DE19613248A1 - Verfahren zur Verwertung von Rechengut aus Kläranlagen - Google Patents

Description

Die Behandlung und Beseitigung von Rechengut aus der ersten, der mechanischen, Behandlungsstufe von Klärwerken stellt ein Entsorgungs­ problem dar.

Es ist seit langem bekannt, daß es möglich ist, Abwässer durch Rechen oder Siebe, die in den Abwasserkanal eingebaut werden, von Grobstoffen, welche die Abwasserbehandlung ungünstig beeinflussen könnten, zu befreien. Das, was von einem solchen Sieb oder Rechen zurückgehalten und im folgenden zusammenfassend als "Rechengut" bezeichnet wird, ist ein Gemisch von Stoffen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften.

Die folgende, zweifellos unvollständige Aufzählung, möge einen Eindruck davon vermitteln, mit welchen Materialien im Rechengut gerechnet werden muß. Nach Angaben in der Literatur findet man im Rechengut unter anderem Textilien, Papier, Gummi, Plastik, Algen, Sand, Steine, Wat­ testäbchen, Teile von Binden, Lumpen, Feudel, Polyethylen- und andere Kunststoffolien, Präservative, Stanniol, Zahnstocher, Rasierklingen, Watte, Strumpfhosen, Hygieneartikel.

Infolge der erhöhten Anforderungen an die Abwasserbehandlung wird die Durchgangsweite der Rechen oder Siebe zunehmend kleiner gewählt. Während Feinrechen einen Stababstand von 10 mm bis 40 mm aufweisen, haben Siebe Öffnungen von 0,5 mm bis 5 mm Weite und halten zwischen 5 und 20% der Belastung einer Kläranlage zurück.

Bei den Erfahrungswerten für die Auslegung von Rechenanlagen auf Klärwerken wird davon ausgegangen, daß bei Feinrechen zwischen 0,5 kg und 2,5 kg Rechengut pro Einwohner und Jahr anfallen.

Das Rechengut verursacht erhebliche Probleme bei der Entsorgung. Im unbehandelten Zustand ist es sehr feucht und enthält noch einen erhebli­ chen Anteil leicht abbaubarer organischer Stoffe, die durch spontan einsetzende Zersetzungsprozesse zu Geruchsbelästigungen führen können. Diese organischen Stoffe, die oft als Fäkalstoffe bezeichnet werden, treten auch bei einer Ablagerung des Rechenguts auf Hausmüll­ deponien nachteilig in Erscheinung, da bei ihrer Umsetzung Deponiegas entsteht und Sickerwasser freigesetzt wird. Nach Ablauf der Übergangsfri­ sten der "Technischen Anleitung zur Verwertung, Behandlung und sonsti­ gen Entsorgung von Siedlungsabfällen" (TA Siedlungsabfall) wird eine Ablagerung von Rechengut auf Hausmülldeponien ohne Vorbehandlung nicht mehr zulässig sein.

Dem "Taschenbuch der Wasserwirtschaft", Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin, ist zum Stand der Technik die folgende Aussage zu entneh­ men: "Die Abtrennung eines sauberen, nicht fäulnisfähigen Rechen- oder Siebgutes ist mit herkömmlichen Rechen- und Siebanlagen nicht zu erreichen."
Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, das Rechengut nicht abzu­ trennen und gesondert zu behandeln, sondern durch Schneidwerkzeuge soweit zu zerkleinern, daß es in den folgenden Stufen der Kläranlage zusammen mit dem Klärschlamm abgetrennt und mit diesem behandelt werden kann. Zu diesem Zweck werden teilweise Rechenwölfe eingesetzt, die Grobstoffe direkt im Abwasserstrom so lange zerkleinern, bis sie ein Sieb mit einem bestimmten Lochdurchmesser passieren können. Es ist auch eine Variante bekannt, bei der das abgetrennte Rechengut in einer gesonderten Einrichtung zerkleinert und dann mit dem Klärschlamm vermischt wird.

Diese Einrichtungen weisen aber eine Reihe von Nachteilen auf. Dazu gehört insbesondere, daß die Schneidwerkzeuge empfindlich gegen härtere Bestandteile des Rechengut sind, was zu einem hohen Wartungs­ aufwand führt. Es besteht ferner das Risiko, daß sich das Sieb zusetzt und damit die Funktionstüchtigkeit der Kläranlage insgesamt gefährdet wird.

