DE2815507A1

DE2815507A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermophilen biochemischen abwasserreinigung

Info

Publication number: DE2815507A1
Application number: DE19782815507
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Albersmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1979-10-18
Also published as: GB2029391B; GB2029391A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermophilen biochemischen Abwasserreinigung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermophilen biologischen Reinigung von Abwässern, bei dem das zu reinigende, auf 310 - 345 K erwärmte Abwasser durch eine Mikroorganismen enthaltende, 310 - 345 K warme Zone in Form eines beliebig ausgebildeten, biologischen Reaktionsraumes geleitet wird, wobei der für den Stoffwechsel der thermophilen Organismen erforderliche Sauerstoff nicht nur über den im Abwasser enthaltenen, durch die Abwassertemperatur begrenzten Gehalt an gelöstem Sauerstoff gedeckt wird, sondern hauptsächlich gasförmig als Luft oder Sauerstoff zur Verfügung steht. Das Verfahren bedient sich demzufolge aller Methoden, mit Ausnahme der Belebungsmethode mit direkter Abwasserbelüftung bzw. -begasung.

Bei der thermophilen aeroben Reinigung von Abwässern ist es erforderlich, den an den Reinigungsvorgängen beteiligten aerob thermophilen Mikroorganismen möglichst viel Sauerstoff für ihre physiologische Leistungen bereitzustellen. Diese Bereitstellung von Sauerstoff wird begrenzt durch die Abhängigkeit der Lösungsberei,tschaft des Sauerstoffs von der Wassertemperatur. Da die Abwasserreinigung bei 310 - 345 K erfolgt, muß entweder sehr stark oder sehr lange belüftet werden. Eine starke Belüftung ist hierbei mit einer außergewöhnlichen Schaumbildung verbunden, die der technischen Durchführbarkeit Grenzen setzt. Lange Aufenthaltszeiten sind daher wegen der Notwendigkeit genügender Sauerstoffbereitstellung erforderlich. Lange Aufenthaltszeiten mit ausreichenden Belüftungszeiten für die Sauerstoffversorgung setzen große Bauvolumina für die Reinigungsanlagen voraus.

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Die bisher bekannte Reinigung von Abwässern mit Hilfe thermophiler Bakterienstämme nach der Belebungsmethode ist ein bekanntes Verfahren, das auch Flüssigkompostierung genannt wird. Bei Durchführung dieses Verfahrens sind sehr lange Verweilzeiten erforderlich, was einerseits auf die hohe Konzentration der zu reinigenden Abwasserinhaltsstoffe, zum anderen auf die geringe Lösungsbereitschaft von warmen Wasser für Sauerstoff zurückzuführen ist. Durch die langen Verweilzeiten bedingt, erfordert das Verfahren sehr hohe Betriebs- und Investitionskosten. Die einfache technische Durchführbarkeit wird darüberhinaus erheblich durch die starke Schaumentwicklung beeinträchtigt, die bei Belüftung von thermophil betriebenen Belebungsanlagen zu beobachten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aerobe thermophile Abwasserreinigung zu ermöglichen, die gegenüber dem jetzigen Stand der Technik mit wesentlich verringerten Aufenthalts- und davon abhängig Belüftungszeiten auskommt und die in ihrer technischen Durchführbarkeit nicht durch Schaumentwicklung beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zu reinigende Abwasser nicht belüftet oder begast wird, um über' den im Wasser gelösten Sauerstoff die thermophilen Mikroorganismen mit Sauerstoff zu versorgen, sondern daß das zu reinigende Abwasser in feiner Verteilung durch eine 310 - 345 K warme Zone geleitet wird, wobei der für den Stoffwechsel der thermophilen Organismen erforderliche Sauerstoff nicht nur über den im Abwasser enthaltenen, durch die Abwassertemperatur begrenzten Gehalt an gelöstem Sauerstoff gedeckt wird, sondern hauptsächlich gasförmig als Luft oder Sauerstoff oder als sauerstoffangereicherte Luft zur Verfügung" steht.

