DE19527295C1 - Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reini­ gung von Abwässern mittels aerobischer, anaerobischer oder anoxischer Prozesse, bei dem das zu reinigende Abwasser in einem Reaktionsbehälter biologisch behandelt, aus diesem einer zum Reaktionsbehälter extern angeordneten Membranstufe zur Rückhaltung von ausgeschwemmter Biomasse und deren Auf­ konzentrierung zugeführt und das Konzentrat in den Reaktor­ behälter rückgeführt wird.

Ein diese Merkmale aufweisendes Verfahren wird bereits von der Anmelderin zur Abwasseraufbereitung benutzt (vgl. Pro­ spekt - Bioclean). Bei diesem Verfahren wird das Abwasser mittels einer Druckpumpe aus dem Reaktorbehälter abgezogen und in die Membranstufe gedrückt. Um hierbei zu vermeiden, daß sich während des Filtrationsprozesses Filterkuchen bil­ den können, wird mittels einer Umwälzpumpe das belastete Abwasser aus der Membranstufe wieder ab- und dem Reaktorbe­ hälter zugeführt.

Die Notwendigkeit, zwei Pumpen zu betreiben erfordert sowohl einen hohen Energiebedarf als auch einen entsprechenden technischen baulichen Aufwand.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, die Betriebskosten zu senken und bei gleicher Qualität des gereinigten Abwas­ sers das Verfahren zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abwasser unter Anwendung eines in die Membranstufe unten eingeleiteten Treibgases diese in vertikaler Richtung durch­ strömt und als Filtrat unterhalb des Abwasserniveaus im Reaktorbehälter mittels Unterdruck aus der Membranstufe abgezogen und anfallendes Konzentrat durch das Treibgas in den Reaktorbehälter zurückgeführt wird.

Bei diesem Verfahren werden Membranen der Membranstufe in der Art einer sogenannten Mammutpumpe mit Treibgas zur Anregung einer Strömung entlang derselben beaufschlagt, wobei ein zusammenbacken der Filtermasse wirksam vermieden wird. Zugleich bildet das Treibgas ein Fördermedium für das der Membranstufe zuzuführende Abwasser, so daß auf die spe­ zielle Anordnung einer Druckpumpe verzichtet werden kann. Zugleich kann auch auf den Einsatz einer Umwälzpumpe, die für die Umwälzung der Suspension ein hoher Betriebsfaktor ist, verzichtet werden.

Um die Membranflächen rückstandsfrei zu halten, wird in vor­ teilhafter Ausgestaltung des Verfahrens vorgeschlagen, den Unterdruck intermittierend anzulegen. Bei Aufhebung des Unterdrucks ermöglicht die Aufstiegsgeschwindigkeit der Gas­ blasen den Feststoffaustrag. Zur Rückspülung der Membran von der Filtratseite her kann ein Überdruck zugeführt werden.

Bei der Durchführung anaerobischer Prozesse ist das Treibgas im geschlossenen Kreislauf zu führen. Die Zuführung des Treibgases hat je nach seiner Wahl den Vorteil, daß die Biomasse im Reaktorbehälter aktiviert wird.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der erfindungsgemäß die Membranstufe vertikal durchströmte Membranen aufweist, so daß das Treibgas diese in vertikaler Richtung bestreichen kann.

Um eine intensive Durchmischung des Abwassers mit dem Treib­ gas zu erzielen, ist es günstig, der Membranstufe eingangs­ seitig eine sowohl im Bodenbereich des Reaktorbehälters als auch an einer Treibgasquelle angeschlossene Mischstufe vorzuschalten.

Durch eine der Membranstufe ausgangsseitig angeschlossene, mit Überdruck arbeitende Rückspüleinrichtung ist eine wirk­ same Beseitigung von Anlagerungen der Feststoffe gewährlei­ stet.

Vorteilhaft weist die Membranstufe rohrförmige Membranen in vertikaler Anordnung auf, wobei deren Durchmesser zwischen 1 mm bis 14 mm betragen kann.

Hierbei ist es zweckmäßig, jeweils mehrere, rohrförmige Membranen zu Membranmodulen zusammenzufassen, mit deren Hilfe sich im Baukastensystem Membranstufen gewünschter Filtrationsleistung erstellen lassen.

Die Membranstufe kann vom Reaktorbehälter getrennt instal­ liert sein. Zu bevorzugen ist ein außerhalb des Reaktorbe­ hälters angeordnetes Membransystem, wobei sich der Vorteil bietet, daß die sich an der Membranstufe zu erledigende Reinigungs- und Reparaturarbeiten leicht durchführen lassen. Dieses Membransystem bildet vorzugsweise mit dem Reaktorbe­ hälter eine Baueinheit.