Darüber hinaus hat die Zerkleinerung des gesamten Rechenguts und die Rückführung in die Kläranlage über den Einlauf oder die Zugabe zum Klärschlamm den Nachteil, daß alle Bestandteile des Rechenguts in den Klärschlamm gelangen. Da das Rechengut aber in zunehmendem Maße xenobiotische Anteile, insbesondere Gegenstände aus Kunststoff, aber auch aus Metallen, enthält, führt diese Vorgehensweise zu einer erhöhten Belastung des Klärschlamms mit Schwermetallen und chlororganischen Verbindungen. Das muß insbesondere dann, wenn eine landwirtschaftli­ chen Verwertung des Klärschlamms angestrebt wird, als schwerwiegender Nachteil angesehen werden. Es ist aber auch bei der zunehmend ange­ wandten Verbrennung von Klärschlamm von Nachteil, da durch diese Verbindungen die Bildung von polychlorierten Dioxinen und Furanen begünstigt wird, die durch aufwendige Anlagen zur Rauchgasreinigung wieder herausgefiltert werden müssen bzw. deren Entstehung durch eine geeignete Führung des Verbrennungsprozesses verhindert werden muß.

Für die Entsorgung des Rechenguts wäre es deshalb vorteilhaft, wenn die Bestandteile des Rechenguts nach ihren stofflichen Eigenschaften in verschiedene Fraktionen getrennt und verschiedenen Entsorgungswegen zugeführt werden könnten. Dabei wäre es vor allem wünschenswert, wenn eine Aufteilung in antropogene bzw. xenobiotische Stoffe, die einer Entsorgung zugeführt werden müssen, auf der einen Seite und organische, d. h. biochemisch umsetzbare Stoffe, auf der anderen Seite erreicht werden könnte.

Durch die Abtrennung der biologisch abbaubaren Stoffe reduziert sich die Menge des Rechenguts um etwa 90% der ursprünglichen Menge, und potentielle Geruchsbelästigungen bei der Lagerung, beim Umschlag und beim Transport werden erheblich vermindert.

Die abgetrennten biologisch abbaubaren Stoffe können auf dem Klärwerk selbst mit den Einrichtungen, die für die Behandlung des Klärschlamms ohnehin vorhanden sind, verarbeitet werden.

Eine Auftrennung in xenobiotische bzw. antropogene und biogene bzw. biochemisch umsetzbare Stoffe würde es ermöglichen, die letzteren direkt auf dem Klärwerk, vorzugsweise durch Zugabe zum Klärschlamm, zu behandeln, ohne daß die genannten Nachteile für die Verwertung des Klärschlamms auftreten.

Das entscheidende Argument dürfte aber die Verminderung der Kosten für die Entsorgung des Rechenguts sein, die Mitte 1994 mit ungefähr 100 DM pro Mg beziffert wurden. Wenn das Rechengut zusammen mit Siedlungs­ abfällen verbrannt werden muß, wie es die TA Siedlungsabfall vorschreibt, werden die Kosten auf das vier- bis achtfache steigen. Im Falle der Verbrennung von Rechengut in Müllverbrennungsanlagen ist neben der Mengenreduktion auch die Veränderung des Heizwerts von Bedeutung, der durch die nassen organischen Bestandteile im Rechengut erheblich vermindert wird. Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) sieht die Verbrennung nur dann als energetische Verwertung an, wenn ein Heizwert von 11 MJ/kg nicht unterschritten wird.

Insbesondere in Hinsicht auf die Verbrennung von Teilen des Rechenguts zusammen mit Klärschlamm ist also die Befreiung des Rechenguts von leicht abbaubaren organischen Stoffen von Vorteil. In erster Linie ist hier die Erhöhung des Heizwertes durch das Entfernen der feuchten organi­ schen Stoffe zu nennen. Damit verbunden ist aber auch eine Verbesserung der Entwässerbarkeit, was sich wiederum günstig auf den Heizwert auswirkt.

Schon heute wird in Verbindung mit den Anlagen, die das Rechengut aus dem Gerinne abtrennen und über den Wasserspiegel anheben, ein Waschen und Verdichten des Rechenguts angewandt, durch das die genannten Probleme gemildert werden sollen. Dabei wird auch versucht, durch Abwaschen die anhaftenden organischen Stoffe in den Abwasser­ strom zurückzuführen.

Für das Waschen von Rechengut wird häufig das Besprühen des über den Wasserspiegel angehobenen Rechenguts mit Wasser, vorzugsweise mit Abwasser, mit Hilfe von entsprechend angeordneten Düsen vorgeschla­ gen. Damit kann aber nur erreicht werden, daß die locker anhaftenden Partikel, d. h. vor allem die Fäkalstoffe, abgewaschen und ins Abwasser zurückgespült werden. Spritzdüsen sind kaum in der Lage, die Bestandteile des Rechenguts zu verwirbeln. Vor allem sind die Wasserstrahlen aus diesen Düsen zu schwach, um die festeren, aber durchaus biologisch abbaubaren Stoffe, etwa Papierstückchen, Zellulose und ähnliches, abzuwaschen und aufzulösen. Durch das Waschen des Rechenguts wird zwar das Problem der Entstehung von Gerüchen etwas vermindert und das Rechengut kann leichter entwässert und besser verdichtet werden. Es bleibt aber das Problem, daß das Rechengut nach wie vor bis zu 80% aus biologisch abbaubaren Stoffen besteht, die so feucht sind, daß sie bei Deponierung und Verbrennung die genannten negativen Auswirkungen hervorrufen.

