DE1658083C3 - - Google Patents

Description

für kommunale Abwasser und industrielle Abwasser mit mehr als 1 °/o Feststoffgehalt gültige Vorschlag nicht anwenden, denn dieser hohe Gehalt an Kohlehydraten macht ids Vorstufe eine anaerobe saure Gärung zur Voraussetzung für die Faulung. Faulschlamm, der zum Impfen benötigt wird, bildet sich wegen der bescinderen Abwasserzusammensetzung nur in unzureichenden Mengen, und der Feststoffgehalt liegt insbesondere bei Abwässern von Zuckerfabriken regelmäßig erheblich unter dem als untere Grenze angegebenen Wert von 1 %. Die in dem zitierten Buch vorgeschlagenen Maßnahmen zur Erhöhung des Feststoffgehaltes, wie z. B. das Eindampfen oder das Eindicken, können bei den sehr großen Abwassermengen schon aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht angewendet werden.

Das erfindurigsgemäß ausgebildete Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es mit geringen Mitteln auf engem Raum und exakt steuerbar durchgeführt werden kann. Durch Wärmezugabe und Durchmischung werden die anaeroben Vorgänge der Gärung und der Faulung beschleunigt. Durch die Zugabe von Neutralisationsmittel wird das Absinken des pH-Wertes ausgeglichen, das normalerweise maßgebend dafür ist, daß nach vollzogener sauerer Gärung lange Zeit keine Faulung eintritt, da letztere nur in alkalischer Umgebung abläuft. Die Praxis hat gezeigt, daß das erfindungsgemäß ausgebildet Verfahren als Kurzzeitverfahren durchgeführt werden kann, bei welchem durch Temperatursteuerung und pH-Wert-Steuerung Gärung und Faulung im gleichen Becken nebeneinander d. h. gleichzeitig ablaufen. In den anaeroben Becken sind Gärungs- und Fäulniserreger nebeneinander vorhanden, und durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene pH-Wert-Steuerung wird je nach Erfordernis der eine oder andere Vorgang begünstigt. Dieser biologische Vorgang wird erreicht, obwohl die Temperatur, die eingehalten wird, weder dem Optimalwert füi die Gärung noch dem günstigsten Wert für die alkalische Faulung entspricht.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahrens tritt somit in einem relativ kleinen Becken ein Zustand ein, der sich weder unter den natürlichen Bedingungen des Stapelteichverfahrens, wo sauere Gärung und alkalische Faulung nacheinander im gleichen Becken, noch beim »Salzwedeler Verfahren«, bei dem das Abwasser nacheinander getrennte Becken durchläuft, erzielen läßt.

Je nach Konzentration und Zusammensetzung des Abwassers wird nach einer bestimmten Um- und Abbauzeit ein Punkt erreicht, von dem an der nachfolgende aerobe Abbau störungsfrei durchgeführt werden kann. Jc₁Ie Verlängerung des anaeroben Abbaues steigert jedoch die Abbaufähigkeit des Abwassers in der nachgeschalteten Aerobstufe

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren-- K-schrieben.

In einer Zuckerfabrik wurde das erfiml mus^emäß ausgebildete Verfahren zur anaeroben Hclundlung des Abwassers erstmals großtechnisch k m^-setzt. Das erfindungsgemäß ausgebildete Verfahren wurde einer bereits seit langem bestehenden aerob arbeitenden Kläranlage vorgeschaltet. In dieser konventionellen Kläranlage wurden bisher die frischen Uestabwässer und das überschüssige Schlammtrans;Mirtwasser aerob, jedoch unzureichend, d.h. nicht den zu stellenden Einieitungsbedingungen entsprechend, gereinigt.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahrens dienende Anaerobstufe besteht aus einem rechteckigen, etwa 2 m tiefen Erdbecken mit einem Inhalt von etwa 900 m³. Bei einem durchschnittlichen Abwasseranfall von 600 m³ pro Tag beträgt die Atifenthaltszeit des Wassers etwa 1,5 Tage. Die Durchmischung wird im vorliegenden Fall mit

ίο Hilfe von Druckluft vorgenommen. Zu diesem Zwecke wurde von dem Kompressor der Aerobanlage eine Luftleitung bis zu einem auf dem Beckengrund liegenden, etwa 2 m langen gelochten Rohr geführt. Für die Aufwärmung des Gärfaulbeckens werden ungekühlte Fallwasser und überschüssige Kondensate, alsc Abwärme, die z. Z. noch direkt in die zugeführten Abwässer gegeben wird, verwendet. Zur pH-Wert-Steuerung dient Kalkmilch.

