DE3316720A1

DE3316720A1 - Fermenter and process for the continuous, anaerobic, biological degradation of waste waters

Info

Publication number: DE3316720A1
Application number: DE19833316720
Authority: DE
Inventors: Peter Domat Fluri; Peter Dr. sc. nat. Chur Good; Radomir Dipl.-Ing. Chem. Moudry; Richard Dipl.-Ing. ETH Chur Voser
Original assignee: EMS Inventa AG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung; Uhde Inventa Fischer AG
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1984-11-08

Abstract

Fermenter for the continuous, anaerobic degradation of waste waters with the production of biogas, comprising a plurality of chambers situated one after the other (seen in the flow direction of the waste water through the fermenter), which chambers are filled with the liquid to be degraded, and the liquid level decreasing from chamber to chamber. The liquid flows, or is advantageously pumped, through all the chambers. Each chamber is furnished with supports, which are colonised by the anaerobic bacterial strains, and further devices. The supports are preferably plastic material, that is polyethylene terephthalate fibre material, which has advantageously been processed to form nets or the like. The clarified water is withdrawn after the last chamber. The biogas is likewise advantageously withdrawn in the vicinity of the outflow position of the clarified waste water. The advantages of the fermenter according to the invention and of the process according to the invention for waste water purification using this fermenter are: concentration gradient (decreasing in the direction of flow), plug flow, immobilisation, uniform gas solubility in the entire fermenter because of restricted height, improved ability to monitor the entire unit, since it is a multichamber system, has a high outgassing surface area, and can be operated at 35 DEG C or 50-70 DEG C. <IMAGE>

Description

Fermenter und Verfahren zum kontinuierlichen, anaeroben,Fermenter and process for continuous, anaerobic,

biologischen Abbau von Abwässern.biodegradation of wastewater.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fermenter und ein Verfahren zur Aufbereitung von industriellen Abwässern durch Einwirkung von anaeroben Bakterien.The present invention relates to a fermenter and a method for the treatment of industrial wastewater through the action of anaerobic bacteria.

Bedingt durch den zunehmenden Anfall von industriellen Abwässern der verschiedensten Art, welche durch ihren teilweise beträchtlichen Anteil an mitgeführten Schadstoffen eine erhebliche Umweltgefährdung darstellen, werden zuverlässige Abwasseraufbereitungs-Systeme immer wichtiger und dringlicher. Neben den bisher angefallenen Abwässern verschiedener Industriebereiche, wie z.B. der chemischen,der nahrungsmittelverarbeitenden oder der Textilindustrie, fallen in neuerer Zeit durch die Bemühungen verschiedener Länder,chemische Grundstoffe sowie Treibmittel auf fermentativem Wege herzustellen, zunehmend Verunreinigungen an, welche verbesserte Verfahren zur biologischen Aufbereitung der Abwässer erfordern.Due to the increasing accumulation of industrial wastewater from of various kinds, which due to their sometimes considerable share of carried Reliable wastewater treatment systems are used as hazardous substances for the environment more and more important and urgent. In addition to the previously accumulated wastewater, various Industrial sectors, such as chemical, food processing or the textile industry, in recent times, due to the efforts of various countries, chemical To produce raw materials and leavening agents by fermentation, increasingly impurities which require improved processes for the biological treatment of wastewater.

In neuerer Zeit wurde vor allem der anaerobe Abbau von gelösten organischen Stoffen durch das Zusammenwirken verschiedenster anaerob lebender Bakterienstämme in mancherlei Hinsicht untersucht. Das hat zur Folge, dass anaerobe Systeme in zunehmendem Masse bei geeigneter Prozessführung zur Aufbereitung von industriellen Abwässern herangezogen wurden.In recent times, the anaerobic breakdown of dissolved organic has been the main activity Substances through the interaction of various anaerobically living bacterial strains studied in some ways. As a result, anaerobic systems are increasing Mass with suitable process management for the treatment of industrial wastewater were used.

Es sind diverse Verfahren zur anaeroben biologischen Klärung von Abwässern bekannt geworden, welche sich unterschiedlicher Prozessführung bedienen. Die bekannten anaeroben Klärgefässe, welche meist als Durchlaufsysteme und ohne besondere Vorkehrungen oder Einrichtungen ausgeführt sind, können nur in den einfachsten in der Praxis vorkommenden Fällen befriedigen, da keine Möglichkeit besteht, eine Austragung der aktiven anaeroben Bakterienmasse zu verhindern. Das bedeutet, dass jener Anteil der aktiven, teilungsfähigen Bakterien, welche nach entsprechender hydraulischer Verweilzeit das Gärgefäss verlassen, nachgebildet werden müssen. Da beim Abbau von organischem Material auf anaerobem biologischem Wege neben säurebildenden vor allem auch methanbildende Bakterien vorhanden sein müssen, welche eine bemerkenswert langsame Teilungsrate aufweisen ( A.I. Zehnder et al.: "Arch. of Mlcrobiol./, no. 124, 1 (1980 ), führen diese einfachen Durchlaufprozesse bei Einsatz von industriellen Abwässern, welche oft noch toxische Bestandteile enthalten, zu unbefriedigenden Resultaten, da kaum eine erwünschte hohe Bakterienkonzentration im Gärgefäss aufrecht erhalten werden kann. Aufgrund der Ueberlegung, dass die aktive Bakterienmasse im Gärgefäss zurückgehalten werden sollte, damit der Nachteil der Gleichsetzung von hydraulischer Verweilzeit mit jener der Bakterien-Verweilzeit aufgehoben wird, sind verschiedene Festbettreaktoren, welche zumindest teilweise die aktive Bakterienmasse zu binden vermögen, bekannt geworden ( DE-OS 30 43 160, DE-OS 25 20 742, CH-PS 582 630 ).There are various processes for the anaerobic biological treatment of wastewater became known, which use different process management. The known anaerobic clarification vessels, which are mostly as flow systems and without special precautions or facilities run can only be in the simplest in practice Satisfy occurring cases, since there is no way to get a Prevent discharge of the active anaerobic bacterial mass. It means that that proportion of the active, dividable bacteria, which after corresponding hydraulic dwell time leave the fermentation vessel, must be reproduced. There in the breakdown of organic material in an anaerobic biological way in addition to acid-forming above all, methane-forming bacteria must also be present, which is a remarkable one show slow division rate (A.I. Zehnder et al .: "Arch. of Mlcrobiol./, no. 124, 1 (1980), perform these simple continuous processes when using industrial Wastewater, which often still contains toxic components, becomes unsatisfactory Results, as there is hardly any desired high bacterial concentration in the fermentation vessel can be obtained. Based on the consideration that the active bacterial mass in the Fermentation vessel should be withheld in order to avoid the disadvantage of equating hydraulic retention time is canceled with that of the bacteria retention time various fixed bed reactors, which at least partially contain the active bacterial mass able to bind, became known (DE-OS 30 43 160, DE-OS 25 20 742, CH-PS 582 630).