In DE 42 22 128 wird vorgeschlagen, durch eine "örtlich definierte und gezielte Verwirbelung (Waschung)" die Feststoffe des Rechenguts von organischen Stoffen zu befreien. Zu diesem Zweck wird ein "Verwirbelungsgerät, vorzugsweise in Form eines drehenden Rades, das radial gerichtete Stege oder bogenförmige Wirbel aufweisen kann", verwendet. Das Wirbelrad soll vor oder nach der Einrichtung angeordnet werden, die das Rechengut über die Wasseroberfläche hebt, wozu eine Förderschnecke verwendet werden kann.

In DE 42 22 128 wird als eine mögliche Ausführungsform ein trichterförmi­ ger Behälter beschrieben, in dessen Bodenbereich sich das genannte Verwirbelungsgerät befindet. In den Behälter wird chargenweise ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch, insbesondere ein Sand-Wasser-Gemisch, eingebracht. Nach der Befüllung wird das Verwirbelungsgerät eingeschal­ tet, um die anhaftenden organischen Stoffe zu lösen. Das Wirbelrad soll gleichzeitig als Pumpe zum Abziehen der Waschflüssigkeit dienen und fördert während des Waschvorgangs diese Waschflüssigkeit durch eine Leitung zurück in den Behälter. Erst nach Abschluß des Waschvorgangs wird es zum Abpumpen des Inhalts verwendet.

Diese Ausführung ist aber in erster Linie zum Waschen von Sand gedacht und soll in Verbindung mit einem Sandklassierer eingesetzt werden.

Ein intensiverer Waschprozeß für Rechengut wird in EP 0 557 030 beschrieben. In einer Wanne wird eine turbulente Strömung entweder durch eine externe Pumpe oder durch ein im Behälter sich drehendes Wirbelrad erzeugt. Eine Aufschlämmung des Rechenguts durchströmt kontinuierlich die Wanne und wird nach dem Waschen über ein Wehr ausgetragen. Durch die Pumpe oder das Wirbelrad ("impeller") werden Strömungskräfte ("vortex forces") im Behälter erzeugt, die eine Verkleine­ rung der Teilchengröße der Fäkalstoffe bewirken. Neben den Scherkräften ("shear forces") wird die Wirkung einer abrasiven Beschichtung der Innenwand des Behälters hervorgehoben. Diese ist mit metallischen oder keramischen Partikeln beschichtet, oder es werden damit beschichtete Paneele eingebaut. Auch die Verkleidung der Wände mit speziellen perforierten Metallplatten (Handelsname "Expamet") soll möglich sein.

Die festeren Bestandteile des Rechenguts und die zerkleinerten Fäkalstof­ fe werden über ein Wehr gemeinsam aus dem Behälter ausgetragen. Deshalb muß, auch wenn keine kontinuierliche Zufuhr des Rechenguts stattfindet, der Behälter kontinuierlich mit Flüssigkeit durchströmt werden. Die Auftrennung erfolgt in einer gesonderten Entwässerungs- und Verdich­ tungseinrichtung. Diese besteht im wesentlichen aus einem horizontal angebrachten Sieb, das von einem Schneckenförderer geräumt wird, der zugleich die Aufgabe hat, die Siebrückstände zu verdichten. Die zerkleinerten Fäkalstoffe sollten mit dem Wasser durch das Sieb und damit zurück in die Kläranlage geleitet werden.

Es werden noch eine Reihe weiterer Einsatzmöglichkeiten angegeben, z. B. das Waschen von Klärschlamm oder das Waschen von Kies. In allen Fällen geht es aber lediglich darum, die Fäkalstoffe, bzw. den Fäkalstoffen ähnliche Anhaftungen, von festeren Objekten abzuwaschen.

Durch die in EP 0 557 030 beschriebene Einrichtung ist es demnach zwar möglich, Fäkalstoffe vom Rechengut abzuwaschen. Zum Auflösen von anderen biologisch abbaubaren Stoffe ist die Vorrichtung aber weder beabsichtigt noch in der Lage.

Die bekannten Einrichtungen zur Abtrennung und Behandlung von Rechengut sind damit unvollkommen, da sie nicht geeignet sind, die organischen bzw. biologisch abbaubaren Stoffe, die mit den Einrichtungen des Klärwerks behandelt und nutzbringend verwendet werden könnten, von den biologisch nicht abbaubaren Stoffen zu trennen.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts mit hoher Selektivität von den Bestandteilen, die biologisch nicht abbaubar sind, getrennt und die biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts ganz oder teilweise mit Einrichtungen, die im Klärwerksbetrieb bekannt und gebräuchlich sind, unmittelbar auf dem Klärwerk verwertet werden können.

