DE19843862A1 - Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen - Google Patents
Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in KläranlagenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Abfallwirtschaft und des Umweltschutzes und betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder zur Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein flexibel einsetzbares Verfahren anzugeben, daß einerseits die Bildung von Blähschlamm und Schwimmschlamm verhindert und andererseits schon aufgetriebene Bläh- und Schwimmschlämme beseitigt und damit einen ordnungsgemäßen Kläranlagenbetrieb ohne aufwendige zusätzliche Maßnahmen zur Einhaltung der Überwachungsparameter gewährleistet. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder zur Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen, bei denen der Belebtschlamm und/oder die Bläh- und Schwimmschlämme mit Ultraschall behandelt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Abfallwirtschaft und des
Umweltschutzes und betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder
Blähschlammausbildung und/oder zur Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm
in Kläranlagen.
Belebtschlamm tritt bei der Klärung von Abwässern in Belebungsbecken biologischer
Kläranlagen auf. Er befindet sich in den Belebungsbecken, in denen
Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, für den Abbau von gelösten organischen
Stoffen in den Abwässern sorgen. Diese Bakterien wachsen und vermehren sich
durch den Abbau der organischen Stoffe, das heißt, es entsteht zusätzliche
Biomasse. Diese als Belebtschlamm bezeichnete Suspension muß aus dem
Belebungsbecken in einem Volumenstrom abgezogen werden, der der Summe aus
dem dem Belebungsbecken zulaufenden Abwasser und der gebildeten Biomasse
entspricht. Dieser Belebtschlamm wird in ein Nachklärbecken eingeleitet, wo sie
sedimentiert. Ein Teil des Sediments wird als Rücklaufschlamm dem
Belebungsbecken wieder zugeführt, der andere Teil wird als Überschußschlamm aus
dem System abgezogen und der Entsorgung zugeführt.
Jahreszeitlich bedingt oder mehr oder weniger unregelmäßig treten vor allem in den
Nachklärbecken Schwimm- und/oder Blähschlamm auf, die sich unter anderem in
ihrer Konsistenz voneinander unterscheiden. Das heißt, ein Teil des gesamten
Belebtschlammes sedimentiert nicht, sondern schwimmt auf und bildet eine im
ungünstigsten Falle durchgehende Deckschicht. Die Ursache für die Bildung beider
Problemschlämme bilden Fadenbakterien. Fadenbakterien sind ein wichtiger
Bestandteil der gesamten Bakterienpopulation in Belebtschlämmen. Probleme
entstehen genau dann, wenn ein massives Wachstum mit überproportional starker
Vermehrung dieser fadenförmigen Mikroorganismen auftritt.
Blähschlamm ist ein schlecht sedimentierender Belebtschlamm mit hohem
Schlammvolumenindex. Er enthält einen hohen Anteil an Fadenbakterien, die sich
unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise infolge eines unausgewogenen
Nährstoffangebotes, das heißt infolge einseitig zusammengesetzter
Abwassereinleitungen, überproportional stark vermehren, die Entstehung von großen
sedimentierenden Schlammaggregaten verhindern und selbst aufgrund ihrer großen
Oberfläche flotieren.
Unspezifische Maßnahmen zur Beseitigung von Blähschlamm sind z. B. die Zugabe
von Fällungsmitteln wie Eisensalzen [siehe z. B. Herzog, G.:
Blähschlammbekämpfung mit Eisensalzen - Sind Herstellerangaben realistisch? in
KA-Betriebs-Info 28(1998)2, 796-798], die teilweise oder vollständige
Außerbetriebnahme der Vorklärung oder die Auslegung der Nachklärung auf einen
höheren Schlammindex. Sind die Indikatororganismen bekannt und immer identisch,
so sind weitere spezifische Maßnahmen, wie die Änderung der Nährstoffverhältnisse
anwendbar. In DE 39 18 717 wird vorgeschlagen, Blähschlamm durch Zugabe von
aktivkohleähnlichen Stoffen, die durch Pyrolyse aus Klärschlamm gewonnen wurden,
zu beseitigen. In DE 36 37 090 wird empfohlen, daß in das Belebungsbecken
eingeleitete, Sauerstoff enthaltende Gasgemisch so zu temperieren, daß die
Temperatur nur unwesentlich von der Temperatur des Inhalts des Belebungsbeckens
abweicht.
Bei Schwimmschlamm lagern sich Gasbläschen an den Fadenbakterien an, die
dadurch flotieren.
Zur Beseitigung des Schwimmschlamms werden bisher neben der Überprüfung der
Indirekteinleiter Maßnahmen, wie Vorschaltung eines Entgasungsbeckens,
Verringerung der Schlammeindickzeit in der Nachklärung auf weniger als 2 h oder
Verbesserung der Denitrifikationsleistung empfohlen. Im ungünstigsten Fall muß der
Schwimmschlamm vom Nachklärbecken abgezogen und getrennt entsorgt werden
(DE 37 08 079). Durch Eintrag mechanischer Energie mit einem Propeller, an dem
eine mitrotierende Prallscheibe befestigt ist, ist Schwimmschlamm nach DE 36 39 690
zerstörbar. Flüssigkeit wird durch den Propeller angesaugt und gegen die
Prallscheibe geschleudert, die entstehenden mittelgroßen Tropfen werden radial
abgeschleudert und zerstören dabei den Schwimmschlamm.
