DE2335538B1

DE2335538B1 - Verfahren zur Beschleunigung und Intensivierung biologischer Abbauvorgaenge

Info

Publication number: DE2335538B1
Application number: DE2335538A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Thomsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-12
Filing date: 1973-07-12
Publication date: 1974-08-01
Also published as: BE817260A; FR2236789B3; GB1429452A; NL7408550A; FR2236789A1; JPS5038355A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschleunigung und Intensivierung biologischer Vorgänge bei der Klärung von Abwässern, der Verrottung von Müll und Abfällen oder bei der Schlammfaulung bzw. Schlammtrocknung, bei dem zur Erreichung einer über der Umgebungstemperatur liegenden erhöhten Behandlungstemperatur Wärme zugeführt wird.

Biologische Abbauvorgänge haben als enzymbedingte Reaktionen ein bestimmtes Temperaturoptimum, bei dem sie am schnellsten ablaufen. Das Temperaturoptimum derartiger Reaktionen liegt im allgemeinen über der Temperatur freistehender oder fließender Gewässer, Klärbecken oder Tropfkörper. Aus diesem Grunde wird beispielsweise die Schlammbehandlung in größeren Abwasserkläranlagen bei über der Umgebungstemperatur liegender Temperatur durchgeführt. Hierzu ist es erforderlich. Wärme zuzuführen, was einen erheblichen Aufwand an Hei/.energie notwendig.macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das sich durch einen geringeren Aufwand an Heizenergiekosten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Kühlwässern enthaltene Abwärme von Industrieanlagen zugeführt wird.

Die Abwärme von Industrieanlagen und Kernforschungs- oder Kernkraftanlagen stellt ein Abfallprodukt dar, das entweder durch Kühlanlagen für das Kühlwasser mit erheblichen Kosten beseitigt werden oder durch Ableiten des Kühlwassers in Oberflächenwasser bzw. Vorfluter eingeführt werden muß. Indem es aber als Hilfsmittel für biologische Abbauverfahren nutzbar gemacht wird, wird einerseits eine Kostenersparnis bei der Beseitigung der Abwärme von Indu-

ao strieanlagen erzielt, während andererseits Hei/energiekosten für die Beschleunigung biologischer Abbauvorgänge beträchtlich gesenkt werden können. Dabsi nützt das erfindungsgemäße Verfahren die Tatsache aus, daß das erwähnte Temperaturoptimum der Abbau-

Sg reaktionen unterhalb der Temperatur aufgeheizter Kühlwasser oder industrieabwässer liegt.

Vorteilhaft wird die Abwärme durch Wärmeiausch oder Zumischen der abwärmeführenden Kühlwasser zugeführt.

£o Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.

Mit 3 ist ein Zulauf von Abwasser bezeichnet, bei dem es sich um aus Haushaltungen, Gewerbe und Industrie ablaufendes gebrauchtes und verunreinigtes Wasser handelt, das vor seinem Eintritt in einen Vorfluter bzw. vor seiner Weiterverwendung als Brauchwasser zumindest geklärt, in der Regel aber zusätzlich gereinigt und aufbereitet werden muß. Das Abwasser wird zunächst einer mechanischen Vorklärung 2 zugeführt. Diese erfolgt durch Rechen- und Siebanlagen, wo grobe Schwebe- und Schwimmstoffe entfernt werden. Das anfallende Rechengut wird in der bisher üblichen Weise entweder ausgefault und kompostiert, verbrannt oder einer Zerkleinerungsmaschine zugeführt. Der Rechen- und Siebanlage ist eine Sandfanganlage nachgeschaltet, in der mitgeführter Quarzsand aufgefangen und von Hand oder maschinell ausgeräumt wird.