Bei dieser Anlage verlaufen die anaeroben Vor-

gänge optimal bei 25 bis 30° C, für die nachfolgende aerobe Stufe sind jedoch 15 bis 18^C C am besten. Die günstigsten Ergebnisse für die Gesamtbehandlung werden bei einem Temperaturbereich zwischen IS bis 22 C, gemessen am Ablauf der anaeroben Stufe, eizielt.

Der in dem Anaerobbecken durch die Gärungsvorgänge entstehende pH-Abfall wird bei pH 6 bis 6.5 durch Kalkmilchzugaben auf pH 7,5 bis 8 aufgebessert. Die Faulung kann nur bei Werten über dem Neutralpunkt pH 7 erfolgen, während die Gärung in diesem Bereich — relativ — schwächer ist. Sinkt der pH-Wert unter 7 ab, so ist dies ein Zeichen stürmisch verlaufender Gärung, bei der die alkalische Faulung praktisch zum Erliegen kommt.

Durch den relativ geringen Schwankungsbereich zwischen pH 6 und pH 8 werden jedoch weder die Gärungs- noch die Fäulniserreper abgetötet, sondern können mit der Steuerung des pH-Wertes jeweils wieder aktiviert werden.

Auf diese Weise werden in dem Anaerobbecken die Kohlehydrate und Eiweiße, z. B. auch Aminosäuren, in aerob gut verwertbare Verbindungen abgebaut. Primäre Absicht ist dabei dte Umwandlung dieser Stoffe durch die anaeroben Prozesse. Sekundär tritt zusätzlich auch ein Abbau eines Teiles der Verschmutzung ein; im vorliegenden Fall werden bei einer eineinhalbtätigen anaeroben Behandlung etwa 30 ° 0 der Verschmutzung (gemessen als BSB, biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen) abgebaut.

Wie die Versuche zeigten, wirkt sich eine weitere Verlängerung der anaeroben Behandlung noch günstiger auf die aerobe Abbaufähigkeit aus. Daher ist es zu empfehlen, die Anlagen für Zuckerfabriken für eine etwa drei- bis fünftägige anaerobe Behandlung auszulegen.

Die vorgeschaltete Anaerobstufe bringt jeder aerobbiologischen Stufe folgende Vorteile:

1. Das anaerob vorbehandclte Abwasser wird für die nachfolgenden aeroben Prozesse abbaufähi-

ger gemacht. Während im vorliegenden Fall durch die aerobe Reinigung bisher ein etwa 7O°/oiger relativer (in mg/1 BSB₅) als auch ein absoluter (kg/m³ · d BSB₅) Abbau möglich war, wird durch das Verfahren nach der Erfindung eine Einleitungskonzentration von 30 bis 50 mg/1 BSB₅ erreicht werden.

2. Die Belastung aerober Kläranlagen kann bei der Aufbereitung anaerob behandelter Abwasser ge-

steigert werden. In einem halbtechnischen Versuch konnte eine Steigerung um das Zweieinhalbfache erreicht werden.

3. Die Belebtschlammstruktur der Aerobstufe wird verbessert. Während bei der rein aeroben Reinigung frischer Zuckerfabrikabwässer ein sehr fädiger und daher schlecht sedimentierender Schlamm vorliegt, kann es nach der anaeroben Abwasservorbehandlung höchstens noch zu einer geringfügigen Ausbildung von Fadenorganismen in der Aerobstufe kommen (je nach Maß der anaeroben Behandlung).

4. Die Steucrungsmöglichkeit der Aerobstufe wird verbessert. Während bei der bisherigen rein aeroben Reinigung durch keine analytische Sofortmethode die jeweilige Belasturj der Kläranlage festgestellt werden konnte, ist dies nach der anaeroben Vorbehandlung durch ein relativ konstantes Verhältnis des BSB₅ zum Gehalt der wasserdampfflüchtigen organischen Säuren möglich.

