reverse osmosis device, the aforementioned compressed air connections being part of this cleaning device, so that, for example, the cleaning medium can be acted upon with compressed air or residues of the cleaning medium can be blown out of the aforementioned devices.
Der Aufnahmeraum des Fettabscheiders kann vorteilhaft zwei Kammersegmente aufweisen, welche räumlich getrennt durch eine Trennwandung sind. In einem ersten Kammersegment kann vorzugsweise der Schwimmer angeordnet sein. In dem zweiten Kammersegment kann vorteilhaft die Druckgas-Düse angeordnet sein. Die Kammersegmente können einen Verbindungsbereich zum Pegelausgleich aufweisen, welcher vorzugsweise bodenseitig angeordnet ist.The receiving space of the grease separator can advantageously have two chamber segments, which are spatially separated by a partition. The float can preferably be arranged in a first chamber segment. The compressed gas nozzle can advantageously be arranged in the second chamber segment. The chamber segments can have a connection area for level compensation, which is preferably arranged on the bottom side.
Der Aufnahmeraum des Fettabscheiders kann zudem ein Überlaufwehr zur Abtrennung einer aufschwimmenden Fettphase aufweisen. Somit kann Fett durch Verdrängung quantitativ abgetrennt werden. Das Öl und Fett kann sodann gemeinsam mit dem von der Abschöpfvorrichtung abgetrennten Öl- und/oder Fettphase in einem Sammeltank gesammelt werden.The receiving space of the fat separator can also have an overflow weir to separate a floating fat phase. This means that fat can be separated quantitatively through displacement. The oil and fat can then be collected in a collection tank together with the oil and/or fat phase separated by the skimming device.
Der Fettabscheider kann vorteilhaft zur Sammlung von aufzuarbeitenden Wasser über einen Zeitraum von mehr als 5 Tagen ausgelegt sein. Typischerweise kommt es in diesem Zeitraum bereits zum anaeroben Abbau, was insbesondere durch die Belüftungsvorrichtung vorteilhaft verhindert wird.The grease separator can advantageously be designed to collect water to be processed over a period of more than 5 days. Typically, anaerobic degradation already occurs during this period, which is advantageously prevented in particular by the ventilation device.
Bevorzugt ist die Belüftungsvorrichtung unmittelbar nach einer Anschlusskupplung eines Zulaufs der Vorrichtung zum Anschluss an einen Küchenablauf, insbesondere einen Siphon, angeordnet ist. Somit wird bereits unmittelbar nach Zulauf die CSB-Menge reduziert, wodurch das Umkippen in den anaeroben Zustand verhindert wird.The ventilation device is preferably immediately after a connecting coupling Inlet of the device is arranged for connection to a kitchen drain, in particular a siphon. This means that the amount of COD is reduced immediately after inflow, which prevents the system from tipping over into the anaerobic state.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung von Wasser mit der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung wird derart ausgeführt, dass ein Belüften des Wassers, vorzugsweise vor dem Einleiten weiterer Chemikalien erfolgt, wobei der Gasdruck des eingeleiteten Gases zumindest 2 bar, vorzugsweise 3-5 bar, beträgt. Dies verhindert einen anaeroben Zustand und sorgt für eine verbesserte Durchmischung sowie eine verbesserte Fett- und Ölabscheidung in diesem und den nachfolgenden Reinigungsstufen.A method according to the invention for treating water with the above-described device according to the invention is carried out in such a way that the water is aerated, preferably before the introduction of further chemicals, the gas pressure of the gas introduced being at least 2 bar, preferably 3-5 bar. This prevents an anaerobic condition and ensures improved mixing and improved fat and oil separation in this and subsequent cleaning stages.
