DE2805054B2 - Process for breaking down sludge - Google Patents

Process for breaking down sludge

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DE2805054B2 DE2805054A DE2805054A DE2805054B2 DE 2805054 B2 DE2805054 B2 DE 2805054B2 DE 2805054 A DE2805054 A DE 2805054A DE 2805054 A DE2805054 A DE 2805054A DE 2805054 B2 DE2805054 B2 DE 2805054B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von Schlamm, bei dem wenigstens ein Teil des Schlamms durch mindestens zwei abgedeckte Abbau/onen geleitet und dabei unter Bildung von stabilisiertem Schlamm und Methangas nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt wird.The invention relates to a method for breaking down sludge, in which at least part of the sludge guided through at least two covered dismantling / ons and thereby aerobic and anaerobic in succession with the formation of stabilized sludge and methane gas Conditions is exposed.

Für den Abbau von Schlamm werden derzeit in der l'r.ixis drei Verfahren in großem Umfang eingesetzt, und /war Abbau in Oxydationsteichen, anaerober Abbau und aerober Abbau.Three methods are currently being used on a large scale in l'r.ixis to break down sludge: and / was degradation in oxidation ponds, anaerobic degradation and aerobic degradation.

Oxydationsteiche erfordern erhebliche l.andflächen und erlauben keine wesentliche Herabsetzung der Menge an ''athogenen in dem Schlamm.Oxidation ponds require considerable land areas and do not allow any significant reduction in the Amount of athogens in the mud.

Am weitesten verbreitet ist der anaerobe Abbau von Schlamm, wie er beispielsweise aus Absetzbecken, biologischen Filtern und Abwasserbelebungsanlagen abgezogen wird. Der Schlamm wird dabei in großen Abbaiiriiiimcn gesammelt, wo er ohne Wär»"v.ufuhr 20 bis K) T ige lang anaerob fermentiert wird Jurch den Abbau werden die festen Rückstände in eine ausreichend stabile Form überführt, so daß sie nhne größere Belästigungen zur l.andauffüllung benutzt werden können. Durch mechanische Rührwerke oder iimgewäl/us komprimiertes Abbaugas wird der Rauminhalt gemisch?, um die Schlummstabilisieriingsrcakiion /u steigern. Fs ist bekannt, daß erhöhte Temperaturen im inesophilen Bereich von 30'1C bis 40'C eine Verkürzung der Verweildauer auf 12 bis 20 Tage gestatten, weil die Aktivität der für den Abbau verantwortlichen Organismen durch die Temperatur stark beeinflußt wird und /wischen JO" C und 40"C- hochaktive mcsophile Mikroorganismen den dominanten Mikrobenstamin in dem ,iliziibauenden Schlamm darstellen. Die günstigsten Temperaturen für einen mesophilen Abbau liegen /wischen J>"C und 38°C bei minimalen Verweildauern von 12 bis 15 Tagen. Während des anaeroben Abbaus wird Methangas erzeugt, das für gewöhnlich in Veibienmiiigshe'zgeräten benutzt wird, um Wärmever lusle des anacroben Abbausyslems .iiis/ugleiche:i. jahreszeitliche Tempe iturschwaiikiingen und Fluktuationen der Schwebstoffkon/enlr.itioneii des einströmenden Schlamms haben erheblichen Einfluß auf die Methangaserzeugung und den Umfang der erforderlichen Wärmezufuhr. Wenn daher erhöhte Temperaturbedingungen in der anaeroben Abbauzone über das ganze Jahr hinweg aufrechterhalten werden sollen, ist in -. der Regel eine Hilfswärmequelle vorgesehen. Zweckmäßig wird der Abbauzone ein möglichst konzentrierter Schlamm zugeleitet, um Wärmeverluste in dem abgehenden stabilisierten Schlammstrom zu minimieren und dit= Methanproduktion in der Abbauzone zuThe most widespread is the anaerobic breakdown of sludge, such as is extracted from settling tanks, biological filters and wastewater aeration systems. The sludge is collected in large abattoirs, where it is fermented anaerobically for 20 to 3 days without heat .andauffüllung can be used. by mechanical agitators or iimgewäl / us compressed gas reduction of the volume will mixture ?, to increase Schlummstabilisieriingsrcakiion u /. Fs is known that elevated temperatures in the range of inesophilen 30 '1 C to 40'C to shorten the Allow a residence time of 12 to 20 days, because the activity of the organisms responsible for the breakdown is strongly influenced by the temperature and / between JO "C and 40" C - highly active mcsophilic microorganisms represent the dominant microbial stamina in the iliziibalizing sludge. The most favorable temperatures for mesophilic degradation, between J>"C and 38 ° C with minimum residence times of 12 to 15 days. During anaerobic degradation, methane gas is generated, which is commonly used in vibienmiiigshe'z equipment to reduce heat loss from the anacroobic degradation system. Seasonal temperature fluctuations and fluctuations in the suspended matter con / enlr.itioneii of the inflowing sludge have a considerable influence on methane gas production and the amount of heat required. If, therefore, elevated temperature conditions are to be maintained in the anaerobic degradation zone throughout the year, then in -. usually an auxiliary heat source is provided. A sludge that is as concentrated as possible is expediently fed to the extraction zone in order to minimize heat losses in the outgoing stabilized sludge flow and to increase methane production in the extraction zone

ι» maximieren. Selbst bei solchen Vorkehrungen ist es schwierig, erhöhte Temperaturen in der anaeroben Abbauzone auf wirtschaftliche Weise insbesondere während der Wintermonate aufrechtzuerhalten.ι »maximize. Even with such precautions, it is difficult to obtain elevated temperatures in the anaerobic degradation zone in an economical manner in particular maintain during the winter months.

Bei dem anaeroben Abbauprozeß werden dieDuring the anaerobic degradation process, the

π behandelten Schlammfeststoffe nacheinander im wesentlichen drei getrennten Behandlungsphasen ausgesetzt, und zwar zunächst einer Periode der Lösliehmachung, sodann einer Periode intensiver Säureproduktion und schließlich einer Perioc!' intensiven Abbausπ treated sludge solids essentially sequentially exposed to three separate treatment phases, initially a period of loosening, then a period of intense acid production and finally a Perioc! ' intensive degradation

_■» und Stabilisierung (Vergasung), jede dieser Verfahrensstufen ist durch die Produktion von verschiedenen Zwischen- und Endprodukten gekennzeichnet. Unter normalen Arbeitsbedingungen treten alle drei Phasen gleichzeitig auf. Die während der Vergasungsphase_ ■ »and stabilization (gasification), each of these process stages is due to the production of different Intermediate and end products marked. Under normal working conditions, all three phases occur at the same time. The one during the gasification phase

.'"> erzeugten Gase sind vorwiegend Methan und Kohlendioxid. Sie machen normalerweise mehr als 95"/o des entwickelten Gases aus, wobei 65 bis 70% Methan vorhanden sind. Die Methaner/.eujjung ist auf die Zerlegung zahlreicher Verbindungen durch viele von-. '"> The gases produced are mainly methane and carbon dioxide. They usually make more than 95 "/ o des evolved gas, with 65 to 70% methane being present. The Methaner / .eujjung is on the Decomposition of numerous connections by many of-

iii einander abhängige biochemische Reaktionen zurückzuführen. Insbesondere werden die komplexen organischen Schlammbestandteile durch als Säurebildner bezeichnete Bakterien ohne Bildung von Methan in flüchtigen Säuren und Alkohole umgesetzt, die danniii attributing interdependent biochemical reactions. In particular, the complex organic sludge components act as acidifiers designated bacteria are converted into volatile acids and alcohols without the formation of methane, which then

i> durch andere, als Methanbildncr bezeichnete Bakterien in Methangas umgewandelt werden. Die säurebildenden Bakterien sind robust und gegenüber Prvzeßrnderungen in hohem Maße widerstandsfähig. Maßige Temperaturschwankungen andern ihre Stoffwechselaktivitäti> by other bacteria known as methane generators converted into methane gas. The acid-forming bacteria are robust and resistant to process changes highly resilient. Moderate temperature fluctuations change their metabolic activity

in iii ht nennenswert. Methanbildende Bakterien erfordern dagegen strikt aerobe Bedingungen; sie sind gegenüber Pro/eßanderungen, wie Schwankungen des pH-Wertes und dem Vorhandensein von Scnwermetallen. Detergenzien. Ammoniak und sulfiden, extremin iii ht noteworthy. Methane producing bacteria require on the other hand strictly aerobic conditions; they are opposed to changes in the rate of change, such as fluctuations in the pH value and the presence of heavy metals. Detergents. Ammonia and sulfides, extreme

Γι empfindlich. Selbst sehr kleine Mengen von toxischen Metallen, wie Kupfer, unterbinden die Aktivität der Methanbildner. Die Säurcbildner beginnen /u dominieren. Der pH-Wert sinkt, wodurch die Aktivität tier Methanbildner zusätzlich beeinträchtigt wird. Auch darfΓι sensitive. Even very small amounts of toxic Metals such as copper prevent the activity of methane generators. The acidifiers begin to dominate. The pH drops, which increases the activity of the animal Methane generator is additionally impaired. Also may

mi in der anacroben Abhau/one kein .Sauerstoff vorhanden scm. Hin unbeabsichtigtes Einleiten von I.lift in diese Zone beeinträchtigt die Methanfermentieriing und führt wegen tier Kombination des brennbaren Methangases mit Sauerstoff -ίι Brand oder Explosionsgefahr.mi no oxygen present in the anacrobene Abhau / one scm. Unintentional introduction of I.lift into this Zone impairs methane fermentation and leads because of the combination of the flammable methane gas with oxygen -ίι fire or explosion hazard.

·") Besonders empfindlich sind die Melhanbildner ferner gegenüber Temperaiiirschwankungen. Bereits Schwankungen von nur einigen Graden vermindern ihre Aktivität und E.bcnsfähigkcil; sie haben ein relativ übermäßiges Wachstum von .Säurebildnern /ur Folge.· ") The milk formers are also particularly sensitive against temperature fluctuations. Already fluctuations of only a few degrees diminish their activity and capacity; they have a relative excessive growth of acid producers / ur consequence.

mi f!s kommt zu einer Ansammlung der sauren Abbau/wischenprodukte. Auch in diesem fall sinkt der pH-Wert in der Abbauzone. Die Aktivität der Methanbildner wird weiter vermindert. Dies führt zu schweren l'rozeßstö-Hingen. Es wird ein unzureichend stabilisierter Schlammmi f! s comes to an accumulation of acid degradation / whisk products. In this case, too, the pH value in the degradation zone drops. The activity of the methane generator will be further reduced. This leads to serious litigation problems. The result is an insufficiently stabilized sludge

in erhalten, der nicht ohne weitere Behandlung /ur I .andaiiffüllung oder für ähnliche Zwecke geeignet ist.in received that not without further treatment / ur I.andaiif filling or for similar purposes.

Um den geschilderten Störungen in der an.ieioben Ablwu/o'ie /u benennen, werden in ilicsi· /mn- oftTo the described disturbances in the an.ieioben Ablwu / o'ie / u are often used in ilicsi · / mn-

große Mengen an Kalk eingebracht, welche die Pufferwirkung verstärken und den pH-Wert erhöhen sollen. Diese Korrekturmaßnahme eignet sich jedoch in der Regel nur für kurzzeitige Fluktuationen oder l'rozeßstörungen. Sie bietet normalerweise keine Vorteile, wenn langzeitige Schwankungen oder Störbedingungen auftreten. Außerdem haben die Methanbildncr eine verhältnismäßig niedrige Wachslumsrate, was selbst bei mesophilen Temperaturen eine lange Verweildauer erforderlich macht. Wegen der niedrigen Wachstumsnitc besieht die Gefahr, daß die methiinbildendcn Organismen aus der Abbauzone ausgewaschen werden, wenn die Schlammfcststoffverwcildaucr unter den genannten Mindestwert gesenkt wird. Die langen Verweildauern bedingen ein großes Fassungsvermögen der Abbau/one.Large amounts of lime introduced, which strengthen the buffer effect and increase the pH value should. However, this corrective action is usually only suitable for short-term fluctuations or l'process disturbances. It usually does not offer any advantages in the case of long-term fluctuations or disturbance conditions appear. In addition, the methane generators have a relatively low growth rate, what makes a long residence time necessary even at mesophilic temperatures. Because of the low There is a danger that the methiine-forming Organisms from the degradation zone are washed out when the sludge solids depletion the mentioned minimum value is lowered. The long dwell times require a large capacity the dismantling / one.

Auch der aerobe Abbau von biologisch abbaufähigcm Schlamm läßt sich durch erhöhte Temperaturen beschleunigen. Wenn die Temperatur ausgehend von 35C ansteigt, nimmt die Population des mesophilen Mikroorganismen ab, während clic thcrmophilen Formen zunehmen. In dem thcrmophilen Dereich von 45"C bis 75'C herrschen Thcrmophilc vor; die meisten Mesophilen sind vernichtet. Oberhalb dieses Bereiches nehmen die Thcrmophilen ab. Bei 90 C wird das System im wesentlichen steril. Wegen der rascheren Oxydation des Schlammes wird innerhalb der gleichen Abbauzeit eine vollständigere Beseitigung von biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen (VSS) als bei Umgebungstemperatur erreicht. F.s wird ein stabilerer Rückstand erhallen, der ohne Belästigung beseitigt werden kann. Durch einen thcrmophilen Abbau werden pathogenc Bakterien im Schlamm wirkungsvoll vermindert oder beseitigt, wodurch potentielle gesundheitliche Gefährdungen vermieden werden.The aerobic degradation of biodegradable sludge can also be achieved through increased temperatures accelerate. When the temperature rises from 35C, the population of the mesophile increases Microorganisms decrease, while clic thermophilic forms increase. In the thermophilic area of 45 "C up to 75'C, thyrophilic predominates; most of the mesophiles are destroyed. Above this range the thromophiles decrease. At 90 C the system becomes essentially sterile. Because of the faster oxidation the sludge will have a more complete elimination of biodegradable within the same degradation time volatile suspended solids (VSS) than reached at ambient temperature. F. it becomes a more stable one A residue that can be eliminated without nuisance. Become through a thermophilic degradation pathogenc bacteria in the sludge effectively diminished or eliminated, thereby creating potential health Hazards are avoided.

Beim Einsatz von Diffusionsluftsystemen werden die Wäi meverlustc in der Regel sehr groß. Infolgedessen im ein aerober Abbau mit Luft typischerweise auf die Ausnutzung von mesophilen Mikroorganismen beschränkt. Weil Luft nur 21% Sauerstoff enthält und nur ungefähr 5 bis 10% des Sauerstoffs gelöst werden, ist eine sehr große I.uftmcngc notwendig, um den Sauerstoffbedarf zu decken. Die fühlbare Wärme der verbrauchten Luft und die latente Wärme, die erforderlich ist. um die verbrauchte Luft mit Wasserdampf zu sättigen, sind erheblich. Bei Umgebungstemperatur (20"C oder weniger) beträgt die Schlammverweildauer im Falle eines aeroben Abbaus mit Luft typischerweise 12 bis 20 Tage: zur Aufnahme des Schlamms sind sehr große Behälter erforderlich. Infolge der Wärmeverluste sind autotherme Wärmeeffektc gering. Eine unwirtschaftliche große Menge an externer Wärme ist erforderlich, um die Temperaturen auf brauchbaren Werten zu halten.When using diffusion air systems, the heat losses are usually very large. As a result, in the aerobic degradation with air is typically limited to the exploitation of mesophilic microorganisms. Because air contains only 21% oxygen and only about 5 to 10% of the oxygen is dissolved a very large air flow rate is necessary to meet the oxygen demand. The palpable warmth of the stale air and the latent heat that is required. around the stale air with water vapor to satiate are substantial. The sludge retention time is at ambient temperature (20 "C or less) in the case of aerobic degradation with air, typically 12 to 20 days: to absorb the Very large containers are required for the sludge. As a result of the heat losses, there are autothermal heat effects small amount. An uneconomical large amount of external heat is required to raise the temperatures to keep usable values.

Wenn, wie bekannt, an Stelle von Luft ein mit Sauerstoff angereichertes Gas oder reiner Sauerstoff benutzt wird, ist die Gasmenge, die der aeroben Abbauzone zugeleitet wird und von dieser abgeht, gegenüber Luft wesentlich geringer. Wärnieverluste aufgrund des fühlbaren Aufwärmens des Gases und der Wasserverdampfung in das Gas sind so weit vermindert, daß die autotherme Wärme allein die Temperatur merklich höher als die Außentemperatur hält. Die Abbauzone kann daher im thermophilen Temperaturbereich bei minimaler Zufuhr von externer Wärme wirkungsvoll arbeiten. Weil die thermophile Stabilisierung wesentlich rascher als eine mesophile Stabilisierung erfolgt, wird die notwendige Verweildauer in der aeroben Abbauzonc stark vermindert. Dies gestattet die Benutzung kleinerer Becken, wodurch die Wärmcverlustc weiter hcrabgedrückt werden. Eine Verminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe von beispielsweise 80 bis 90% kann bei vergleichsweise kurzen Schlammvcrwcildauern in der Größenordnung von 3 bis 10 Tagen erzielt werden.If, as is known, instead of air, an oxygen-enriched gas or pure oxygen is used, is the amount of gas that is fed into the aerobic decomposition zone and leaves it, significantly less than air. Heat losses due to the noticeable warming up of the gas and the Water evaporation in the gas are reduced to such an extent that the autothermal heat alone increases the temperature noticeably higher than the outside temperature. The degradation zone can therefore be in the thermophilic temperature range work effectively with minimal supply of external heat. Because the thermophilic stabilization Much faster than a mesophilic stabilization takes place, the necessary residence time in the aerobic degradation zone greatly reduced. This allows the use of smaller pools, which reduces the heat loss continue to be depressed. A reduction in biodegradable volatile suspended matter from 80 to 90%, for example, can be of the order of magnitude with comparatively short sludge processing times 3 to 10 days can be achieved.

Trotz der erheblichen Attraktivität ist der thermophile aerobe Abbau im Vergleich zu einem anaeroben Abbau mit Nachteilen verbunden. Weil der thermophile aerobe Abbaupro/eß oxydierend ist, wird ein Biooxydations-Rcaktionsgas gebildet, das Kohlendioxid und Wasserdampf enthält, die nicht weiter nutzbar sind. Im Gegensatz dazu erzeugt ein anaerober Abbau Methangas als Reaktionsnebenprodukt. Außerdem erfordert die aerobe Abbauzone einen wesentlich größeren IEnergieaufwand für das Mischen und das Inkcinlaklhringcn von (jas und Schlamm, als dies bei dem anaeroben Abbausystem zum Mischen des Inhalts der Abbauzonc notwendig ist.Despite its considerable attractiveness, the thermophilic aerobic degradation is compared to an anaerobic one Degradation is associated with disadvantages. Because the thermophilic aerobic degradation process is oxidizing, it becomes a bio-oxidizing reaction gas formed, which contains carbon dioxide and water vapor, which can no longer be used. in the In contrast, anaerobic degradation produces methane gas as a reaction by-product. Also requires The aerobic degradation zone requires a significantly greater amount of energy to be used for mixing and for the incinceration of (jas and sludge than this in the anaerobic digestion system for mixing the contents of the digestion zone necessary is.