Damit wird die Menge des verbleibenden, einer Deponierung oder Ver­ brennung zuzuführenden Rechenguts, erheblich vermindert. Die Entsor­ gungskosten werden so wesentlich gesenkt. Ferner wird Entwässerbarkeit des nach Abtrennung der biologisch abbaubaren Bestandteile verbleiben­ den Rests verbessert und die Geruchsbelästigung minimiert.

Bei der Verarbeitung von Rechengut nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fielen beispielsweise von 1000 kg Rechengut lediglich noch 150 kg als nicht biologisch abbaubare Reststoffe an, die der Deponierung oder Verbrennung zugeführt werden müssen. Die anderen 850 kg des Rechen­ guts wurden mit Klärschlamm vermischt, dem Faulraum der Kläranlage zugeführt und zu Biogas umgesetzt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Aus dem Rechengut werden die biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts durch die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte abgetrennt und die biologisch abbaubaren Anteile werden ganz oder zumindest teilweise in den Einrichtungen des Klärwerks verwertet.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.

Das Sieb- oder Rechengut wird mit einer an sich bekannten Vorrichtung dem Abwasserstrom entnommen und über den Wasserspiegel gehoben. Es können dafür im Prinzip alle bekannten Ausführungsformen von Rechenanlagen, wie z. B. Harken-, Bogen-, Umlauf- oder Korbrechen oder Siebanlagen, wie Band-, Trommel- oder Scheibensiebe, eingesetzt werden.

Das so abgetrennte Rechengut wird entweder direkt, oder unter Zwischen­ schaltung eines Pufferbehälters in den Auflösebehälter überführt, in dem unter Einwirkung hydrodynamischer Kräfte die Auftrennung in biologisch abbaubare und biologisch nicht abbaubare Anteile erfolgt.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind wie folgt:
Der überwiegende Teil der biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts wird unter Zugabe von Flüssigkeit durch die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte zu einer Fasersuspension aufbereitet und nach Abtrennung von den biologisch nicht abbaubaren Bestandteilen allein oder gemeinsam mit dem Klärschlamm verwertet. Die gemeinsame Verwertung mit Klärschlamm hat zunächst den Vorteil, daß die Entwässerbarkeit des Klärschlamms gesteigert wird.

Die Verwertung besteht vorzugsweise darin, die abgetrennten biologischen Bestandteile ganz oder teilweise (z. B. nur die nach einer Entwässerung gewonnene Flüssigphase) gemeinsam mit dem Klärschlamm im Faulturm der Kläranlage zu vergären. Damit kann zusätzliches Biogas erzeugt werden, dessen Verwertung sich ebenfalls positiv auf die Betriebskosten der Kläranlage auswirkt.

Es ist aber auch eine aerobe Behandlung (Kompostierung) der biologisch abbaubaren Anteile des Rechenguts mit oder ohne Zusatz von Klärschlamm möglich.

Die biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts können der Kläranlage aber auch ganz oder teilweise als Kohlenstoff-Quelle für die Denitrifikation oder die biologische Phosphorelimination zugeführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, zumindest einen Anteil der im Rechengut enthaltenen biologisch abbaubaren Bestandteile als Quelle für die Nitrifikation-Denitrifikation zu verwenden. Dies kann ein Teil oder die gesamte erzeugte Fasersuspension sein. Der Denitrifikation bzw. der biologischen Phosphorelimination können aber auch lediglich im Rechengut enthaltene biologisch abbaubaren Bestandteile, die leicht löslich sind, zugeführt werden.

Die Verwertung eines Teils der biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts als Kohlenstoff-Quelle ist ferner auch in Kombination mit einer Vergärung oder Kompostierung des übrigen Teils möglich.

Die Verwertung von biologisch abbaubaren Anteilen als Kohlenstoff-Quelle bedeutet einen zusätzlichen Vorteil der Erfindung für den Betrieb der Kläranlage.

Die Einwirkung der hydrodynamischen Kräfte auf das Rechengut erfolgt in bevorzugter Weise in einem Auflösebehälter, der ein Laufrad aufweist, dessen Drehzahl verändert werden kann.

Für die Auftrennung des Klärwerk-Rechenguts in biologisch abbaubare und nicht biologisch abbaubare Anteile kann beispielsweise ein Auflösebehälter der in EP 0 286 100 oder der in EP 0 520 172 beschriebenen Art einge­ setzt werden, wobei diese keine der hier dargestellten funktionalen Verbindungen mit den Einrichtungen einer Kläranlage aufweisen.