Der mechanischen Vorklärung 2 schließt sich die biologische Klärung 3 an, bei der noch enthaltene Schmutz- und Fremdstoffe, vor allem die gelösten und kolloidalen unstabilen, fäulnisfähigen Stoffe entfernt und aufgearbeitet werden. Dies erfolgt aerob unter ausreichender Luftzufuhr infolge physikalischer, bakteriologischer und biologischer Vorgänge. Hierzu dient eine Tropfkörperanlage bzw. ein Belebungsbecken. Zur Beschleunigung und Intensivierung der biologischen Klärung wird dem Abwasser in der Tropfkörperanlage bzw. dem Belebungsbecken Wärme von abwärmeführenden Kühlwasser 4 zugeführt. Diese Wärmezufuhr erfolgt in der Weise, daß dem Abwasser in einem Mischbehälter 5 vor der biologischen Klärung Kühlwasser zugemischt wird, so daß dessen Temperatur auf einen für die Abbauvorgänge günstigeren Wert ansteigt. Die Zumischung von abwärmeführendem Kühlwasser 4 kann auch in der Tropfkörperanlage bzw. dem Belebungsbecken selbst erfolgen. Darüber hinaus kann eine Beheizung der Tropfkörperanlage bzw. des BeIe-

biingsbeckens durch das abwärmeführende Kühlwasser 4 erfolgen, ohne daß das dazu benutzte Kühlwasser mit dem Abwasser gemischt wird. Dieses fließt vielmehr nach Abgabe der erforderlichen Wärmemenge in den Vorfluter ab.

Der biologischen Klärung 3 ist eine biologische Nachklärung 3' mittels eines Nachklärbeckens nachgeschaltet, das mit Hilfe des Kühlwassers 4 als Heizmittel zusätzlich beheizt wird.

Die abbaubaren Verunreinigungen werden in den beiden biologischen Klärstufen in feste Schlammstoffe umgewandelt, die beispielsweise unter Verwendung eines Absetzbeckens entfernt werden. Der Schlamm, der bis zu 95 % Wasser enthält, gelangt beispielsweise in eine Schlammfaulanlage 6. wo unter Luftabschluß eine anaerobe bakterielle Zersetzung eintritt. Bei dieser Zersetzung entsteht ein Gas, das auch als Heizgas verwendet werden kann. Um die anaerobe oder aerobe Zersetzung aufrecht zu erhalten, wird die Schlammfauianlage 6 beheizt, was wiederum durch einen Wärme- ao austausch mit abwärmeführendem Kühlwasser 4 erfolgt. Ist die Schlammzersetzung abgeschlossen, so fällt ein geruchloser, ausgefaulter Schlamm an, der einen wertvollen Dünger darstellt. Er wird aus der Schlammfaulanlage 6 einer Schlammtrocknung 7 zugeführt, die zur Beschleunigung des Trocknungsvorganges ebenfalls durch abwärmeführendes Kühlwasser 4 beheizt wird.

An Steile der Schlammfaulanlage 6 kann ein Stabilisations! ecken 8 vorgesehen sein, das Liberschußschlamm aus dem Belebungsbecken bzw. dem Nachklärbecken aufnimmt. Im Stabilisationsbecken wird der Überschußsehlamm, der durch niedrige Schlammbelastung im Belebungsbecken bereits teilstabilisiert, ohne Nahrungszugabe in Form von Abwasser belüftet und dadurch so weit nachstabilisiert, daß er ohne Geruchsbelästigung gelagert und damit der Schlammtrocknung 7 zugeführt werden kann. Das in der Schlammtrocknung 7 anfallende Sickerwasser wird der mechanischen Vorklärung 2 zugeführt und dort mit dem zulaufenden Abwasser gemischt. Der getrocknete Schlamm kann, wie bereits erwähnt, als Düngemittel verwendet werden.

Das biologisch gereinigte Abwasser gelangt aus der biologischen Nachklarung entweder direkt in den Vorfluter 9 oder es wird einer Reinigung und Aufbereitung unterzogen, indem es nacheinander eine chemische Fällung 10, eine Filtrierung 11 und eine Reinigungsstufe 12 durchfließt, in der beispielsweise Aktivkohle Verwendung findet. Jeder dieser drei Reinigungs- und Aufbereitungsstufen kann eine Pasteurisierungsstufe 13 vorgeschaltet werden, bei der ebenfalls Wärme des abwärmeführenden Kühlwassers ausgenutzt wird. Das auf diese Weise erhaltene Brauchwasser kann beispielsweise dem Vorfluter 9 oder Gärtnereien. Gartenbau- und landwirtschaftlichen Betrieben 14 usw. zur Bewässerung zugeführt werden. Die bei der Filtrierung 11 anfallenden Filtrierrückstände werden einer Humusgewinnung 15 zugeführt, die zugleich den Trockenschlamm aus der Schlammtrocknung 7 aufnimmt, und deren aus Humus. Sand. Torf und Mineralsalzen bestehendes Ausgangsprodukt ebenfalls Gärtnereien und landwirtschaftlichen Betrieben 14 zur Verfugung gestellt wird. Für diese Betriebe selbst ist ebenfalls eine Beheizung mit abwärmeführendem Kühlwasser 4 denkbar.