Die Zugabe von Chemikalien, wie Eisensalzen, führt zur Ausbildung wasserhaltiger,
sedimentierender Flocken. Der dabei entstehende Schlamm ist schlecht entwässerbar
und daher schwierig zu entsorgen.
Unspezifische Maßnahmen, wie z. B. die (teilweise) Außerbetriebnahme der
Vorklärung, führt zu schweren Störungen im Kläranlagenbetrieb, da die geforderte
Reinigungsleistung nicht erbracht werden kann. Die Vorschaltung eines
Entgasungsbeckens ist mit immensem Investitionsaufwand verbunden und es wird
zusätzlich Platz benötigt.
Die Vorrichtungen zur Beseitigung des gebildeten Schwimmschlamms zielen nur auf
die Korrektur eines eingetretenen negativen Effektes und nicht auf die Verhinderung
dieses Effektes, nämlich auf die Bildung von Schwimmschlamm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein flexibel einsetzbares Verfahren
anzugeben, daß einerseits die Bildung von Blähschlamm und Schwimmschlamm
verhindert und andererseits schon aufgetriebene Bläh- und Schwimmschlämme
beseitigt und damit eine ordnungsgemäßen Kläranlagenbetrieb ohne aufwendige
zusätzliche Maßnahmen zur Einhaltung der Überwachungsparameter gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst.
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Bildung von Bläh- und
Schwimmschlämmen verhindert und bereits gebildete Bläh- und Schwimmschlämme
können vollständig beseitigt werden.
Die Bildung von Bläh- oder Schwimmschlamm kann durch die richtige
Zusammensetzung der eingeleiteten Abwässer und des Rücklaufschlammes in den
Belebungsbecken, aber auch durch die abgestimmte Wahl des Nährstoffangebotes
verhindert werden.
Es ist vorteilhaft, die Behandlung der Schlämme mit Ultraschall bereits an den Stellen
in der Kläranlage durchzuführen, wo sich die Fadenbakterien überproportional
vermehren. Das zu schnelle Wachstum dieser Bakterien wird dann verhindert, die
Bakterienpopulation wird normalisiert.
Die erste Möglichkeit, das Nährstoffangebot im Belebungsbecken günstig zu
beeinflussen und die überproportionale Vermehrung der Fadenbakterien zu
unterbinden, ist die Behandlung des Rücklaufschlammes mit Ultraschall. Dabei wird
im Schlamm ein einseitiges Nährstoffangebot durch Freisetzung von z. B. Phosphor-
Verbindungen ausgeglichen; eine weitere Zunahme der Anzahl der Fadenbakterien
wird verhindert.
Sobald trotzdem ein Ungleichgewicht auftritt, kann der Volumenstrom des
Belebtschlammes, der aus dem Belebungsbecken in das Nachklärbecken geleitet
wird, erfindungsgemäß mit Ultraschall behandelt werden, wobei - wie bei der
Behandlung des Rücklaufschlammes - ein Energieeintrag zwischen 0,1 und 1 kWs/l
ausreichend ist.
Die Bildung von Schwimmschlamm in den Nachklärbecken wird verhindert, indem
durch den Energieeintrag durch Ultraschall die Gasblasen von den Fadenbakterien
abgetrennt werden.
Für die Verhinderung der Blähschlammausbildung ist ein höherer Energieeintrag
erforderlich, da die Fadenbakterien und die daraus gebildeten Aggregate zerstört
werden müssen, um das Aufschwimmen zu vermeiden. Der dafür notwendige
Energieeintrag liegt zwischen 5 und 40 kWs/l.
Wirtschaftlich ist es also - falls mit einer Ultraschallbehandlung des
Rücklaufschlammes keine ausreichenden Effekte erzielbar sind -, den Zustrom in die
Nachklärbecken bereits mit Ultraschall mit einem höheren Energieeintrag zu
behandeln, um möglichst gleich die Bildung der störenden Schlammarten zu
verhindern.
Reichen diese Maßnahmen zur Verringerung der Anzahl der Fadenbakterien im
Belebtschlamm, der in das Nachklärbecken geleitet wird, nicht aus, so kann dieser
Belebtschlamm zur Bildung von Bläh- und Schwimmschlamm führen. Ist solcher
Schlamm vorhanden, können, wiederum mittels Ultraschall mit einem Energieeintrag
zwischen 10 und 80 kWs/l bei Blähschlamm, die gebildeten Aggregate aus
Fadenbakterien zerstört werden; es wird die Sedimentation des Schlammes erreicht.
Andererseits werden bei dem vorhandenen Schwimmschlamm die Luftbläschen, die
für den Auftrieb des Schlammes verantwortlich sind, aus der Suspension
ausgetrieben, so daß auch dieser Schlamm sedimentieren kann.