Dabei kann das zu bearbeitende Wasser über einen Zeitraum vom mehr als fünf Tagen gesammelt werden. Dies bedeutet für Küchenabwässer, dass die Sammlung auch über mehrere Ruhetage der Küche bzw. des Restaurants erfolgen kann, in welchem kein neues Wasser nachgeliefert wird und ohne dass die Anlage unter suboptimalen Bedingungen zu geringe Mengen an Wasser aufarbeitet oder dass das Wasser in den anaeroben Zustand übergeht und kippt.The water to be processed can be collected over a period of more than five days. For kitchen wastewater, this means that the collection can also take place over several days of rest in the kitchen or restaurant, in which no new water is supplied and without the system processing too small amounts of water under suboptimal conditions or the water going into an anaerobic state goes over and tilts.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer Anlage.
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1 a schematic sketch of a method according to the invention and a system.
Die Figur ist eine rein schematische Darstellung. Tatsächliche geometrische Verhältnisse können von der Figur abweichen.The figure is a purely schematic representation. Actual geometric relationships may vary from the figure.
Es wird auf
Die Vorrichtung 1 umfasst einen Zulauf 4, über die sich der Vorrichtung 2 das zu behandelnde Wasser in einer Strömungsrichtung 5, nachfolgend auch Fließrichtung genannt, zuführen lässt. Der Zulauf 4 kann einen Küchensiphon umfassen.The device 1 comprises an
Die Vorrichtung weist sodann nach dem Zulauf 4 einen Fettabscheider 100 auf, welcher in Strömungsrichtung unmittelbar dem Zulauf nachgeordnet ist.The device then has a
Die maximal zu verarbeitende Zulaufmenge an zu behandelnden Wasser, insbesondere Küchenabwasser, durch die erfindungsgemäße Anlage kann zumindest 100 l/h, vorzugsweise zwischen 150-500 l/h betragen.The maximum inflow quantity of water to be treated, in particular kitchen wastewater, to be processed by the system according to the invention can be at least 100 l/h, preferably between 150-500 l/h.
Der Fettabscheider 100 weist einen Behälter 101 auf, welcher einen Aufnahmeraum 113 begrenzt. Der Behälter 101 weist zumindest eine Trennwandung 102 auf, welche den Behälter in zumindest zwei Trennbereiche bzw. Kammersegmente 104, 105 segmentiert. Eine Leitung 103 zwischen dem Zulauf 4 und dem Fettabscheider 100 dient dem Zuleiten des zu behandelnden Wassers in den ersten Trennbereich 104. Der zweite Trennbereich 105 weist einen Überlauf 106 auf. Die Trennwand 102 kann insbesondere als Tauchwand ausgebildet sein. Die Füllhöhe des ersten und/oder zweiten Trennbereichs 104, 105 wird über einen Füllstandssensor 107, z.B. einen Schwimmer, überwacht.The
Weiter weist der Fettabscheider eine Belüftungsvorrichtung 108 zum Einleiten eines sauerstoffhaltigen Gases, insbesondere von Druckluft, in das aufzuarbeitende Wasser in den Behälter 101 auf.The grease separator further has a
Dadurch wird eine Durchmischung erreicht und ein Kippen des Wassers in einen anaeroben Zustand verhindert. Der Druck sollte zumindest 2 bar, vorzugsweise 3-5 bar betragen. Belüftungsvorrichtung 108 kann eine Anlage zur Drucklufterzeugung 109 aufweisen. Eine Druckgasdüse 120 welche z.B. mediumsdicht an der Wandung des Behälters 101 festgelegt ist, verfügt über eine Einlassöffnung von Gas in das zu reinigende Wasser und ist im unteren Bereich des Flüssigkeitspegels des Behälters 101 angeordnet, so dass eine genügend große Strecke bereitgestellt wird, in welcher der Sauerstoffeintrag in die Flüssigkeit erfolgen kann.This achieves thorough mixing and prevents the water from turning into an anaerobic state. The pressure should be at least 2 bar, preferably 3-5 bar.