Darin wurden Füllmaterialien, welche in Aufwärtsströmung durchflossen werden, wie einfachere, z.B. Gestein, Keramikmaterial usw.> oder kompliziertere, z.B. Glasstäbe u.a.m.In it were filling materials, which flowed through in an upward flow like simpler ones, e.g. rock, ceramic material etc.> or more complicated ones, e.g. glass rods etc.

verwendet.used.

Ein Nachteil dieser Verfahren besteht vor allem darin, dass durch das Einführen kompakter Füllkörper ein beträchtlicher Teil des an sich verfügbaren Reaktionsraumes im Klärgefäss nicht ausgenutzt wird und dass die verfügbare Oberfläche der Träger aufgrund der Schichtung und gegenseitigen Behinderung stark vermindert wird. Ein weiterer Nachteil derartiger Verfahren ist die Verstopfungsgefahr solcher Filter, welche aufgrund ihrer Struktur schon bei kleinsten Mengen an anfallenden Feststoffen auftreten kann. Zudem bringt die normale, meist verwendete Auslegung von bekannten Festbettreaktoren, welche aktive Bakterienmasse zurückhalten können, bei Verwendung verschiedener Abwässer weitere Probleme mit sich, welche zu Störungen der normalen Funktionsfähigkeit des jeweiligen Systems führen können.A disadvantage of this method is that it is due to the introduction of compact packing a considerable part of what is available per se Reaction space in the clarifier is not used and that the available surface the carrier is greatly diminished due to the layering and mutual obstruction will. Another disadvantage of such methods is the risk of clogging Filters, which, due to their structure, can be used even in the smallest of quantities at occurring solids can occur. In addition, brings the normal, mostly used Design of known fixed bed reactors, which retain active bacterial mass further problems can arise when using different types of wastewater, which can lead to disturbances of the normal functionality of the respective system.

Bei der meist angewandten Prozessführung, welche gewöhnlich darin besteht, dass zylinderförmige, vertikal angeordnete Reaktoren mit entsprechendem Festbett von unten nach oben oder umgekehrt durchflossen werden ( DE-OS 30 43 160, DE-OS 25 20 742 ) besteht die Gefahr, dass durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse, welche durch die Flüssigkeitssäule erzeugt werden, in Funktion der Höhe unterschiedliche Gaslöslichkeits-Verhältnisse entstehen. Wenn man mit solchen Systemen Abwässer aufbereitet, welche z.B. einen hohen Sulfatgehalt aufweisen, können durch Einwirkung von sulfatreduzierenden Bakterien hohe und vor allem unterschiedliche Schwefelwasserstoff-Konzentrationen entstehen, welche vor allem für die methanbildenden Bakterien sehr toxisch wirken können. Diese Tatsache ist jedoch zu berücksichtigen, da es viele Abwässer gibt, welche hohe Sulfatgehalte aufweisen ( Fermentationsindustrie ). Die vielfach bis anhin verwendeten Systeme ( vertikal durchströmte Festbettreaktoren) sind aber auch in ihrer Produktivität limitiert, da das aufsteigende Gas, welches zum Teil in der Packung des Reaktors zurückgehalten wird, plötzlich und unvorhersehbar in grossen Blasen aufsteigen kann, was zur Folge hat, dass am Träger haftende Bakterienmasse mitgerissen und ausgetragen wird, und dies wiederum hat zur Folge, dass die Abbaurate nachlässt, weil die Rückhaltung der Bakterienmasse nicht mehr kontrolliert werden kann.In the most widely used litigation, which is usually in it consists that cylindrical, vertically arranged reactors with corresponding Fixed bed can be traversed from bottom to top or vice versa (DE-OS 30 43 160, DE-OS 25 20 742) there is a risk that the different pressure conditions, which are generated by the column of liquid, different as a function of the height Gas solubility conditions arise. If you treat wastewater with such systems, which have a high sulphate content, for example, can be reduced by the action of sulphate-reducing agents Bacteria have high and, above all, different concentrations of hydrogen sulfide arise, which are very toxic, especially for the methane-forming bacteria can. However, this fact must be taken into account, since there is a lot of sewage, which have high sulphate contents (fermentation industry). Many times up systems used previously (fixed bed reactors with vertical flow) are also limited in their productivity, because the rising gas, which is partly in the Packing of the reactor is withheld suddenly and unpredictably in large quantities Bubbles can rise, with the result that bacterial mass adhering to the carrier is carried away and carried away, and this in turn has the consequence that the rate of degradation decreases because the retention of the bacterial mass can no longer be controlled can.