Die technische Umsetzung kann durch ein oder mehrere Stabsonotroden in
Durchflußzellen mit beispielsweise einer Leistung von beispielsweise 1 kW und einer
Frequenz von 20 kHz erfolgen, wobei beim Einsatz von mehreren Sonotroden diese
vorteilhafterweise in Reihe geschalten sind. Der Schlamm wird dann durch die die
Sonotroden umgebenden Durchflußzellen gepumpt, und dabei wird die Energie
mittels Ultraschall eingetragen.
Der konkret notwendige Energieeintrag hängt von der jeweiligen Aggregatfestigkeit
der bereits vorhandenen Schlämme ab. Je höher die Aggregatfestigkeit der
Schlämme ist, um so höher ist der notwendige Energieeintrag.
Die Anzahl der benötigten Sonotroden hängt von dem zu behandelnden
Volumenstrom, von dem notwendigen Energieeintrag und den jeweiligen konkreten
Gegebenheiten der Kläranlage ab. Die notwendige Verweilzeit in der Durchflußzelle
der Sonotroden bestimmt die Anzahl. Die Verweilzeiten hängen ferner vom
Trockenrückstandsgehalt (TR-Gehalt) im Schlamm ab, liegen jedoch in der Regel
zwischen 1,5 und 150 s.
Im weiteren wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Ein Ultraschallgerät mit einer Leistungsaufnahme von 1000 W und einer Sonotrode
mit 40 mm Durchmesser, 540 mm Länge und einer Frequenz von 20 kHz wurde in
den Volumenstrom des Belebtschlammes zwischen Belebungsbecken und
Nachklärbecken einer Kläranlage eingebracht. Im Durchflußbetrieb erfolgte ein
Energieeintrag von 0,25 kWs/l. Dadurch wurde der gesamte Volumenstrom des
Belebtschlammes (Trockensubstanz-Gehalt: TS-Gehalt = 6 g/l) mit Ultraschall
behandelt und durch die Austreibung der Gasblasen so die Bildung einer
Schwimmschlammschicht auf dem Nachklärbecken nahezu vollständig verhindert. Der
Vergleich mit der unbehandelten Originalprobe zeigte, daß bei Einleitung des
unbehandelten Belebtschlammes 50% der Oberfläche der Schlammsuspension mit
flotiertem Schwimmschlamm bedeckt waren und daß nach der Ultraschallbehandlung
des Belebtschlamm nur noch 3% der Oberfläche der Schlammsuspension mit
flotiertem Schwimmschlamm bedeckt waren.
Bereits gebildeter Blähschlamm einer Kläranlage wurde abgezogen und mit
Prozeßwasser aus der Belebtschlammeindickung im Verhältnis 1 : 1 vermischt
(Trockenrückstandsgehalt: TR-Gehalt = 1,9%). Die Ultraschallbehandlung wurde mit
einem Gerät von 400 W Leistungsaufnahme und einer Sonotrode mit 22 mm
Durchmesser (max. Amplitude 100 µm, max. Schalleistungsdichte 85 W/cm2) und
einer Frequenz von 24 kHz durchgeführt.
Bei einem Batch-Versuch mit 500 mml Schlamm wurden durch einen Energieeintrag
von 40 kWs/l die vorhandenen Fadenbakterien und Agglomerate davon vollständig
zerstört und der Schlamm sedimentierte vollständig.
Claims (9)
1. Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung
und/oder zur Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen, bei denen
der Belebtschlamm und/oder der Rücklaufschlamm und/oder die Bläh- und
Schwimmschlämme mit Ultraschall behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Verhinderung der Blähschlamm- und
Schwimmschlammausbildung mittels Ultraschall eine Energie in Höhe von 0,1 bis 1
kWs/l in den Rücklaufschlamm oder den Belebtschlamm eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Beseitigung von Schwimmschlamm mittels
Ultraschall eine Energie in Höhe von 0,1 bis 1 kWs/l eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Beseitigung von Blähschlamm mittels
Ultraschall eine Energie in Höhe von 10 bis 80 kWs/l eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die im Blähschlamm enthaltenen
Fadenbakterien durch Ultraschall zerkleinert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schwimmschlammbildung durch das
Austreiben des Gases aus der Suspension mittels Ultraschall verhindert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Energieeintrag durch ein oder mehrere 1-
kW-Stabsonotroden in Durchflußzellen durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Beseitigung von Bläh- und
Schwimmschlamm in einem Klärbecken oder auch außerhalb durchgeführt werden
kann.
9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verhinderung der Bildung von Bläh- und
Schwimmschlamm durch Erhöhung der Verfügbarkeit von Phosphor-Verbindungen im
Klärbecken durchgeführt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998143862 DE19843862A1 (de) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen |
EP19990118137 EP0989097A1 (de) | 1998-09-25 | 1999-09-11 | Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder zur Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998143862 DE19843862A1 (de) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19843862A1 true DE19843862A1 (de) | 2000-03-30 |
Family
ID=7882131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998143862 Ceased DE19843862A1 (de) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Verfahren zur Verhinderung der Schwimm- und/oder Blähschlammausbildung und/oder Beseitigung von Schwimm- und Blähschlamm in Kläranlagen |
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EP0989097A1 (de) | 2000-03-29 |
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