Fs ist auch bekannt (DF-OS 15 84 958). abzubauenden Klärschlamm in tier Weise nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen auszusetzen, daß der Schlamm oben in einen ersten 1 aulturm eingeleitet wird, der in seinen·, oberen Teil aerob ist und in dem die Abbau^cdingungen nach unten zunehmend anaerob werden, sowie daß der Schlamm an der Übergangsstelle zwischen der aeroben und der anaeroben Zone abgezogen und für einen anaeroben Abbau oben auf einen zweiten Faulturm aufgegeben wird. Der anaerob weiter abgebaute Klärschlamm wird dann in der Mitte des zweiten Faiilturms entnommen und in gleicher Weise durch einen dritten und gegebenenfalls weitere Fauliürmc geleitet, wobei aus den Faultürmcn jeweils unten im wesentlichen vollständig abgebauter Schlamm abgezogen wird. Damit sollen auch die bei der üblichen Schlammfaulung zurückbleibenden Huminstoffc vollständig zersetzt werden. Der Rückstand soll nicht mehr brennbar und überwiegend aus mineralischen Bestandteilen zusammengesetzt sein. Um die aeroben Bedingungen im oberen Teil des ersten Faulturms aufrechtzuerhalten, wird ein gut durchlüftetcr Klärschlamm eingesetzt. In diesem Faulturm geht der Abbau dann nach unten über fakultativ-aeroben, fakultativ-anaerobcn in rein anaeroben Abbau über. Die Entnahme der aerob faulenden Substanz aus dem mittleren Teil des ersten Faulturms erfolgt unter Vermeidung einer Durchwirbelung und Vermischung mit abgestorbener Substanz. Daraus folgt, daß in den ersten Far'turm selbst kein Belüftungsgas eingeblasen wird und auch nicht cingebiasen werden darf, weil andernfalls in dem Faulturm zusammen mit dem aus dem unteren anaeroben Teil des Faulturms hochsteigenden Methan ein explosives Gasgemisch gebildet wird. Der gut durchlüftete Klärschlamm verliert aber in dem ersten Faulturm rasch seinen aeroben Charakter. Ein Vorklärschlamm, wie er bei dem bekannten Verfahren einem stromaufwärts von dem ersten Faulturm angeordneten Vorklärbecken entnommen wird, hat nämlich eine Sauerstoffaufnahmerate von etwa 200 bis 300 mg/l/h. Wenn nun der dem ersten Faulturm zugehende Schlamm einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff von 9 mg/1 hat, was bei einer konventionellen Begasung mit Luft dem Sättigungswert entspricht, wird der Sauerstoffgehalt des Schlamms innerhalb einer Schlammverweildauer von nur wenig mehr als 2 Minuten verbraucht. Dies ist extrem kurz im Vergleich zu einer Gesamtverweildauer von Monaten, die bei dem bekanntenFs is also known (DF-OS 15 84 958). to be dismantled Sewage sludge in an animal manner sequentially expose aerobic and anaerobic conditions that the sludge is introduced into a first 1 aulturm above, which is in its ·, upper part is aerobic and in which the Degradation conditions become increasingly anaerobic downwards, as well as that the sludge at the transition point withdrawn between the aerobic and anaerobic zones and on top for anaerobic degradation a second digester is abandoned. The anaerobically degraded sewage sludge is then in the middle taken from the second Faiilturm and in the same way by a third and possibly further ones Fauliürmc passed, with each of the digestion towers substantially completely degraded sludge is withdrawn below. This should also apply to the usual The humic matter remaining in the sludge digestion can be completely decomposed. The arrears should no longer be flammable and predominantly composed of mineral components. To the aerobic conditions to maintain in the upper part of the first digestion tower, a well-aerated sewage sludge is used. The dismantling then takes place in this digestion tower down through facultative aerobic, facultative anaerobic in purely anaerobic degradation. The removal of the aerobic putrefaction substance from the middle part of the The first digestion tower takes place while avoiding turbulence and mixing with the dead Substance. It follows that in the first Far'turm itself no ventilation gas is blown and also It is not allowed to cingebias, because otherwise in the digestion tower together with the one from the lower one anaerobic part of the digestion tower rising methane forms an explosive gas mixture. The good aerated sewage sludge quickly loses its aerobic character in the first digestion tower. A primary sewage sludge, as in the known method an upstream of the first digestion tower This is because the primary clarifier has an oxygen uptake rate of around 200 to 300 mg / l / h. If the sludge going to the first digestion tower has a dissolved oxygen content of 9 mg / 1, which corresponds to the saturation value with conventional aeration with air, the oxygen content becomes of the sludge is consumed within a sludge retention time of only a little more than 2 minutes. This is extremely short compared to the total length of stay of months for the known

Verfahren notwendig ist, um die Huminstoffe vollständig zu zersetzen. Das bekannte Verfahren ist infolgedessen im wesentlichen mit den gleichen Problemen behaftet, wie sie oben in Verbindung mit dem rein anaeroben Abbauverfahren diskutiert sind. Tatsachlich ί wurde in der Folgezeit von der Fachwelt eine komumierte aerobe und anaerobe Schlammstabilisation nicht aufgegriffen; vielmehr wurde in der Praxis auch weiterhin immer nur eine allein aerobe oder anaerobe Behandlung in Betracht gezogen. mProcess is necessary to completely decompose the humic substances. The known process is consequently subject to essentially the same problems as those discussed above in connection with the purely anaerobic degradation process. In fact ί in the period that followed, experts did not take up cumulative aerobic and anaerobic sludge stabilization; on the contrary, only aerobic or anaerobic treatment alone was always considered in practice. m

Der F.rfindiing liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlammabbauverfahren mit aufeinanderfolgender aerober und anaerobe^ Schlammbehandlung zu schaffen, bei dem eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit bei vollkommener Stabilisation unter mög- r> liehst geringem F.nergieaufwand erreicht wird.The F.rfindiing is based on the task of a To create sludge degradation processes with successive aerobic and anaerobic sludge treatment, in which a considerable shortening of the treatment time with complete stabilization under possible r> low energy consumption is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da 15This object is achieved according to the invention in that 15

a) in eine erste abgedeckte Abbauzone der Schlamm und ein mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthalten- '" des Belüftungsgas eingeleitet und unter Aufrechterhaltiing eines Gehalts der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1 sowie einer Gesamtsehwebstoffkonzentration des Schlamms von mindestens 20 000 mg/1 gemischt "' werden,a) in a first covered degradation zone the sludge and at least 50 vol .-% oxygen contained- '" of the ventilation gas introduced and maintained a content of dissolved oxygen in the mixed liquid of at least 2 mg / 1 and a total woven fabric concentration of at least 20,000 mg / l mixed in the sludge "' will,

b) der Schlamm in der ersten Abbauzone während des Mischvorgangs bei einer Temperatur im thermo- -.hilen Bereich von 45 C bis 75"C gehalten wird,b) the sludge in the first degradation zone during the mixing process at a temperature in the thermo- -.hilen range is kept from 45 C to 75 "C,

c) das Mischen im thermophilcn Temperaturbereich für eine Schlammverweildaucr von 4 bis 48 Stunden unter teilweiser Verminderung des Gehalts des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen fortgeführt wird. !l c) the mixing is continued in the thermophilic temperature range for a sludge residence time of 4 to 48 hours with partial reduction of the biodegradable volatile suspended matter content of the sludge introduced into the first decomposition zone. ! l

el) teilstabilisierter Schlamm und an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21% aus der ersten Abbauzone getrennt ausgetragen werden undel) partially stabilized and oxygen-depleted sludge Degradation gas with an oxygen content of at least 21% from the first degradation zone are carried out separately and

e) dei ieilstabilisierte Schlamm aus der Verfahrens- 4{| stufe d) in einer zweiten abgedeckten Abl~auzone bei einer Temperatur von 30'C bis 600C unter anaeroben Bedingungen für eine Feststoffverweildauer von etwa 4 bis 12 Tagen gehalten wird und die ausreicht, um den Gehalt des Schlammes an 4> biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf unter ungefähr 40% des Gehalts des in der Verfahrensstufe a) in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter abzusenKen. '"e) the stabilized sludge from the process 4 {| Step d) to a second covered Abl ~ auzone at a temperature of 30'C to 60 0 C under anaerobic conditions for a solids residence time of about 4 to 12 days is kept and sufficient volatile degradable biologically to the content of the sludge to 4> To further reduce suspended solids to below approximately 40% of the biodegradable volatile suspended solids content of the sludge introduced into the first degradation zone in process step a). '"

Aufgrund der Verfahrensführung nach der Erfindung wird im Vergleich zu dem bekannten kombinierten aeroben und anaeroben Schlammabbauverfahren eine ganz ungewöhnliche Stabilität des Gssamtprozesses erreicht. Dies erlaubt in überraschender Weise eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit bei vollkommener Stabilisation oder Pasteurisierung des Schlamms. Insbesondere kann die thermophile aerobe Abbaustufe wegen des Wärmeinhalts des von der aeroben zur anaeroben Stufe geleiteten, teilstabilisierten Schlammstroms mehr als genug Wärme beisteuern, um die anaerobe Stufe unabhängig von klimatischen Bedingungen thermisch zu stabilisieren. Temperaturstörungen in der anaeroben Zone lassen sich daher praktisch eliminieren, indem Parameter wie die Schlammverweiidauer in der aeroben Zone, der Feststoffgehalt des der aeroben Zone zugeführten Schlamms und das Maß eines Wärmeaustausch^, aufgrund dessen der Einsatzschlamm vordem Eintritt in die aerobe Zone erwärmt wird, geändert werden. Auf diese Weise kann die anaerobe Abbauzone typischerweise unabhängig von jahreszeitlichen Außentemperaturschwankungen bei einer Temperatur betrieben werden, die von dem optimalen Temperaturzustand nicht mehr als 1 Grad abweicht. Des weiteren ist die Toleranz gegenüber toxischen Metallen in dem zugeführten Schlamm erhöht. Dies dürfte darauf zurückzufünren sein, daß die Metalle nur in einer löslichen lonenform toxisch wirken, die Metallionen aber in der aeroben Abbaustufe bei der vorgesehenen Schlammverweildauer und der thermophilen Temperatur für die anaerobe Stufe unschädliche Komplexverbindungen bilden. Die thermophile aerobe Abbaustufe ist ferner in der Lage, sporadische Störungen, beispielsweise Stoßbelastungen, aufzufangen, ohne daß der Wirkungsgrad des Prozesses leidet. Kommt es bei einer konventionellen anaeroben Abbauzone zu einer plötzlichen hohen Feststoffbelastung, laufen das Löslichmachen und das Ansäuern mit rascherer Geschwindigkeit ab, als die methanbildenen Bakterien die sauren Zwischenprodukte nutzen können. Infolgedessen sammeln sich in der Abbauzone saure Bestandteile an. Der pH-Wert fällt. Ein Sauerwerden des Inhalts der Abbauzone droht einzutreten. Bei dem vorliegenden Verfahren fördert die stromaufwärtige thermophile aerobe Stufe nicht nur ein rasches Löslichmachen von biologisch abbaufähigem Material im Schlamm; vielmehr neigt diese Stufe auch dazu, die Population an mesophilen säurebildcnden Bakterien zu vermindern. Anschließend gestattet die aerobe Abbaustufe ein erneutes Wachsen dieser Organismen. Ihre Population ist jedoch kleiner und steht in besserem Gleichgewicht mit der Population der methanbildenden Organismen. Wenn daher eine Stoßbelastung der aeroben Zone einsetzt, kommt es zu einem raschen Löslichmachen in der aeroben Abbauzone sowie zu einer Stabilisierung der flüchtigsten Schlammanteile, wodurch die Stoßbelastung geglättet und deren Einfluß auf die stromabliegende anaerobe Zone stark vermindert wird. Bei der weiteren Behandlung nimmt die anaerobe Zone einen teilstabilisierten Schlamm auf, bei dem die säurebildenden und die methanbildenden Bakterien in gegenseitigem Gleichgewicht wachsen können.Due to the procedure according to the invention, compared to the known combined aerobic and anaerobic sludge degradation processes a very unusual stability of the overall process achieved. Surprisingly, this allows the treatment time to be shortened considerably with complete treatment Stabilization or pasteurization of the sludge. In particular, the thermophilic aerobic Degradation stage due to the heat content of the partially stabilized one passed from the aerobic to the anaerobic stage The sludge stream contributes more than enough heat to the anaerobic stage regardless of climatic conditions Stabilize conditions thermally. Temperature disturbances in the anaerobic zone can therefore practically eliminate by parameters such as the sludge retention time in the aerobic zone, the Solids content of that fed to the aerobic zone Sludge and the degree of heat exchange ^ due to which the feed sludge before entering the aerobic zone is heated, can be changed. In this way, the anaerobic degradation zone can typically operated at one temperature regardless of seasonal outside temperature fluctuations which deviates from the optimal temperature state by no more than 1 degree. Furthermore is the Increased tolerance to toxic metals in the supplied sludge. This is likely to point out It can be traced back to the fact that the metals are toxic only in a soluble ionic form, the metal ions but in the aerobic decomposition stage with the intended sludge retention time and the thermophilic temperature Form harmless complex compounds for the anaerobic stage. The thermophilic aerobic degradation stage is also able to absorb sporadic disturbances, for example shock loads, without affecting the efficiency the process suffers. If a conventional anaerobic degradation zone occurs suddenly high solids load, solubilization and acidification run at a faster rate when the methane-producing bacteria can use the acidic intermediates. As a result, collect acidic constituents accumulate in the degradation zone. The pH falls. A souring of the contents of the The mining zone threatens to enter. In the present process, the upstream thermophile promotes aerobic stage not only a rapid solubilization of biodegradable material in the sludge; much more this level also tends to decrease the population of mesophilic acid-producing bacteria. The aerobic degradation stage then allows these organisms to grow again. Your population however, it is smaller and more in balance with the population of methane-producing organisms. Therefore, when the aerobic zone is subjected to shock loading, the solubilization in is rapid the aerobic degradation zone as well as a stabilization of the most volatile parts of the sludge, reducing the impact load smoothed and their influence on the downstream anaerobic zone is greatly reduced. In the Further treatment, the anaerobic zone takes on a partially stabilized sludge, in which the acid-forming and the methane-producing bacteria can grow in mutual equilibrium.

Die bei der anaeroben Faulung störenden Stoffe werden in der aeroben Stufe bevorzugt oxydiert. Wegen der hohen Temperatur in der aeroben Stufe, bei der nitrifizierende Bakterien nicht lebensfähig sind, erscheint der freigesetzte Stickstoff als Ammoniak, der zusammen mit dem ebenfalls freigesetzten CO2 Ammoniumbikarbonat bildet, das ein ausgezeichnetes Puffermedium für die gegenüber pH-Wertänderungen äußerst empfindliche anaerobe Stufe darstellt Im Vergleich zu einem konventionellen, rein anaeroben Abbau reichen Abbauzonen mit wesentlich geringerem, z. B. nur 60% des Wertes bekannter Anlagen betragenden Fassungsvermögen aus, die jedoch näherungsweise 75% der Methanproduktionskapazität der bekannten Anlagen haben. Es wird daher wesentlich mehr Methan erzeugt, als für Heizzwecke innerhalb des Prozesses erforderlich ist, so daß relativ große Mengen an Gas mit hohem Methangehalt für andere Zwecke zur Verfügung stehen. Schließlich zeigte es sich, daß Sauerstoff nicht in nennenswertem Umfang von dem Schlamm der ersten Abbauzone in die Gasphase der zweiten Abbauzone übertragen wird. Dies dürfte darauf zurückzuführenThe substances that interfere with anaerobic digestion are preferentially oxidized in the aerobic stage. Because the high temperature in the aerobic stage, at which nitrifying bacteria are not viable, appears the released nitrogen as ammonia, which together with the released CO2 Ammonium bicarbonate forms an excellent buffer medium for those facing changes in pH represents extremely sensitive anaerobic level compared to a conventional, purely anaerobic Mining rich mining zones with much lower, z. B. amounting to only 60% of the value of known systems Capacity, which, however, is approximately 75% of the methane production capacity of the known Have attachments. Much more methane is therefore generated than for heating purposes within the process is required so that relatively large amounts of gas with a high methane content are available for other purposes stand. Eventually it was found that oxygen was not in any appreciable amount from the sludge of the first Breakdown zone is transferred into the gas phase of the second breakdown zone. This is likely to be attributed to it

sein, daß die erhöhten Temperaturen in der anaeroben zweiten Abbauzone für ausreichend intensive anaerobe bakteriologische Bedingungen sorgen, um den Gehalt des von der ersten in die zweite Abbauzone geleiteten Schlamms an gelöstem Sauerstoff durchgreifend abzubauen, bev^- gelöster Sauerstoff in nennenswertem Umfang in.Yürhalb der zweiten Abbauzone in die Gasphase übergehen kann. Die überraschend kurzen Verweildauern des vorliegenden Verfahrens, insbesondere in der anaeroben Abbaustufe, können zusammen mit der thermischen Stabilität des Prozesses und dem überraschend hohen Methanproduktionsvermögen der anaeroben Stufe die Folge einer chemischen oder biologischen Akklimatisierung des Schlamms und der Mikroorganismen in der aeroben Abbauzone sein, die für eine Verbesserung des Wirkungsgrades der anschließenden anaeroben Behandlungsstufe sorgt.be that the elevated temperatures in the anaerobic second degradation zone for sufficiently intense anaerobic bacteriological conditions ensure the content of the extracted from the first to the second degradation zone Thoroughly break down sludge in dissolved oxygen, bev ^ - dissolved oxygen in noteworthy Scope in.Yürhalb the second degradation zone can pass into the gas phase. The surprisingly short ones Residence times of the present process, especially in the anaerobic degradation stage, can be combined with the thermal stability of the process and the surprisingly high methane production capacity of the anaerobic stage the result of chemical or biological acclimatization of the sludge and the Microorganisms in the aerobic degradation zone are responsible for improving the efficiency of the subsequent anaerobic treatment stage.

Vorzugsweise hat der in die erste Abbauzone eingeleitete Schlamm eine Gesamtschwebstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 000 mg/1. Dies gewährleistet eine hohe Geschwindigkeit des biologischen Schlammabbaus bei guter Sauerstofflöslichkeit.Preferably, the sludge introduced into the first breakdown zone has a total concentration of suspended matter between 20,000 and 60,000 mg / l. This ensures a high speed of the biological Sludge degradation with good oxygen solubility.

Im Hinblick auf eine Minimierung der Gesamtbehandlungsdauer und des Tankfassungsbedarfs erwies sich eine Schlammverweildauer in der ersten Abbauzone zwischen 12 und 24 Stunden als besonders vorteilhaft.With a view to minimizing the total duration of treatment and the tank capacity requirement, a sludge retention time in the first mining zone was found between 12 and 24 hours is particularly beneficial.

]e nach den im Einzelfall gegebenen Verfahrensparametern kann es zweckmäßig sein, für eine Maximierung des thermischen Wirkungsgrads des Verfahrens den Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzone zu erhitzen, um die thermophile Temperatur in der aeroben Abbauzone aufrechtzuerhalten.] e according to the process parameters given in the individual case, it can be useful for a maximization the thermal efficiency of the process to the sludge before it is introduced into the first degradation zone heat to maintain the thermophilic temperature in the aerobic degradation zone.

Für einen Betrieb mit besonders hohem Wirkungsgrad wird vorzugsweise die Temperatur in der anaeroben Abbauzone für einen mesophilen Abbau im Bereich von 35°C bis 40°C gehalten. Wegen der hervorragenden Betriebsstabilität ist entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform eine weitere Verkürzung der Behandlungsdauer möglich, indem die Temperatur in der anaeroben Abbauzone für einen thermophilen Abbau im Bereich von 45°C bis 500C gehalten wird.For operation with a particularly high degree of efficiency, the temperature in the anaerobic degradation zone is preferably kept in the range from 35 ° C. to 40 ° C. for mesophilic degradation. Due to the excellent operating stability, a further shortening of the duration of treatment is possible in accordance with a modified embodiment in that the temperature is maintained in the anaerobic degradation zone for a thermophilic degradation in the range of 45 ° C to 50 0 C.

Vorzugsweise ist die Schlammverweildauer in der anaeroben Abbauzone ausreichend gewählt, um den Gehalt des Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf weniger als ungefähr 20% des Gehalts des in die aerobe erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter herunterzudrücken.Preferably, the sludge residence time in the anaerobic degradation zone is selected to be sufficient to Biodegradable volatile suspended matter content of the sludge to less than approximately 20% the biodegradable content of the sludge introduced into the aerobic first degradation zone to further press down volatile suspended matter.

Die Stabilisationsgeschwindigkeit in der anaeroben zweiten Abbauzone läßt sich weiter dadurch erhöhen, daß der Schlamm in der zweiten Abbauzone gemischt wird, indem Methangas entgegen dem dort befindlichen Schlamm umgewälzt wird.The stabilization speed in the anaerobic second degradation zone can be further increased by that the sludge in the second degradation zone is mixed by adding methane gas against the one located there Sludge is circulated.