Der Einsatz von einfachen Klärgefässen, welche nur mit einer flockulierungsfähigen Bakterienmasse ausgerüstet sind, welche zuweilen noch durch speziell konstruierte Abscheidevorrichtungen am Austritt gehindert wird, kann wohl für verschiedene Anwendungen in Betracht kommen ( US-PS 3 989 597 ) , doch hat diese Art der anaeroben Aufbereitung ebenfalls bestimmte Nachteile, welche vor allem in einer gewissen Inhomogenität des Fliessverhaltens zu sehen ist. Dies kann dazu führen, dass Kurzschluss-Strömungen auftreten, weil bekannte Veränderungen des Flockverhaltens von Bakterien den intensiven, notwendigen Kontakt zwischen abzubauendem, gelöstem, organischem Material und lebender Bakterienmasse behindern können.The use of simple clarification vessels, which can only be flocculated with one Bacterial mass are equipped, which sometimes still by specially constructed Separators is prevented from exiting, can probably be considered for various applications (US Pat. No. 3,989,597), however, this type of anaerobic treatment has also determined Disadvantages, mainly in a certain inhomogeneity of the flow behavior you can see. This can cause short-circuit currents to occur because known changes in the flocking behavior of bacteria the intensive, necessary Contact between dissolved, organic material to be broken down and living bacterial mass can hinder.

Eine gezielte Steuerung des erwünschten Flockverhaltens in Gegenwart unterschiedlicher Abwässer ist jedoch bis jetzt nicht hinreichend möglich.A targeted control of the desired flocculation behavior in the presence different wastewater is not sufficiently possible up to now.

Nun erfolgt bekanntlich der Abbau von organischem Material über zwei Stufen, wobei in der ersten säurebildende und in der zweiten methanbildende Bakterien beteiligt sind. Deshalb wurden anaerobe Systeme zur Abwasseraufbereitung auch schon zweistufig vorgeschlagen. Hierbei wurden die beiden Stufen in getrennten Gefässen durchgeführt, da so den optimalen Bedingungen der beiden Bakterienarten besser Rechnung getragen werden kann. Nachteile dieser Prozessführung sind beim gegenwärtigen Stand der Technik allerdings unverkennbar, denn die optimale Einstellung der Zwischenprodukte, welche nach der ersten Stufe auftreten, bringt Schwierigkeiten mit sich, da die nachfolgende Methangärungsstufe sehr empfindlich auf pH-Schwankungen reagiert, welche durch gebildete Zwischenprodukte erzeugt werden.As is well known, the breakdown of organic material takes place via two Stages, with acid-forming bacteria in the first and methane-forming bacteria in the second involved. Therefore, anaerobic systems for wastewater treatment have also been used proposed in two stages. Here the two stages were in separate vessels carried out, as the optimal conditions of the two types of bacteria are better taken into account can be worn. Disadvantages of this process management are in the current state the technology, however, unmistakable, because the optimal setting of the intermediate products, which occur after the first stage brings difficulties because the subsequent methane fermentation stage reacts very sensitively to pH fluctuations, which are generated by intermediate products formed.

Industrielle Abwässer, welche einen hohen Sulfatgehalt aufweisen, sind besonders problematisch. Durch Einwirken der anaeroben Bakterien entsteht während der Kontaktzeit im anaeroben Fermentergefäss Schwefelwasserstoff, welcher gegenüber ebenfalls anwesenden methanbildenden Bakterien toxisch ist. Um diesem Uebelstand zu begegnen, sind Vorschläge gemacht worden, welche ein störungsfreies Funktionieren der anaeroben Aufbereitung von stark sulfathaltigen Abwässern gewährleisten sollen ( FR-PS 24 61 684 ) , Hierfür wird durch Einleiten von Inertgasströmen der gebildete Schwefelwasserstoff zumindest teilweise entfernt, was dann zu einer Entgiftung der durch das System geführten Abwässer führen kann. Das zusätzliche Durchlaufen von Gas erzeugt jedoch eine verstärkte Turbulenz, was sich negativ auswirkt, da gerade sulfathaltige Abwässer nur eine verminderte Regenerationsfähigkeit der anaeroben Bakterien zulassen und dies wiederum bedeutet, dass aufgrund des oben Gesagten durch Einführen von Besiedelungsflächen möglichst viel aktive Bakterien zurückgehalten werden sollten, welche hier jedoch durch zusätzliche Turbulenz ( im Gasraum ) vermehrt ausgetragen werden.Industrial wastewater with a high sulphate content are particularly problematic. By the action of the anaerobic bacteria arises during the contact time in the anaerobic fermenter vessel, which is opposite to hydrogen sulfide Toxic to methane-forming bacteria that are also present is. To this To counteract the problem, proposals have been made as to which a trouble-free Ensure that the anaerobic treatment of wastewater with a high concentration of sulphate works should (FR-PS 24 61 684), This is done by introducing streams of inert gas formed hydrogen sulfide is at least partially removed, which then leads to a detoxification of the sewage carried through the system. The additional traversal of gas, however, creates increased turbulence, which has a negative effect because Especially sulphate-containing wastewater only has a reduced regenerative capacity of the anaerobic Allow bacteria and this in turn means that due to what was said above through Introducing colonization areas as much active bacteria as possible are retained should be, which here, however, increased by additional turbulence (in the gas space) be carried out.

Die vorliegende Erfindung gestattet es nun überraschenderweise, die vorgenannten Probleme zu meistern und die genannten Nachteile weitgehend aufzuheben.The present invention now allows, surprisingly, the to master the aforementioned problems and largely eliminate the disadvantages mentioned.