Vorzugsweise geschieht die Aufbereitung des überwiegenden Teils der biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts zu einer Fasersus­ pension und die Abtrennung von den biologisch nicht abbaubaren Bestand­ teilen chargenweise. Das dem Abwasserstrom entnommene Rechengut ist zu diesem Zweck zunächst zu sammeln.

Bevorzugt wird die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte in einer Weise vorgenommen, die zwar zu einer Zerfaserung der biologisch abbaubaren Stoffe führt, die bei den biologisch nicht abbaubaren Stoffe jedoch nur eine geringfügige Zerkleinerung bewirkt.

In bevorzugter Weise werden bei zunächst geringer Drehzahl des Laufrads lösliche organische Stoffe vom Rechengut abgewaschen, aus dem Auflösebehälter über ein Sieb abgezogen und der Kläranlage als Kohlen­ stoff-Quelle für die Denitrifikation und/oder die biologische Phosphorelimi­ nation zugeführt.

Weiterhin bevorzugt geschieht die Aufbereitung des überwiegenden Teils der biologisch abbaubaren Stoffe zu einer Fasersuspension bei höherer Drehzahl.

In bevorzugter Weise geschieht die Fremdstoffabtrennung dadurch, daß die Fasersuspension durch ein Lochsieb, das die biologisch nicht abbauba­ ren Bestandteile des Rechenguts zurückhält, abgezogen wird.

Das Lochsieb weist bevorzugt einen Lochdurchmesser von zwischen 5 mm und 20 mm, vorzugsweise von 8 mm, auf.

Die zurückgehaltenen nicht biologisch abbaubaren Bestandteile werden vorzugsweise im Auflösebehälter mit Wasser aufgeschlämmt und dann aus dieser Ausschlämmung entnommen.

Die Entnahme wird vorzugsweise bei einer gegenüber dem Zerfaserungs­ vorgang verminderten Drehzahl des Laufrades durchgeführt.

Die Entnahme der nicht biologisch abbaubaren Bestandteile geschieht in bevorzugter Weise mittels eines Rechens.

Es ist aber auch denkbar, die zurückgebliebenen, nicht biologisch abbau­ baren Bestandteile des Rechenguts gemeinsam mit Wasser einer Reini­ gungskammer mit einem vertikalen Laufrad ("Reinigungsbirne") zu überführen und von dort zu entnehmen.

Die Entnahme kann auch mittels einer Siebtrommel, eines Spiralsiebs oder eines Schwingsiebs o. ä. erfolgen.

Die abgetrennten biologisch nicht abbaubaren Bestandteile des Rechen­ guts werden bevorzugt einer Entwässerungseinrichtung zugeführt.

Das dabei gewonnene Wasser kann wiederum in bevorzugter Weise - zumindest teilweise - der Kläranlage als Kohlenstoff-Quelle zugeführt werden.

Für den beschriebenen Vorgang der Abtrennung der nicht biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts wird vorzugsweise Wasser aus der Kläranlage verwendet.

Das gesamte Verfahren wird schließlich in bevorzugter Weise unter Verwendung einer elektronischen Steuerung vollständig automatisch betrieben.

Nähere Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Hierbei bedeuten die Bezugszeichen:

(1) Rechen der Kläranlage
(2) Pufferbehälter
(3) Auflösebehälter
(4) Faulturm der Kläranlage
(5) Biologische Reinigungsstufe der Kläranlage
(6) Presse für das Rechengut aus dem Auflösebehälter
(7) Container

Bei dieser Beschreibung wird beispielhaft davon ausgegangen, daß 1000 kg Rechengut mit einem Wassergehalt von 85% verarbeitet werden. Der Trockensubstanzanteil beträgt dementsprechend 150 kg.

Das Rechengut wird mit der im Klärwerk verwendeten Rechenanlage (1), also z. B. mit Harken-, Bogen-, Umlauf- oder Korbrechen oder einer dort verwendeten Siebanlagen, wie Band-, Trommel- oder Scheibensiebe, aus dem Abwasserstrom entnommen und über den Wasserspiegel gehoben.

Es wird dann in einem Pufferbehälter (2) gesammelt und chargenweise in den Auflösebehälter (3) überführt. Für die besagte Menge des Rechenguts käme voraussichtlich ein Auflösebehälter mit einem Volumen von 10 m³ zum Einsatz.

Im Auflösebehälter befindet sich eine Wasservorlage, die im Normalbetrieb aus dem davor durchlaufenen Betriebszyklus stammt. Der beispielhafte Auflösebehälter ist mit einem Laufrad mit vertikaler Achse und mit einem zylindrischen, die Antriebsachse des Laufrads umgebenden Sieb mit einer Lochweite von 8 mm ausgestattet.