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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem vornehmlich turmartigen Behälter, dessen Grundfläche trichterförmig ausgebildet ist. Im übrigen ist der Behälter an keine vorgeschriebene Form gebunden. Der turmartige Behälter ist nach oben und unten verschlossen. Der obere Verschluß erfolgt z.B. durch einen Deckel, der untere Verschluß z.B. durch einen Trichter mit Abwasserablaufrohr. Der Behälter ist mit Füllkörpern gefüllt, wie sie aus der Tropfkörpertechnik bekannt sind. Diese Füllkörper können aus Lavabrocken, keramischen Körpern, Steinen oder Gebilden aus Kunststoff bestehen. Wichtig ist, daß ein genügend großes inneres Hohlraumvolumen gewährleistet ist und das die innere Oberfläche möglichst groß ist. Die Füllkörperfüllung erreicht weder die obere noch die untere Begrenzung des Behälters. Oben ist ein Freiraum vorgesehen, der die Abwasserverteilungsvorrichtung aufnimmt. An der unteren Begrenzung des Behälters ist ein Freiraum, der an seiner tiefsten Stelle in ein Abwasserablaufrohr mündet. Der Behälter wird von oben mit zu reinigendem Abwasser beschickt. Die Verteilung der Abwässer auf der Oberfläche der Füllkörper wird durch in der Abwassertechnik bekannte Drehsprenger, Prallteller, Siebteller und ähnliche Vorrichtungen durchgeführt, die der möglichst gleichmäßigen Verteilung der Abwässer dienen. In dem frei von Füllkörpern befindlichen Freiraum im oberen Teil des Behälters in Höhe der Abwasserverteilungsvorrichtung befinden sich einer oder mehrere Rohrleitungsanschlüsse. Diese Rohrleitungsanschlüsse dienen der Belüftung des Behälters, wobei die Luft von oben nach unten durch den Behälter strömt für den Fall, daß keine zusätzliche Belüftung des Behälters erfolgt. Sie verläßt den Behälter über das Abwasserablaufrohr. Erfolgt eine zusätzliche Belüftung des Behälters, so kann die Luft sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten durch den Behälter geleitet werden. Die Absaug- bzw. Abluftrohre sind dann unten bzw. oben am Behälter angebracht.

Zur Verhinderung der Auskühlung des Behälterinhaltes kann die durchgeleitete Luft erwärmt werden.

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Eine Erhöhung des Luftdruckes im Behälter läßt sich mit Rückschlagventilen bzw. Überdruckventilen und/oder Sperrwasser am Abwasserablauf, das über Syphon mit Heberabzug auf gleicher Höhe gehalten wird, erzielen.

Erfolgt die Sauerstoffversorgung der thermophilen Mikroorganismen mit gasförmigen Sauerstoff, so ist der turmartige Behälter nach oben und unten gasdicht verschlossen. Der obere Verschluß erfolgt z.B. durch einen Deckel, der untere Verschluß z.B. durch einen mit teilgereinigtem Abwasser gefüllten Raum. Das Wasser dient als Sperrwasser und wird, wie oben schon beschrieben, über einen Syphon mit Heberabzug auf gleicher Höhe gehalten. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Messung des Luft- und/oder Sauerstoffdruckes im Behälter vorhanden, die an irgendeiner Stelle des Behälters, günstigerweise aber im oberen füllkörperfreien Freiraum angebracht ist.

Die Neuheit der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren, welches es ermöglicht, hoch verschmutzte Abwasser thermophil zu reinigen, ohne sehr lange Aufenthaltszeiten und intensive Schaumbildung in Kauf nehmen zu müssen. Die Aufenthaltszeiten in thermophilen Reinigungsanlagen nach den bisher bekannten Methoden betragen etwa 7-10 Tage bei intensiver Schaumbildung. Die Aufenthaltsζeiten nach vorliegender Erfindung können auf 1-3 Tage reduziert werden, ohne daß sich Schaum entwickelt. Die an der thermophilen Abwasserreinigung beteiligten Mikroorganismen werden unmittelbar und nicht erst über den in Abwasser gelösten Luftsauerstoff mit Sauerstoff versorgt. Die Mikroorganismen nehmen also direkt über ihre Zellmembran Luftsauerstoff und/oder gasförmigen Sauerstoff auf/ was eine beträchtliche Leistungssteigerung der Organismen zur Folge hat. Dadurch wird Einfluß genommen auf den die Reinigungsleistung der thermophilen Organismengruppe begrenzenden Faktor Sauerstoff, der nach den bisher bekannten Verfahren nur über den im 310 - 345 K warmen Abwasser gelösten Sauerstoff den Mikroorganismen zur Verfügung stand. Diese Sauerstoffmenge ist aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit von Sauerstoff im Wasser nur sehr begrenzt und verursacht daher lange Verweilζeiten in thermophilen Belebungsanlagen.

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Verfahrensbedingt steht der Sauerstoff bei vorliegenden Verfahren in wesentlich höherem Maße zur Verfügung und wird nicht für die Mikroorganismen durch die geringe Sauerstoffsättigungskonzentration des 310 - 345 K warmen Abwassers begrenzt.