Die Erfindung betrifft einen Fermenter ( im folgenden auch "Klärbehälter", "Gärbehälter" oder "Reaktor" genannt ), welcher zum kontinuierlichen, anaeroben, biologischen Abbau von Abwässern der vorgenannten Art geeignet ist, sowie ein Verfahren zum kontinuierlichen> anaerob-biologischen Abbau solcher Abwässer, welches dadurch gekannzeichnet ist, dass man das Abwasser durch diesen Fermenter durchleitet ( oder in der Praxis meistens durchpumpt ). Der erfindungsgemässe Fermenter ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem horizontalen Behälter besteht, welcher a) mindestens e i n e n Einlass für das Abwasser, b) mindestens einen Auslass für das geklärte Wasser, c) mindestens einen Auslass für die entstehenden Gase und d) eine Reihe von mehreren Abteilen aufweist, wobei diese Kammern durch Wände unterteilt sind, welche - in Fliessrichtung des Abwassers durch den Fermenter gesehen - immer niedriger werden, so dass der Flüssigkeitsstand von Kammer zu Kammer abnimmt und wobei jede Kammer d1> Vorrichtungen, die eine Kurzschluss-Strömung verhindern und welche oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Abwassers in den jeweiligen Kammern Durchlässe für die Gase aufweisen, d2) Abscheider für mitgeführte, für den Durchfluss hinderliche Feststoffe,und d3) Besiedelungsflächen für die anaeroben Mikroorganismen enthält.The invention relates to a fermenter (hereinafter also "clarifier", "Fermentation tank" or "reactor" called), which is used for continuous, anaerobic, biological degradation of wastewater of the aforementioned type is suitable, as well as a method for the continuous> anaerobic-biological degradation of such wastewater, which thereby It is shown that the wastewater is passed through this fermenter (or in practice mostly pumped through). The fermenter according to the invention is thereby characterized in that it consists of a horizontal container, which a) at least one inlet for the wastewater, b) at least one outlet for the clarified Water, c) at least one outlet for the resulting gases and d) comprises a series of several compartments, these chambers being divided by walls are which - viewed in the direction of flow of the wastewater through the fermenter - always become lower so that the liquid level decreases from chamber to chamber and where each chamber d1> devices to prevent short-circuit flow and which are above the liquid level of the sewage in the respective chambers Have passages for the gases, d2) separators for entrained, for the flow obstructive solids, and d3) settlement areas for the anaerobic microorganisms contains.

Vorzugsweise ist der Einlass für das Abwasser gemäss a) über mehrere Stelle des Fermenters verteilt und zwar teilt sich dieser Einlass-Strom in mehrere Zweigströme, welche in die gewünschten Stellen des Fermenters einmünden, Eine besonders vorteilhafte Ausführungsart des erfindungsgemässen Fermentes ist in Fig. 1 dargestellt. Der abgebildete Fermenter liegt horizontal und weist meist einen zylindrischen Querschnitt auf. Er enthält: a) einen Einlass für das Abwasser (1) oder worzuvslJeise ie einen Einlaß über mehrere Kammern (C) sia Zweigleitungen (2, 3, 4, 5 ), b) einen Auslass für das geklärte Wasser (9), c) einen Auslass für das entstandene Biogas (8) und d) eine Reihe von mehreren Abteilen (6)> wobei die Kammern durch Wände (13) unterteilt sind, welche - in Fliessrichtung des Abwassers durch den Fermenter gesehen -immer niedriger werden, so dass der Flüssigkeitsstand von Kammer zu Kammer abnimmt, wobei jede Kammer dl) Wände, welche eine Kurzschluss-Strömung verhindern (12) und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Abwassers in den jeweiligen Kammern Durchlässe für die Gase aufweisen, d2) Abscheider für mitgeführte hinderliche Feststoffe (16) mit einem Auslass für die Abführung dieser Feststoffe (17) und d3) Besiedelungsflächen für die anaeroben Mikroorganismen enthält.The inlet for the wastewater according to a) is preferably over several This inlet flow is divided into several places of the fermenter Branch streams which flow into the desired locations of the fermenter, one in particular advantageous embodiment of the ferment according to the invention is shown in FIG. The fermenter shown is horizontal and usually has a cylindrical cross-section on. It contains: a) an inlet for the waste water (1) or for what purpose one Inlet via several chambers (C) and branch lines (2, 3, 4, 5), b) an outlet for the clarified water (9), c) an outlet for the resulting biogas (8) and d) a series of several compartments (6)> the chambers being divided by walls (13) are which - viewed in the direction of flow of the wastewater through the fermenter - always become lower so that the Fluid level from chamber to chamber decreases, each chamber dl) walls which prevent a short-circuit flow (12) and above the liquid level of the sewage in the respective chambers Have passages for the gases, d2) separators for entrained obstructive solids (16) with an outlet for the discharge of these solids (17) and d3) settlement areas for the anaerobic microorganisms.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Fermenter in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II von Fig. 1 und Fig. 3 einen Ausschnitt des Fermenters nach Fig. 1.Embodiments of the invention are explained with reference to the drawing. The figures show: FIG. 1 a fermenter in a perspective view, FIG. 2 a Section along the line II-II of FIG. 1 and FIG. 3 shows a detail of the fermenter according to Fig. 1.

Durch diese in Fig. 1 gezeigte Anordnung, vor allem durch die Einspeisung des zu klärenden Abwassers via Teilströme 2, 3, 4, 5 in die einzelnen Kammern 6 und durch die genannte Abnahme der Flüssigkeitsspiegel in den einzelnen Kammern, entsteht in Fliessrichtung des Abwassers gesehen ein Konzentrationsgradient und gleichzeitig wird von Kammer zu Kammer eine Erhöhung der Fliessgeschwindigkeit erzeugt.By this arrangement shown in Fig. 1, especially by the feed of the wastewater to be treated via partial flows 2, 3, 4, 5 into the individual chambers 6 and by the aforementioned decrease in the liquid level in the individual chambers, seen in the flow direction of the wastewater, a concentration gradient arises and at the same time, an increase in the flow rate is generated from chamber to chamber.