Zwecks Steuerung der Temperatur in der aeroben Abbauzone kann das dieser Zone zugeführte Belüftungsgas erhitzt werden. Der Heizenergiebedarf läßt sich im übrigen dadurch minimieren, daß der Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzone durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der zweiten Abbauzone ausgetragenen, weiter stabilisierten Schlamm erhitzt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Temperatur in der anaeroben Abbauzone im Bereich von 35° C bis 40° C gehalten wird und der erhitzte Schlamm vor dem Einleiten in die ««o.robe erste Abbauzone durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der ersten Abbauzone ausgetragenen, teilstabilisierten Schlamm weiter erhitzt wird.In order to control the temperature in the aerobic degradation zone, the aeration gas supplied to this zone can be used be heated. The heating energy requirement can also be minimized in that the sludge before introduction into the first mining zone by indirect heat exchange with that from the second Dismantling zone discharged, further stabilized sludge is heated. It is useful if the temperature in the anaerobic degradation zone is maintained in the range of 35 ° C to 40 ° C and the heated mud before pouring into the "" o.robe first Degradation zone through indirect heat exchange with the partially stabilized one discharged from the first degradation zone Mud is further heated.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Abbauzone mit einer Ansäuerungsteilzone und einer Methanfermentationsteilzone versehen, und es wird teilstabilisierter Schlamm aus der ersten Abbauzone in die Ansäuerungsteilzone eingeleitet und zum Ansäuern des Schlamms dort für eine Schlammverweildauer von 24 bis 60 Stunden gehalten, während angesäuerter Schlamm aus der Ansäuerungsteilzone ausgetragen und in die Methanfermentationsteilzone eingeführt sowie dort bei einer Temperatur zwischen 350C und 400C für eine Schlammverweildauer von 4 bis 8 T;igen gehalten wird. Dies gestattet eine besonders gute Anpassung an die jeweils günstigsten Verfahrensbedingungen für die Ansäuerung des Schlamms und die anschließende Methanfermentation. Der Schlamm wird vorzugsweise in der Methanfermentationsteilzone auf einer Yempet atur zwischen 37°C und 38°C gehalten, während vorteilhaft der Schlamm in der Ansäuerungsteilzone auf einer Temperatur zwischen 45°C und 75°C gehalten und der angesäuerte, aus der Ar.säuerungsteilzone ausgetragene Schlamm vor Einleiten in die Methanfermentationsteilzone auf eine Temperatur von 35'C bis 40"C gekühlt wird.In a further embodiment of the invention, the second degradation zone is provided with an acidification subzone and a methane fermentation subzone, and partially stabilized sludge from the first degradation zone is introduced into the acidification subzone and held there for a sludge retention time of 24 to 60 hours to acidify the sludge, while acidified sludge is removed the Ansäuerungsteilzone discharged and introduced into the methane fermentation part zone and there at a temperature between 35 0 C and 40 0 C for a slurry residence time of 4-8 T; strength is maintained. This allows a particularly good adaptation to the most favorable process conditions for the acidification of the sludge and the subsequent methane fermentation. The sludge in the methane fermentation sub-zone is preferably kept at a temperature between 37 ° C and 38 ° C, while the sludge in the acidification sub-zone is advantageously kept at a temperature between 45 ° C and 75 ° C and the acidified sludge discharged from the acidification sub-zone Sludge is cooled to a temperature of 35'C to 40 "C before it is introduced into the methane fermentation subzone.

Der in die erste Abbauzone eingeleitete Schlamm kann zweckmäßig aus Primärschiamm und Überschußschlamm einer Abwasserbelebungsanlage bestehen.The sludge introduced into the first degradation zone can expediently consist of primary sludge and excess sludge consist of a wastewater activation system.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das in die erste Abbauzone eingeleitete Belüftungsgas mindestens 80 Vol.-% Sauerstoff enthält, das aus der ersten Abbauzone abgezogene Abbaugas einen Sauerstoffgehalt von mindestens 40% hat und mindestens 35% des Sauerstoffgehaits des in die erste Abbpuzone eingeleiteten Belüftungsgases ausmacht, und dieses Abbaugas in eine abgedeckte Begasungszone einer Abwasserbelebungsanlage als mindestens der größere Teil des einer Begasungszone zugeführten Belüftungsgases eingeleitet wird, während der Überschußschlamm der Abwasscrbelebungsanlage in die erste Abbauzone eingespeist wird. Durch eine solche Prozeßführung kann das Abbaugas aus Jer aeroben ersten Abbauzone für den Überschußsciilamm der Belebungsanlage analog einem bekannten Abwasserbehandlungsverfahren (LIS-PS 39 26 794 und entsprechende DE-PS 25 28 800) als Oxydationsmittelgas für die Abwasserbelüftung genutzt werden.According to a further development of the invention it is provided that the introduced into the first mining zone Aeration gas contains at least 80% by volume of oxygen, the decomposition gas withdrawn from the first decomposition zone has an oxygen content of at least 40% and at least 35% of the oxygen content of the in the first Abpuzone introduces ventilation gas, and this decomposition gas in a covered fumigation zone a wastewater activation system than at least the larger part of that fed to a fumigation zone Aeration gas is introduced, while the excess sludge of the sewage system into the first mining zone is fed. By conducting the process in this way, the degradation gas from Jer can be aerobic first degradation zone for the excess lamb of the activated sludge plant analogous to a known wastewater treatment process (LIS-PS 39 26 794 and corresponding DE-PS 25 28 800) as an oxidant gas for Sewage ventilation can be used.

Ist in Abhängigkeit von den jeweiligen Klimabedingungen eine externe Wärmezufuhr erforderlich, um die Abbauzonen auf den vorgesehenen Arbeitstemperaturen zu halten, wird vorzugsweise ein Teil des aus der zweiten Abbauzone ausgetragenen Methangases mit sauerstoffhaltigetn Gas gemischt und unter Bildung von Wärme verbrannt, mittels deren der Schlamm in mindestens einer der beiden Abbauzonen auf erhöhter Temperatur gehalten wird. Insbesondere kann zweckmäßig durch Verbrennen von Methangas mit sauerstoffhaltigem Gas der Schlamm in der ersten Abbauzone auf der Temperatur von 45° C bis 75° C gehalten werden.Depends on the respective climatic conditions an external supply of heat is required to keep the mining zones at the intended working temperatures to keep, is preferably a part of the methane gas discharged from the second degradation zone with Oxygen-containing gas mixed and burned to form heat, by means of which the sludge in at least one of the two degradation zones is kept at an elevated temperature. In particular, it can be expedient by burning methane gas with oxygen-containing gas, the sludge in the first extraction zone is raised the temperature of 45 ° C to 75 ° C are maintained.

Unter Schlamm wird vorliegend ein Gemisch aus einer flüssigen Phase und einer mindestens teilweise biologisch abbaufähigen Feststoffphase verstanden. Der Schlamm läßt sich durch seinen Gehalt an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen (VSS) kennzeichnen. Darunter wird die Verringerung an Feststoffen verstanden, die maximal erzielbar ist, indem der Schlamm mit Orhaltigem Gas bei Außentemperatur belüftet wird, beispielsweise bei 20° C und einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1. Es wird davon ausgegangen, daß eine maximale VerringerungIn the present case, sludge is a mixture of a liquid phase and an at least partially Understood biodegradable solid phase. The sludge can be classified by its content of biological Mark degradable volatile suspended matter (VSS). Underneath is the reduction in solids understood, the maximum achievable by the Sludge is aerated with Orhaltigem gas at outside temperature, for example at 20 ° C and a content of dissolved oxygen of at least 2 mg / 1. It is assumed that a maximum reduction

des Fes'stoffgehaltes nach einer Begasungsdauer von 30 Tagen erreicht wird (»Water Pollution Control«, W. W. Eckenfelder und D. L. Ford, The Pemberton Press, 1970, Seite 152). Durch Bestimmen der VSS-Werte des Frischschlamms sowie nach 30tägiger Begasung kann der biologisch abbaufähige Anteil der insgesamt vorhandenen flüchtigen Schwebstoffe wie folgt errechnet werden:the solids content is reached after a period of fumigation of 30 days ("Water Pollution Control", W. W. Eckenfelder and D. L. Ford, The Pemberton Press, 1970, Page 152). By determining the VSS values of the fresh sludge and after 30 days of fumigation, the biodegradable proportion of the total volatile suspended matter present can be calculated as follows:

VSS (frisch) - VSS (30 Tage)
VSS (frisch)
VSS (fresh) - VSS (30 days)
VSS (fresh)

Untei stabilisiertem Schlamm wird ein Schlamm mit vermindertem Gehalt an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen im Anschluß an eine Abbaubehandlung verstanden. Die Schlammverweildaticr bezeichnet die mittlere Zeitdauer τ (in Tagen oder Stunden), während deren der Schlamm in einer Abbauzoie vorhanden ist; sie wird entsprechend der FormelStabilized sludge is understood to mean a sludge with a reduced content of biodegradable volatile suspended matter following a degradation treatment. The sludge dwelling period denotes the mean time τ (in days or hours) during which the sludge is present in a mining zone; it will be according to the formula

errechnet, wobeicalculated, where

Vtl = Volumen des in der Abbauzone behandelten Schlamms (m!) und V tl = volume of the sludge treated in the degradation zone (m ! ) And

Q, = volumetrische Durchflußmenge des der Abbauzone zugeführten Schlammes (mVTag oder m Vh). Q, = volumetric flow rate of the sludge fed to the degradation zone (mVday or m Vh).

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispiclen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments. In show the drawings

Fig.! ein Fließschema eines Abbauprozesses entsprechend einer Ausführungsform, bei der Wärme aus den abfließenden Strömen beider Abbauzonen zurückgewonnen wird.Fig.! a flow sheet of a degradation process according to an embodiment, in which heat the outflowing streams of both mining zones is recovered.

F i g. 2 ein Fließschema einer abgewandelten Ausführungsform, bei der aus der ersten Abbauzonc ausgetragenes, an Sauerstoff verarmtes Abbaugas für die Sauersioffanreicherungs-Nachbehandlung von BSB-haltigem Wasser ausgenutzt wird,F i g. 2 is a flow diagram of a modified embodiment, in the oxygen-depleted decomposition gas discharged from the first mining zone for the Oxygen enrichment post-treatment of water containing BOD is used,

Fig. 3 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, bei der Schlamm von der primären und der sekundären Abwasserbehandlungsstufe den Schlammabbauzonen zugeleitet wird,Fig. 3 is a flow sheet of another embodiment in which sludge from the primary and the secondary wastewater treatment stage is fed to the sludge removal zones,

Fig.4 eine graphische Darstellung der Temperatur des in die erste Abbauzone gelangenden Schlammes, die notwendig ist, um dort eine Arbeitstemperatur von 500C aufrechtzuerhalten, aufgetragen als Funktion der Gesamtschwebstoff konzentration (MLSS) des in die erste Abbauzone einströmenden Schlammes und 4 shows a graphic representation of the temperature of the sludge entering the first degradation zone, which is necessary to maintain a working temperature of 50 ° C. there, plotted as a function of the total suspended matter concentration (MLSS) of the sludge flowing into the first degradation zone and

F i g. 5 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, bei der ein kleinerer Teil des in die Anlage einströmenden Schlammes zu der zweiten Abbauzone abgeleitet wird.F i g. 5 is a flow diagram of a further embodiment in which a smaller part of the in the plant incoming sludge is discharged to the second degradation zone.

F i g. 1 zeigt ein Fließschema eines Schlammabbauverfahrens, bei dem sich an eine erste thermophile aerobe Abbaustufe ein mesophiler anaerober Abbau anschließt. Schlamm, der beispielsweise von einem primären Absetzbecken, dem Klärbecken einer nach dem Belebungsverfahren arbeitenden Abwasserbehandiungsanlage, einem Rieselfilter oder einem anderen schiammerzeuger.den System kommen kann, tritt über eine Leitung 8 ein und wird nacheinander in Wärmetauschern 22 und 15 beispielsweise auf eine Temperatur von 30° C bis 35° C erhitzt, bevor er in die erste abgedeckte Abbauzone 10 eingeleitet wird, umF i g. Fig. 1 shows a flow sheet of a sludge degradation process that utilizes a first thermophile aerobic degradation stage is followed by a mesophilic anaerobic degradation. Mud, for example from a primary settling basin, the clarifier of a wastewater treatment plant working according to the activated sludge process, a trickle filter or another schiammerzeuger. the system can come over a line 8 and is successively in heat exchangers 22 and 15, for example on a Heated temperature from 30 ° C to 35 ° C before going into the first covered mining zone 10 is initiated to

dort die Temperatur auf einem Wert im thermophilen Bereich von 450C bis 750C zu halten. Der Außentemperatur aufweisende Schlamm in der Leitung 8 wird zunächst im Wärmetauscher 22 erhitzt, indem er in indirekten Wärmeaustausch mit dem im Gegenstrom durchgeleiteten weiter stabilisierten Schlamm gebracht wird, der eine zweite abgedeckte Abbauzone 20 übeeine Leitung 24 verläßt. Auf diese Weise wird Wärme aus dem weiter stabilisiertem Schlamm zurückgewon nen. Der erhaltene gekühlte, stabilisierte Schlamm verläßt den Wärmeaustauscher 22 und wird über eine Leitung 25 zur endgültigen Beseitigung oder zu anderer Verwendung ausgetragen. Der in den Wärmetauscher 22 über die Leitung 24 eintretende Schlamm kann zweckmäßig eine Temperatur von 35° C bis 400C haben, so daß der einströmende Schlamm, der den Wärmetauscher über eine Leitung 9 verläßt, auf eine Temperatur von 28°C bis 30°C erhitzt wird. Dieser Schlamm wird im Wärmetauscher 15 auf eine Temperatur von 30" C bis 35°C weiter erhitzt, indem er im Gegenstrom in indirekten Wärmeaustausch mit dem teilstabilisierten Schlamm gebracht wird, der aus der ersten Abbauzone 10 über eine Leitung 14 ausgetragen und vom Wärmetauscher aus über eine Leitung 16 in die zweite Abbauzone 20 gelangt. to keep the temperature there at a value in the thermophilic range of 45 ° C. to 75 ° C. The sludge at the outside temperature in the line 8 is first heated in the heat exchanger 22 by being brought into indirect heat exchange with the further stabilized sludge which is passed through in countercurrent and which leaves a second covered degradation zone 20 via a line 24. In this way, heat is recovered from the further stabilized sludge. The cooled, stabilized sludge obtained leaves the heat exchanger 22 and is discharged via a line 25 for final disposal or other use. The slurry via line 24 entering the heat exchanger 22 can advantageously be a temperature of 35 ° C to 40 0 C have, so that the incoming sludge, which leaves the heat exchanger via a line 9 to a temperature of 28 ° C to 30 ° C is heated. This sludge is further heated in the heat exchanger 15 to a temperature of 30 "C. to 35 ° C. by being brought into countercurrent indirect heat exchange with the partially stabilized sludge , which is discharged from the first degradation zone 10 via a line 14 and from the heat exchanger via a line 16 enters the second mining zone 20 .

Als Alternative zu dem erläuterten Wärmeaustausch mit Schlammproduktströmen aus den betreffenden Abbauzonen kann der zufließende Schlamm vor dem Eintritt in die erste Abbauzone durch indirekten Wärmeaustausch mit einem extern zugeführten Heizmedium, beispielsweise Dampf oder Heißwasser, erhitzt werden, obwohl eine Wärmerückgewinnung aus den warmen Abbauzonenproduktströmen bevorzugt wird, weil dadurch die Wärme innerhalb des Prozesses wirkungsvoll ausgenutzt und der Heizenergiebedarf des Prozesses minimiert wird. Das Erwärmen dos einströmenden Schlammes vor dem Einleiten in die erste Abbauzone kann je nach dem Feststoffgehalt des einströmenden Schlammes, der Schlammverweildauer in der aeroben Abbauzone und anderen Prozeßparametern in der Praxis erwünscht sein, um den thermischen Wirkungsgrad des unter erhöhter Temperati;· ibkufenden Prozesses zu maximieren.As an alternative to the explained heat exchange with sludge product streams from the relevant degradation zones, the inflowing sludge can be heated prior to entering the first degradation zone by indirect heat exchange with an externally supplied heating medium, for example steam or hot water, although heat recovery from the warm degradation zone product streams is preferred, because in this way the heat within the process is used effectively and the heating energy requirement of the process is minimized . The heating dos inflowing sludge prior to introduction into the first reduction zone may be desired in practice, depending on the solids content of the incoming sludge, the sludge retention time in the aerobic degradation zone and other process parameters to the thermal efficiency of under elevated Temperati; maximize · ibkufenden process .

Der weiter erhitzte Schlamm, der den Wärmetauscher 15 über eine Leitung 11 verläßt, wird in die erste Abbauzone 10 zusammen mit Belüftungsgas von einer Leitung 17 eingeleitet. Das Belüftungsgas in der Leitung 17 enthält mindestens 50 und vorzugsweise mindestens 80 Vol.-% Sauerstoff, um für eine hohe Stoffübergangstriebkraft und Sauerstofflösungsgeschv. indigkeit in dem Schlamm bei den vorliegend vorgesehenen hohen Schlammtemperaturen in der ersten Abbauzone zu sorgen. Die Leitung 17 ist an eine (nicht gezeigte) Belüftungsgasquelle angeschlossen. Bei dieser Quelle kann es sich beispielsweise um eine Tieftemperatur sauerstoffanlage, einen Vorratsbehälter oder eine mit einem adiabatischen Druckkreisprozeß arbeitende Adsorptionsluftzerlegungsanlage handeln. Das Belüftungsgas kann in der Leitung 17 auch mittels einer Heizeinrichtung 19 erhitzt werden, um die Temperatur in der Abbauzone 10 auf dem gewünschten Wert zu halten. The further heated sludge, which leaves the heat exchanger 15 via a line 11 , is introduced into the first degradation zone 10 together with aeration gas from a line 17 . The aeration gas in line 17 contains at least 50 and preferably at least 80 vol .-% oxygen in order for a high mass transfer driving force and oxygen dissolution rate. indibility in the sludge at the high sludge temperatures envisaged in the first degradation zone. Line 17 is connected to a source of ventilation gas (not shown). This source can be, for example, a low-temperature oxygen system, a storage container or an adsorption air separation system operating with an adiabatic pressure cycle process. The ventilation gas can also be heated in the line 17 by means of a heating device 19 in order to keep the temperature in the decomposition zone 10 at the desired value.

In der aeroben Abbauzone 10 werden der Schlamm und das Beiüftur.gsgas gemischt; gleichzeitig wird eines dieser Fluide gegenüber dem anderen Fluid in ausreichender Menge und mit genügender Geschwindigkeit umgewälzt, um den Gehalt des Schlamms an gelöstem Sauerstoff auf mindestens 2 mg/1 und die In the aerobic degradation zone 10, the sludge and the Beiüftur.gsgas are mixed; at the same time, one of these fluids is circulated in relation to the other fluid in sufficient quantity and with sufficient speed to keep the dissolved oxygen content of the sludge at least 2 mg / 1 and the

Gesamtschwebstoffkonzentration (wILSS) des Schlamms bei mindestens 20 000 mg/1 zu halten. Für das Mischen und Umwälzen ist eine Kontakteinrichtung 12 vorgesehen, die in der Praxis eine eingetauchte Turbine und einen Gaskojipressor aufweisen kann, der an den Gaskopfraum in der Abbauzone und an die Gaseinblasvorrichtung angeschlossen ist, um das sauerstoffhaltige Belüftungsgas gegenüber dem Schlamm umzuwälzen. Statt dessen kann auch eine Oberflächenbelüftungsvorrichtung vorhanden sein, die den Schlamm gegenüber dem Belüftungsgas im Gaskopfraum der Abbauzone 10 umwälzt. Das gegenseitige Umwälzen der Fluide in der aeroben Abbauzone wird vorzugsweise benutzt, um im Schlamm einen hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff zu erhalten und den Sauerstoff des Belüftungsgases weitgehend auszunutzen. In einigen Fällen kann es möglich sein, für ausreichenden gelösten Sauerstoff im Schlamm und für hohe Ausnutzung des Sauerstoffs im Belüftungsgas zu sorgen, indem Belüftungsgas nur einmal durch die aerobe Abbauzone hindurchgeleitet wird. Der Gehalt des Schlammes in der ersten Abbauzone an gelöstem Sauerstoff sollte mindestens 2 mg/1 betragen, um den thermophilen Mikroorganismen im Schlamm ausreichend Sauerstoff für eine rasche Zerlegung der biologisch abbaufähigen Schlammbestandteile zur Verfügung zu stellen. Die Gesamtschwebstoffkonzentration des Schlamms beträgt mindestens 20 00 mg/1, um, basierend auf kinetischen Erwägungen, eine hohe Geschwindigkeit des biologischen Schlammabbaus in der aeroben Abbauzone zu erzielen, um gleichlaufend damit die Reaktionswärme aus dem exothermen aeroben Abbau auf einem ausreichenden Wert zu halten, damit die Temperatur des Schlamms in der ersten Abbauzone innerhalb des thermophilen Bereiches bleibt, und um ein befriedigendes Maß an j5 Teilschlammstabilisierung in der Abbauzone bei kurzen Verweildauern zu erzielen.Total suspended solids concentration (wILSS) des Keep the sludge at at least 20,000 mg / l. A contact device 12 is provided for mixing and circulating provided, which in practice may have a submerged turbine and a gas jet compressor attached to the Gas head space in the decomposition zone and connected to the gas injection device to the oxygen-containing To circulate aeration gas against the sludge. A surface ventilation device can also be used instead be present, which the sludge against the aeration gas in the gas head space of the degradation zone 10 overturned. The mutual circulation of the fluids in the The aerobic degradation zone is preferably used to maintain a high level of dissolved oxygen in the sludge and to use the oxygen in the ventilation gas to a large extent. In some cases it can be possible for sufficient dissolved oxygen in the sludge and for high utilization of the oxygen in the Provide ventilation gas by passing ventilation gas through the aerobic degradation zone only once will. The dissolved oxygen content of the sludge in the first decomposition zone should be at least 2 mg / 1 to give the thermophilic microorganisms in the sludge sufficient oxygen for rapid To provide decomposition of the biodegradable sludge components. The total suspended solids concentration of the sludge is at least 20 00 mg / 1 µm, based on kinetic considerations, to achieve a high rate of biological sludge degradation in the aerobic degradation zone in order to at the same time, the heat of reaction from the exothermic aerobic decomposition to a sufficient level Worth keeping in order to keep the temperature of the sludge in the first degradation zone within the thermophilic Area remains, and to a satisfactory level of j5 To achieve partial sludge stabilization in the degradation zone with short residence times.