Das zu behandelnde Wasser wird sodann in den Vorabscheider 110 überführt, insbesondere gepumpt. Der Vorabscheider 110 dient einerseits als Sedimentationstank und andererseits zur weitergehenden Fettabtrennung durch eine Abschöpfvorrichtung 111 in Form eines sogenannten Bandskimmer 111.The water to be treated is then transferred, in particular pumped, into the pre-separator 110. The pre-separator 110 serves on the one hand as a sedimentation tank and on the other hand for further fat separation using a
Bandskimmer bzw. Band-Abschöpfvorrichtungen sind in größeren Anlagen an sich bekannt. Mittels eines Fließbandes wird aufschwimmendes Fett abgeschöpft. Allerdings hat sich in der praktischen Anwendung gezeigt, dass der Fettgehalt des zu gehandelnden Wassers trotz dem vorhergehenden Fettabscheider noch überraschend derart hoch sind, dass sich durch den Einsatz des Bandskimmers 111 die Wasserqualität für die nachfolgenden Prozessschritte erheblich verbessert.Band skimmers or band skimming devices are known in larger systems. Floating fat is skimmed off using a conveyor belt. However, practical use has shown that the fat content of the water to be treated is still surprisingly so high despite the previous fat separator that the use of the
Die abgeschöpften Öle und Fette werden in einem Auffangbehälter 112 gesammelt und gemeinsam mit anderen in der Küche anfallenden Fetten, wie Fritierfett und Bratenfett, durch ein entsprechendes Entsorgungsunternehmen fachgerecht entsorgt.The skimmed oils and fats are collected in a collecting
Nach dieser Vorkonditionierung ist das zu behandelnde Wasser optimal vorbereitet für eine anschließende Sedimentation. Das zu behandelnde Wasser vom Vorabscheider 110 in über eine Leitung 130 in eine einen Lamellenklärer 230 umfassende Sedimentierungseinrichtung 200 geleitet, in welchem die Sedimentation von Verunreinigungen erfolgt. Im Übergang zwischen dem Vorabscheider 110 und dem Lamellenklärer wird ein Koagulat 10, vorzugsweise eine Eisen(III)-Lösung, besonders bevorzugt als Eisen(III)chlorid-Lösung, zugesetzt. Eine entsprechende Dosiereinheit 140 zur Einstellung des Gehalts an Flockungsmittels ist entlang der Leitung 130 angeordnet. Ein Teil der Leitung 130 und die Dosiereinheit 140 sind Teil eines Anreicherungspfades 8 der Sedimentierungseinrichtung 200.After this preconditioning, the water to be treated is optimally prepared for subsequent sedimentation. The water to be treated is passed from the pre-separator 110 via a
Zudem erfolgt eine Einstellung des pH-Werts auf einen neutralen oder leicht basischen Wert, vorzugsweise zwischen 7,2-7,5. Dies kann insbesondere durch Zugabe eines Regulierungsmittels 22, vorzugsweise eines basischen Mittels, besonders bevorzugt von NaOH, insbesondere einer NaOH-Lösung, erfolgen. Eine Dosiereinheit 150 zur Einstellung des pH-Werts ist entlang der Leitung 130 angeordnet. Die Dosiereinheit 150 und/oder die Leitung 130 und/oder ein entlang der Leitung angeordnetes Mittel kann einen pH-Sensor 151 aufweisen, welcher mit der Dosiereinheit 150 mittels einer Signalverbindung, als wireless-Verbindung oder als Signalkabel, verbunden ist. Insbesondere kann die Dosiereinheit 150 eine Steuer- und Auswerteeinheit aufweisen, zur Verarbeitung der Messignale des pH-Sensors 151 und zur Einstellung der Dosiermenge des basischen Mittels zum auszuarbeitenden Wasser. Ein weiterer Teil der Leitung 130 und die Dosiereinheit 150 sind Teil des Regulierungspfades 18 der Sedimentatierungsvorrichtung 200.In addition, the pH value is adjusted to a neutral or slightly basic value, preferably between 7.2-7.5. This can be done in particular by adding a regulating