Mit Vorteil bestehen die Besiedelungsflächen (d3) für die anaeroben Bakterien aus Netzen feiner Textilfäden, wobei Polyesternetze, insbesondere Polyäthylenterephthalat-Netze, mit einer Maschenweite von circa 4 mm und einer Fadenstärke von 0,1 bis 2 mm optimal sind. Diese Netze bieten die beste Lösung zwischen optimaler Rückhaltung der Bakterien und bester Durchspülung mit der abzubauenden Flüssigkeit.The settlement areas (d3) for the anaerobes are advantageous Bacteria from nets of fine textile threads, with polyester nets, in particular polyethylene terephthalate nets, with a mesh size of approx. 4 mm and a thread thickness of 0.1 to 2 mm is optimal are. These nets offer the best solution between optimal retention of bacteria and the best rinsing with the liquid to be broken down.

Die limitierte Höhe des erfindungsgemässen Fermenters läßt keine Unterschiede im Löslichkeitsverhalten von bakteriziden Gasen wie z.B. Schwefelwasserstoff zu.The limited height of the fermenter according to the invention leaves no differences in the solubility behavior of bactericidal gases such as hydrogen sulfide.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch, wie gesagt, ein Verfahren zum kontinuierlichen, anaeroben, biologischen Abbau von Abwässern, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Abwasser durch den Fermenter durchleitet bzw, durchpumpt.As said, the present invention also relates to a procedure for the continuous, anaerobic, biological degradation of wastewater, which thereby is characterized in that the wastewater is passed through or pumped through the fermenter.

Hierzu ist der beschriebene Fermenter gemäss Fig, 1 besonders vorteilhaft. Man leitet oder pumpt hierbei das Abwasser durch den Fermenter nach Fig. 1 hindurch, indem man das Abwasser durch den Einlass für das Abwasser 1, vorteilhaft über die Zweigleitungen 2, 3, 4, 5, in die Kammern 5 hineinleitet bzw. hineinpumpt und es durch die ganze Reihe der Kammern 6 zwischen den einzelnen Besiedelungsflächen 7 hindurch und an den einzelnen Abscheidern 16 vorbei zum Auslass für das geklärte Wasser 9 leitet bzw. pumpt und das entstandene Biogas am Auslass 8, vorteilhaft via Gasmesser 14 und Gasholder 15 abzieht und die im Abscheider 16 anfallenden Feststoffe periodisch via Auslass 17 entfernt.The fermenter described according to FIG. 1 is particularly advantageous for this purpose. The wastewater is directed or pumped through the fermenter according to FIG. 1, by having the wastewater through the inlet for the wastewater 1, advantageously via the Branch lines 2, 3, 4, 5, into the chambers 5 or pumps into it and it through the whole row of chambers 6 between the individual settlement areas 7 through and past the individual separators 16 to the outlet for the clarified Water 9 conducts or pumps and the biogas produced is advantageous at outlet 8 draws off via gas knife 14 and gas holder 15 and the solids accumulating in separator 16 periodically removed via outlet 17.

Auch hier stellen die Besiedelungsflächer 7 7 -& d3) und Fig. 3 vorteilhaft Textilnetze, insbesondere Polyester- (Polyäthylenterephthalat-) Netze der vorstehend beschriebenen Art dar. Die Verfahrens-Temperaturen betragen hierbei vorteilhaft 35-700C, insbesondere circa 350C oder circa 600C, Das erfindungsgemässe Verfahren -gewährleistet aufgrund seiner Eigenschaften eine verbesserte Abbauleistung von hochbelasteten industriellen Abwasserströmen. Die spezielle Anordnung der hintereinander angeordneten Kammern, welche durch den in Fliessrichtung abnehmenden Flüssigkeitsstand eine Rückvermischung zwischen zwei aufeinander folgenden Kammern verhindert , gestattet ein erwünschtes plug-flow-Verhalten, welches eine bessere Abbauleistung ermöglicht.Here, too, the settlement areas 7 7 - & d3) and Fig. 3 advantageous textile nets, especially polyester (polyethylene terephthalate) nets of the type described above. The process temperatures are here advantageously 35-700C, in particular about 350C or about 600C, the inventive Process - ensures improved degradation performance due to its properties of highly polluted industrial wastewater streams. The special arrangement of the one behind the other arranged chambers, which by the decreasing liquid level in the direction of flow prevents back mixing between two consecutive chambers a desirable plug-flow behavior, which enables better degradation performance.

Die Aufteilung des abzubauenden Abwasserstromes 1 in 2, 3, 4, 5, wobei der Hauptstrom 1 durch abgebautes Abwasser aus Leitung 11 verdünnt wird und die Teilströme 2, 3, 4, 5 den einzelnen Kammern 6 separat zugeführt werden, ermöglicht einem eine konsequente Verminderung von hohen abzubauenden Konzentrationen, was dazu führt, dass gelegentlich auftretende, aufgrund ihrer Eigenschaften hemmende Substanzen und/ oder Zwischenprodukte nie in toxisch wirkenden bakteriziden Bereichen auftreten.The division of the wastewater stream 1 to be degraded into 2, 3, 4, 5, whereby the main stream 1 is diluted by degraded wastewater from line 11 and the Partial flows 2, 3, 4, 5 den individual chambers 6 supplied separately enables a consequent reduction of high concentrations to be degraded, which leads to the occasional occurrence due to its inhibitory properties Never place substances and / or intermediates in toxic bactericidal areas appear.

Durch die Verwendung besagter vorteilhafter Textilnetze, insbesondere Polyäthylenterephthalat-Netze der beschriebenen Art> alsBesiedelungsflächen 7ist es möglich, einen hohen Rückhaltungsgrad der Bakterienmasse zu gewährleisten.By using said advantageous textile nets, in particular Polyethylene terephthalate nets of the type described> alsBesiedelungsflächen 7ist it is possible to ensure a high degree of retention of the bacterial mass.

