DE19602217C1 - Verfahren zur Behandlung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (DE-Z "Korrespondenz Abwasser" 42 (1995) Nr. 2, Seiten 248 bis 256).

Beispielsweise in der kommunalen Abwasserbehandlung ist für Anlagen mit mehr als 10.000 Einwohnerwerten eine vollständige Stickstoffelimination notwendig. In einigen Fällen können niedrige Nitrat-Ablautwerte nur durch eine nachgeschaltete Denitrifikation erreicht werden. Gleiches gilt für fast alle Deponiesickerwasserkläranlagen, die aufgrund des mangelnden Kohlenstoffangebots nicht denitrifizieren können. In diesen Fällen wird eine externe Kohlenstoffquelle zugegeben. Dazu werden industriell erzeugte Substanzen, wie Essigsäure Methanol, Ethanol, ACETOL und ALKOTAT sowie Kombinationsprodukte, eingesetzt. Das ist aufwendig und unwirtschaftlich.

Bei dem eingangs geschilderten Verfahren nach der DE-Z "Korrespondenz Abwasser" werden als Kohlenstoffquelle Reststoffe aus Weinbaubetrieben, Sektkellereien, Brauereien und Brennereien ohne weitere Behandlung direkt eingesetzt. Ein ähnliches Verfahren geht aus den Seiten 926 bis 935 der gleichen Zeitschrift, Heft 41, aus dem Jahre 1994 hervor. Dadurch können Kosten sowohl bei der Abwasserreinigungsanlage als auch bei den angegebenen Betrieben eingespart werden. Die Eigenschaften dieser Reststoffe sind jedoch nicht optimal. Der Kohlenstoffgehalt unterliegt Schwankungen. Sie weisen zum Teil unerwünschte Bestandteile auf und sie fallen nicht kontinuierlich an. Wesentlicher Nachteil ist jedoch, daß der Kohlenstoffgehalt in diesen Reststoffen erheblich niedriger ist, als bei den industriell hergestellten Substanzen. Damit werden die hydraulische Belastung von nachgeschalteten Kläranlagen vergrößert und die Transportkosten erhöht. Außerdem können für diese Reststoffe vorhandene Lagerbehälter sowie Pumpen und Regelungs- bzw. Steuerungseinrichtungen nicht genutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so weiterzubilden, daß eine verminderte Belastung der Kläranlage auf einfache Weise sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch dieses Verfahren wird für die Denitrifikation des Abwassers eine Kohlenstoffquelle mit Vorteil ausgenutzt, die in herkömmlicher Technik selbst als Abwasser gilt und bisher mit viel Aufwand entsorgt wird. Es wird dabei die Erkenntnis ausgenutzt, daß bestimmte, beispielsweise in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Papierindustrie und in der pharmazeutischen Industrie anfallende Produktfehlchargen und flüssige Produktionsreststoffe - im folgenden kurz "Fehlchargen" genannt - Kohlenstoff in so ausreichender Menge enthalten, daß diese nach gezielter Aufkonzentrierung als Kohlenstoffquelle für die Denitrifikation des Abwassers eingesetzt werden können. Durch diese Maßnahme werden einerseits keine gesonderten Kohlenstoffquellen mehr benötigt und die Fehlchargen müssen nicht mehr entsorgt werden. Die nach der Aufkonzentrierung verbleibenden Teile der Fehlchargen können ohne Sonderbehandlung in üblicher Technik aufbereitet und dem Vorfluter aufgegeben werden. Mit diesem Verfahren können vorhandene Denitrifikationsvolumina, Dosierpumpen, Rohrleitungen und Lagerbehälter genutzt werden. Durch die gezielte Erfassung und Aufkonzentrierung wird eine Einstellung einer konstanten Qualität der Kohlenstoffquelle erreicht. Weiterhin wird durch dieses Verfahren die CSB-, BSB₅- und TOC- Belastung des von dem jeweiligen Betrieb abzuleitenden Abwassers deutlich reduziert. Die Umweltbelastungen können erheblich reduziert werden und aus Abfallstoffen werden Wertstoffe hergestellt.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung als Ausführungsbeispiel erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens in Form eines Blockschaltbildes.

Das Verfahren arbeitet entweder im Batch-Betrieb oder im kontinuierlichen Betrieb (Feed-Batch-System). Zu Beginn des Verfahrens werden hochbelastete Abwasserteilströme 1 und/oder Fehlchargen 2 getrennt erfaßt und in einem Sammelbehälter S1 gesammelt. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie existieren hochbelastete Fehlchargen, die bis zu 50% der gesamten CSB (Chemischer Sauerstoff Bedarf)- oder Kohlenstofffracht in deren Abwasser bilden. Diese Fehlchargen können mit geringem Aufwand separat erfaßt werden. Sie können einen CSB von bis zu ca. 200.000 mg/l und einen DOC (gelöster organischer Kohlenstoff) von bis zu ca. 80.000 mg/l haben, weisen Stickstoff- oder Phosphorverbindungen in nicht nennenswerter Menge auf und sind gut biologisch abbaubar.