Das Rechengut wird zunächst bei niedriger Drehzahl des Laufrads und bei geringem Feststoffgehalt suspendiert. Dabei werden die leicht löslichen organischen Stoffe abgewaschen und in die Flüssigkeit überführt. Diese Flüssigkeit wird durch das Sieb, das im unteren Bereich des Auflösebehäl­ ters angebracht ist, abgezogen und der Kläranlage als Kohlenstoffquelle für den Betrieb der Stickstoff- und der Phosphoreliminationsstufe (5) zugeführt.

Das im Auflösebehälter verbliebene eingedickte Rechengut wird nun der intensiven Einwirkung hydrodynamischer Kräfte ausgesetzt. Dazu wird das Laufrad mit einer so hohen Drehzahl betrieben, daß die im Auflösebehälter befindlichen biologisch abbaubaren Bestandteile, vor allem Papier, insbesondere das Toilettenpapier, Objekte mit Watte- oder Zelluloseanteil, Pflanzenreste, Küchenabfälle und dergleichen, zerfasert werden. Andere, biologisch nicht abbaubare Beständteile, vor allem Kunststoffe oder Folien, werden dabei nicht oder nur in unerheblicher Weise zerkleinert.

Dabei entsteht eine Suspension mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 5%, in der die biologisch abbaubaren organischen Stoffe vorwiegend in Form von Fasern enthalten sind.

Die Fasersuspension wird dann ebenfalls durch das Sieb abgepumpt und dem Faulturm (4) der Kläranlage - gemeinsam mit dem auf der Kläranlage anfallenden Faulschlamm - zur Biogas-Gewinnung zugeführt. Im Faulturm werden etwa 30% der in der Fasersuspension enthaltenen organischen Stoffe (bestimmt als Glühverlust) zu Biogas umgewandelt.

Das im Auflösebehälter vorhandene Sieb hält die Stoffe, die nicht biolo­ gisch abbaubar sind und die durch die Einwirkung strömungsmechanischer Kräfte nicht zerkleinert wurden, zurück. Damit können die negativen Auswirkungen von Stoffen, wie Kunststoffe und Metallteilchen, die einer landwirtschaftliche Verwertung des Klärschlamms entgegenstehen könnten, gering gehalten werden.

Nach dem Abziehen der Fasersuspension werden die biologisch nicht abbaubaren Stoffe durch Befüllen des Auflösebehälters mit Wasser, das der Kläranlage entnommen wird, erneut aufgeschlämmt. Sie werden mit dem Laufrad, das nun mit geringerer Drehzahl als beim Auflösen der biologisch abbaubaren Stoffe arbeitet, verwirbelt, wobei noch eventuell anhaftende Reste biologisch abbaubarer Stoffe abgewaschen werden. Da die Wasservorlage für die Verarbeitung der nächsten Charge weitestge­ hend im Auflösebehälter verbleibt, können die darin gelösten biologisch abbaubaren Stoffe der Kläranlage (5) bei der Aufbereitung der folgenden Charge als Kohlenstoffquelle zugeführt werden.

Die aufgeschlämmten biologisch nicht abbaubaren Stoffe werden mittels eines Rechens aus dem Wasser herausgeschöpft. Dazu kann ein Rechen verwendet werden, der unter den Flüssigkeitsspiegel des Auflösebehälters eingefahren werden kann. An seinen Zinken bleiben die biologisch nicht abbaubaren Stoffe hängen, so daß sie durch Ausfahren des Rechens aus dem Auflösebehälter entnommen und in die Rechengutpresse (6) abge­ kippt werden können. Danach ist der Auflösebehälter wieder zur Aufnahme von Rechengut bereit.

In der Rechengutpresse werden die biologisch nicht abbaubaren Stoffe entwässert und verdichtet. Die austretende Flüssigkeit wird ebenfalls dem Einlauf der Kläranlage (5) zugeführt und dient dort als Kohlenstoffquelle. Das verdichtete Rechengut wird in einem Container (7) bereitgestellt und kann einer thermischen Behandlung zugeführt oder deponiert werden.

Die Rechengutpresse ist so in das Gesamtsystem integriert, daß sie auch zum Abfangen von Spitzenbelastungen bei der Entnahme des Rechenguts aus dem Kläranlagenzulauf eingesetzt werden kann. In diesem Fall wird das Rechengut vor dem Einbringen in den Pufferbehälter vorentwässert und verdichtet.

Vorteile der Erfindung

Die Anwendung der Erfindung erweist sich für den Betrieb eines Klärwerks in mehrfacher Weise als vorteilhaft.