Solcherart gestaltete Besiedelungsflächen beanspruchen nur einen vernachlässigbaren kleinen Teil des verfügbaren Reaktionsraumes, bieten eine sehr hohe Oberfläche und beeinflussen das Fliessverhalten der Abwasserströme nicht nachteilig.Settlement areas designed in this way only take up a negligible amount small part of the available reaction space, offer a very high surface area and do not adversely affect the flow behavior of the wastewater streams.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren, welches eine horizontale Durchströmung des Reaktors vorsieht, werden zudem durch die limitierte Höhe keine unterschiedlichen Gaslöslichkeitsverhalten im Reaktor erzeugt, was im Falle von sulfathaltigen Abwässern für eine reibungslose Funktionstüchtigkeit des Systems sehr vorteilhaft ist, da vor allem methanbildende Bakterien, welche im Gärgefäss vorhanden sind, durch gebildeten Schwefelwasserstof in ihrer Funktionsweise beeinträchtigt werden. Der Hauptstrom 1, welcher den grössten Anteil an abzubauendem organischem Material mitführt, wird vorteilhaft zudem durch einen im nachfolgenden näher beschriebenen Teilstrom 11 des abgebauten Eluates aus dem Auslass 9 verdünnt, so dass seine ursprüngliche Konzentration um die Hälfte vermindert wird. Die einzelnen Kammern 6 sind derart ausgelegt , dass die Aufenthaltszeiten einen Abbau des mitgeführten Materials zulassen.By the method according to the invention, which has a horizontal flow of the reactor, there are also no differences due to the limited height Gas solubility behavior in the reactor generated, which in the case of sulphate-containing wastewater is very advantageous for the smooth functioning of the system, since especially methane-forming bacteria, which are present in the fermentation vessel, are formed by The functionality of hydrogen sulfide can be impaired. The main stream 1, which carries the largest proportion of organic material to be degraded advantageously also by a substream 11 described in more detail below of the degraded eluate from outlet 9 is diluted so that its original concentration is reduced by half. The individual chambers 6 are designed such that the dwell times allow dismantling of the material carried.

Die Besiedelungsflächen7 7, welche die Bakterienmasse nach einer geeigneten Aufzuchtperiode zurückhalten und sorteilt haft aus grobmaschigem Textilgewebe der oben genannten Art bestehen, sind vorteilhaft vertikal in den einzelnen Kammern 6 verankert. In der Praxis verwendet man vorzugsweise 10-20 m2 Gewebe pro m3 Reaktorvolumen.The colonization areas7 7, which the bacterial mass after a suitable Hold back the rearing period and sort it out of coarse-meshed textile fabric of the The type mentioned above are advantageously vertical in the individual chambers 6 anchored. In practice, it is preferable to use 10-20 m2 of fabric per m3 of reactor volume.

Die abgebaute Flüssigkeit verlässt das Gärgefäss durch einen Auslauf 9 und wird in die Teilströme 10 und 11 aufgeteilt. Hierbei stellt Teilstrom 10 den Ablaufstrom und Teilstrom 11 den Rückmischungsstrom dar. Beide Teilströme führen ungefähr gleiche Mengen an geklärtem Wasser.The degraded liquid leaves the fermentation vessel through an outlet 9 and is divided into the partial flows 10 and 11. Here partial flow 10 represents the Outflow stream and substream 11 represent the backmixing flow. Both substreams lead approximately equal amounts of clarified water.

Das entstandene Gas, welches aus Methan und Kohlensäure sowie gegebenenfalls aus Spuren von Schwefelwasserstoff besteht, wird durch die Gasleitung 8 einer Gasmessvorrichtung 14 und anschliessend einem Gasvorratsbehälter 15 zugeleitet.The resulting gas, which is made up of methane and carbonic acid as well as possibly consists of traces of hydrogen sulfide, is through the gas line 8 of a gas measuring device 14 and then fed to a gas storage container 15.

Je nach Bedarf kann der Fermenter bei 350C oder - im Falle von heissen Strömen, welche aus Destillationseinheiten 0 kommen - bei 50-70 C betrieben werden. Die - in Fliessrichtung gesehen - ersten Kammern 6 sind mit einem Abscheideraum 16 versehen, welcher eine schiefe Ebene aufweist und am unteren Ende der schiefen Ebene mit einer Vorrichtung 17 zur Entfernung von Abfallmaterial versehen ist Fig. 2.Depending on requirements, the fermenter can be at 350C or - in the case of hot Streams coming from distillation units 0 - operated at 50-70C. The first chambers 6 - seen in the direction of flow - have a separation space 16 provided, which has an inclined plane and at the lower end of the inclined Level is provided with a device 17 for removing waste material Fig. 2.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.The following examples illustrate the invention.

Die in Beispiel 1 angegebenen Mess-Einheiten (Dimensionen) gelten auch für die übrigen Beispiele.The measurement units (dimensions) given in example 1 apply also for the other examples.

Beispiel 1 Das in diesem Versuch verwendete Abwasser bestand aus Destillationsrückständen; es fällt nach der schwefelsauren Hydrolyse von (brasilianischem) Eukalyptusholz und der anschliessenden Neutralisation und Vergärung nach der Entfernung des gebildeten Alkohols an. Dieses Abwasser enthält im wesentlichen Xylose, Uronsäuren, Essigsäure, Lävulinsäure, Furfurol und Oxymethylfurfurol, in kleinen Mengen gelöste Ligninbestandteile und Calciumsulfat.Example 1 The waste water used in this experiment consisted of distillation residues; it falls after the sulfuric acid hydrolysis of (Brazilian) eucalyptus wood and the subsequent neutralization and fermentation after the removal of the formed Alcohol. This wastewater essentially contains xylose, uronic acids, acetic acid, Levulinic acid, furfural and oxymethylfurfural, lignin components dissolved in small amounts and calcium sulfate.

