DE19518425A1

DE19518425A1 - Verfahren zur Entfernung oder Reduzierung des Ammoniumanteiles aus Abwässern

Info

Publication number: DE19518425A1
Application number: DE1995118425
Authority: DE
Inventors: Juergen Kanitz
Original assignee: FRESENIUS UMWELTTECHNIK GmbH
Current assignee: FRESENIUS UMWELTTECHNIK GmbH
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung oder Redu zierung des Ammoniumanteiles aus aeroben wie anaeroben Abwäs sern, insbesondere aus Aerob- wie Anaerob-Systemen von Kompost- oder Biogasanlagen.

Bei der aeroben wie anaeroben Behandlung von organischen Abfäl len im Bereich von Kompostierungen wie Biogasgewinnungsanlagen wird ein großer Anteil von Organostickstoffverbindungen zu Ammoniak bzw. Ammoniumsalzen metabolisiert und im Abwasser gelöst. Diese Stickstoffverbindungen belasten Kläranlagen, weshalb nach dem Stand der Technik betreffende stickstoffhal tige Salze chemisch ausgefällt werden. Die ausgefällten Stoffe werden deponiert oder verbrannt, was den Nachteil hat, daß der in den Niederschlägen enthaltene Stickstoff als Dünger verlo rengeht.

Ein entsprechendes Verfahren zur getrennten Behandlung und Ent sorgung von Gemengen aus festen und flüssigen organischen Abfallstoffen, insbesondere Gülle, wird in der WO 92/15540 beschrieben. Hierbei wird das Gemenge durch mechanische Tren nung in eine Flüssigphase mit einem niedrigen Feststoffgehalt in feinstverteilter Form und einen Feststoffanteil mit einem Wassergehalt aufgespalten. Die Flüssigphase wird unter Bildung von Biogas einem anaeroben, der Feststoffanteil unter Bildung von Kompost, Dünger oder Futtermittel einem aeroben Fermentati onsvorgang unterworfen. Die im Biogas und/oder in der Flüssig keitsphase enthaltenen Ballaststoffe werden durch chemische Maßnahmen entfernt und im Kreislauf geführt, bevor das Biogas verbrannt bzw. die Flüssigphase in eine Kläranlage abgelassen oder einer weitergehenden Reinigung zugeführt wird. Als Flockungsmittel werden beispielsweise Polyelektrolyten in Kom bination mit Calciumcarbonat und/oder Spurenelementen enthalte nen Mineralstoffen, insbesondere Algenkalk und/oder Diatomeen erde zugefügt. Die Stickstoffelimination soll durch Strippung oder mittels einer Fällung nach dem Magnesium-Ammonium-Phos phat-(MAP-)Verfahren erfolgen. Nachteiligerweise ist ein sol ches Verfahren recht kostspielig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein umweltfreundli ches Verfahren anzugeben, das einfach handhabbar und wirt schaftlich durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Als bekannt kann vorausgesetzt werden:
In wäßriger Lösung spalten sich Ammoniumsalze in folgender Weise auf:

NH₄⁺ + OH ⇔ NH₃ · H₂O

Das Gleichgewicht ist temperatur- und vor allem stark ph-abhängig.

NH₄⁺ liegt als Ion in Lösung vor und kann nicht ausgestrippt werden. NH₃ ist durch Strippen in die Gasphase überführbar. Liegt der pH-Wert des Abwassers <8 beginnt ein Ausstrippen sinnvoll zu werden.

Die an der Abwasseroberfläche abgeführte ammoniakhaltige Abluft wird durch einen Filter aus Frischkompost geleitet. Unter Frischkompost ist ein Trägermaterial mit dort angesiedelten Bakterien, also feuchte biologisch noch umsetzbare bakterien haltige Biomasse, zu verstehen. Der Ammoniak ad- und absorbiert an der Frischkompostmatrix. Die Strippluft erzeugt im Frisch kompost streng aerobe Verhältnisse. Mit Hilfe der auf dem Frischkompost angesiedelten Bakterien wird der Ammoniak zu Nitrat (NO₃⁻) oxidiert. Dies hat den weiteren Vorteil, daß der Frischkompost nach vollständiger Umsetzung auch Nitratstick stoff enthält, der wegen seiner vorzüglichen Düngewirkung das Kompost-Endprodukt, den Humus, verbessert. Die geschilderte Ammoniakentfernung aus der Abluft benötigt somit weder einen zusätzlichen apparativen Aufwand noch Chemikalien, mit denen ammoniakhaltige Substanzen ausgefällt oder ausgeflockt werden können.