Zudem ist die Ausnutzungsquote gasförmigen Sauerstoffs für die Mikroorganismen wesentlich höher als die in Wasser gelösten Sauerstoffs und kann zusätzlich durch Erhöhung des atmosphärischen Drukkes in der thermophilen Reinigungskammer wesentlich verbessert werden.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird in den Zeichnungen beispielhaft schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen geschlossenen Behälter (1), der mit einer Wärmeisolierung (2) versehen ist. In dem oberen Freiraum (3) des Behälters wird das zu behandelnde Abwasser über eine Verteilvorrichtung (4) , in die es aus einem Pumpensumpf (5) mit einer Pumpe (6) über eine Rohrleitung (7) gebracht wurde, möglichst fein und gleichmäßig über die Füllkörper (8), welche den mittleren Teil des Behälters (1) einnehmen, verteilt. Im trichterförmig ausgebildeten unteren Freiraum (9) des Behälters (1) wird das durchlaufende Abwasser gesammelt und über ein Ablaufrohr (10) in ein Sammelbecken (11) geleitet. Aus dem Sammelbecken (11) wird ein Teil des Abwassers zur weiteren Behandlung oder zum Ablauf in den Vorfluter über eine Ablaufrinne (12) abgezogen. Der andere Teil des Abwassers wird aus der gegenüberliegenden Ablaufrinne (13) in den Pumpensumpf (5) zurückgeführt, um abermals die Füllkörper (8) zu durchlaufen. Der von den Mikroorganismen verbrauchte Sauerstoffanteil aus der Luft und der mit dem ablaufenden Wasser mitgeführte Teil der Luft werden durch über den Rohrstutzen (14) nachströmende Luft ersetzt.

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Fig. 2 zeigt den Behälter (1) mit dem im wesentlichen gleichen Funktionsablauf wie Fig. 1, jedoch ergänzt um eine Heizeinrichtung (15) für die Behälterwand, ein Heizregister (16) für den Behälter und eine Heizschlange (17) für das Sammelbecken (11).

Fig. 3 zeigt den Behälter (1) mit dem im wesentlichen gleichen Funktionsablauf wie in Fig. 1 und Fig. 2, jedoch ergänzt um eine Vorrichtung (18) zum Austausch der Wärme des abfließenden Wassers mit der zuströmenden Luft und einem Wärmetauscher (19) zum Austausch der Wärme der ausströmenden mit der zugeführten Luft.

Fig. 4 zeigt den Behälter (1) mit dem im wesentlichen gleichen Funktionsablauf wie Fig. 1 bis 3, jedoch im Gegensatz dazu mit gasförmigem Sauerstoff versorgt, über die Rohrleitung (20) mit dem Manometer (21) und dem Regelventil (22) erfolgt die Sauerstoff zugabe in den Behälter (1). Am unteren Ablauf (23) erfolgt der gasdichte Verschluß des Behälters über Druckventil (24) oder mittels Sperrwasser, das über den Syphon (25) mit Heberabzug (26) auf einstellbarer Höhe gehalten wird.

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Claims

Anspruc VerfahrerT^und Vorrichtung zur thermophilen biologischen Abwasserbehandlung bei 310 - 345 K, bei dem das zu reinigende Abwasser durch eine mit Mikroorganismen besetzte, beheizte Zone in Form eines beliebig ausgebildeten biologischen Reaktionsraumes geleitet wird und der für die Abbauleistung der Mikroorganismen erforderliche Sauerstoff in größerer Menge zur Verfügung steht als der 02-Sättigungskonzentration von 310 - 345 K warmem Wassers entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Sauerstoff den Mikroorganismen entweder als Luft oder als Sauerstoff oder als sauerstoffangereicherte Luft gasförmig zur Verfügung steht.

Anspruch 2 Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Behälters beheizt wird.

Anspruch 3 Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwandung beheizt wird.

Anspruch 4 Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abwasser außerhalb des Behälters erwärmt wird.

Anspruch 5 Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Behälters durch zugeführte erwärmte Luft beheizt wird.

Anspruch 6 Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Behälters und/oder des Abwassers und/oder der Luft mit Dampf, Heißwasser oder Warmwasser erfolgt.

Anspruch 7

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die dem Behälter zugeführte Luft oder das dem Behälter zugeführte Abwasser mit der aus dem Behälter ausströmenden Luft und/oder dem aus dem Behälter ausströmenden teilgereinigten Abwasser über einen Wärmeaustauscher erwärmt wird.

Anspruch 8

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Isolation gegen Wärmeverluste aufweist.

Anspruch 9

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß durch infolge des Abwasserablaufes aus dem unteren Freiraum entstehenden Sog Luft aus dem Behälter entfernt wird und daß über eine oder mehrere Öffnungen in der Behälterwandung im oberen Freiraum Luft zum Druckausgleich nachströmt.

Anspruch 1O

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß dem Innenraum des Behälters Druckluft zugeführt wird.

Anspruch 11

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft dem unteren Freiraum des Behälters zugeleitet und am oberen Freiraum des Behälters abgeleitet wird.

Anspruch 12

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft dem oberen Freiraum des Behälters zugeleitet und am unteren Freiraum über das Abwasserablaufrohr abgeleitet wird.

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Anspruch 13

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft unter Überdruck zugegeben und durch geeignete Mittel im Behälter gehalten wird.

Anspruch 14

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß dem Innenraum des Behälters gasförmiger Sauerstoff zugeführt wird.

Anspruch 15

Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß der zugegebene. Sauerstoff unter überdruck zugegeben und durch geeignete Mittel im Behälter gehalten wird.

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