Die in diesem Beispiel verwendeten Bakterienkulturen wurden folgendermassen erzeugt: Das Klärgefäss wurde zum Anfahren mit Klärschlamm aus einer kommunalen Anlage bis zu 30 % gefüllt und durch Zufuhr von Abwasser an die Bedingungen dieses Beispiels akklimatisiert. Während der Anfahrperiode, welche 60-70 Tage beanspruchte, wurde die Zugabe von Abwasser sukzessive erhöht, so dass die Bedingungen im Reaktor für die anwesenden anaeroben Bakterien zu jedem Zeitpunkt optimal waren.The bacterial cultures used in this example were as follows generated: The septic tank was started up with sewage sludge from a municipal Plant filled up to 30% and by supplying wastewater to the conditions of this Example acclimatized. During the start-up period, which took 60-70 days, the addition of wastewater was successively increased so that the conditions in the reactor were optimal for the anaerobic bacteria present at all times.

Die verwendeten Destillations-Rückstände wurden während der gesamten Versuchsdauer mittels einer geeigneten Pumpe nach Zugabe notwendiger Nährstoffe zur Erreichung der bekannten Verhältnisse bezüglich CSB :P in horizontaler Weise durch das Klärgefäss geführt. Dieses Klärgefäss bestand aus einem waagerecht liegenden Rohr (V4A-Stahl, 10 x 50 cm), welches zwecks Thermostatierung von einem Mantel umgeben war, welcher Wasser von 350C führte, so dass diese Temperatur im Reaktionsgefäss während der gesamten Versuchsdauer aufrecht erhalten wurde. Das verwendete Reaktionsgefäss wurde über verschiedene Zulaufströme 2 bis 5 Fig. 1) gespeist, wobei der Strom 2 durch abgebautes Eluat 11 derart verdünnt wurde, dass mitgeführtes organisches Material auf die Hälfte der ursprünglichen Konzentration vermindert wurde. Der gesamte abzubauende Abwasserstrom 1 wurde während der Versuchsdauer derart 2 aufgeteilt, dass der Teilstrorn/circa 50 Teile, die Neben-5 ströme 3 und 4 circa 20 Teile und der Nebenstrom/c5irca 10 Teile des verwendeten totalen Abwassers mitführtent Das Klärgefäss war in 5 Teilräume 6 (Kammern) aufgeteilt und zwar derart, dass die einzelnen Kammern durch Wände 13 gebildet wurden, welche - in Fliessrichtung gesehen -abnehmende Höhe aufwiesen und somit von Kammer zu Kammer einen abnehmenden Flüssigkeitsspiegel bewirkten, so dass eine Rückvermischung zwischen zwei benachbarten Kammern verhinc#ert wurde. Zur Vermeidung von Kurzschluss-Strömen waren die Kammern 6 mit Trennwänden 12 versehen, welche an ihrem unteren Ende Oeffnungen für durchströmende Flüssigkeit und an ihrem oberen Ende Gasstromlöcher ( in der Fig.1 nicht sichtbar) aufwiesen. Die ersten zwei Kammern waren zudem mit Abscheideräumen 16 versehen, welche mit einer Austragsvorrichtung 17 ausgestattet waren, so dass mitgeführtes festes Material abgezogen werden konnte.The still residues used were throughout the Test duration using a suitable pump after adding the necessary nutrients to achieve the known COD: P ratios in a horizontal manner passed through the clarifier. This clarifier consisted of a horizontally lying one Tube (V4A steel, 10 x 50 cm), which is surrounded by a jacket for the purpose of thermostatting was, which led water of 350C, so that this temperature in the reaction vessel was maintained during the entire duration of the experiment. The reaction vessel used was fed via various feed streams 2 to 5 Fig. 1), with stream 2 was diluted by degraded eluate 11 in such a way that organic material was carried along to half the original Concentration was decreased. The entire wastewater stream 1 to be degraded became 2 during the duration of the experiment divided so that the partial flow / approx. 50 parts, the secondary 5 flows 3 and 4 approx 20 parts and the secondary flow / about 10 parts of the total wastewater used The clarifier was divided into 5 sub-spaces 6 (chambers) in such a way that the individual chambers were formed by walls 13, which - seen in the direction of flow -decreasing height and thus a decreasing liquid level from chamber to chamber so that backmixing between two neighboring chambers is prevented became. To avoid short-circuit currents, the chambers 6 were provided with partition walls 12 provided, which at its lower end have openings for liquid flowing through and had gas flow holes (not visible in FIG. 1) at their upper end. The first two chambers were also provided with separation spaces 16, which with a discharge device 17 were equipped, so that entrained solid material could be withdrawn.

Das gesamte Reaktionsvolumen war über alle Kammern mit senkrecht angebrachten Textilfasernetzen ( Polyesterfasernetze der Maschenweite 4 mm und der Fadenstärke 0,lmm welche mit 3 % Ameisensäure.bei 250C während circa 30 Min.The entire reaction volume was mounted vertically across all chambers Textile fiber nets (polyester fiber nets with a mesh size of 4 mm and thread thickness 0, lmm which with 3% formic acid. At 250C for about 30 min.

und hinterher mit Wasser behandelt worden waren ) versehen und zwar derart, dass die Textilfasernetze im Abstand von circa 1 cm durch die Kammern vertikal in aufeinanderfolgender Weise verankert waren.and had been treated with water afterwards) and that in such a way that the textile fiber nets run vertically through the chambers at a distance of about 1 cm were anchored in a sequential manner.