• 1. Sie verbessert die Wirtschaftlichkeit des Klärwerks, da die Kosten für die Entsorgung des Rechenguts durch das Abtrennen des biologisch umsetzbaren Anteils und seine Verwertung mit Einrichtungen, die auf dem Klärwerk ohnehin vorhanden sind (z. B. Faulraum, Blockheiz­ kraftwerk), auf einen Bruchteil der Kosten, die die Beseitigung des unbehandelten Rechenguts ansonsten verursachen würden, redu­ ziert werden. Für das Verfahren kann zudem das Wasser aus der Kläranlage entnommen und überschüssiges Wasser wieder in die Kläranlage zurückgeführt werden.
  Eine mögliche Reduzierung des Rechenguts könnte wie folgt aussehen: Von den am Anfang in den Auflösebehälter eingebrachten 1000 kg Rechengut mit einem Wassergehalt von 85% könnten mit dem Rechen 75 kg biologisch nicht abbaubare Stoffe mit einem Wassergehalt von 60% entnommen werden. Dieser Wassergehalt kann durch die. Rechengutpresse weiter reduziert werden, so daß sich das Gewicht derjenigen Stoffe, die einer Entsorgung (Deponie, Verbrennung) zuzuführen sind, zusätzlich verringert.
  Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens würde die Menge, die entsorgt werden muß, damit auf unter 15% der Menge reduzieren, die anfallen würde, wenn die 1000 kg Rechengut durch eine Rechengutpresse auf 500 kg entwässert werden würden, wie es heute gängige Praxis ist. Dementsprechend reduzieren sich die Ko­ sten für die Beseitigung.
  Die Trockenmassen der verschiedenen Anteile des Rechenguts verteilen sich in unserem Beispiel wie folgt: Von den 150 kg Rechen­ gut, die aus dem Pufferbehälter entnommen wurden, müssen ledig­ lich noch 30 kg als biologisch nicht abbaubare Stoffe einer Beseiti­ gung zugeführt werden. Von den 120 kg organisch abbaubarer Stof­ fen werden 38 kg zu Biogas umgesetzt. 71 kg bleiben im ausgefaul­ ten Klärschlamm, der vorzugsweise auf landwirtschaftlich genutzte Flächen ausgebracht wird, und 11 kg werden als C-Träger für die Denitrifikation bzw. die biologische Phosphorelimination verwendet.
• 2. Die organisch abbaubaren Anteile des Rechenguts können zusam­ men mit dem Klärschlamm zu Biogas umgesetzt werden, das als re­ generativer Energieträger genutzt werden kann. Es kann mit einer zusätzlichen Gasproduktion von 40-75 m³ Biogas pro Mg Rechengut gerechnet werden. Bei einer Methankonzentration bis zu 70% wer­ den daraus zwischen 90 und 180 kWh elektrische Energie erzeugt. Dazu werden die auf dem Klärwerk in der Regel vorhandenen Block­ heizkraftwerke mit Verbrennungsmotoren eingesetzt. Der Energie­ aufwand für die Erzeugung der hydromechanischen Kräfte im Auflö­ sebehälter und die Entwässerung der biologisch nicht abbaubaren Stoffe liegt demgegenüber bei lediglich 40 bis 60 kWh pro Mg Re­ chengut. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt damit - je nach Entwässerungsgrad des zugeführten Rechenguts - zu einem Energieüberschuß für die Kläranlage von 30 kWh bis 140 kWh pro Mg Rechengut. Diese Energie kann auf der Kläranlage selbst verwendet oder ins Netz eingespeist werden. Die Erhöhung der Gasproduktion wirkt sich in jedem Fall günstig auf die Energiebilanz und damit wiederum auf die Wirtschaftlichkeit des Klärwerks aus.
• 3. Beim Auflösen des Rechenguts bzw. beim Entwässern des nicht verwertbaren Rests wird eine schwachkonzentrierte Suspension bio­ logisch-abbaubarer organischer Substanzen gewonnen, die als Koh­ lenstoffträger in der Stickstoff- und/ oder der Phosphoreliminations­ stufe des Klärwerks vorteilhaft eingesetzt werden kann.
• 4. Durch die Abtrennung der biologisch abbaubaren Stoffe aus dem Rechengut kann ferner keine Geruchsbelästigung bei der Lagerung, beim Umschlag und beim Transport des restlichen, nicht verwertba­ ren Rechenguts auftreten.
• 5. Durch die Zugabe der Hauptmenge der im Rechengut enthaltenen Faserstoffe zum Klärschlamm wird dessen Entwässerbarkeit verbes­ sert, was sich bei allen Varianten zur Behandlung von Klärschlamm, die mit einer Eindickung verbunden sind, vorteilhaft auswirkt.
• 6. Ferner kann nach der Abtrennung der biologisch abbaubaren Anteile des Rechenguts der biologisch nicht abbaubare Rest besser entwäs­ sert und-leichter verdichtet werden, was sich - wie oben beschrieben - in einer Verminderung der Kosten für die Entsorgung äußert und ei­ ne Einsparung von Deponieraum bedeutet.
• 7. Die Abtrennung der biologisch abbaubaren Stoffe führt darüber hinaus zu einer Erhöhung des Heizwerts des zur Entsorgung anste­ henden Rechenguts. Dies wirkt sich vor allem bei einer anschließen­ den Verbrennung als Vorteil aus.