Die Schlammtemperatur von 45°C bis 75°C in der ersten Abbauzone stellt eine rasche Oxydation des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen Schwebstoffen sicher. Der thermophile Abbau wird für eine Schlammverweildauer in der ersten Abbauzone von 4 bis 48 Stunden fortgesetzt, um den Gehalt des in diese Zone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen teilweise zu vermindern. Die 4-, Schlammverweildauer in der aeroben Abbaustufe sollte mindestens 4 Stunden betragen, um dort eine ausreichende Teilstabilisierung herbeirjführen. Bei kürzeren Verweildauern wird das Maß der in der anschließenden anaeroben Behandlungsstufe erforderlichen Schlamm-Stabilisierung unverhältnismäßig groß gegenüber dem Stabilisierungsgrad in der aeroben Stufe; die Gesamtsystemverweildauer und der Tankfassungsbedarf beginnen, sich den Werten von konventionellen anaeroben Abbausystemen zu nähern; die unerwartete Verbesse- -,5 rung dieser Prozeßparameter, die für einen Betrieb bei Verweildauern von vier Stunden oder mehr charakteristisch sind, geht zunehmend verloren. Aus ähnlichen Gründen sollte die Schlammverweildauer in der aeroben Abbauzone 48 Stunden nicht überschreiten. t,o Oberhalb dieses Wertes wird das Ausmaß der Schlammstabilisierung in der aeroben Abbauzone übermäßig groß gegenüber der restlichen Stabilisierung in der stromabliegenden anaeroben Stufe. Die in der letztgenannten Stufe notwendigen Verweildauern zur « Aufrechterhaltung einer zweckentsprechend großen Population von Methanbildnern in der Abbauzone neigen dazu, wesentlich länger zu werden, als dies im Hinblick auf einen wirkungsvollen Betrieb erwünscht ist Wiederum geht die unerwartete Verbesserung hinsichtlich der Gesamtsystemverweildauer und des Tankfassungsbedarfs zunehmend verloren, die bei einem Verweildauerbereich von 4 bis 48 Stunden erzielbar ist. Vorzugsweise wird mit einer Verweildauer im Bereich von 12 bis 24 Stunden gearbeitetThe mud temperature from 45 ° C to 75 ° C in the The first degradation zone is a rapid oxidation of the volatile suspended matter content of the sludge secure. The thermophilic degradation is for a sludge retention time in the first degradation zone from 4 to 48 Hours continued to biodegrade the sludge discharged into this zone to partially reduce volatile suspended matter. The 4-, sludge retention time in the aerobic degradation stage should be at least 4 hours in order to bring about sufficient partial stabilization there. With shorter ones Residence times become the degree of sludge stabilization required in the subsequent anaerobic treatment stage disproportionately large compared to the degree of stabilization in the aerobic stage; the total system dwell time and the tank capacity needs begin to rise to levels from conventional anaerobic To approach mining systems; the unexpected improvement -, 5 tion of these process parameters, which are characteristic of an operation with dwell times of four hours or more are increasingly lost. For similar reasons, the sludge retention time in the Do not exceed the aerobic degradation zone for 48 hours. t, o The extent of sludge stabilization in the aerobic degradation zone is above this value excessively large compared to the remaining stabilization in the downstream anaerobic stage. The one in the the last-mentioned stage necessary residence times to «maintain a suitably large Population of methane generators in the mining zone tend to be significantly longer than in the Desirable for Efficient Operation Again, the unexpected improvement is for the total system dwell time and the tank capacity requirement are increasingly lost Dwell time range of 4 to 48 hours can be achieved. Preferably with a dwell time in the area worked from 12 to 24 hours

Teilstabilisierter Schlamm wird aus der aeroben Zone über die Leitung 14 ausgetragen, während an Sauerstofi verarmtes Abbaugas mit mindestens 21% Sauerstoffgehalt und vorzugsweise mindestens 40% Sauerstoffgehalt aus der aeroben Zone über eine Leitung 18 gesondert abgeführt wird. Die Sauerstoffkonzentration in der Leitung 18 kann leicht auf dem geeigneten Wert gehalten werden, indem die relativen Durchflußmengen des über die Leitung 17 zugeführten Gases und des übet die Leitung 18 abgehenden Gases geregelt werden. Für diesen Zweck können beispielsweise Gasstromregelventile in der Gaseintritts- und/oder Gasaustrittsleitung vorgesehen sein, die in bekannter Weise von einem Sauerstoffkonzentrationsanalysator beeinflußt werden der in der Austrittsleitung 18 sitzt.Partially stabilized sludge is discharged from de r aerobic zone via line 14, while separately to Sauerstofi degradation depleted gas with at least 21% oxygen and preferably at least 40% oxygen content from the aerobic zone via a line 18 is discharged. The oxygen concentration in the line 18 can easily be maintained at the appropriate value by regulating the relative flow rates of the gas supplied via the line 17 and the gas exiting via the line 18. For this purpose, for example, gas flow control valves can be provided in the gas inlet and / or gas outlet line, which are influenced in a known manner by an oxygen concentration analyzer located in the outlet line 18.

Dadurch, daß der Schlamm in der aeroben Abbauzone unter thermophilen Prozeßbedingungen gehalter wird, läßt sich eine im wesentlichen vollständige Pasteurisierung des Schlamms erreichen. Der über die Leitung 14 abgehende, teilstabilisierte Schlamm hat eine Temperatur im thermophilen Bereich zwischen 45°C und 75" C. Weil bei dieser Ausführungsform eir mesophiler anaerober Abbau in der zweiten abgedeck ten Abbauzone 20 vorgesehen ist, wird dem teilstabili sierten Schlamm in der Leitung 14 vorzugsweise Wärms entzogen, um einen wirkungsvollen Betrieb dei anaeroben Schlammbehandlungsstufe sicherzustellen Der Schlamm durchläuft für dieser. Zweck der Wärmetauscher 15. Alternativ läßt sich der teilstabili sierte Schlamm in der Leitung 14 auch mittels eine: extern zugeführten Kühlmediums kühlen, beispielsweise mit dem geklärten Abfluß einer Abwasserbehandlung* anlage. Beim Betrieb im Winter ist es gegebenenfalli nicht erforderlich, eine Wärmeaustauschstufe tun Kühlen des teilstabilisierten Schlammstromes vorzuse hen, weil Wärmeverluste an die Umgebung von dei zweiten Abbauzone und dem von der ersten zur zweiter Abbauzone fließenden Schlammstrom eine solchi Kühlstufe zufriedenstellend kompensieren können.Because the sludge is held in the aerobic degradation zone under thermophilic process conditions, an essentially complete pasteurization of the sludge can be achieved. The partially stabilized sludge leaving the line 14 has a temperature in the thermophilic range between 45 ° C. and 75 "C. Because this embodiment provides for a mesophilic anaerobic degradation in the second covered degradation zone 20, the partially stabilized sludge in the line 14 heat is preferably withdrawn in order to ensure effective operation of the anaerobic sludge treatment stage. The sludge passes through the heat exchanger 15 for this purpose Wastewater treatment * plant. When operating in winter, it may not be necessary to provide a heat exchange stage to cool the partially stabilized sludge flow, because heat losses to the surroundings of the second decomposition zone and the sludge flow flowing from the first to the second decomposition zone will satisfy such a cooling step able to compensate.

Der über die Leitung 16 in die Abbauzone 2( eingeleitete, teilstabilisierte Schlamm wird dort unte anaeroben Bedingungen bei Temperaturen von 30" C bi: 45°C für eine ausreichend lange Schlammvcrweildaue gehalten, um den Gehalt des Schlammes an biologiscl abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf weniger al: ungefähr 40% und vorzugsweise weniger als 20% de: Gehaltes des in die erste Abbauzone eingeleitetei Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigei Schwebstoffen herrabzudrücken; außerdem wird Me thangas gebildet.The partially stabilized sludge introduced into the mining zone 2 (via line 16) is there underneath Anaerobic conditions at temperatures from 30 "C to 45 ° C for a sufficiently long sludge retention period kept the content of biodegradable volatile suspended matter in the sludge to less than: about 40%, and preferably less than 20% de: content of that introduced into the first mining zone Pushing sludge down on biodegradable volatile suspended matter; in addition, Me thangas formed.

Die Temperatur des Schlammes in der zweite! abgedeckten Abbauzone wird im Bereich von 300C bi 60°C gehalten. Dies umfaßt sowohl einen Betrieb in mesophilen Bereich von 3O0C bis 45°C als auch eil Arbeiten im thermophilen Bereich von 45° C bis 6O0C Für einen Betrieb mit besonders hohem Wirkungsgrai wird die anaerobe Zone beim mesophilen Arbeiten be einer Schlammbehandlungstemperatur zwischen 35°( und 40°C sowie vorzugsweise zwischen 37°C und 38"( gehalten. Ein bevorzugter Arbeitstemperaturbereich fü den anaeroben thermophilen Abbau liegt zwischeiThe temperature of the mud in the second! covered degradation zone is kept in the range of 30 0 C to 60 ° C. This includes both an operation in the mesophilic range of 3O 0 C to 45 ° C and express working in the thermophilic range of from 45 ° C to 6O 0 C for operation with particularly high Wirkungsgrai, the anaerobic zone in the mesophilic work be a sludge treatment temperature is between 35 ° (and 40 ° C and preferably between 37 ° C and 38 "(held. A preferred working temperature range for the anaerobic thermophilic degradation is between

45° C und 500C Ein Betrieb in den vorstehend genannten bevorzugten Temperaturbereichen sorgt für einen besonders schnellen Abbau der biologisch abbaufähigen flüchtigen Stoffe durch die betreffenden Mikrobenstämme.45 ° C and 50 0 C. The operation in the above-mentioned preferred temperature ranges, provides a particularly rapid degradation of the bioabsorbable volatiles by the relevant microbial strains.

Beim Betrieb der anaeroben Abbauzone 20 wird der Inhalt der Abbauzone mittels einer Rühreinrichtung 21 ständig gemischt, wodurch eine große Zone für den aktiven Abbau ausgebildet und die Geschwindigkeit der Stabilisierungsreaktionen bedeutend erhöht wird. Die to Verweildauer des Schlammes in der zweiten Abbauzone liegt im Bereich von 4 bis 12 Tagen und vorzugsweise zwischen 5 und 9 Tagen. Schlammverweildauern in der zweiten Abbauzone von weniger als 4 Tagen sind unzweckmäßig; die Verweildauer reicht immer weniger aus, um in der anaeroben Stufe eine große lebensfähige Population von Methanbildnern aufrechtzuerhalten; das Gesamtschlammstabilisierungsverhalten des Abbausystems wird nachteilig beeinflußt Andererseits wird bei Verweildauern in der anaeroben Abbaustufe von mehr ?n als 12 Tagen die Verweildauer in der zweiten Abbauzone überflüssig lang; es wird zunehmend schwieriger, die synergistischen Vorteile des integrierten Prozesses hinsichtlich Verweildauer und Tankraumbedarf zu verwirklichen, die innerhalb des Verweildauerbereichs von 4 bis 12 Tagen erzielt werden.During operation of the anaerobic degradation zone 20, the content of the degradation zone is controlled by means of a stirring device 21 constantly mixed, creating a large zone for active degradation and the speed of the formed Stabilization reactions is significantly increased. The to dwell time of the sludge in the second degradation zone ranges from 4 to 12 days and preferably between 5 and 9 days. Sludge retention times in the second mining zone of less than 4 days is inexpedient; the length of stay is less and less to maintain a large viable population of methane generators in the anaerobic stage; the Overall sludge stabilization behavior of the mining system is adversely affected On the other hand, if there is a stay in the anaerobic degradation stage of more than? n than 12 days the residence time in the second degradation zone is unnecessarily long; it is increasing more difficult, the synergistic advantages of the integrated process in terms of dwell time and tank space requirements to realize that are achieved within the residence time range of 4 to 12 days.

Nachdem die anaerobe Schlammbehandlung in der Abbauzone 20 abgeschlossen ist, wird der weiter stabilisierte Schlamm die Leitung 24 ausgetragen und mi: einströmendem Einsatzschlamm im Wärmetauscher 22 zum Wärmeaustausch gebracht, bevor der Schlamm die Anlage über die Leitung 23 endgültig verläßt. Das in der Abbauzone 20 aufgrund der dort durchgeführten biochemischen Reaktionen gebildete Methangas verläßt die anaerobe Behandlungsstufe über eine Leitung 23, in der ein Stromregelventil 26 liegt.After the anaerobic sludge treatment in the degradation zone 20 is completed, the will continue stabilized sludge discharged through the line 24 and with: incoming feed sludge in the heat exchanger 22 brought to heat exchange before the sludge finally leaves the system via line 23. This in the degradation zone 20 leaves methane gas formed due to the biochemical reactions carried out there the anaerobic treatment stage via a line 23 in which a flow control valve 26 is located.

F i g. 2 zeigt ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, das erkennen läßt, wie das aus der US-PS 39 26 794 bekannte Vorgehen mit dem vorliegenden Verfahren vorteilhaft kombiniert werden kann.F i g. Fig. 2 shows a flow diagram of a further embodiment which shows how that of the US-PS 39 26 794 known procedure can advantageously be combined with the present method.

Entsprechend Fig.2 gelangt BSB-haltiges Wasser, beispielsweise kommunales Abwasser, über eine Leitung 101 in eine abgedeckte Begasungszone 102. Der Begasungszone 102 werden ferner ein erstes Gas, das mindestens 40 Vol.-% Sauerstoff enthält, über eine Leitung 118 (gestrichelt) und belebter Rücklaufschlamm über eine Leitung 108 zugeführt, in der eine Pumpe 109 sitzt. Überstehende Flüssigkeit von einem Schlammeindicker 151 geht über eine Leitung 150 gleichfalls in die abgedeckte Begasungszone 102. In F i g. 2 sind flüssig- w keit- und schlammführendc Leitungen ausgezogen dargestellt, während gasführende Leitungen gestrichelt gezeichnrt sind. Der Einfachheit halber sind Ventile nicht dargestellt. Die genannten Ströme werden in der Begasungszone 102 mittels einer mechanischen Rühr- »5 einrichtung 103 gründlich gemischt. Die Rühreinrichtung kann motorisch angetriebene, nahe der Flüssigkeitsoberfläche sitzende oder in die Flüssigkeil eintauchende Impeller aufweisen; das Sauerstoffgas kann über die Leitung 118 über oder unter dem Flüssigkeitsspiegel w> zugeführt werden. Vorrichtungen dieser Art sind bekannt; sie sollten so gewählt sein, daß eine große Kontaktfläche zwischen den Fluiden bei minimalem Energieaufwand erhalten wird. Wird das Sauerstoffgas in die Flüssigkeit eingeblasen oder zum Eindiffundieren gebracht, sollten die Blasen so klein sein, daß ihre Gesamtoberfläche groß und ihr Auftrieb gering ist. Das Lösen von Sauerstoff wird auch dadurch unterstützt.According to Figure 2 passes BOD containing water, such as municipal wastewater, via a line 101 in a covered Begasungszone 102. The Begasungszone 102 are (in phantom) further comprises a first gas containing at least 40 vol .-% oxygen through a line 118 and activated return sludge is supplied via a line 108 in which a pump 109 is located. Supernatant liquid from a sludge thickener 151 also passes via a line 150 into the covered aeration zone 102. In FIG. 2 are shown liquid-extended w keit- and schlammführendc lines while gas-carrying lines are gezeichnrt dashed lines. Valves are not shown for the sake of simplicity. The streams mentioned are thoroughly mixed in the aeration zone 102 by means of a mechanical stirring device 103. The stirring device can have motor-driven impellers located near the surface of the liquid or immersed in the liquid wedge; the oxygen gas can be supplied via line 118 above or below the liquid level w>. Devices of this type are known; they should be chosen so that a large contact area between the fluids is obtained with a minimum expenditure of energy. If the oxygen gas is blown into the liquid or caused to diffuse in, the bubbles should be so small that their total surface area is large and their buoyancy is low. The dissolving of oxygen is also aided by this.

daß die zum Einbringen des Gases vorgesehene Anordnung in die Flüssigkeit so tief eintaucht, daß der hydrostatische Effekt eine Rolle spieltthat the arrangement provided for introducing the gas is immersed so deeply in the liquid that the hydrostatic effect plays a role

In der Begasungszone 102 wird ständig ein Medium gegenüber den anderen Medien umgewälzt Beispielsweise kann mit dem Gasraum der Begasungszone ein Kompressor (nicht gezeigt) verbunden sein, um Belüftungsgas zum unteren Teil der Zone umzuwälzen und in Form von kleinen Blasen über ein Belüftungsgerät konventioneller Art freizusetzen. Alternativ kann die genannte Mischeinrichtung auch zum Umwälzen der Fluide benutzt werden, wie dies bei Oberflächenbegasungsimpellern der Fall ist Begasungsgeräte werden nach ihrem Lufl-Normalübergangswirkungsgrad bemessen, der die Fähigkeit des Gerätes kennzeichnet, Sauerstoff aus Luft in Leitungswasser zu lösen, das keinen gelösten Sauerstoff enthält, unter Atmospnärendruck steht und eine Temperatur von 200C hat Geeignete Geräte haben einen Luft-Normalübergangswirkungsgrad von mindestens 032 kg Oj/kWh und vorzugsweise einen Wirkungsgrad von mindestens 1,85 kg O2/kWh. Bei der für die Bemessung des Gerätes herangezogenen Energie handelt es sich um die Gesamtenergie, die sowohl für das Umrühren der Flüssigkeit als auch für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit verbraucht wird.In the aeration zone 102 , a medium is constantly circulated compared to the other media.For example, a compressor (not shown) can be connected to the gas space of the aeration zone in order to circulate aeration gas to the lower part of the zone and release it in the form of small bubbles via a conventional type of aeration device. Alternatively, the mentioned mixing device can also be used to circulate the fluids, as is the case with surface gas impellers. under Atmospnärendruck and a temperature of 20 0 C has Suitable devices have an air-normal transfer efficiency of at least 032 kg Oj / kWh, and preferably an efficiency of at least 1.85 kg O 2 / kWh. The energy used for dimensioning the device is the total energy that is used both for stirring the liquid and for bringing the gas and liquid into contact.

Die Medien werden in ausreichender Menge und Geschwindigkeit umgewälzt, um den Gehalt der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff auf mindestens 0,5 mg/1 zu halten. Die Flüssigkeitstemperatur wird ferner vorzugsweise auf mindestens 15° C gehalten, so daß bei kaltem Wetter Mittel erforderlich sein können, um eine niedrigere Temperatur in der Begasungszone 102 zu vermeiden. Beispielsweise kann das ankommende Abwasser in der Leitung 101 erhitzt werden. Aufbau und Arbeitsweise di Abwasserbegasungszone 102 können in der aus den US-PS 35 47 811,35 47 812 oder 35 47 815 bekannten Weise gewählt sein.The media are circulated in sufficient quantity and speed to keep the dissolved oxygen content of the mixed liquid at at least 0.5 mg / l. The liquid temperature is also preferably maintained at at least 15 ° C so that means may be required to avoid a lower temperature in the gassing zone 102 in cold weather. For example, the incoming wastewater can be heated in line 101. The structure and mode of operation of the waste water gasification zone 102 can be selected in the manner known from US Pat. No. 3,547,811, 3547,812 or 3,547,815.