Die Fließstrecke ist derart ausgelegt, dass ausreichend Zeit zur Flokkulation verbleibt. Zwischen dem Vorabscheider 110 und der Sedimentierungseinrichtung 200 ist ein Mittel 160 zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit angeordnet. Das Mittel kann entlang der Leitung 130 oder in der Leitung 130 angeordnet sein oder Teil der Leitung 130 sein. Dies erleichtert die Sedimentation und verringert die Tendenz der Verwirbelungen. Besonders bevorzugt ist das Mittel 160 zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit als ein Rohrreaktor ausgebildet. Der Rohrreaktor kann eine Temperiereinrichtung aufweisen, um konstante Bindungsbedingungen bereitzustellen.The flow path is designed in such a way that there is sufficient time for flocculation. A means 160 for reducing the flow velocity is arranged between the pre-separator 110 and the
Die Sedimentierungseinrichtung 200 umfasst einen Lamellenklärer 230 und dieser weist bodenseitig einen konisches Teilsegment 201 zum Absetzen der Sedimente auf, an dessen zulaufenden Ende sich ein Schlammablass 202 befindet. Im neutralen bis basischen pH-Wert bilden sich Hydroxidflocken in der Sedimentierungseinrichtung 200 aus, insbesondere Eisenhydroxidflocken, welche ungefähr 90% der nichtgelösten Stoffe und 50% der gelösten Stoffe erfassen. Der sedimentierte Schlamm wird mit einem TS-Gehalt von vorzugsweise 3-5% periodisch in einen Schlammsammeltank 250 abgeleitet. Vorzugsweise weist der Lamellenklärer ein Füllstandsmessgerät 231 und/oder einen Grenzschalter auf. Idealerweise detektiert das Füllstandsmessgerät 231 und/oder der Grenzschalter oder eine Anordnung aus mehreren Grenzschaltern sowohl das Gesamtfüllniveau als auch das Füllniveau des Schlamms bzw. der Phasengrenze, wobei dieEntleerung nicht nur basierend auf dem Gesamtfüllniveau sondern basierend auf einem der beiden Werte erfolgt. Hierfür kann ein kapazitiver Sensor genutzt werden, welcher die Phasengrenze anhand einer Kapazitätsänderung erkennt.The
Der Schlammsammeltank 250 weist einen Schlammsammelraum 255 auf und weist zudem einen konischen Boden 251 mit einem Schlammablass 252 am spitz-zulaufenden Ende des Bodens 251 auf. Weiter weist der Schlammsammeltank 250 einen Füllstandssensor und/oder einen Füllstandsgrenzschalter 253 auf. Bei Erreichen eines vorbestimmten Füllstands kann ein Ablassen des Schlammsammeltanks 250 erfolgen. Durch die Überwachung und/oder Ermittlung des Füllstandes wird eine optimale Nachsedimentation innerhalb des Schlammsammeltanks 250 erreicht.The
Der Schlammsammeltank 250 weist ein permeables Filterelement 254 auf, welches vorzugsweise einen Wandungsbereich 256 des Schlammsammelraumes 255, besonders bevorzugt des konischen Boden 251, bildet. Bevorzugt ist das permeable Filterelement 254 ein Filterpapier oder Filtertuch.The