In der Zeichnung ist in stark schematisierter Darstellung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitender Biore­ aktor dargestellt.

Mit 10 ist ein kesselartiger Reaktorbehälter bezeichnet, an dessen oberer Behälterwandung ein Zuflußrohr 12 sowie eine mittels eines Ventils 14 schließbare Abgasleitung 16 ange­ schlossen sind, die zu einem nicht dargestellten Biofilter führt. Im Bereich des Behälterbodens ist ein absperrbares Abflußrohr 18 angeschlossen.

Mit 20 ist als Ganzes eine Membranstufe bezeichnet, die, was nicht im einzelnen dargestellt ist, an die Reaktorbehälter­ außenseite angebaut ist. Diese enthält innerhalb eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Gehäu­ ses 22 beispielsweise eine Vielzahl von röhrenförmigen, zu Modulen zusammengefaßten Membranen. Von der Membranstufe 20 führt eine Anschlußleitung 24 in den Bodenbereich des Reak­ torbehälters 10, wobei in der Anschlußleitung eine Disper­ giervorrichtung 26 zwischengeschaltet ist, die zum einen an eine Druckgasquelle 28 und zum anderen an die Unterseite des Gehäuses 22 der Membranstufe 20 angeschlossen ist. Die Dis­ pergiervorrichtung 26 sichert eine intensive Durchmischung des aus dem Reaktorbehälter 10 der Membranstufe 20 zuzufüh­ renden Abwassers mit Treibgas. Die Membranstufe 20 befindet sich vollständig unterhalb einer Ebene des mit 30 bezeichne­ ten Wasserniveaus im Reaktorbehälter 10 und ist über eine Steigleitung 32 am oberen Behälterbereich angeschlossen.

Der Filtrationsprozeß in der Membranstufe 20 vollzieht sich mittels Unterdruck. Zu diesem Zweck ist an diese eine Unter­ druckpumpe 34 angeschlossen, wobei in die entsprechende Anschlußleitung 36 der Unterdruckpumpe 34 eine Rückspülein­ richtung vorzugsweise in Form eines Rückspülbehälters 38 vorgesehen ist, um bei stillgelegter Unterdruckpumpe durch Umkehr der Fließrichtung eine Membranreinigung einzuleiten.

Mit dem in der Membranstufe 20 vertikal aufsteigenden Treib­ gas wird zugleich das in dieser anfallende Konzentrat über die Steigleitung wieder in den Reaktorbehälter zurückge­ führt, während das Filtrat über die Leitung 36 abgeführt wird. Das aufsteigende Treibgas dient zugleich zur Reakti­ vierung der biologischen Masse im Reaktorbehälter 10.

Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise mit Vorteil zur biologischen Sickerbehandlung von Deponien eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern mittels aerobischer, anaerobischer oder anoxischer Pro­ zesse, bei dem das zu reinigende Abwasser in einem Reaktorbehälter (10) biologisch behandelt und aus die­ sem einer zum Reaktorbehälter (10) extern angeordneten Membranstufe (20) zur Rückhaltung von ausgeschwemmter Biomasse und deren Aufkonzentrierung zugeführt und das Konzentrat in den Reaktorbehälter (10) rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser unter Anwendung eines in die Membranstufe (20) eingeleiteten Treibgases diese in vertikaler Richtung durchströmt und als Filtrat in einer Ebene unterhalb des Abwasserniveaus im Reaktorbehälter (10) mittels Unterdruck aus der Membranstufe (20) abgezogen und anfallendes Konzentrat durch das Treibgas in den Reaktorbehälter (10) zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung der Membran der Unterdruck intermittie­ rend angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Rückspülung der Membran von der Filtrat­ seite her ein Überdruck zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei anaeroben Prozessen das Treibgas im geschlossenen Kreislauf geführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstufe (20) vertikal durchströmte Mem­ branen aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranstufe (20) eingangsseitig eine sowohl im Bodenbereich des Reaktorbehälters (10) als auch an eine Treibgasquelle (28) angeschlossene Mischstufe (26) vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Membranstufe (20) ausgangsseitig eine mit Überdruck arbeitende Rückspüleinrichtung (38) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstufe (20) rohrförmige Membranen in vertikaler Anordnung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der rohrförmigen Membranen von 1 mm bis 14 mm beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils mehrere rohrförmige Membranen zu Membranmodulen zusammengefaßt sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstufe (20) zusammen mit dem Reaktorbehälter (10) eine Bau­ einheit bildet.