Die mit Sauerstoff angereicherte Mischflüssigkeit gelangt von der Begasungszone 102 über eine Leitung 104 in ein Klärbecken 105, wo sie in gereinigte, überstehende Flüssigkeit und in belebten Schlamm getrennt wird. Nicht verbrauchtes saucrstoffhaltiges Gas verläßt die Begasungszone 102 über eine Leitung 119 und kann beispielsweise in die Atmosphäre entlüftet werden. Dieses Gas wird aus der Begasungszone in einer Durchflußmenge ausgetragen, die so geregelt ist, daß sein Sauerstoffgehalt nicht mehr als 40% des Gesamtsauerstoffs ausmacht, der in die (;.n folgenden erläuterte) abgedeckte aerobe Abbauzone eingeführt wird. Aus dem Klärbecken 105 wird überstehende gereinigte Flüssigkeit über eine Leitung 106 abgezogen, während belebter Schlamm über eine Leitung 107 ausgetragen wird. Der belebte Schlamm enthält Mikroorganismen in konzentrierter Form entsprechend einem Gesamtschwebstoffgehalt (MLSS) von ungefähr 10 000 bis 40 000 mg/1. Der größere Teil des belebten Schlammes, beispielsweise mindestens 85%, wird über die Leitung 108 und die Pumpe 109 zu der Begasungszone zurückgeführt, und zwar vorzugsweise in einer solchen Durchflußmenge bezogen auf das BSB-haltige Abwasser, daß das Volumenverhältnis von Rücklaufschlamm zu BSB-haltigem Abwasser zwischen 0,1 und 0,5 liegt. Die Durchflußmengen der in die Begasungszone 102 eingeleiteten Medien sind vorzugsweise so bemessen, daß die Gesamtschwebstoffkonzentration dort zwischen 4000 und 12 000 mg/1 liegt und der Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen (MLVSS) 3000 bisThe mixed liquid enriched with oxygen passes from the aeration zone 102 via a line 104 into a clarifier 105, where it is separated into purified, supernatant liquid and into activated sludge. Unused oxygen-containing gas leaves the gassing zone 102 via a line 119 and can, for example, be vented into the atmosphere. This gas is discharged from the gassing zone in a flow rate which is regulated so that its oxygen content does not make up more than 40% of the total oxygen that is introduced into the (.n the following explained) covered aerobic degradation zone. Supernatant, purified liquid is drawn off from the clarifier 105 via a line 106 , while activated sludge is discharged via a line 107. The activated sludge contains microorganisms in concentrated form corresponding to a total suspended matter content (MLSS) of approximately 10,000 to 40,000 mg / l. The greater part of the activated sludge, for example at least 85%, is returned to the gassing zone via line 108 and pump 109 , preferably in such a flow rate based on the BOD-containing wastewater that the volume ratio of return sludge to BOD-containing Wastewater is between 0.1 and 0.5. The flow rates of the media introduced into the gassing zone 102 are preferably dimensioned such that the total suspended matter concentration there is between 4000 and 12,000 mg / l and the content of volatile suspended matter (MLVSS) 3000 to

10 000 mg/1 beträgt Die Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer in der Begasungszone 102 für die Absorption und Assimilation von organischen Stoffen liegt zwischen 30 Minuten und 24 Stunden. Sie schwankt in Abhängigkeit von dem BSB-Gehalt des Abwassers, der Art der Schmutzstoffe, dem Feststoffgehalt in der Begasungszone und der Temperatur.The liquid-solid contact time is 10,000 mg / l in the gassing zone 102 for the absorption and assimilation of organic substances is between 30 Minutes and 24 hours. It fluctuates depending on the BOD content of the wastewater, the type of Contaminants, the solids content in the aeration zone and the temperature.

Das Belebungsverfahren erzeugt insgesamt einen Überschuß an Mikroorganismen, weil die Masse der aus den Verunreinigungen im Abwasser synthetisierten ι ο neuen Zellen größer als die Masse der Zellen ist, die während der Behandlung eine Selbstoxidation erfahren. Außerdem enthält das Abwasser normalerweise biologisch nicht abbaufähige Feststoffe, die sich absetzen und zusammen mit der Biomasse ansammeln. Infolgedessen muß ein kleiner Anteil des belebten Schlammes ausgeschieden werden, um für ein Gleichgewicht zwischen der Mikroorganismenpopulation und der Zufuhr von organischen Stoffen (BSB) zu sorgen sowie um die Ansammlung von inerten Feststoffen innerhalb des Systems zu unterdrücken. Der Abschlamm macht für gewöhnlich weniger als 3% des insgesamt abgetrennten Schlamms und selten mehr als 15% aus.The activated sludge process produces an overall excess of microorganisms because the mass of the the impurities in the sewage synthesized ι ο new cells larger than the mass of the cells that is self-oxidize during treatment. In addition, the wastewater usually contains biological non-degradable solids that settle and collect with the biomass. Consequently a small proportion of the activated sludge has to be excreted in order to achieve equilibrium to ensure between the microorganism population and the supply of organic substances (BOD) as well as to suppress the accumulation of inert solids within the system. The sludge makes usually less than 3% of the total separated sludge and rarely more than 15% the end.

Zwar stellt der Abschlamm einen kleinen Anteil der im Klärbecken abgetrennten Gesamtfeststoffe dar; gleichwohl bildet er oft absoiut gesehen eine große Stoffmenge. Unabhängig von der Menge stellt die Beseitigung dieses Schlammes einen erheblichen Teil der Kosten der Abwasserbehandlung dar; daneben bildet der Srhlamm ein erhebliches ökologisches Problem. Der Schlamm ist faulbar und in hohem Maße biologisch aktiv; oft enthält t, pathogene Bakterien. Der Schlamm ist als Düngemittel und/oder zur Geländeauffüllung potentiell get.gnet Vor einer solchen Anwendung muß er jedoch gut stabilisiert werden, um Belästigungen und gesundheitliche Risiken zu vermeiden. Sein hoher Wassergehalt (z. B. 96 bis 98%) muß verringert werden.It is true that the sludge represents a small proportion of the total solids separated in the clarifier; nevertheless, viewed in absolute terms, it often forms a large one Amount of substance. Regardless of the amount, the elimination of this sludge is a significant part the cost of wastewater treatment; in addition, the lamb forms a considerable ecological part Problem. The sludge is putrid and highly biologically active; often contains t, pathogenic bacteria. The mud is potentially used as a fertilizer and / or to fill the terrain However, when it is used, it must be well stabilized in order to avoid nuisances and health risks avoid. Its high water content (e.g. 96 to 98%) must be reduced.

Der Abschlamm wird aus dem Klärbecken 105 über die Schlammumwälzschleife in einer Leitung Ul abgezogen. Er hat eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 10 000 bis 40 000 mg/1 sowie anfänglich ungefähr die gleiche Temperatur wie das Abwasser in der Begasungszone 102, d.h. 15°C bis 25°C. Der Abschlamm wird dem Schlammeindicker 15Ί zugeleitet. Dieser konzentriert den Schlamm auf eine Gesamtschwebstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 000 mg/1. Der unten abgezogene, eingedickte Schlamm wird dem Schlammabbausystem über eine ><> Leitung 152 zugeführt.The sludge is from the clarifier 105 via the sludge circulation loop in a line Ul deducted. It has a total suspended solids concentration of 10,000 to 40,000 mg / l and initially approximately the same temperature as the wastewater in the fumigation zone 102, i.e. 15 ° C to 25 ° C. Of the Sludge is fed to the sludge thickener 15Ί. This concentrates the sludge to a total concentration of suspended matter between 20,000 and 60,000 mg / l. The thickened one peeled off below Sludge is fed to the sludge digestion system via a> <> line 152.

In einigen Fälleti, beispielsweise bei einer Abwasserbehandlung bei hoher Außentemperatur, kann ein Eindicken des Abschlammes aus dem Klärbecken nicht notwendig sein; der Schlamm in der Leitung 111 kann y, df.nn über eine Leitung 153 an dem SchlammeindickerIn some cases, such as wastewater treatment at high outside temperatures, it may not be necessary to thicken the sludge from the clarifier; the sludge in line 111 can y, df.nn via line 153 at the sludge thickener

151 vorbeigeführt werden und anschließend in die Leitung 152 gelangen, um in das Schlammabbausystem zu gelangen. Der Überlauf des Schlammeindickers wird über die Leitung 150 der Begasungszone 102 zugeführt. f,o151 are bypassed and then enter the line 152 to enter the sludge removal system to get. The overflow of the sludge thickener is fed to the aeration zone 102 via line 150. f, o

Der eingedickte Schlamm in der Leitung 152 kann vor dem Einleiten in eine aerobe Abbauzone UO mittels eines Methanheizkessels 130 erhitzt werden. Statt dessen kann der Schlamm auch mit dem stabilisierten Schlammabfluß aus einer anaeroben Abbauzone 1206 in μ Wärmeaustausch gebracht werden. Abschlamm wird in die erste abgedeckte Abbauzone 110 aus dsr Leitung The thickened sludge in the line 152 can be heated by means of a methane boiler 130 before it is introduced into an aerobic decomposition zone UO. Instead, the sludge can also be brought into μ heat exchange with the stabilized sludge discharge from an anaerobic degradation zone 1206. Sludge is drained into the first covered mining zone 110 from the line

152 entweder kontinuierlich oder intermittierend152 either continuously or intermittently

eingeleitet Die aerobe Abbauzone UO wird auf einer Temperatur im thermophilen Bereich von 45° C bis 75°C gehalten. Wenn ein autothermer Betrieb in der aeroben Abbauzone erzielt wird, kann die Schlammtemperatur in der Abbauzone zweckmäßig im Bereich von 55°C bis 65" C gehalten werden. Es ist schwierig, Abbautemperaturen über 65° C autothermisch aufrechtzuerhalten. Die erhöhte Temperatur in der Abbauzone 110 kann auch erreicht werden, indem externe Wärme zugeführt wird, beispielsweise indem man ein erhitztes Fluid in einem nicht gezeigten Wärmetauscher umwälzt der in der Abbauzone sitzt Wegen der Neigung der Feststoffe, Oberzüge zu bilden und Verstopfungen zu verursachen, sollten innerhalb der Abbauzone angeordnete Wärmetauscheroberflächen nicht kompliziert oder in engen Abständen angeordnet sein; vorteilhafterweise können sie in die Wand des Tanks eingebettet oder mit dieser verbunden sein.The aerobic decomposition zone UO is initiated on a Maintained temperature in the thermophilic range of 45 ° C to 75 ° C. If an autothermal operation in the aerobic degradation zone is achieved, the sludge temperature in the degradation zone can expediently in the range of 55 ° C to 65 "C. It is difficult to Maintain degradation temperatures above 65 ° C autothermally. The elevated temperature in the mining zone 110 can also be achieved by using external heat is supplied, for example by circulating a heated fluid in a heat exchanger, not shown which sits in the breakdown zone Because of the tendency of the solids to form overcoats and blockages cause, should not be complicated or arranged heat exchanger surfaces within the mining zone be arranged at close intervals; advantageously they can be embedded in the wall of the tank or with this be connected.

Einxzweites Sauerstoffgas, das mindestens 80 VoI.-% Sauerstoff aufweist wird der erwärmten Abbauzone 510 über eine Leitung 117 zugeführt Die Menge dieses Gases reicht aus, um für einen Teil des ersten Sauerstoffgases zu sorgen, das in die Begasungszone 102 über die Leitung 118 eingeleitet wird.An x second oxygen gas, which is at least 80 VoI .-% oxygen has the heated degradation zone 510 supplied via a line 117. The amount of this gas is sufficient to provide the first oxygen gas for a part which in the Begasungszone 102 via line 118 is initiated.

Vorzugsweise wird die erhöhte Temperatur in der Abbauzone 110 autothermisch erzielt, ohne daß Wärmetauscher wie der Methanheizkessel 130 notwendig werden.Preferably, the elevated temperature in the degradation zone 110 is achieved autothermally without Heat exchangers such as the methane boiler 130 become necessary.

Der konzentrierte Schlamm, wie er bei dem Sauerstoffbegasungsverfahren nach der US-PS 35 47 813 üblicherweise anfällt, eignet sich für einen autothermischen Betrieb besonders gut, da er einen gegenüber dem Gehalt an biologisch abbaufähigem »Brennstoff« verminderten Wassergehalt hat. Außerdem wird mit hohen Feststoffkonzentrationen die Größe des Abbautanks kleiner, wodurch auch Wärmeleitverluste durch die Wände des Abbautanks hindurch verringert werden. Aufgrund solcher Erwägungen wird auch bei der Ausführungsfonr nach Fig. 2 der Gesamtschwebstoffgehalt des Schlammes in der aeroben Abbauzone 110 auf mindestens 20 000 mg/1 gehalten.The concentrated sludge as used in the oxygen gassing process according to US Pat 35 47 813 usually accrues, is particularly suitable for an autothermal operation because it has a has a lower water content compared to the content of biodegradable »fuel«. aside from that the size of the digestion tank becomes smaller with high solids concentrations, which also leads to heat conduction losses can be reduced through the walls of the digestion tank. Because of such considerations, also in the embodiment according to FIG. 2 the total suspended matter content of the sludge in the aerobic Degradation zone 110 maintained to at least 20,000 mg / l.

Die oberen Grenzwerte für die Feststoffkonzentration in der aeroben Abbauzone werden im wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt. Allgemein hängt die Maximalkonzentration von der Fahlheit von konventionellen Absetz- und Eindickeinrichtungen ab, den Wassergehalt zu vermindern. Flotationseinrichtungen, Zentrifugalscheider und Schwerkrafteindicker sorgen oft für Gesamtschwebstoffkonzentrationen von 60 000 mg/1. Der Feststoffgehalt kann ferner dadurch erhöht werden, daß Frischschlamm oder konzentrierter Abfall aus einer anderen Quelle als dem Abwasser zugemischt werden. Der zweite Faktor, der die Feststoffkonzentrationen begrenzt, ist die zunehmende Schwierigkeit, in der Abbauzone Sauerstoff zu lösen und die Feststoffe zu mischen. Ein bevorzugter oberer Grenzwert ist 60 000 mg/1, wodurch sichergestellt wird, daß der gelöste Sauerstoff in dem Schlamm ausreichend gleichförmig verteilt wird. Außerdem lassen sich in den meisten Fällen Temperaturen, die nahezu den maximalen aeroben, thermophilen Abbaugeschwindigkeiten entsprechen, autothermisch erzielen, wenn der Feststoffgehalt nicht höher als 60 000 mg/1 ist. Bei einer weiteren Steigerung der Feststoffkonzentration würde mehr CO? in den Gasraum der Abbauzone gelangen; der Sauerstoffpartialdruck des Belüftungsgases würde unnötig vermindert.The upper limit values for the solids concentration in the aerobic degradation zone are essentially determined by two factors. In general, the maximum concentration depends on the salinity of conventional Settling and thickening facilities to reduce the water content. Flotation equipment, Centrifugal separators and gravity thickeners often provide total suspended solids concentrations of 60,000 mg / l. The solids content can also be increased by using fresh sludge or more concentrated Waste from a source other than wastewater is mixed in. The second factor that the Limited solids concentrations, the increasing difficulty is to dissolve and oxygen in the decomposition zone to mix the solids. A preferred upper limit is 60,000 mg / l, which ensures that the dissolved oxygen is sufficiently uniformly distributed in the sludge. In addition, the most cases temperatures close to the maximum aerobic, thermophilic degradation rates correspond to, achieve autothermal, if the solids content is not higher than 60,000 mg / l. At a further increase in solids concentration would more CO? get into the gas space of the mining zone; the Oxygen partial pressure of the ventilation gas would be reduced unnecessarily.

Die Konstruktion des Abbautanks beeinflußt ebenfalls die autothermischen Temperaturwerte. Betonwände sind wegen der geringeren Wärmeleitungsverluste von Beten gegenüber Metallwänden vorzuziehen. Der Wärmeverlust läßt sich weiter herabdrücken, indem der Tank unterirdisch eingebettet und Erde gegen alle freiliegenden lotrechten Tankwände aufgeworfen wird. Falls erforderlich, kann eine Wärmeisolation, beispielsweise ein Bitcn von niedriger Dichte oder ein Schaumstoff, über eine metallische Abdeckung aufgebracht werden. The construction of the digestion tank also affects the autothermal temperature values. Concrete walls are preferable to metal walls because of the lower heat conduction losses of beeches. Heat loss can be further reduced by burying the tank underground and throwing soil against any exposed vertical tank walls. If necessary, thermal insulation, such as a low density bit or foam, can be applied over a metallic cover.

Vorzugsweise werden für das vorliegende Verfahren aerobe und anaerobe Abbautanks verwendet, die ein Oberflächen/Volumen-Verhältriis von weniger als 2,62 m2/m3 haben. Dabei umfaßt der Begriff »Oberfläche« die gesamte Wandoberfiäche des abgedeckten Abbautanks einschließlich Boden, Deckel und Seitenwänden. Oberflächen/Volumen-Verhältnisse von mehr als 2,62 m2/m3 führen zu großen Wärmeleitungsverlusten durch die Wände hindurch, bezogen auf die Menge der im Abbautank erforderlichen Wärme. Ein derartiger Wärmeverlust erfordert normalerweise eine Wärmeisolation auf den der Außenatmosphäre ausgesetzten Wänden. Außerdem bedingen größere Oberflächen/Volumen-Verhältnisse im allgemeinen Abbautanks mit kleineren Abmessungen, bei denen eine Begasung und/oder eine gleichförmige Durchmischung schwierig ist.Aerobic and anaerobic digestion tanks which have a surface / volume ratio of less than 2.62 m 2 / m 3 are preferably used for the present process. The term "surface" includes the entire wall surface of the covered mining tank including the bottom, cover and side walls. Surface / volume ratios of more than 2.62 m 2 / m 3 lead to large heat conduction losses through the walls, based on the amount of heat required in the digestion tank. Such heat loss usually requires thermal insulation on the walls exposed to the outside atmosphere. In addition, larger surface / volume ratios generally require digestion tanks with smaller dimensions, in which gassing and / or uniform mixing is difficult.

Die Verweildauer des Schlammes in der aeroben Abbauzone beeinflußt ebenfalls die autothermischen Temperaturwerte, die aufrechterhalten werden können. Das Verhältnis von Verweildauer und Temperatur wird von zahlreichen Faktoren bestimmt, unter anderem von der Abbaufähigkeit und der Stärke (dem Feststoffgehalt) des Schlammes.The retention time of the sludge in the aerobic degradation zone also influences the autothermal one Temperature values that can be sustained. The relationship between length of stay and temperature is determined by numerous factors, including the degradability and the strength (the solids content) of the mud.

Die Abbauzone 110 ist mit einem mechanischen Rührwerk 112 ausgestattet, das von der gleichen Art wie das Rührwerk 103 in der Begasungszone 102 sein kann. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um in der Abbauzone das z\.eite Gas oder den belebten Schlamm gegenüber den anderen Fluiden ständig umzuwälzen.The mining zone 110 is equipped with a mechanical agitator 112 of the same type as the agitator 103 can be in the aeration zone 102. Funds are also provided for in the mining zone to constantly circulate the second gas or the activated sludge in relation to the other fluids.

Das mindestens 80% Sauerstoff enthaltende zweite Gas wird der abgedeckten aeroben Abbauzone 110 in ausreichender Menge und Geschwindigkeit zugeleitet, um den Gehalt des Schlammes an gelöstem Sauerstoff bei mindestens 2 mg/1 zu halten.The second gas containing at least 80% oxygen is the covered aerobic degradation zone 110 in Sufficient quantity and speed supplied to the dissolved oxygen content of the sludge to be kept at at least 2 mg / 1.

Ein an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 40% wird aus der Abbauzone 110 über die Leitung 118 in einer solchen Durchflußmen^e abgezogen, daß sein Sauerstoffgehalt mindestens 35% des Sauerstoffgehalts des Sauersto'feinsatzgases ausmacht, das über die Leitung 117 eip.strömt. Das Gas in der Leitung 118 gelangt zu der abgedeckten Begasungszone 102, wobei mindestens ein größerer Teil des erwähnten ersten Gases den Sauerstoff stellt, der für die biochemische Sauerstoffanreicherung des Abwassers erforderlich ist. Falls notwendig, kann zusätzliches sauerstoffhaltiges Gas von einer externen Quelle aus zugeführt werden, um den sauerstoffhaltigen Gasstrom in der Leitung 118 zu vergrößern.An oxygen-depleted decomposition gas with an oxygen concentration of at least 40% is turned off withdrawn from the degradation zone 110 via the line 118 in such a flow rate that its oxygen content makes up at least 35% of the oxygen content of the oxygen feed gas that is passed through the line 117 eip. Flows. The gas in line 118 arrives the covered gassing zone 102, wherein at least a larger part of the mentioned first gas den Provides oxygen, which is necessary for the biochemical oxygen enrichment of the wastewater. If If necessary, additional oxygen-containing gas can be supplied from an external source to the to enlarge oxygen-containing gas stream in line 118.