Im Schlammsammeltank 250 ist jenseits des Schlammsammelraumes 255 ein Flüssigkeitssammelraum 257 angeordnet. In diesem Flüssigkeitssammelraum 257 wird das Retentat des Filterelements 254 gesammelt, während das Permeat im Schlammsammelraum 250 verbleibt, wodurch die Schlammphase weiter aufkonzentriert wird. Dies erfolgt bevorzugt über einen Zeitraum von 12-24 Stunden.In the
Das Retentat 258 wird sodann aus dem Flüssigkeitssammelraum 257 in den Vorabscheider 110 rückgeführt, während der aufkonzentrierte Schlamm 259, vorzugsweise nach Erreichen des vorbestimmten Füllstands, aus dem Schlammsammelraum 255 und dem Schlammsammeltank 250 abgeleitet und kann einer Trocknungsanlage 260, beispielsweise einem biologischen Trocknung, zugeführt werden. Ein Verfahren zur biologischen Trocknung ist grundsätzlich bekannt und entsprechendes beispielhaftes Verfahren zur biologischen Trocknung von Klärschlamm wird u.a. in der
Der Lamellenklärer 230 weist einen Mehrzahl an Schräglamellen 203 auf, welche schräg in einem Winkel 2-45°, vorzugsweise 5-25° gegenüber einer lotrechten Ausrichtung der Lamellen, angeordnet sind. Die als Lamellenklärer ausgebildete Sedimentierungseinrichtung kann zudem eine Längsachse 204 aufweisen, die vorzugsweise parallel zur Lotrichtung angeordnet ist. Das Lamellenpaket wird dabei von unten nach oben durchströmt. Unterstützend und bevorzugt kann hierfür ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, eingeblasen werden. Entsprechend weist die Sedimentierungseinrichtung 200 einen nichtdargestellten Gaseinlass auf, welcher vorzugsweise unterhalb einzelner Lamellen oder eines Lamellenpakets angeordnet ist.The
Die Sedimentierungseinrichtung 200 weist zudem eine Zulauföffnung 205 auf an welchem die Leitung 130 in der Sedimentierungseinrichtung 200 mündet. Die Zulauföffnung 205 ist oberhalb des Schlammablasses 202 angeordnet. Überdies weist die Sedimentierungseinrichtung 200 eine Ablauföffnung 206 für eine geklärte Flüssigphase auf, welche oberhalb der Zulauföffnung 205 angeordnet ist. An der Ablauföffnung 206 ist eine Überleitung 220 angeordnet. Bevorzugt ist innerhalb der Sedimentierungseinrichtung 200 ein nicht-dargestelltes Überlaufwehr angeordnet, welches im Bereich der Ablauföffnung 206 angeordnet ist.The
Die Überleitung 220 mündet sodann in einem Vorlagebehälter 310 einer Ultrafiltrationanlage 300. Die Ultrafiltrationsanlage 300 umfasst zudem ein dynamische Tangentialfluss-Filtrationsanlage (engl. Cross Flow) 320 mit einer oder mehreren rotierbar in einem Gehäuse 331 gelagerte keramischen Filtrationsscheiben 332. Die durchschnittliche Porengröße der keramischen Scheiben kann vorteilhaft zwischen 10-50 nm betragen. Sie definieren eine sogenannte keramische Rotationsmembrane. Das vorgereinigte Abwasser wird im Kreislauf zwischen der dynamischen Tangential-Filtrationsanlage 320 und den Vorlagenbehälter 310 geführt. Ein Filtrat zwischen 50-500 l/h, vorzugsweise zwischen 150-400 l/h wird in Richtung eines Vorlagentanks 410 der Umkehrosmoseanlage 400 geleitet. Die Ultrafiltrationsanlage verfügt über entsprechende Mittel, z.B. eine Pump, eine oder mehrere Leitungen, sowie eine Steuereinheit, welche ein Freispülen der Rotationsmembran, vorzugsweise durch Erzeugung von Rückspülimpulse erzeugt. Zur Steuerung der Periodizität der Erzeugung der Rückspülimpule kann eine Sensoreinheit, insbesondere an einer Ableitung des Filtrats vorgesehen sein. Eine Sensoreinheit kann z.B. ein Drucksensor und/oder ein optischer Sensor zur Ermittlung eines Trübungsgehalts im Filtrat und/oder ein Durchflusssensor sein.The