Die gesammelten Fehlchargen werden nach einer gegebenenfalls erforderlichen Vorversäuerung und/oder Feststoffabtrennung einer Membranfiltrationsstufe M1 mit geeignetem Trennbereich zugeführt. Die Membranfiltrationsstufe M1 kann als Ultrafiltration, Nanofiltration oder Umkehrosmose ausgeführt sein. Das Retentat 3 wird in den Sammelbehälter S1 zurückgeführt, um es erneut der Membranfiltrationstufe M1 aufzugeben. Das Permeat 4 kann als Abwasser 5 abgeleitet und einer ordnungsgemäßen Behandlung zugeführt oder einer zweiten Membranfiltrationsstufe M2 mit geeignetem Trennbereich aufgegeben werden, die als Nanofiltration oder Umkehrosmose ausgeführt sein kann. Das Retentat 6 der Membranfiltrationsstufe M2 wird in den Sammelbehälter S1 zurückgeführt. Das Permeat 7 wird abgeleitet.

Der Aufkonzentrierungsprozeß ist abgeschlossen, wenn die gewünschte Aufkonzentrierung im Retentat der Membranfiltrationsstufe M1 erreicht ist oder zuvor der Permeatfluß 4 dieser Stufe zum Erliegen kommt. Dies ist dann der Fall, wenn der osmotische Druck des Retentats 4 größer als die in der Membranfiltrationsstufe M1 vorherrschende transmembrane Druckdifferenz ist, welche u. a. von der eingesetzten Pumpe abhängt.

Das Retentat, das nun ein kohlenstoffreiches Wertstoffkonzentrat ist, kann entsprechend Pfeil 8 über die Membranfiltrationsstufe M1 und/oder entsprechend Pfeil 9 direkt aus dem Sammelbehälter S1 in Lager- und Transportbehälter S2 abgefüllt werden. Das Wertstoffkonzentrat weist einen sehr hohen Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff auf. Es ist sehr gut biologisch abbaubar. Das Wertstoffkonzentrat ist lagerstabil. Es kann unmittelbar nach der Aufkonzentrierung z. B. durch kontrollierte Vorversäuerung oder pH-Wert-Einstellung weiter stabilisiert werden. Durch eine kontrollierte Vorversäuerung kann zudem die biologische Verwertbarkeit des Wertstoffkonzentrates bei der Denitrifikation verbessert werden.

Stickstoff- und Phosphorverbindungen sowie sonstige, für die Abwasserreinigung im allgemeinen und die Denitrifikation im speziellen nachteilige Substanzen, sind nicht oder nur in unbedeutendem Maß im Wertstoffkonzentrat enthalten. Durch Addition von Zusatzstoffen 10 kann die biologische Verwertbarkeit des Wertstoffkonzentrats zusätzlich verbessert werden.

Folgende Vorteile ergeben sich beispielsweise für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie:

Da die Abwassergebühren in den letzten Jahren stark gestiegen sind und einige Kläranlagenbetreiber Starkverschmutzerzuschläge eingeführt haben, erfolgt zunehmend eine Vorbehandlung der Abwässer vor der Einleitung in die Kläranlage, um die betrieblichen Kosten für die Abwasserentsorgung zu reduzieren. Neben einer Abwasservergleichmäßigung über belüftete Speicherbecken werden dabei aerobe und anaerobe Abwasserbehandlungsverfahren eingesetzt. Alle Verfahren haben den Nachteil, daß Energie für die Abwasseraufbereitung eingesetzt werden muß und Sekundärprodukte entstehen, die weiterbehandelt werden müssen (Klärschlamm, Faulgas). Dieser Aufwand wird durch das vorliegende Verfahren vermieden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Behandlung von Abwasser, bei welchem das Abwasser nach einem Durchlauf durch vorangehende Behandlungsstufen in einer nachgeschalteten Denitrifikationsstufe behandelt wird, der von außen Kohlenstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als Kohlenstoffquelle für die Denitrifikation Produktfehlchargen und flüssige Produktionsreststoffe, insbesondere aus der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, verwendet werden, die vor der Zugabe zur Denitrifikationsstufe bis zu einem vorgegebenen Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff aufkonzentriert werden und
• - daß zum Aufkonzentrieren der Produktfehlchargen und flüssigen Produktreststoffe eine Membranfiltrationsstufe (M1) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufkonzentrierung so lange durchgeführt wird, bis der Permeatfluß aus der Membranfiltrationsstufe (M1) zum Erliegen kommt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Membranfiltrationsstufe (M1) austretende Retentat einer kontrollierten Vorversäuerung und pH-Wert-Einstellung unterzogen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktfehlchargen und flüssigen Produktionsreststoffe vor der Membranfiltrationsstufe (M1) einer Vorversäuerung und/oder Feststoffabtrennung unterzogen werden.