Claims (24)

1. Verfahren zur Verminderung des Rechenguts einer Kläranlage, das einer Abfallbeseitigung zuzuführen ist, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Rechengut die biologisch abbaubaren Bestandteile durch die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte abgetrennt und die biologisch abbaubaren Bestandteile ganz oder teilweise in den Ein­ richtungen des Klärwerks verwertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überwiegende Teil der biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts zu einer Fasersuspension aufbereitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwertung der in der Fasersuspension enthaltenen biolo­ gisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts zumindest teilwei­ se gemeinsam mit dem Klärschlamm erfolgt, nachdem zuvor die biologisch nicht abbaubaren Bestandteile entnommen wurden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Fasersuspension enthaltenen biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts zumindest teilweise gemeinsam mit Klärschlamm zu Biogas umgesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung zu Biogas im Faulturm der Kläranlage erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Fasersuspension enthaltenen biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts zumindest teilweise gemeinsam mit Klärschlamm aerob behandelt werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Fasersuspension der Kläranlage zumindest teil­ weise als Kohlenstoff-Quelle für die Denitrifikation und/oder die biologische Phosphorelimination zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der biologisch abbaubaren Bestandteile des Re­ chenguts, der leicht löslich ist, der Kläranlage zumindest teilweise als Kohlenstoff-Quelle für die Denitrifikation und/oder die biologi­ sche Phosphorelimination zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwertung der in der Fasersuspension enthaltenen biolo­ gisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts getrennt vom Klär­ schlamm erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Abwasserstrom entnommene Rechengut gesammelt wird und die Abtrennung der biologisch abbaubaren Stoffe von den biologisch nicht abbaubaren Stoffen chargenweise erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung der hydrodynamischen Kräfte auf das Rechen­ gut in einem Auflösebehälter erfolgt, der mit einem Laufrad ausge­ stattet ist, dessen Drehzahl verändert werden kann.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte, so gesteuert wird, daß sie bei den biologisch nicht abbaubaren Stoffen nur eine ge­ ringfügige Zerkleinerung bewirken.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst bei geringer Drehzahl des Laufrads lösliche organi­ sche Stoffe vom Rechengut abgewaschen, aus dem Auflösebehäl­ ter über ein Sieb abgezogen und der Kläranlage zugeführt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserung des überwiegenden Anteils der im Rechengut enthaltenen biologisch abbaubaren Bestandteile bei höherer Dreh­ zahl durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch abbaubaren Bestandteile des Rechenguts, nachdem sie durch die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte in eine Fasersuspension überführt wurden, durch ein Sieb abgezogen wer­ den, das die biologisch nicht abbaubaren Stoffe des Rechenguts zurückhält.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb einen Lochdurchmesser zwischen 5 mm und 20 mm, vorzugsweise einen Lochdurchmesser von 8 mm, aufweist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch nicht abbaubaren Bestandteile aus dem Re­ chengut nach dem Abtrennen der biologisch abbaubaren Anteile mit Wasser, vorzugsweise mit Wasser aus der Kläranlage, aufge­ schlämmt und aus der Aufschlämmung entnommen werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme der biologisch nicht abbaubaren Bestandteile mittels eines Rechens erfolgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad während der Entnahme der biologisch nicht ab­ baubaren Bestandteile des Rechenguts aus der Aufschlämmung mit geringerer Drehzahl als während des Zerfaserungsvorganges betrieben wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch nicht abbaubaren Bestandteile aus dem Re­ chengut nach dem Abtrennen der biologisch abbaubaren Anteile zusammen mit Wasser, vorzugsweise mit Wasser aus der Kläran­ lage, in eine Reinigungskammer mit einem vertikalen Laufrad überführt werden, aus der die Entnahme der biologisch nicht ab­ baubaren Bestandteile erfolgt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch nicht abbaubaren Bestandteile des Rechenguts mit einer Siebtrommel, einem Spiralsieb oder einem Schwingsieb entnommen werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch nicht abbaubaren Bestandteile des Rechenguts nach ihrer Entnahme entwässert werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entwässerung gewonnene Flüssigphase dem Klär­ werk zumindest teilweise als Kohlenstoff-Quelle für die Denitrifikati­ on und/oder die Phosphorelimination zugeführt wird.

24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter Verwendung einer elektronischen Steue­ rung vollständig automatisch abläuft.