Aufgrund der Rückimpulse werden Kolloide und/oder Bakterien auf der Oberfläche der Rotationsmembran entfernt und können als Retentat ausgespült oder in den Vorlagenbehälter 310 rezirkuliert werden, wodurch eine Konzentrierung der zugeführten Phase erfolgt.Due to the return pulses, colloids and/or bacteria on the surface of the rotating membrane are removed and can be rinsed out as retentate or recirculated into the receiving
Kurzkettige Fettsäuren, die eine erhebliche Geruchsbelästigung darstellen können, so u.a. Buttersäure oder dergl., werden nicht zurückgehalten und als Teil des Filtrats in den Vorlagentank 410 der Umkehrosmoseanlage 400 gesammelt.Short-chain fatty acids, which can cause a significant odor nuisance, such as butyric acid or the like, are not retained and are collected as part of the filtrate in the receiving
Die Umkehrosmoseanlage 400 ist mit einer Membran 402 ausgestattet und wird mit einer Ausbeuterate von vorzugsweise mehr als 60 Vol.%, vorzugsweise zwischen 65-75 Vol.% betrieben. Die Umkehrosmose ist an sich bekannt. Die Anlage ist ausgelegt zur maximalen Bereitstellung von mehr als 100 l/h, vorzugsweise zur maximalen Bereitstellung einer Menge zwischen 120-300 l/h. Sie weist einen Osmosebehälter 410, beispielsweise mit einer Wickelmembran oder einer anderen semipermeablen Membran 411 und einen daran anschließenden Speichertank 420 für das Permeat auf. Die Umkehrosmoseanlage 400 eine Ablaufleitung 430 für das Permeat auf, welche an einem Permeatablauf 401. der Umkehrosmoseanlage angeordnet istThe
Das bereitgestellte Permeat weist alle Erfordernisse zum Einleiten in ein herkömmliches Wassernetz auf und kann z.B. für die Toilettenspülung genutzt werden. Daher kann die Ablaufleitung 430 vorteilhaft einen Anschluss 431 an eine Sanitäranlage aufweisen. Der Speichertank 420 ist dabei Teil der Ablaufleitung 430. Der Speichertank 420 weist überdies eine Füllstands- und/oder Grenzstandsüberwachungsvorrichtung 421 auf, welcher eine Notentleerung bei Erreichen eines bestimmten Grenzstands im Speichertank initiiert.The permeate provided has all the requirements for introduction into a conventional water network and can be used, for example, to flush toilets. Therefore, the
Entlang der Ablaufleitung 430 ist zudem eine Desinfektions-Dosiereinheit 440 zur Zuleitung eines Desinfektionsmittels in das Permeat angeordnet. Die Desinfektions-Dosiereinheit 440 weist einen Lagertank mit Desinfektionsmittel zur Wasserdesinfektion einer vorbestimmten Konzentration auf. Typischerweise kann es sich dabei Chlor oder ein anderes Desinfektionsmittel wie z.B. NaClO, insbesondere zwischen 0,1-1 ppm, handeln.A
Weiterhin ist im oder am Osmosebehälter 410 oder entlang der Ablaufleitung 430 ein Aktivkohlefilter 450 vorgesehen. Dieser ist in Strömungsrichtung vorzugsweise vor der Desinfektions-Dosiereinheit 440 angeordnet.Furthermore, an activated