5. Durch die anaerobe Vorstufe wird ein Teil der Verschmutzung voll abgebaut und braucht daher in der aeroben Stufe nicht mehr abgebaut zu werden. Da bei Beüieben mit Oberschußwärme die anaerobe Stufe sehr viel weniger an Energie — z. B. Strom für die Belüftung — verbraucht als eine aerobe Stufe, liegt ein entscheidender wirtschaftlicher Vorteil vor.
Bei Betrieben, die gegenwärtig noch auf das weiträumige Stapelteichverfahren angewiesen sind, um eine ordnungsgemäße Reinigung des Abwassers zu erreichen, kommen außergewöhnlich bedeutsame Platz- und Zeitersparnisse zum Tragen. Die z. B. bei Zuckerfabriken für den Gesamtwasseranfall von 80 bis 100 Betriebstagen bemessene Stapelfläche kann durch einen für den Anfall von maximal 5 Betriebstagen bemessenen anaeroben Behandlungsraum ersetzt werden. Allein diese Platzersparnis beträgt 95 »/0.

Da das Stapelteichverfahren mit erheblichen Geruchsbelästigungen verbunden sein kann, die witterungsbedingt vor allem im Frühjahr und im Sommer auftreten, bringt das anaerobe Verfahren auch in dieser Hinsicht wesentliche Vorteile.

Claims (1)

1. ι ²

   erweisen, um das Wasser gegen Wärmeverlust zu iso-

   Poi,„t. κηη,Λΐ,- lieren, so daß die Temperatur absinkt und der Reini-

   ratenwsprucn. gungsvorgang verzögert wird. Die geforderten Tem-

   peraturen zwischen 35 und 40° C werden auch dann

   . Verfahren zur biologischen Reinigung von 5 nicht erreicht, wenn größere Mengen kalten Abwasstark kohlehydrathaltigen Industrieabwässern, sers anfallen. Außerdem muß die Behandlung des " insbesondere von Zuckerfabrikabwässern,· bei Abwassers sehr sorgfältig überwacht werden, und die dem das Abwasser bei erhöhten Temperaturen Kalkdosierung erfordert maschinelle Einrichtungen, zunächst einer anaeroben sauren Gärung und an- Dieses bekannte Verfahren reagiert außerordentlich schließend einer anaeroben alkalischen Faulung io empfindlich auf Veränderungen aller Art und ist daunterworfen und danach aerob gereinigt wird, her in hohem Maße störanfällig, seine Durchführung dadurch gekennzeichnet, daß die saure ist wegen der Einstellung des Abwassers auf pH9,0 Gärung und die alkalische Faulung gesteuert ne- nach der saueren Gärung mit einem höheren KaIkbeneinander durchgeführt werden, indem das Ab- verbrauch verbunden, und es ist vor allem ein relativ wasser intensiv umgewälzt, seine Temperatur in 15 großer Aufwand an Flächen, Anlagen und Maschieinem Bereich zwischen etwa 18 und 30° C und nen zur Durchführung erforderlich. Alle diese sein pH-Wert zwischen pH 6 und pH 8 um den Gründe zusammen sind maßgebend dafür, daß sich Neutralpunkt pH 7 gesteuert gehalten werden. dieses bekannte Verfahren nicht im größeren Um

   fange durchzusetzen vermochte.

   20 In der Praxis wurde statt dessen dem sogenannten

   Stapelteichverfahren der Vorzug gegeben. Das Wasser wird bei diesem Verfahren ohne besondere Vorkehrungen in diese Stapelteiche geleitet und sich selbst überlassen. Je nach Witterung tritt dann früher

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologi- 25 oder später die anaerobe saure Gärung als erster Abschen Reinigung von stark kohlehydrathaltigen Indu- bauvorgang ein. Dann folgt eine Reifezeit, die einige strieabwässern, insbesondere von Zuckerfabrikab- Wochen, aber auch einige Monate betragen kann, wässern, bei dem das Abwasser bei erhöhten Tempe- und die anaerobe alkalische Faulung beginnt. Erst raturen zunächst einer anaeroben sauren Gärung und wenn beide Vorgänge abgelaufen sind, kann das Abanschließend einer anaeroben alkalischen Faulung 30 wasser aerob weiterbehandelt werden. Aber auch unterworfen und dann aerob gereinigt wird. dieses Verfahren befriedigt nicht, denn es erfordert