Teilstabilisierter Schlamm, der im wesentlichen vollständig pasteurisiert ist, wird von der Abbauzone 110 über eine Leitung 114 dem anaeroben Behandlungsteil zugeführt. Die zweite anaerobe Abbauzone umfaßt eine Säurebildungsteilzone 120a und die Abbauzone 1206, welche als Metha fermentationsteilzone bezeichnet werden soll. Der in der Leitung 114 ankommende teilstabilisierte Schlamm wird in die Säurebildungsteilzone 120a eingeleitet und dort für eine Schlammverweildauer von 24 bis 60 Stunden gehalten, um für die notwendige Ansäuerung des Schlammes zu sorgen. Der Inhalt der Teilzone 120a wird durch ein Rührwerk 121a ständig gemischt, um Kohlehydrate, Fette und Proteine in gleichförmiger Geschwindigkeit zu niedrigeren Fettsäuren abzubauen. Der angesäuerte Schlamm wird dann aus der Teilzone 120a über eine Leitung 126Partially stabilized sludge, which is essentially completely pasteurized, is removed from the digestion zone 110 via a line 114 to the anaerobic treatment part fed. The second anaerobic degradation zone includes an acidification subzone 120a and the degradation zone 1206, which is to be referred to as the Metha fermentation sub-zone. The incoming line 114 partially stabilized sludge is introduced into the acid formation sub-zone 120a and there for a sludge retention period held for 24 to 60 hours to ensure the necessary acidification of the sludge. Of the The content of the subzone 120a is controlled by an agitator 121a constantly mixed to lower carbohydrates, fats and proteins at a uniform rate Break down fatty acids. The acidified sludge is then extracted from sub-zone 120a via line 126

ίο ausgetragen. Da die Temperatur des die Zone 120a verlassenden Schlammes noch immer in der oder nahe dem thermophilen Temperaturbereich von 45° C bis 75° C und damit über den optimalen Methanbildungswerten liegt, wird die Schlammtemperatur im allgemeinen gesenkt, um einen befriedigenden Betrieb der methanbildenden Abbauzone 1206 zu gewährleisten. Der Schlamm wird daher durch eben Wärmetauscher 115 im Gegenstrom zu einem Kühlmittelstrom geleitet, der den Wärmetauscher über eine Leitung 160 durchfließt Der den Wärmetausc!"· ;r 115 verlassende Schlamm strömt dann über eine Leitung 127 zu der Methanfermentationsteilzone. Das Wärmeaustauschmedium in der Leitung 160 kann zweckentsprechend ein Kühlwasserstrom sein, beispielsweise ein Teil des Abflusses, der das Nachklärbecken über die Leitung 106 verläßt, oder der dem Abbausystem zufließende Einsatzschlammstrom.ίο carried out. Since the temperature of the zone 120a leaving sludge is still in or near the thermophilic temperature range of 45 ° C to 75 ° C and thus above the optimal methane formation values, the sludge temperature is generally lowered in order to ensure satisfactory operation of the methane-forming degradation zone 1206. The sludge is therefore passed through the heat exchanger 115 in countercurrent to a coolant flow, which flows through the heat exchanger via a line 160 The one leaving the heat exchanger 115 Sludge then flows to the via line 127 Methane fermentation subzone. The heat exchange medium in line 160 may be used as appropriate Be the cooling water flow, for example part of the drain that the secondary clarifier via line 106 leaves, or the feed sludge flow flowing into the mining system.

Für einen optimalen Betrieb wird der Schlamm in der Methanfermentationsteilzone auf einer TemperaturFor optimal operation, the sludge in the methane fermentation sub-zone is at one temperature

jo zwischen 35° C und 40° C sowie vorzugsweise zwischen 37°C und 38°C gehalten. Der Inhalt der Zone 1206 wird mittels eines Rührwerks 1216 ständig gemischt, wodurch für eine große aktive Zerlegungszone gesorgt und die Geschwindigkeit der dort ablaufenden Stabili-jo between 35 ° C and 40 ° C and preferably between Maintained 37 ° C and 38 ° C. The content of zone 1206 is constantly mixed by means of an agitator 1216, which ensures a large active decomposition zone and the speed of the stabilizing

j-i sierungsreaktionen wesentlich erhöht wird. Der Schlammverweildauer in der Methanfermentationsteilzone liegt vorzugsweise zwischen 4 Tagen und 8 Tagen. Methangas, das durch die in der Abbcuzon^ 1206 ablaufenden biochemischen Reaktionen erzeugt wird,j-i ization reactions is increased significantly. Of the Sludge residence time in the methane fermentation subzone is preferably between 4 days and 8 days. Methane gas generated by the biochemical reactions taking place in Abbcuzon ^ 1206,

4(i verläßt diese Zone über eine Leitung 128, in der ein St/ ;mregelventil 129 liegt. Ein Teil dieses ausgetragenen Methangases kann dem Methanheizkessel 130 über eine Leitung 132 zugeführt werden, während der restliche Teil aus dem Prozeß in einer Leitung 1314 (i leaves this zone via a line 128 in which a St /; m control valve 129 is located. A portion of this discharged methane gas can be transferred to the methane boiler 130 a line 132 are fed, while the remainder of the process in a line 131

4) abgezogen wird, um eine weitere behandlung zu erfahren und/oder anderen Endverbrauchsstufen zugeführt zu werden. Der weiter stabilisierte Schlamm wird über eine Leitung 133 abgeführt.4) is withdrawn for further treatment experienced and / or fed to other end consumption levels. The further stabilized sludge will Discharged via a line 133.

Fig. 3 zeigt ein Fließschema einer weiteren Ausfüh-Fig. 3 shows a flow diagram of a further embodiment

Vi rungsform, bei der Schlamm von Abwasservor- und -nachbehandlungssxufen dem Schlammabbausystem zugeführt wird. Dabei ist eine thermophile aerobe erste Abbaur-tufe mit einer thermophilen anaeroben zweiten Abbaustufe integriert. Bisher war ein thermophilerVi approximately form, in the sludge from sewage feed and -after-treatment steps fed to the sludge removal system will. There is a thermophilic aerobic first degradation stage with a thermophilic anaerobic second Integrated mining stage. Previously was a thermophile

v> anaerober Abbau 'venig mehr als eine LaLoratoriumskuriositat. Die oben diskutierten, mit einem mesophilen anaeroben Betrieb verbundenen Probleme bekannter Anlagen bezüglich thermischer Instabilität und extremer Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Pro-Mi zeßbedingungen sind bei einem thermophilen anaeroben Abbau noch stärker ausgeprägt. Daher he! dieser Schlammbehandlungsprozeß bisher bei kommerziellen Schlammabbauanwendungen wenig Beachtung gefunden. Die Probleme der Betriebsinstabilität und übermä-Anaerobic degradation is little more than a LaLoratorium curiosity. The problems associated with mesophilic anaerobic operation discussed above are more well known Facilities related to thermal instability and extreme sensitivity to changes in Pro-Mi Measuring conditions are anaerobic for a thermophile Degradation even more pronounced. Hence hey! this sludge treatment process so far at commercial Sludge removal applications received little attention. The problems of operational instability and excessive

hi ßiger Empfindlichkeit gegenüber Prozeßschwankungen werden bei der thermophilen aeroben/anaeroben Ausführungsform auf die gleiche Weise überwunden, wie dies in Verbindung mit den Ausführun^sformenhigh sensitivity to process fluctuations are overcome in the same way in the thermophilic aerobic / anaerobic embodiment, like this in connection with the embodiments

beschrieben ist, die eine anaerobe mesophile zweiten Abbaustufe vorsehen. Bei der Anordnung nach F i g. 3 strömt Rohabwasser, das beispielsweise aus kommunalem Abwasser, industriellem Abwasser oder Regenwasser besteht, über eine Leitung 240 in eine primäre Absetzzone 241 ein, die aus einem Schwerkraftklärbekken von konventioneller Art bestehen kann. Dort wird das Abwasser in einen Primärabfluß mit vermindertem BSB-Gehalt, der über eine Leitung 201 in eine Begasungszone 202 gelangt, und einen abgesetzten Schlammstrom getrennt, der aus der Zone 241 über eine Leitung 242 abgeführt wird. Der Begasungszone 202 werden ferner über eine Leitung 218 ein sauerstoffhaltiges Belüftungsgas, über eine Leitung 250 überstehende Schlammeindickerflüssigkeit und über eine Leitung 208 belebter Rücklaufschlamm zugeleitet. Eine Misch- und Umwälzeinrichtung 203 befindet sich in der Begasungs-7nnp 202. um di? v?rschi?d?n?n, d?r Β6σ?.?ϋπσ5?οπ? zugeführten Fluide zu mischen und die gebildete Mischlüssigkeit oder das sauerstoffhaltige Belüftungsgas gegenüber den anderen Fluiden umzuwälzen. Nach einer Begasungsdauer von beispielsweise 2 bis 6 Stunden werden eine an BSB verarmte Mischflüssigkeit und ein an Sauerstoff verarmtes Belüftungsgas mit mindestens 21 Vol.-% Sauerstoff aus der Begasungszone 202 über Leitungen 204 bzw. 219 ausgetragen.is described, which provide an anaerobic mesophilic second degradation stage. In the arrangement according to FIG. 3, raw sewage, which consists, for example, of municipal sewage, industrial sewage or rainwater, flows via a line 240 into a primary settling zone 241 , which can consist of a conventional gravity septic tank. There the wastewater is separated into a primary drain with a reduced BOD content, which reaches a gassing zone 202 via a line 201 , and a settled sludge flow, which is discharged from the zone 241 via a line 242. The gassing zone 202 is also fed via a line 218 an oxygen-containing aeration gas, via a line 250 excess sludge thickening liquid and via a line 208 activated return sludge. A mixing and circulating device 203 is located in the gassing 7nnp 202. v ? rschi? d? n? n, d? r Β6 σ ?.? ϋπ σ 5? οπ? to mix supplied fluids and to circulate the mixed liquid formed or the oxygen-containing aeration gas with respect to the other fluids. After a gassing time of, for example, 2 to 6 hours, a mixed liquid depleted in BOD and an oxygen depleted ventilation gas with at least 21% by volume of oxygen are discharged from the gassing zone 202 via lines 204 and 219, respectively.

Die mit Sauerstoff angereicherte Mischflüssigkeit in der Leitung 204 gelangt zu der sekundären Absetzzone 205, wo belebter Schlamm von der gereinigten Flüssigkeit abgetrennt wird; letztere verläßt den Prozeß über eine Leitung 206. Der abgesetzte Schlamm wird über eine Leitung 207 abgeführt. Ein größerer Teil dieses Schlammes wird als Rücklaufschlamm zu der Begasungszone 202 über die Leitung 208 zurückgeführt, in der eine Umwälzpumpe 209 sitzt. Der verbleibende Teil, der 3% bis 10% des Schlammes in der Leitung 207 ausmachen kann, gelangt über eine Leitung 252 zu einem Schlammeindicker 251.The oxygen-enriched mixed liquid in line 204 passes to the secondary settling zone 205, where activated sludge is separated from the purified liquid; the latter leaves the process via a line 206. The settled sludge is discharged via a line 207. A larger part of this sludge is returned as return sludge to the aeration zone 202 via line 208, in which a circulating pump 209 is located. The remaining part, which can make up 3% to 10% of the sludge in the line 207, reaches a sludge thickener 251 via a line 252.

Der Schlammeindicker 251 konzentriert den Schlamm auf einen Feststoffgehalt zwischen 2% und 6%, so daß die Gesamtschwebstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 000 mg/1 liegt. Der eingedickte Schlammunterstrom wird über eine Leitung 245 abgeführt und mit Primärschlamm in der Leitung 242 von der primären Absetzzone 241 vereinigt, so daß ein kombinierter Schlammstrom in einer Leitung 211 entsteht. Die überstehende Flüssigkeit aus dem Schlammeindicker 251 wird über eine Leitung 250 der Begasungszone 202 zugeführt.The sludge thickener 251 concentrates the sludge to a solids content between 2% and 6%, so that the total suspended matter concentration is between 20,000 and 60,000 mg / l. The thickened sludge underflow is discharged via a line 245 and combined with primary sludge in the line 242 from the primary settling zone 241, so that a combined sludge flow in a line 211 is produced. The supernatant liquid from the sludge thickener 251 is fed to the aeration zone 202 via a line 250.

Der Schlammstrom in der Leitung 211 kann durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Schlamm aus einer zweiten Abbauzone 220 teilaufgewärmt werden; er gelangt dann über eine Leitung 248 zu einer ersten Abbauzone 210. Zuvor kann der Schlamm in der Leitung 248 mittels einer Heizeinrichtung 231 weiter erhitzt werden, in der Methangas verbrannt wird, das über eine Leitung 227 zuströmt.The sludge flow in line 211 can be partially heated by indirect heat exchange with the sludge from a second degradation zone 220; it then reaches a first degradation zone 210 via a line 248. Before this, the sludge can be further heated in the line 248 by means of a heating device 231 in which methane gas is burned, which flows in via a line 227.

Wenn die Außentemperaturbedingungen ein Erhitzen des dem Abbausystem zugeführten Schlammes unnötig machen, kann der Schlamm den Wärmetauscher 244 und die Heizeinrichtung 231 über Umgehungsleitungen 261 bzw. 263 umgehen.If outside temperature conditions make it unnecessary to heat the sludge fed to the mining system, the sludge can bypass heat exchanger 244 and heater 231 via bypass lines 261 and 263, respectively.

In der ersten abgedeckten Abbauzone 210 wird der thermophile aerobe Abbau des zuströmenden Abschlammes in der erläuterten Weise durchgeführt Belüftungsgas, das mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff und vorzugsweise mindestens 80 Vol.-% Sauerstoff enthält, gelangt über eine Leitung 217 zu der Abbauzone 210, in der ein mechanisches Rührwerk 212 sitzt.In the first covered decomposition zone 210, the thermophilic aerobic decomposition of the inflowing sludge is carried out in the manner explained. in which a mechanical agitator 212 sits.

Abbaugas verläßt die Abbauzone über die Leitung 218. Teilstabilisierter Schlamm wird von der aerober Abbauzone 210 über eine Leitung 216 in die zweite abgedeckte Abbauzone 220 eingebracht. Bei de Abbauzone 220 handelt es sich um eine thermophili anaerobe Abbauzone, in der der Schlamm auf eine Temperatur zwischen 400C und 600C sowie Vorzugs weise zwischen 45°C und 500C gehalten wird. Weil itDegradation gas leaves the degradation zone via the line 218. Partially stabilized sludge is introduced from the aerobic degradation zone 210 via a line 216 into the second covered degradation zone 220 . In de degradation zone 220 is a thermophili anaerobic degradation zone in which the sludge to a temperature between 40 0 C and 60 0 C as well as preferential is maintained between 45 ° C and 50 0 C. Because it

ίο beiden Abbauzonen ein thermophiler Betrieb erfolgt kann der teilstabilisierte Schlamm von der erster Abbauzone unmittelbar der zweiten Abbauzone züge leitet werden. Statt dessen kann es in einigen Fället erwünscht sein, in der zweiten Abbauzone mit höhereiίο there is a thermophilic operation in both mining zones the partially stabilized sludge can move from the first mining zone directly to the second mining zone be directed. Instead, in some cases it may be desirable to use higher egg in the second mining zone

ii oder niedrigeren Temperaturen gegenüber der erstet aeroben Abbauzone zu arbeiten und für diesen Zweck den teilstabilisierten Schlamm zwischen den Zonen zi erhitzen nrfer v\\ kühlen Das F.rhil^en kann mit pinp Heizeinrichtung ähnlich der Einrichtung 231 durchge führt werden. Zum Abkühlen kann ein Wärmeaustauscl des teilstabilisierten Schlamms mit dem einströmendet Schlamm erfolgen, wie dies in Verbindung mit det F i g. I und 2 erläutert ist. Da es bei einem thermophilet anaeioben Abbau noch kritischer als beim mesophilet can work ii or lower temperatures compared to the erstet aerobic degradation zone and for this purpose the partially stabilized sludge between the zones zi heat nrfer v \\ cool the F.rhil ^ s with pinp heating device similar to the device 231 Runaway leads are. For cooling, the partially stabilized sludge can be heat exchanged with the inflowing sludge, as described in connection with FIG. I and 2 is explained. Since it is even more critical with a thermophilic anaeiobic degradation than with a mesophilic

2r> anaeroben Abbau ist, in der Abbauzone Temperatur Schwankungen zu vermeiden, kann zweckmäßig ein gu isolierte" Tank vorgesehen werden, was Sicherhei gegenüber starken klimatischen Schwankungen bietet.2 r > anaerobic degradation is to avoid temperature fluctuations in the degradation zone, an appropriately insulated "tank can be provided, which offers security against strong climatic fluctuations.

In der Abbauzone 220 wird der Schlamm mittels eine:In the mining zone 220, the sludge is processed by means of a:

so mechanischen Rührwerkes 221 ständig gemischt Methangas wird über eine Leitung 223 ausgetragen. Eit Teil des Methangases wird über die Leitung 227 de Heizeinrichtung 231 zugeführt und verbrannt, um der Schlamm in der ersten Abbauzone auf der Temperatut von 45°C bis 75°C zu halten. Der verbleibende Teil wire über eine Leitung 228 ausgetragen. Der weitet stabilisierte Schlamm wird aus der zweiten Abbauzone über eine Leitung 225 ausgetragen und wird über den Wärmetauscher 244 geleitet. Er verläßt die Anlage überThus mechanical agitator 221 is constantly mixed. Methane gas is discharged via a line 223. Part of the methane gas is fed in via line 227 to the heating device 231 and burned in order to keep the sludge in the first degradation zone at the temperature of 45 ° C to 75 ° C. The remainder of the wire is discharged via a line 228. The further stabilized sludge is discharged from the second degradation zone via a line 225 and is passed via the heat exchanger 244. He leaves the facility over

jo eine Leitung 243.jo a line 243.

Aufgrund der Unterschiede hinsichtlich der Schlamm quellen weicht die biologische Aktivität in der aeroben Abbauzone gemäß Fig.3 stark von der biologischen Aktivhät in der aeroben Zone der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ab. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der dem Abbausystem als Einsatzschlamm zugeführ te Schlamm allein belebter Schlamm aus dem Sekunda ren Abwasserbehandlungssystem, während im Falle der Ausführungsform gemäß Fig.3 der einströmende Schlamm sowohl Sekundärschlamm von der Bp'?bt schlammbehandlungsstufe als auch Rohschlamm von der Rohabwasser-Absetzstufe umfaßt Weil das organi sehe Material des Sekundärschlamms in erster Linie aus lebensfähigen Mikroorganismen besteht, umfaßt det aerobe Abbau dieses Schlamms die verschiedenen biochemischen Reaktionsstufen der Zellenlysis, der Assimilation von Lysisprodukten für die Synthese von neuem lebensfähigem Material, und der Respiration Rohschlamm besteht dagegen in erster Linie au nichtlebensfähigem organischem Material, das die im Schlamm vorhandenen Mikroorganismen als Nährstof nutzen können. Dementsprechend erfährt während de: aeroben Abbaus eines Rohschlammes die Mikrobenpopulation des Schlammes eine beträchtliche Zellsynthe sephase zusätzlich zur Zellenlysis, zur Assimilation von Lysisprodukten und zur Respiration. Daher findet det aerobe Abbau des Rohschlammes mit einem größeren Maß sowohl an Zellsynthese als auch an ZellrespirationDue to the differences with regard to the swelling of the sludge, the biological activity in the aerobic degradation zone according to FIG. 3 differs greatly from the biological activity in the aerobic zone of the embodiment according to FIG. 2 from. In the embodiment according to FIG. 2 , the sludge supplied to the digestion system as feed sludge is only activated sludge from the secondary wastewater treatment system, while in the case of the embodiment according to FIG The organic material of the secondary sludge consists primarily of viable microorganisms, the aerobic decomposition of this sludge comprises the various biochemical reaction stages of cell lysis, the assimilation of lysis products for the synthesis of new viable material, and respiration, raw sludge, on the other hand, consists primarily of non-viable material organic material that the microorganisms present in the sludge can use as nutrients. Accordingly, during the aerobic decomposition of raw sludge, the microbial population of the sludge experiences a considerable cell synthesis phase in addition to cell lysis, assimilation of lysis products and respiration. Therefore, the aerobic degradation of the raw sludge takes place with a greater degree of both cell synthesis and cell respiration

als bei dem aeroben Abbau von Sekundärschlamm statt. Außerdem führt der aerobe Abbau von Rohschlamm zu einer kleineren Gesamtverminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe, als dies bei einer vergleichbaren Schlammverweildauer beim aeroben Abbau von Sekundärschlamm der Fall ist. Die resultiy ende Verminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe im Schlamm während des Abbaus stellt eine Differenz hinsichtlich der rivalisierenden Abbauprozesse von Zellsynthese und Zellrespira- in tion dar.than with the aerobic degradation of secondary sludge. In addition, the aerobic degradation of raw sludge leads to a smaller overall reduction in biodegradable volatile particulate matter than is the case with a comparable sludge retention time is the case with aerobic decomposition of secondary sludge. the resulting reduction in biodegradable suspended volatile matter in the mud during degradation represents a difference in terms of rival Represents the breakdown processes of cell synthesis and cell respiration.