Die Nitrifikation und Denitrifikation über einen Kompost zu bewirken, stellt somit einen wesentlich einfacheren und billi geren Weg dar, bei dem ggf. die Kompostfilter zur beschleunig ten Nachrotte von Frischkompost verwendbar sind, womit die Nachrottezeit verringert werden kann. Kompost-Material, gleichgültig, ob in offenen Mieten oder geschlossenen Behäl tern, ist als Teil des Verfahrens, bei dem die anaeroben Abwässer anfallen, hinreichend vorhanden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So besitzt der Frischekompostfilter eine Trockensubstanz zwi schen 30 und 75 Vol.-%, vorzugsweise 40 bis 50 Vol.-%. Diese hiermit definierten Feuchtigkeitsgehalte haben sich als optimal im Hinblick auf die Ad- und Absorptionseigenschaften erwiesen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Denitrifi kation werden alternierend zwei Frischekompostfilter beauf schlagt, vorzugsweise im Wechsel von zwei bis vier Wochen. Der jeweils ruhende (nicht mit ammoniakhaltiger Abluft beauf schlagte) Filter wird sehr schnell anaerob, wobei das aufgezo gene Nitrat bakteriologisch über N₂O bis zum Stickstoff (N₂) abgebaut wird. Hierfür sind im Frischkompost genügend fakulta tiv anaerobe Stämme vorhanden. Nach der zwei- bis vierwöchigen Ruhepause kann dieses Filter wieder beaufschlagt werden, wobei wieder eine Aerobisierung abläuft. Bis zur vollständigen Aerobisierung des jeweils eingesetzten und mit ammoniakhaltiger Luft beaufschlagten Filters wird vorzugsweise, zumindest zeit weise die ersten zwei bis drei Tage dem Frischkompostfilter der vorher beaufschlagte Frischkompostfilter nachgeschaltet. Es kann jedoch auch ein weiteres Filter eingesetzt werden.

Der Beaufschlagung kann so lange ablaufen, bis der Kompost vollständig mineralisiert ist, was ein bis zwei Jahre dauern kann. Vorzugsweise wird jedoch der Frischkompost aus der Inten sivrotte bis zu zwei Monate als Kompostfilter bei der Abluftbe aufschlagung eingesetzt, wonach ggf. ohne Anaerobisierung eine entsprechende Düngung in Form einer Nitratanreicherung des Kompostmaterials erfolgt ist. In beiden Fällen kann jedoch die Nachrottezeit durch die zumindest teilweise aktive Belüftung verkürzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung oder Reduzierung des Ammonium- Anteiles aus aeroben wie anaeroben Abwässern, insbesondere aus Aerob- wie Anaerob-Systemen von Kompost- oder Bio gasanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Abwasseroberfläche abgeführte ammoniakhal tige Abluft durch einen Filter aus Frischkompost geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischkompostfilter eine Trockensubstanz zwischen 30 und 75 Vol.-%, vorzugsweise 40 bis 50 Vol.-%, aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alternierend, vorzugsweise im Wechsel von zwei bis vier Wochen, zwei Frischkompostfilter beaufschlagt werden und somit eine Nitrifikation des Ammoniaks zu Nitrat im beaufschlagten Filter sowie eine Denitrifikation des Nitrats zu unschädlichem Stickstoff (N₂) im nicht beauf schlagten Filter erreicht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zeitweise zumindest die ersten zwei bis drei Tage dem Frischkompostfilter ein weiterer Frisch kompostfilter zur Geruchsdesodorierung nachgeschaltet wird, der vorzugsweise auch der alternierend zum Einsatz kommende zweite Frischkompostfilter sein kann.