Der Osmosebehälter 410 weist eine Konzentratablauf 412 auf, welcher der Ableitung eines Konzentrats dient. Das Konzentrat, in welchem die nach der Ultrafiltration verbliebenen Verunreinigungen verblieben sind, werden über den Konzentratablauf 412 in den Fettabscheider 100 zurückgeführt. In dem Konzentrat kann ein erhöhter CSB-Gehalt bis zu 3300 mg/l vs. 1000 mg/l feststellbar sein. Wegen der vergleichsweise geringen Abwassermenge des Konzentrats fällt die Schmutzfracht nicht wesentlich ins Gewicht.The
Absetzbare Stoffe werden durch die vorbeschriebene Vorrichtung 2 vollständig und schwerflüchtige lipophile Stoffe weit übergehend entfernt.Detachable substances are completely removed by the above-described
In einen Zeitraum von einem Jahr wurden Proben des Küchenabwassers entnommen und verschiedene Parameter durch Vollanalysen ermittelt:
- 1. Küchenwasser vor Einleitung
- Abwassermenge (m3/d) = 1,9
- Schwerflüchtige lipophile Stoffe, ber. als TR (mg/l) < 150
- CSB, ber. als O2 (mg/l) < 1000
- Absetzbare Stoffe, ber. als ABS (ml/l) < 10
- Temperatur (°C) <35
- 2. Küchenwasser am Filtrat-Ablauf der Ultrafiltration
- Abwassermenge (m3/d) = 1,9
- pH-Wert 7,0 - 7,5
- Schwerflüchtige lipophile Stoffe, ber. als TR (mg/l) <5
- CSB, ber. als O2 (mg/l) < 1000
- Absetzbare Stoffe, ber. als ABS (ml/l) < 1,0
- Temperatur (°C) <35
- 3. Küchenwasser am Konzentratablauf der Umkehrosmose
- Abwassermenge (m3/d) = 0,57
- pH-Wert 7,0 - 7,5
- Schwerflüchtige lipophile Stoffe, ber. als TR (mg/l) <20
- CSB, ber. als O2 (mg/l) <3333
- Absetzbare Stoffe, ber. als ABS (ml/l) < 2,0
- Temperatur (°C) <35
- 4. Küchenwasser am Permeatablauf der Umkehrosmose
- Abwassermenge (m3/d) = 1,33
- pH-Wert 6,5 - 7,5
- Schwerflüchtige lipophile Stoffe, ber. als TR (mg/l) <2,0
- CSB, ber. als O2 (mg/l) <200
- Absetzbare Stoffe, ber. als ABS (ml/l) < 0,5
- Temperatur (°C) <35
- 1. Kitchen water before discharge
- Amount of wastewater (m 3 /d) = 1.9
- Semi-volatile lipophilic substances, calculated as TR (mg/l) < 150
- COD, calculated as O 2 (mg/l) < 1000
- Detachable substances, calculated as ABS (ml/l) < 10
- Temperature (°C) <35
- 2. Kitchen water at the ultrafiltration filtrate outlet
- Amount of wastewater (m 3 /d) = 1.9
- pH value 7.0 - 7.5
- Semi-volatile lipophilic substances, calculated as TR (mg/l) <5
- COD, calculated as O 2 (mg/l) < 1000
- Detachable substances, calculated as ABS (ml/l) < 1.0
- Temperature (°C) <35
- 3. Kitchen water at the reverse osmosis concentrate drain
- Amount of wastewater (m 3 /d) = 0.57
- pH value 7.0 - 7.5
- Semi-volatile lipophilic substances, calculated as TR (mg/l) <20
- COD, calculated as O 2 (mg/l) <3333
- Detachable substances, calculated as ABS (ml/l) < 2.0
- Temperature (°C) <35
- 4. Kitchen water at the reverse osmosis permeate drain
- Amount of wastewater (m 3 /d) = 1.33
- pH value 6.5 - 7.5
- Semi-volatile lipophilic substances, calculated as TR (mg/l) <2.0
- COD, calculated as O 2 (mg/l) <200
- Detachable substances, calculated as ABS (ml/l) < 0.5
- Temperature (°C) <35
Das vorgenannte Verfahren und die vorgenannte Vorrichtung verarbeitet Küchenwasser der Systemgastronomie (QSR) in Brauchwasser, welches zur Spülung von Toiletten oder zur Gartenbewässerung geeignet ist.The aforementioned method and the aforementioned device processes kitchen water from system catering (QSR) into service water, which is suitable for flushing toilets or for watering gardens.