Die zelluläre Respiration beim Schlammabbauprozeß ist exotherm; aus den oben diskutierten Gründen hat Rohschlamm ein höheres Wärmeerzeugungsvermögen je Gewichtseinheit an biologisch abbaufähigen fluchtigen Schwebstoffen, die beim Abbau beseitigt werden, als dies bei Sekundärschlamm der Fall ist. Dementsprechend ist bei Primärschlamrn im Vprgleirh 711 .SpWiinrJärschlamm eine niedrigere resultierende Verminderung der flüchtigen Schwebstoffe erforderlich, um in der aeroben Abbaustufe einen bestimmten Temperaturpegel zu erreichen und aufrechtzuerhalten. So kann die Ausführungsform nach Fig. 3 bei einer gegebenen Temperatur mit einem niedrigeren Grad an Verminderung von flüchtigen Schwebstoffen in der aeroben Abbauzone betrieben werden, als die aerobe Zone nach F i g. 2. Eine geringere Verminderung von abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen in der aeroben Zone des Abbausystems erfordert ihrerseits, daß die Schlammverweildaver in der anaeroben Abbauzone entsprechend verlängert wird, um eine gegebene Gesamtbeseitigung von flüchtigen Schwebstoffen zu erzielen. Weil ein erhöhter Anteil der Gesamtbeseitigung von flüchtigen Schwebstoffen in einem solchen Falle in der anaeroben Abbauzone erfolgt, kann das Primärschlamm verarbeitende System in der anaeroben Abbauzone mehr Methan erzeugen als das Abbausystem, bei dem nur Sekundärschlamm verarbeitet wird. Die Ausführungsform nach F i g. 3 ist daher von Haus aus in der Lage, größere Methanmengen als das System nach Fig. 2 zu liefern; dies geht aber auf Kosten einer erhöhten Schlammverweüdauer in der aeroben Abbauzon.·.The cellular respiration in the sludge breakdown process is exothermic; for the reasons discussed above Raw sludge has a higher heat generation capacity per unit weight of biodegradable volatile Suspended solids that are removed during degradation than is the case with secondary sludge. Accordingly is for primary sludge in the Vprgleirh 711 .SpWiinrJärschlamm a lower resulting reduction in volatile matter required to be in the aerobic degradation stage to reach and maintain a certain temperature level. So can the Embodiment of Figure 3 at a given temperature with a lower degree of degradation operated by volatile suspended matter in the aerobic degradation zone than the aerobic zone after F i g. 2. A lower reduction in degradable volatile particulate matter in the aerobic zone of the The degradation system in turn requires that the sludge dwellings in the anaerobic degradation zone be adjusted accordingly is extended in order to achieve a given total removal of volatile particulate matter. Because a increased proportion of the total elimination of volatile particulate matter in such a case in the anaerobic If the decomposition zone takes place, the primary sludge processing system can do more in the anaerobic decomposition zone Generate methane as the mining system in which only secondary sludge is processed. The embodiment according to FIG. 3 is therefore inherently able to to deliver greater amounts of methane than the system of Figure 2; but this is at the expense of increased Sludge retention time in the aerobic degradation zone. ·.

Jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele bietet die Möglichkeit, den zufließenden Schlamm zu erhitzen, bevor er in die aerobe Abbauzone eingeführt wird. Ob ein solches Erhitzen notwendig ist oder nicht, hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise den Schlammfeststoffgehalt, der Außentemperatur, der Schlammverweüdauer in der aeroben Abbauzone und der Art des zu behandelnden Schlammes. Fig.4 zeigt die Temperatur des in die erste Abbauzone einströmenden Schlammes, die erforderlich ist, um dort eine Arbeitstemperatur von 500C bei einer Schlammverweildauer von 24 Stunden aufrechtzuerhalten, als Funktion der Gesamtschwebstoffkonzentration des der ersten Abbauzone zugehenden Schlammes. Die Kurve A stellt einen kombinierten Primär- und Sekundärschlammstrom dar, bei dem das Verhältnis von Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen zu Gesamtschwebstoffen (WS/TSS) 0,75 beträgt und der biologische Wärmein- Μ halt bei 47 χ 106 J/kg beseitigte flüchtige Schwebstoffe (VSS) liegt Die Kurve B gilt für einen nichtkombinierten Sekundärschlamm mit einem VSS/TTS-Verhältnis von 0,79 und einem Wärmeinhalt von 33 χ 10* J/kg beseitigte flüchtige Schwebstoffe.Each of the exemplary embodiments described offers the possibility of heating the inflowing sludge before it is introduced into the aerobic degradation zone. Whether or not such heating is necessary depends on various factors, for example the sludge solids content, the outside temperature, the sludge residence time in the aerobic digestion zone and the type of sludge to be treated. 4 shows the temperature of the air flowing into the first reduction zone slurry which is required to maintain therein a working temperature of 50 0 C at a sludge residence time of 24 hours, as a function of the supplied Gesamtschwebstoffkonzentration Henden the first reduction zone slurry. Curve A illustrates a combined primary and secondary sludge stream in which the ratio of the content of volatile suspended solids to Gesamtschwebstoffen (WS / TSS) is 0.75, and the biological Wärmein- Μ halt at 47 χ 10 6 J / kg eliminated volatile suspended solids The curve B applies to a non-combined secondary sludge with a VSS / TTS ratio of 0.79 and a heat content of 33 χ 10 * J / kg of removed volatile suspended matter.

Wie aus den Kurven hervorgeht, erfordert bei gegebener Gesamtschwebstoffkonzentration der kombinierte Schlamm der Kurve A eine höhere Einlaßtemperatur für die aerobe Abbauzone als der Sekundärschlamm gemäß Kurve B. Infolgedessen kann ein Erhitzen des Schlammes vor dem Einleiten in die erste Abbauzone besonders dann günstig sein, wenn der Schlamm einen wesentlichen Anteil an Primärschlamm aus einer Abwasserbehandlungsanlage enthält.As can be seen from the curves, for a given total suspended matter concentration, the combined sludge of curve A requires a higher inlet temperature for the aerobic degradation zone than the secondary sludge according to curve B. As a result, heating the sludge before it is introduced into the first degradation zone can be particularly beneficial if the Sludge contains a significant proportion of primary sludge from a wastewater treatment plant.

Fig.4 zeigt ferner, daß ein thermophiler Betrieb erreicht werden kann, ohne daß der Schlamm vor dem Einleiten in die aerobe Abbauzone erhitzt zu werden braucht, wenn der Schlamm hinreichend eingedickt ist. Wenn beispielsweise ein kombinierter Schlamm (Kurve A) mit einer Gesamtfeststoffkonzentration von 4% abgebaut werden muß, braucht die Temperatur des in die thermophile aerobe Zone eingeführten Schlammes nur ungefähr 15° C zu betragen.Figure 4 also shows that thermophilic operation can be achieved without the need to heat the sludge prior to introduction into the aerobic degradation zone when the sludge is sufficiently thickened. For example, if a combined sludge (curve A) with a total solids concentration of 4% is to be degraded, the temperature of the sludge introduced into the thermophilic aerobic zone need only be about 15 ° C.

Die beschriebenen Ausführungsformen liefern einen vollständig pasteurisierten Produktschlamm, da in allen Fällen der ir! dss Abb2'js*'stsrri einströmende Schlsnirri durch die thermophile aerobe Zone hindurchgeleitet wird, deren hohe Temperatur eine vollständige Schlammpasteurisierung gewährleistet. Es kann jedoch Anwendungsfälle geben, in denen kein vollständig pasteurisierter Schlamm erforderlich ist oder der Schlamm selbst keine Pasteurisierung notwendig macht, weil keine nennenswerten Konzentrationen an Pathogenen vorliegen. F i g. 5 zeigt ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, bei der ein kleinerer Teil des einströmenden Schlammes zu der zweiten Abbauzone umgeleitet wird und die sich für derartige Anwendungsfälle eignet. Dabei wird ein größerer Teil des über eine Leitung 311 eintretenden Schlammes einer ersten abgedeckten Abbauzone 310 über eine Leitung 331 zugeführt. Der Schlamm in der Leitung 331 kann, falls erwünscht, mittels eines methanbeheizten Kessels 330 erhitzt werden.The described embodiments provide a fully pasteurized product slurry as in all Cases of ir! dss Abb2'js * 'stsrri inflowing Schlsnirri is passed through the thermophilic aerobic zone, the high temperature of which a complete Sludge pasteurization guaranteed. However, there may be use cases where no complete pasteurized sludge is required or the sludge itself does not require pasteurization, because there are no significant concentrations of pathogens. F i g. 5 shows a flow diagram of a Another embodiment, in which a smaller part of the inflowing sludge to the second degradation zone is diverted and which is suitable for such applications. A larger part of the over a Line 311 entering sludge of a first covered mining zone 310 via a line 331 fed. The sludge in line 331 can, if is desired to be heated by means of a methane-heated kettle 330.

Sauerstoffhaltiges Belüftungsgas wird der mit einer Rühreinrichtung 312 versehenen aeroben Abbauzone 310 über eine Leitung 317 zugeleitet. An Sauerstoff verarmtes Abbaugas wird aus der Abbauzone 310 über eine Leitung 318 ausgetragen. An biologisch abbaufähigen Schwebstoffen verarmter und voll pasteurisierter Schlamm gelangt über eine Leitung 316 zu einer zweiten abgedeckten Abbauzone 320, die im mesophiien Temperaturbereich arbeitet. Weil die Temperatur des die erste Abbauzone verlassenden Schlammes zwischen 45°C und 75°C liegt, muß seine Temperatur vor dem Einleiten in die Abbauzone 320 gesenkt werden. Ein kleinerer Teil des einströmenden Schlammes umgeht einen methanbeheizten Kessel 330 und die Abbauzone 310 in einer Leitung 329; er wird unmittelbar mit dem warn.en Schlamm in der Leitung 316 gemischt. Die Durchflußmenge des umgeleiteten Schlammes wird so eingestellt, daß die Temperatur des kombinierten Schlammstromes, der der anaeroben Abbauzone 320 zugeht ausreicht um eine Arbeitstemperatur zwischen 35° C und 40° C in der Zone 320 aufrechtzuerhalten.Aeration gas containing oxygen is added to the aerobic decomposition zone provided with a stirring device 312 310 supplied via a line 317. Oxygen-depleted decomposition gas is transferred from the decomposition zone 310 a line 318 discharged. Fully pasteurized and impoverished in biodegradable suspended solids Sludge arrives via a line 316 to a second covered degradation zone 320, which is in the mesophiien Temperature range works. Because the temperature of the sludge leaving the first breakdown zone is between 45.degree. C. and 75.degree. C., its temperature must be lowered before it is introduced into the degradation zone 320. A A smaller part of the inflowing sludge bypasses a methane-heated boiler 330 and the degradation zone 310 on line 329; it is immediately mixed with the warning sludge in line 316. the The flow rate of the diverted sludge is adjusted so that the temperature of the combined Sludge flow that goes to the anaerobic degradation zone 320 is sufficient to a working temperature between Maintain 35 ° C and 40 ° C in zone 320.

Methangas verläßt die Abbauzone 320 über eine Leitung 323. Ein Nebenstrom dieses Gases wird in eine Leitungsschleife 340 abgeleitet in der ein Kompressor 326 sitzt Komprimiertes Methangas wird dem Schlamm in der Abbauzone 320 beispielsweise über eine nicht dargestellte Einblasvorrichtung zugesetzt um für das Mischen und Umwälzen des Schlammes zu sorgen. Von der Leitung 323 kann ein Teil des Methangases über eine Leitung 327 za dem methanbeheizten Kesse! 330 gehen; der restliche Teil wird über eine Leitung 328 abgeführt Der weiter stabilisierte Schlamm wird über eine Leitung 325 ausgetragen. Die Vorteile desMethane gas leaves the decomposition zone 320 via a line 323. A side stream of this gas is in a Line loop 340 derived in which a compressor 326 sits Compressed methane gas is added to the sludge in the degradation zone 320, for example via a blowing device (not shown), in order for the Mix and stir the sludge. Part of the methane gas can be transferred from line 323 a pipe 327 to the methane-heated kettle! 330 go; the remaining part is via a line 328 discharged The further stabilized sludge is discharged via a line 325. The advantages of the

erläuterten Verfahrens lassen sich anhand der folgenden Beispiele deutlich machen:explained procedure can be made clear with the help of the following examples:

Beispiel [Example [

In diesem Beispiel ist das Betriebsverhalten der Ausführungs'orm gemäß F i g. 2 einem konventionellen anaeroben Hochleistungssystem gegenübergestellt. Die weitere Erläuterung geht von der Behandlung des Abschlamms einer Abwasserbehandlungsanlage mit einer Kapazität von 3,8 χ ΙΟ7 l/Tag bezogen auf das Fließschema nach F i g. 2 aus.In this example, the operating behavior of the embodiment according to FIG. 2 compared to a conventional anaerobic high-performance system. The further explanation is based on the treatment of the sludge in a wastewater treatment plant with a capacity of 3.8 7 l / day based on the flow diagram according to FIG. 2 off.

Ein Gemisch aus 50% Primärschlamm und 50% Sekundärschlamm, das anfänglich eine Temperatur von ι > 18°C hat, wird über die Leitung 111 in das Abbausystem nach Fig.2 eingeleitet. Der Schlamm, der eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 39 400 mg/1 und ein Verhäiiiiis von MÜcniigeu Schwebstoffen iu Gesamtschwebstoffen von 72% aufweist, wird in einer >o Durchflußmenge von 3,4 χ 105 l/Tag eingeführt. Um den Schlamm in der aeroben Abbauzone 110 bei einer 24stündigen Verweildauer auf einer Arbeitstemperatur von 500C zu halten, wird der einströmende Schlamm mittels des Methanheizkessels 130 auf ungefähr 23°C >> erhitzt. Ausgehend von einem Wirkungsgrad von 50% für die Umsetzung des Heizwertes von Methangas in Wärme sind für die Speisung des Heizkessels 130 ungefähr 710 mVTag des in der anaeroben Abbauzone erzeugten Methangases erforderlich. j() A mixture of 50% primary sludge and 50% secondary sludge, which initially has a temperature of ι> 18 ° C., is introduced into the degradation system according to FIG. 2 via line 111. The sludge which has a Gesamtschwebstoffkonzentration of 39 400 mg / 1 and a Verhäiiiiis of MÜcniigeu suspended iu Gesamtschwebstoffen of 72% is introduced in a> o flow rate of 3.4 χ 10 5 l / day. To keep the sludge in the aerobic digestion zone 110 at a 24-hour residence time at a working temperature of 50 0 C, the inflowing sludge by means of the methane boiler 130 to about 23 ° C >> is heated. Assuming an efficiency of 50% for converting the calorific value of methane gas into heat, approximately 710 mVday of the methane gas generated in the anaerobic degradation zone are required to feed the heating boiler 130. j ()

In der aeroben Abbauzone wird eine Verringerung des Gehaltes an flüchtigen Schwebstoffen von näherungsweise 8% erzielt (16% biologisch abbaufähige flüchtige Schwebstoffe; die biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe machen ungefähr 50% des r, Gesamtgehaltes an flüchtigen Schwebstoffen aus), so daß über die Leitung 114 der Säurebildungsteilzone 120a ein teilabgebauter Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von 26 100 mg/1 zugeleitet wird. Diese Teilzone wird bei einer 24stündigen Verweildauer bei thermophiler Temperatur betrieben. In dieser Stufe erfolgt iine 10%ige Verminderung des Anteils der einströmenden flüchtigen Schwebstoffe. Ein Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von 23 500 mg/1 geht über die Leitung 126 an die αϊ Abbauzone \20b, die eine Methanfermentationsteilzone darstellt. Aus dem ausgetragenen Schlamm wird im Wärmetauscher 115 ausreichend Wärme abgezogen, um in der Abbauzone 1206 eine Arbeitstemperatur von 38° C sicherzustellen. toIn the aerobic degradation zone, the volatile suspended matter content is reduced by approximately 8% (16% biodegradable volatile suspended matter; the biodegradable volatile suspended matter makes up about 50% of the total volatile suspended matter content), so that, via line 114 a partially degraded sludge with a volatile suspended matter content of 26,100 mg / l is fed to the acid formation subzone 120a. This sub-zone is operated with a 24-hour residence time at a thermophilic temperature. In this stage there is a 10% reduction in the proportion of inflowing volatile suspended matter. A sludge with a volatile suspended matter content of 23,500 mg / l goes via line 126 to the αϊ degradation zone \ 20b, which is a methane fermentation sub-zone. Sufficient heat is extracted from the discharged sludge in the heat exchanger 115 to ensure a working temperature of 38 ° C. in the degradation zone 1206. to

Die Methanfermentationsteilzone wird mit einer 5tägigen Schlammverweildauer betrieben, was für das integrierte System zu einer Gesamtverminderung der flüchtigen Schwebstoffe von 40% (Verringerung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe um 80%) führt Die Methanfermentationsteilzone erzeugt ungefähr 2070 m3 Methangas pro Tag, was einen Gesamtheizwert von 12 600 kWh/Tag darstellt. Nach Abzug des Methangases für den Betrieb des Methanheizkessels 130 stehen 1360 m3 Methangas pro Tag, entsprechend einem Gesamtheizwert von 8500 kWh/ Tag, zur Abgabe aus dem Schlammabbausystem zur Verfugung.The methane fermentation part zone is operated with a 5-day sludge retention time, which leads for the integrated system to an overall reduction in volatile suspended solids of 40% (reduction of the biologically degradable volatile suspended solids to 80%) of the methane fermentation part zone produces approximately 2070 m 3 methane gas per day, giving a total calorific value of 12 600 kWh / day. After deduction of the methane gas for the operation of the methane boiler 130 , 1360 m 3 of methane gas per day, corresponding to a total calorific value of 8500 kWh / day, are available for delivery from the sludge removal system.

Wenn der kombinierte Schlamm in der Menge von 3,4 χ tO5 I/Tag statt dessen einem konventionellen f;. anaeroben Hochleistungsabbautank zugeführt wird, ist eine ungefähr 13tägige Schlammverweildauer notwendig, um. die gleiche Verminderung der flüchtigen Schwebstoffe r.< erzielen. Obwohl vo;· dem konventionellen Hochleistungsabbautank 3625 m3 Methangas je Tag, entsprechend ungefähr 22 600 kWh/Tag, erzeugt werden, sind bei einer 50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme ungefähr 17 600 kWh/Tag an Heizenergie erforderlich, um die optimalen Arbeitstemperaturbedingungen in dem Hochleistungstank aufrechtzuerhalten. Das konventionelle System erfordert daher im Vergleich zu der Ausführungsform nach F i g. 2, basierend auf der notwendigen Verweildauer, 86% mehr Tankraum; außerdem stehen unter normalen Arbeitsbedingungen ungefähr 40% weniger Methan zur Abgabe zur Verfügung.If the combined sludge in the amount of 3.4 χ to 5 l / day instead a conventional f ;. anaerobic high-capacity digestion tank is fed, approximately 13 days of sludge retention time is necessary to. achieve the same reduction in volatile suspended matter r. <. Although the conventional high-performance degradation tank generates 3625 m 3 of methane gas per day, corresponding to around 22 600 kWh / day, with a 50% conversion of the calorific value into heat, around 17 600 kWh / day of heating energy are required to achieve the optimal working temperature conditions in the high performance tank. The conventional system therefore requires, as compared with the embodiment of FIG. 2, based on the required dwell time, 86% more tank space; In addition, under normal working conditions, about 40% less methane is available for delivery.