   Industrieabwässer mit einem hohen Gehalt an extrem große leiche, deren Fassungsvermögen so Kohlehydraten — bei den Abwässern von Zuckerfa- groß ist, daß zum Beispiel bei einer Zuckerfabrik die briken liegen die Kohlehydrate meist in der Form gesamte Abwassermenge einer Kampagne aufgenomvon Zucker oder als organische Säuren vor — kön- 35 men werden kann. Da ferner die Stapelteiche vor alnen durch eine anaerobe alkalische Faii'.ung erst lern bei warmem Wetter slarke Gerüche abgeben, dann abgebaut werden, wenn die Kohlehydrate müssen sie von bewohnten Gebieten entfernt angedurch eine anaerobe saure Gärung vorbehandelt legt werden. Bei kühlen und verregneten Sommern worden sind. Die saure Gärung, die im allgemeinen kann es geschehen, daß das Abwasser in den Stapelrelativ stürmisch und bei erhöh*en Temperaturen im 40 teichen noch nicht vollständig abgebaut ist, wenn die Bereich zwischen 35 und 40^r C verläuft, hat ein neue Kampagne beginnt. Trotz dieser Nachteile wird starkes Absinken des pH-Wertes zur Folge. Dieser das Stapelteichverfahren aber in breitem Umfa.ige pH-Wert-Abfall kann in Exiremfällen so stark sein, angewendet.

   daß die Gärung selbst zum Erliegen kommt. Dieser Ausgehend von diesem bekannten Stand der Tech-

   niedrige pH-Wert verhindert aber auch den weiteren 45 nik, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe Abbau durch die alkalische Faulung, denn diese zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannkann wiederum nur oberhalb des Neutralpunktes ten Art mit einem geringen baulichen Aufwand für pH 7 stattfinden. einen raschen anacroben Abbau der Abwasserin-

   Bei dem bekannten »Salzwedeler Verfahren« haltsstoffe zu sorgen, und zwar in einem solchen (s. Fr. Sierp, »Dit gewerblichen und industriellen 50 Maße, daß die nachfolgende aerobe Reinigung leicht Abwässer«, Springer-Verlag Berlin/Göttingen/Hei- möglich ist.

   delberg, 1953, S. 247 und 248) durchläuft das mit /ur Lösung dieser Aufgabe ist das einleitend beTemperaturen bis zu 5CF C anfallende Abwasser zeichnete Verfahren erfindungsgemäß dadurch genacheinander vier Teiche und wird während dieses kennzeichnet, daß die saure Gärjng und die alkali-Durchlaufs zunächst einer saueren Vorgärung unter- 55 sehe Faulung gesteuert nebeneinander durchgeführt zogen, dann folgt eine Kalkzugabe bis auf einen Wert werden, indem das Abwasser intensiv umgewälzt, von pH 9,0, der sich eine Faulung mit Methangärung seine Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 18 anschließt. Durch die starke Kalkuii.·, werden und 3O⁰C und sein pH-Wert zwischen pH 6 und Eiweißstoffe zusammen mit Kalkschlamm ausgefällt. pH 8 um den Neutralpunkt gesteuert gehalten wer-Der dabei entstehende Schlamm ist aber nicht voll- 5o den.

   ständig abgebaut, sondern enthält organische Verbin- Im »Taschenbuch der iStadtentwässerung« von

   düngen, die zu einem späteren Zeitpunkt bei geeigne- K. Im hoff, 20. Auflage, Verlag von R. Oldenbourg, ten Bedingungen in Faulung übergehen können. Wei- München/Wien, 1963, S. 183 und 184, ist zwar der ter ist bei diesem Verfahren nachteilig, daß die für Hinweis enthalten, daß auch Abwasser durch anden anaeroben Abbau erforderliche hohe Tempera- 65 aerobe Prozesse nach den Lehren der Schlammfaulur um 40° C aufrechterhalten werden muß. Bei lung in bezug auf Impfen, Umwälzen und Erwärmen strengem Winterwetter kann sich die aut dem Ab- biologisch abgebaut werden könne. Auf Abwasser wasser entstehende Schaumschicht als unzureichend mit hohem Gehalt an Kohlehydraten läßt sich difcser