Dabei wird das gesamte anfallende Küchenwasser nahezu vollständig von schwerflüchtigen lipophilen Stoffen (SLS) und den abgesetzten Stoffen (ABS) gereinigt. Der pH-Wert des Abwassers wird neutralisiert. Das Konzentrat der Umkehrosmose, die den Abwasserstrom um 70% reduziert, weist eine erhöhte CSB-Konzentration bei gleichbleibender Schutzfracht nach der Ultrafiltrationsbehandlung auf, wenn es zurück in den Fettabscheider gelangt. Die gelösten und nicht gelösten Inhaltsstoffe des Abwassers werden im Schlamm gebunden, der im Trockner gemeinsam mit Speiseresten zu Dünger zur Verwendung in der biologischen Landwirtschaft verarbeitet werden kann.All of the resulting kitchen water is almost completely cleaned of low-volatility lipophilic substances (SLS) and the settled substances (ABS). The pH value of the wastewater is neutralized. The reverse osmosis concentrate, which reduces the wastewater flow by 70%, has an increased COD concentration while maintaining the same protective load after ultrafiltration treatment when it returns to the grease separator. The dissolved and undissolved ingredients of the wastewater are bound in the sludge, which can be processed in the dryer together with food waste into fertilizer for use in organic farming.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 22
- Vorrichtungcontraption
- 44
- ZulaufIntake
- 55
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 88th
- AnreicherungspfadEnrichment pathway
- 1010
- KoagulantCoagulant
- 1818
- RegulierungspfadRegulatory path
- 2222
- Regulierungsmittelsmeans of regulation
- 100100
- FettabscheiderGrease separator
- 101101
- Behältercontainer
- 102102
- TrennwandungPartition
- 103103
- Leitungencables
- 104104
- Trennbereichsseparation area
- 105105
- Trennbereichseparation area
- 106106
- Überlaufoverflow
- 107107
- FüllstandssensorLevel sensor
- 108108
- BelüftungsvorrichtungVentilation device
- 109109
- Vorrichtung zur DrucklufterzeugungDevice for generating compressed air
- 110110
- VorabscheiderPre-separator
- 111111
- AbschöpfvorrichtungSkimming device
- 112112
- AuffangbehälterCollection container
- 113113
- Aufnahmeraum des Behälters des FettabscheidersReceiving space for the grease separator container
- 120120
- Druckgas-DüseCompressed gas nozzle
- 130130
- LeitungLine
- 140140
- DosiereinrichtungDosing device
- 150150
- DosiereinheitDosing unit
- 151151
- Sensorsensor
- 160160
- Mittel zur Reduzierung der StrömungsgeschwindigkeitMeans for reducing the flow velocity
- 200200
- Sedimentierungseinrichtungsedimentation device
- 201201
- TeilsegmentSub-segment
- 202202
- Schlammablassesmud drain
- 203203
- SchräglamellenSlanted slats
- 204204
- LängsachseLongitudinal axis
- 205205
- ZulauföffnungInlet opening
- 206206
- AblauföffnungDrain opening
- 210210
- VorlagenbehälterTemplate container
- 220220
- ÜberleitungTransition
- 230230
- LamellenklärerLamella clarifier
- 231231
- FüllstandsmessgerätLevel measuring device
- 250250
- SchlammsammeltankSludge collection tank
- 251251
- BodenFloor
- 252252
- Schlammablassesmud drain
- 253253
- Füllstandssensor und/oder FüllstandsgrenzschalterLevel sensor and/or level limit switch
- 254254
- FilterelementFilter element
- 255255
- SchlammsammelraumMud collection room
- 256256
- WandungsbereichWall area
- 257257
- FlüssigkeitssammelraumLiquid collection room
- 258258
- Retentatretentate
- 259259
- aufkonzentrierter Schlammabgeleitetderived from concentrated sludge
- 260260
- TrocknungsanlageDrying system
- 300300
- UltrafiltrationsanlageUltrafiltration system
- 310310
- Vorlagebehälterstorage container
- 331331
- GehäuseHousing
- 332332
- keramische Filtrationsscheibenceramic filtration discs
- 400400
- UmkehrosmoseanlageReverse osmosis system
- 401401
- PermeatablaufPermeate drain
- 410410
- Vorlagentank / OsmosebehälterMaster tank / osmosis container
- 412412
- KonzentratablaufConcentrate drain
- 420420
- Speichertankstorage tank
- 421421
- Füllstands- und/oder GrenzstandüberwachungsvorrichtungFill level and/or limit level monitoring device
- 430430
- AblaufleitungDrain line
- 431431
- Anschluss (Sanitäranlage)Connection (sanitary system)
- 440440
- Desinfektions-DosiereinheitDisinfectant dosing unit
- 450450
- AktivkohlefilterActivated carbon filter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4111314 C2 [0049]DE 4111314 C2 [0049]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN EN 12566 [0003]DIN EN 12566 [0003]
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-
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Title |
---|
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Also Published As
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WO2024028751A1 (en) | 2024-02-08 |
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