Beispiel IIExample II

Dieses Beispiel betrifft die Ausführungsform nach Fig. 5. Der zuströmende Einsatzschiamm besteht aus 50% Primär- und 50% Sekundärschlamm aus einer Abwasserbehandlungsanlage in einer Menge von 2,27 χ 105 l/Tag. Der Schlammstrom in der Leitung 311 hat eine Temperatur von 20° C und eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 4% (VSS/TSS = 0,75); er wird in einen Teilstrom von 1,74 χ 10' l/Tag, der über die Leitung 331 der thermophilen aeroben Abbauzone 310 zugeht, und einen Teilstrom von 5.J χ ΙΟ4 l/Tag aufgeteilt, der den Umgehungsstrom in der Leitung 329 bildet. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist es in diesem Falle nicht erforderlich, den Schlamm vor dem Einleiten in die Abbauzone 310 zu erhitzen. Die Verweildauer in der Abbauzone 310 beträgt ungefähr 24 Stunden; thermophile Temperaturen werden autothermisch erreicht. Ein pasteurisierter Schlamm wird bei einer Temperatur von 500C aus der Abbauzone 310 in der Leitung 316 ausgetragen und mit dem kühlen Umgehungsstrom aus der Leitung 329 gemischt. Dieser kombinierte Schlammstrom fließt dann der anaeroben Abbauzone 320 zu, wo der Schlamm in Abwesenheit von Sauerstoff ungefähr 8 Tage lang gehalten wird, was zu einer Gesamtverminderung der flüchtigen Schwebstoffe von ungefähr -^0% (80%ige Verminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe) führt. Die Abbauzone 320 erzeugt Methangas in einer Menge von ungefähr ?040 mVTag, was ungefähr 11 700 kWh/Tag entspricht. Dieses Methan kann in vollem Umfang aus dem Prozeßsystem abgegeben werden.This example relates to the embodiment according to FIG. 5. The inflowing insert sludge consists of 50% primary and 50% secondary sludge from a wastewater treatment plant in an amount of 2.27 10 5 l / day. The sludge stream in line 311 has a temperature of 20 ° C. and a total suspended solids concentration of 4% (VSS / TSS = 0.75); it is divided into a substream of 1.74 10 'l / day, which enters the thermophilic aerobic degradation zone 310 via line 331, and a substream of 5.J χ ΙΟ 4 l / day, which is the bypass flow in line 329 forms. As shown in FIG. 4, it is not necessary in this case to heat the sludge before it is introduced into the degradation zone 310. The residence time in the mining zone 310 is approximately 24 hours; thermophilic temperatures are reached autothermally. A pasteurized sludge is discharged from the degradation zone 310 in the line 316 at a temperature of 50 ° C. and mixed with the cool bypass flow from the line 329. This combined sludge stream then flows to the anaerobic digestion zone 320 where the sludge is held in the absence of oxygen for approximately 8 days, resulting in an overall volatile particulate matter reduction of approximately -0% (80% biodegradable volatile particulate matter reduction) . The mining zone 320 generates methane gas in an amount of approximately? 040 mVday, which corresponds to approximately 11,700 kWh / day. This methane can be completely released from the process system.

Wenn der kombinierte zuströmende Einsatzschlamm von 2.27 χ 105 l/Tag statt dessen einem konventionellen anaeroben Hochleistungsabbautank zugeführt wird, ist eine ungefähr 15tägige Verweildauer notwendig, um die gleiche Verminderung des Gehaltes an flüchtigen Schwebstoffen zu erzielen. Obwohl von dem konventionellen anaeroben Abbautank täglich 2550 m3 Methangas entsprechend ungefähr 14 700 kWh/Tag erzeugt werden, sind bei einer 50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme ungefähr 13 200 kWh/Tag notwendig, um in dem Hochleistungstank die optimale anaerobe Arbeitstemperatur aufrechtzuerhalten. In diesem Falle benötigt daher ein konventionelles anaerobes Abbausystem eine ungefähr 65% längere Schlammverweildauer, während nur resultierende Gasenergie entsprechend 1500 kWh/Tag gegenüber 11 700 kWh/Tag bei dem kombinierten System erzeugt werden. Nach Ausnutzung des intern erzeugten Methangases als Wärmequelle steht infolgedessen bei dem konventionellen System wesentlich weniger Methangas zur Abgabe zur Verfugung.If the combined inflowing feed sludge of 2.27 10 5 l / day is instead fed to a conventional anaerobic high-performance digestion tank, a residence time of approximately 15 days is necessary in order to achieve the same reduction in the content of volatile suspended matter. Although the conventional anaerobic digestion tank generates 2550 m 3 of methane gas per day, corresponding to around 14 700 kWh / day, with a 50% conversion of the calorific value into heat, around 13 200 kWh / day are necessary to maintain the optimal anaerobic working temperature in the high-performance tank. In this case, a conventional anaerobic digestion system therefore requires an approximately 65% longer sludge retention time, while only resulting gas energy corresponding to 1500 kWh / day compared to 11 700 kWh / day in the combined system is generated. After using the internally generated methane gas as a heat source, the conventional system has significantly less methane gas available for delivery.

Beispielexample

Dieses Beispiel vergleicht das Betriebsverhalten der Ausführungsform nach Fig. 1 mit einem konventionellen anaeroben Hochleistungssystem.This example compares the performance of the embodiment of Figure 1 with a conventional high performance anaerobic system.

Ein Sekundärschlamm aus einem der Sauerstoffanreicherung dienenden Abwasserbehandlungssystem, der anfänglich eine Temperatur von 15° C hat, wird zunächst im Wärmetauscher ',12 durch den Abfluß der anaeroben Abbauzone 20 erhitzt, worauf eine weitere Erhitzung durch den Abfluß der therm jphilen aeroben Abbauzone 10 im Wärmetauscher 15 en'olgt. Im Wärmetauscher 22 wird die Temperatur des einströmenden Schlammes von I5°C avf ungefähr 25° C gesteigert, während die Temperatur des stabilisierten Schlammes aus der Abbauzone 20 von ungefähr 35° C auf 25°C gesenkt wird. Im Wärmetauscher 15 wird die Temperatur des einströmenden Schlammes auf ungefähr 30"C gesteigert, während die: Temperatur des die Abbauzone 10 verlassenden Schlammes von ungefähr 500C auf 45°C gesenkt wird. Der einströmende Schlamm hat eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 34 400 mg/1 und ein Verhältnis von flüchtigen Schwebstoffen zu Gesamtschwebstoffen von 78%. Er wird in die Abbauzone 10 in einer Menge von 2,27 χ 105 l/Tag eingeleitet. In der Abbauzonc 10 wird eine Arbeitstemperatur von 50°C während einer Schlammverweildauer von 24 Stunden aufrechterhalten. A secondary sludge from a wastewater treatment system used for oxygen enrichment, which initially has a temperature of 15 ° C, is first heated in the heat exchanger ', 12 by the outflow of the anaerobic degradation zone 20, followed by further heating by the outflow of the thermophilic aerobic degradation zone 10 in the heat exchanger 15 follows. In the heat exchanger 22 , the temperature of the inflowing sludge is increased from 15 ° C avf to approximately 25 ° C, while the temperature of the stabilized sludge from the degradation zone 20 is decreased from approximately 35 ° C to 25 ° C. In the heat exchanger 15, the temperature of the incoming slurry to about 30 "C is increased, while the: temperature of the degradation zone 10 leaving the slurry is reduced from about 50 0 C to 45 ° C, the inflowing sludge has a Gesamtschwebstoffkonzentration of 34 400 mg /. 1 and a ratio of volatile suspended solids to total suspended solids of 78%. It is introduced into the mining zone 10 in an amount of 2.27 χ 10 5 l / day. In the mining zone 10 , a working temperature of 50 ° C is achieved during a sludge residence time of 24 hours maintain.

Eine Verminderung von ungefähr 16% der flüchtigen Schweostoffe (Senkung von 32% der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe) wird in der aeroben Stufe erzielt, so daß ein teilstabilisierter Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von 22 500 mg/1 über die Leitung 16 in die Abbauzone 20 eingespeist wird. A reduction of about 16% of the volatile sulfur matter (reduction of 32% of the biodegradable volatile suspended matter) is achieved in the aerobic stage, so that a partially stabilized sludge with a volatile matter content of 22,500 mg / l via the line 16 into the Mining zone 20 is fed.

Die anaerobe Abbauzone 20 arbeitet mit einer Verweildauer von 8 Tagen, was zu einer Gesamtverminderung der flüchtigen Schwebstoffe von 42% (Vermin derung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schweb-The anaerobic degradation zone 20 works with a residence time of 8 days, which leads to an overall reduction in volatile suspended matter of 42% (Vermin change of biodegradable volatile suspended matter

Hi stoffe von 84%) für das integrierte System führt. Die Abbauzone 20 erzeugt ungefähr 1470 m1 Methangas je Tag entsprechend einem Gesamtheizwert von ungefähr 8200 kWh/Tag. Das gesamte Methangas steht zur Abgabe zur Verfügung. Hi substances of 84%) for the integrated system leads. The mining zone 20 generates approximately 1470 m 1 of methane gas per day, corresponding to a total calorific value of approximately 8200 kWh / day. All the methane gas is available for delivery.

ι=· Wird dagegen der mit 2,27 χ 105 l/Tag einströmende Schlamm einem konventionellen anaeroben Hochleistungsabbautank zugeführt, ist eine Schkmmverweildauer von mindestens 14 Tagen notwendig, um die gleiche Verminderung des Gehalts an flüchtigenι = · If, on the other hand, the sludge flowing in at 2.27 χ 10 5 l / day is fed into a conventional anaerobic high-performance degradation tank, a dwell time of at least 14 days is necessary in order to achieve the same reduction in the volatile content

2(i Schwebstoffen zu erzielen. Obwohl bei einem derartigen konventionellen Hochleistungssystem 2400 mJ Methangas je Tag, entsprechend ungefähr 13 800 kWh/ Tag, erzeugt werden, sind bei einer 50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme ungefähr 13 200 kWh je 2 (i to achieve suspended solids. Although with such a conventional high-performance system 2400 m J methane gas per day, corresponding to about 13 800 kWh / day, are generated with a 50% conversion of the calorific value into heat, about 13 200 kWh per day

-'j Tag erforderlich, um im Hochleistungstank optimale Arbeitstemperaturbedingungen aufrechtzuerhalten. Das konventionelle anaerobe System benötigt daher ungefähr 55% mehr Tankraum; es kann eine Methangasenergie von ungefähr 7600 kWh/Tag weniger-'j day required to be optimal in the high-performance tank Maintain working temperature conditions. The conventional anaerobic system therefore needs about 55% more tank space; it can produce a methane gas energy of about 7600 kWh / day less

in abgeben als die Anlage nach Fi g. 1.in as the system according to Fi g. 1.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (18)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum. Abbau von Schlamm, bei dem wenigstens ein Teil des Schlamms durch mindestens zwei abgedeckte Abbauzonen geleitet und dabei ; unter Bildung von stabilisiertem Schlamm und Methangas nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß1. Procedure for. Degradation of sludge, in which at least part of the sludge by at least two covered mining zones passed and thereby; with the formation of stabilized sludge and Methane gas is successively exposed to aerobic and anaerobic conditions, characterized in that that a) in eine erste abgedeckte Abbauzone der '" Schlamm und ein mindestens 50 Vol.-% Sauerstoffenthaltendes Delüftungsgas eingeleitet und unter Aufrechterhaltung eines Gehalts der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1 sowie einer Gesamtschweb- '' Stoffkonzentration des Schlammes von mindestens 20 000 mg/1 gemischt werden,a) in a first covered degradation zone the '"sludge and a sludge containing at least 50% by volume of oxygen Venting gas introduced and while maintaining a content of Mixed liquid of dissolved oxygen of at least 2 mg / 1 and a total suspended '' A concentration of at least 20,000 mg / 1 in the sludge is mixed, b) der Schlamm in der ersten Abbauzone während des iMischVorgangs bei einer Temperatur im thermophiien Bereich von 45=C bis 75=C ~ gehalten wird,b) the sludge in the first degradation zone is kept during the mixing process at a temperature in the thermophilic range of 45 = C to 75 = C ~, c) das Mischen im thermophiien Temperaturbereich für eine Schlammverweildauer von 4 bis 48 Stunden unter teilweiser Verminderung des Gehalts des in die erstr Abbauzone eingeleite- "'' ten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen fortgeführt wird,c) mixing in the thermophilic temperature range for a sludge retention time of 4 to 48 hours with partial reduction in the content of the "'' introduced into the first mining zone th sludge of biodegradable volatile suspended matter is continued, d) teilstabilisierter Schlamm und an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einem Sauerstoffgehalt . m mindestens 21% aus der ersten !" Abbauzone getrennt abgetragen werden undd) partially stabilized sludge and oxygen-depleted degradation gas with an oxygen content. m at least 21% off the first ! "The mining zone will be removed separately and e) der leilstabilisieric Schlamm aus der Verfahrensstufe d) in einer ^weiten abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur von 30°C bis 600C unter anaeroben Bedingungen für eine '' Feststoffverweildaiier von etwa 4 bis 12 Tagen gehalten wird und die ausreicht, um den Gehalt des Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf unter ungefähr 40% des Gehalts des in tier Verfahrensstufe a) "' in die erste Abbaii/onc eingeleiteten Schlammes :in biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter abzusenken.e) the leilstabilisieric sludge from process step d) is kept in a ^ wide covered degradation zone at a temperature of 30 ° C to 60 0 C under anaerobic conditions for a '' solids residence time of about 4 to 12 days and which is sufficient to maintain the content of the sludge of biodegradable volatile suspended matter to less than about 40% of the content of the sludge introduced in tier process step a) "'into the first ablation: further lowering in biodegradable volatile suspended matter. 2. Verfahren nach Anspruch I, daduich gekenn- r. zeichnet, daß der in die erste Abbau/onc eingeleitete Schlamm eine Gesiimtschwcbstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 (K)O mg/1 hat.2. The method according to claim I, daduich kenn- r. draws that the initiated in the first dismantling / onc Sludge has a total solids concentration between 20,000 and 60 (K) O mg / l. 3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlamniverwcildauer in ><i der ersten Abl/uu/one zwischen 12 und 24 Stunden beträgt.3. The method according to claim I or 2, characterized in that the Schlamniverwcildauer in > <i the first oj / uu / one between 12 and 24 hours amounts to. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm vor dem füpleilen in die erste Abbau/onc ■· erhitzt wird, um die Temperatur in der Verfahrensstufe b) aufrechtzuerhalten.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Sludge before filling in the first dismantling / onc ■ · is heated to the temperature in the process stage b) maintain. ■">. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall die Temperatur in der Verfahrensslufe e) für einen ·>» mesophilen Abbau in der zweiten Abbau/onc im Bereich von )5"C bis 40"C gehalten wird.■ ">. Method according to one of the preceding Claims, characterized in that the temperature in process run e) for a ·> » Mesophilic degradation in the second degradation / onc is kept in the range of) 5 "C to 40" C. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, dal) die Temperatur in der Verfahrensslufe e) für einen Ihermophilen Abbau in »>· der /weiten Abbauzone im Bereich von 41J"C bis ■Ί0Τ gehalten wird.6. A method according to any one of claims I to 4, characterized in that dal) the temperature in the Verfahrensslufe e) for a reduction in Ihermophilen "> · the / wide degradation zone in the range of 4 1 J" C to ■ Ί0Τ is maintained. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden 7. Method according to one of the preceding Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammverweildauer in der Verfahrensstufe e) ausreichend gewählt ist, um den Gehalt des Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf weniger ais ungefähr 20% des Gehalts des in der Verfahrensstufe a) in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter herunterzudrücken. Claims, characterized in that the sludge retention time in process stage e) is chosen sufficiently to the content of the sludge of biodegradable volatile Suspended solids to less than about 20% of the content of the process step a) in the first Degradation zone introduced sludge to further press down biodegradable volatile suspended matter. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der zweiten Abbauzone gemischt wird, indem Methangas entgegen dem dort befindlichen Schlamm umgewälzt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Sludge in the second mining zone is mixed by adding methane gas against the one located there Sludge is circulated. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgas vor dem Einleiten in die erste Abbauzone zwecks Aufrechterhaltung der Temperatur in der Verfahrensstufe b) erhitzt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ventilation gas before being introduced into the first mining zone in order to maintain the temperature in the Process stage b) is heated. 10. Verfahren n:ich einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzonc durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der zweiten Abbauzone alisgetragenen, weiter stabilisierten Schlamm erhitzt wird.10. Procedure n: i any of the preceding Claims, characterized in that the sludge before being introduced into the first mining zone further stabilized by indirect heat exchange with the alis carried from the second mining zone Mud is heated. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Verfahrensstiife e) im Bereich von 35°C bis 40'C gehalten wird und daß der erhitzte Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzonc durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der ersten Abbaiizone aufgetragenen, teilstabilisierien Schlamm weiter erhitzt wird.11. The method according to claim 10, characterized characterized in that the temperature in the process stage e) is kept in the range from 35 ° C to 40'C and that the heated sludge before it is fed into the first mining zone by indirect Heat exchange with that from the first Abbaiizone applied, partially stabilized sludge is heated. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abbauzone mit einer Ansäiierungsteil/one und einer Mcthunfcrmcntationstcil/ouc versehen ist, teilstabilisierter Schlamm aus der ersten Abbaiizonc in die Aiisaucrungstcil/one eingeleitet und zum Ansäuern des Schlammes dort für eine ivchiammverweilduuer von 24 bis 60 Stunden gehalten wird, angesäuerter Schlamm aus der Ansäiieningsteil/one ausgetragen und in die Mclhanfcrmciitaiionsteilzone eingeführt sowie dort bei einer temperatur zwischen 331C und K)'C für eine Schlammverweii>wi"r von I l)is 8 tagen gehalten wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second degradation zone is provided with an Säiierungteil / one and a Mcthunfcrmcntationstcil / ouc, partially stabilized sludge from the first Abbaiizonc introduced into the Aiisaucrungstcil / one and for acidification of the sludge there for an ivchiammverweilduuer is held by 24 to 60 hours, discharged and introduced into the Mclhanfcrmciitaiionsteilzone and there at a temperature between 33 1 C and K) 'C for a Schlammverweii> wi "r of I l) is 8 days held acidified sludge from the Ansäiieningsteil / one will. I 3. Verfahren nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der Melhanfermcntationstcil/one auf einer Temperatur zwischen 37'('und IK'C gehalten wird.I 3. The method according to claim 12, characterized in that the sludge in the Melhanfermcntationstcil / one is kept at a temperature between 37 '(' and IK'C. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oiler I 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der Ansäiicrungstcil/one auf einer Temperatur zwischen ti'C und 7r)'C gehalten und der angesäuerte, .ins der Ansäiieningstcilzone aiisgciragcnc Schlamm vor umleiten in die MclIianfcrmcnlalionMcilzoiic ;iuf eine Temperatur von 3r>C bis 10 C gekühlt wird.14. The method according to claim 12 oiler I 3. characterized in that the sludge in the Ansäiicrungstcil / one held at a temperature between ti'C and 7 r ) 'C and the acidified, .ins the Ansäiieningstcilzone aiisgciragcnc sludge before diverting into the MclIianfcrmcnlalionMcilzoiic ; it is cooled to a temperature of 3 ° C to 10 ° C. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dal) der in die erste Abbau/om* eingeleitete Sclilmtitt aus l'rimiirschlamni und (iberschiißsclilainm einer Abwasserbelebungsanlage besieht.15. Method according to one of the preceding Claims, characterized in that) in the first dismantling / om * initiated dissolution from l'rimiirschlamni and (iberschiißsclilainm a wastewater activated sludge plant considered. 16. Verfahren nacii einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in die erste Abhaii/onc eingeleitete llelüftungsgas mi.idestens 80 Vol. % Sauerstoff enthalt, das aus der ersten Abbaii/mic abgezogene Abhaugas einen Sauerstoffgehalt von mindestens 40% hat und16. Procedure nacii one of the preceding Claims, characterized in that the ventilation gas introduced into the first ventilation gas at least Contains 80% by volume of oxygen, the extraction gas withdrawn from the first Abbaii / mic one Has an oxygen content of at least 40% and mindestens 35% des Sauerstoffgehalts des in die erste Abbauzone eingeleiteten Belüftungsgases ausmacht, und dieses Abbaugas in eine abgedeckte Begasungszone einer Abwasserbelebungsanlage als mindestens der größere Teil des einer Begasungszone zugeführten Belüftungsgases eingeleitet wird, während der Oberschußschlamm der Abwasserbelebungsanbge in die erste Abbauzone eingespeist wird.at least 35% of the oxygen content of the aeration gas introduced into the first degradation zone makes up, and this degradation gas in a covered fumigation zone of a wastewater activation system as at least the greater part of the aeration gas supplied to a gassing zone is introduced, during the excess sludge of the wastewater activation system is fed into the first mining zone. 17 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus der zweiten Abbauzone ausgetragenen Methangases mit sauerstcffhaltigem Gas gemischt und unter Bildung von Wärme verbrannt wird, mittels derer der Schlamm in mindestens einer der beiden Abbauzonen auf erhöhter Temperatur gehalten wird.17 The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a part of the methane gas discharged from the second extraction zone is mixed with oxygen-containing gas and is burned with the formation of heat, by means of which the sludge in at least one of the both degradation zones is kept at an elevated temperature. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verbrennen von Methangas mit sauerstoffhaltigem Gas der Schlamm in der ersten Abbauzone auf der Temperarjr von 45"C bis 75°C gehalten wird.18. The method according to claim 17, characterized in that the sludge in the first degradation zone is kept at the temperature of 45 "C to 75 ° C by burning methane gas with oxygen-containing gas.
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