Mit 16 ist ein Zug von Abfällen, wie sie in Haushalten, Verwaltung und Industrie anfallen, bezeichnet. Dieser Abfall oder Müll gelangt in eine Zerkleinerungsanlage 17, in der nicht verrottbare Hartstoffe, wie Metalle, Glas. Tonwaren, Porzellan usw. aber auch Kunststoffe, Gummi, Papier usw. aussortiert werden und der Müll selbst zerkleinert werden kann. Der zerkleinerte Müll wird einer Verrottungsanlage 18 zugeführt, in der durch Kompostierung abgestorbene organische Stoffe in eine erdige, nährstoffreiche Substanz überführt werden. Die Umwandlung der organischen Abfall?,' 'e bewirken Mikroorganismen, die zu ihrem Gedeic. ! -Ί sauerstoff. Feuchtigkeit und eine Temperatur von ο is zu 60 benötigen. In der Verrottungsanlage 18 wird dem Müll daher Sauerstoff O2 und Wasser zugegeben, bei dem es sich um mechanisch vorgeklärtes Abwasser oder um abwärmeführendes Kühlwasser handeln kann. Darüber hinaus kann die Verrottungsanlage durch jbwärmeführendes Kühlwasser 4 aufgeheizt werden, wobei das Kühlwasser anschließend in den Vorfluter 9 abfließt. Die erhaltene Komposterde wird ebenfalls Gärtnereien, Gartenbaugroßbetrieben, Brachland, ÖdfJächen usw. zugeführt.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß einer Vielzahl von Vorgängen bei der Abwasser- und Abfallbehandlung zur Beschleunigung Wärme zugeführt werden kann, so daß die Ausnutzung der Abwärme von Kühlwasser insbesondere in Anlagen, die sowohl der Abwasserbehandlung als auch der Abfallbeseitigung dienen, eine wesentliche Verringerung des Energiebedarfs und Beschleunigung der Abbauvorgänge begründet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beschleunigung und Intensivierung biologischer Vorgänge bei der Klärung von Abwässern, der Verrottung von Müll und Abfällen oder bei der Schlammtrocknung bzw. -faulung, bei dem zur Erreichung einer über der Umgebungstemperatur liegenden erhöhten Behandlungstemperatur Wärme zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Kühlwässern enthaltene Abwärme von Industrieanlagen zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme durch Wärmetausch oder Zumischen der abwärmeführenden Kühlwasser zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Klärung von Abwasser, bei dem das Abwasser der Reihe nach mindestens eine mechanische Vorklärung, eine biologische Klärung in Form eines Belebungsbeckens oder einer Tropfkörperanlage und eine Nachklärung in Form eines Nachklärbeckens durchfließt, dadurch gekennzeichnet, daß der biologischen Klärung und der Nachklärung Wärme von abwärmefübrendem Kühlwasser zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser bei der biologischen Klärung und/oder der Nachkiärung abwärmeführendes Kühlwasser beigemischt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß dem Abwasser abwärmeführendes Kühlwasser bei der biologischen Klärung und/oder der Vorklärung beigemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 zur Kompostierung von Müll durch Zerkleinern und Entfernen nicht verrottbarer Hartstoffe und anschließendes Verrotten zu Komposterde unter Wasser- und Sauerstoffzugabe, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzugabe durch Einmischen von abwärmeführendem Kühlwasser erfolgt und die Müllverrottungstemperatur darüber hinaus durch abwärmeführendes Kühlwasser als Heizmitte! erhöht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 zum Trocknen von Schlamm, insbesondere von bei der Abwasserklärung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 anfallendem Schlamm, in Schlammbehältern oder Schlammbeeten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm durch Übertragung von Wärme von abwärmeführendem Kühlwasser als Heizmittel erwärmt wird.