Das nach Durchlaufen aller fünf Kammern 6 des Reaktionsgefässes aus dem Auslauf 9 austretende abgebaute Abwasser wurde abgezogen, während das entstandene,im Gasraum angesammelte Biogas, welches aus Methan und Kohlensäure sowie aus Spuren von Schwefelwasserstoff bestand, zunächst durch die Gasleitung 8 einer Gasmess-Vorrichtung 14 zugeleitet und anschliessend im Gasheha er 15 gesammelt wurde.After passing through all five chambers 6 of the reaction vessel the outlet 9 emerging degraded wastewater was withdrawn, while the resulting, im Gas space accumulated biogas, which consists of methane and carbonic acid as well as traces consisted of hydrogen sulfide, initially through the gas pipe 8 fed to a gas measuring device 14 and then collected in the gas collector 15 became.

Folgende Resultate wurden bei Vollbelastung des Systems erhalten: Mess-Einheiten (Dimensionen) Einlauf (total) 25650 CSB* (mg/l) Ablauf 5050 dto.The following results were obtained when the system was fully loaded: Measuring units (dimensions) Inlet (total) 25,650 COD * (mg / l) Outflow 5050 dto.

Belastung (Vollbe- 7960 CSB* (mg/l Reakt.-lastung) Tag) Gasproduktion 4,72 NL/1 (Reaktor-Tag) Methangehalt 55 * = chemischer Sauerstoff-Bedarf (Engl.: COD= Chemical Oxygen Demand) Beispiel 2 Das zu klärende Abwasser sowie die Apparatur und Fahrweise sind dieselben, wie in Beispiel 1 angegeben, ausgenommen die Betriebstemperatur, die hier 550C beträgt. Load (full load 7960 COD * (mg / l reaction load) day) gas production 4.72 NL / 1 (reactor day) methane content 55 * = chemical oxygen demand (Engl .: COD = Chemical Oxygen Demand) Example 2 The wastewater to be clarified and the apparatus and operating mode are the same as given in Example 1, with the exception of the operating temperature, which is 550C here.

Es wurden folgende Resultate erhalten: Einlauf 22650 Ablauf 1300 Belastung (Vollbe- 8220 lastung) Gasproduktion 4,9 Methangehalt im Gas (%) 55 Beispiel 3 Bei diesem Versuch handelte es sich um Abwässer der gemüse- und obstverarbeitenden Industrie, welche als gelöste Bestandteile im wesentlichen Kohlehydrate, flüchtige Säuren und in geringerem Masse Stärkebestandteile enthielten. Verwendung fand hier dasselbe Klärgefäss, welches unter Beispiel 1 beschrieben wurde, wobei nach Zugabe von notwendigen Nährstoffen zur Erreichung der bekannten Verhältnisse bezüglich CSB, Stickstoff und Phosphor bei 350C in beschriebener Weise gefahren wurde.The following results were obtained: inlet 22650 outlet 1300 load (Full 8220 load) gas production 4.9 methane content in gas (%) 55 example 3 This experiment concerned waste water from the vegetable and fruit processing plants Industry, which as dissolved components essentially carbohydrates, volatile Contained acids and, to a lesser extent, starch components. Was used here the same clarifier that was described under Example 1, after adding of necessary nutrients to achieve the known ratios regarding COD, nitrogen and phosphorus was run at 350C in the manner described.

Resultate: Einlauf 2850 Ablauf 450 Belastung (Vollbelastung) - 8010 Gasproduktion 4,59 Methangehalt in Gas (%) 57 Beispiel 4 Beim vorliegenden Ansatz wurde dasselbe Abwasser verwendet, welches in Beispiel 3 beschrieben wurde,init dem Unterschied, dass bei ansonsten gleicher Fahrweise eine Temperatur von 550C eingehalten wurde.Results: inlet 2850 outlet 450 load (full load) - 8010 Gas production 4.59 Methane content in gas (%) 57 Example 4 In the present approach the same wastewater was used that was described in Example 3, init the difference that with otherwise the same driving style a temperature of 550C was adhered to.

Resultate: Einlauf 2350 Ablauf 300 Belastung (Vollbelastung) 8010 Gasproduktion 4,57 Methangehalt in Gas (%) 57.Results: inlet 2350 outlet 300 load (full load) 8010 Gas production 4.57 Methane content in gas (%) 57.

Claims

Claims 1. Fermenter for continuous, anaerobic, biological Degradation of sewage, characterized in that it consists of a horizontal container exists, which a) at least one inlet for the wastewater, b) at least an outlet for the clarified water, c) at least one outlet for the resulting Gases, d) has a series of several compartments, these chambers being by walls are divided, which - seen in the direction of flow of the wastewater through the fermenter - get lower and lower, so that the liquid level decreases from chamber to chamber and wherein each chamber d) devices to prevent short-circuit flow and which are above the liquid level of the sewage in the respective chambers Have passages for the gases, d2) separators for entrained, for the flow obstructive solids and d3) settlement areas for the anaerobic microorganisms contains.

2. Fermenter according to claim 1, characterized in that the inlet for the wastewater is distributed over several points of the fermenter.

3. Fermenter according to claims 1 and 2, characterized in that that it consists of a horizontal container (Fig. 1) which a) has an inlet for the waste water (1) preferably one inlet each via several chambers (ç) / via Branch lines (2, 3, 4, 5), b) an outlet for the clarified water (9), c) an outlet for the resulting biogas (8) and d) a series of several compartments (6), the chambers being divided by walls (13, which - in Direction of flow of the wastewater through the fermenter - keep getting lower, so that the liquid level decreases from chamber to chamber, with each chamber dl) Walls, which prevent a short-circuit flow (12) and which are above the Liquid level of the sewage in the respective chambers for passages Have gases, d2) separator for entrained obstructive solids (16) with an outlet for the removal of these solids (17) and d3) settlement areas for the anaerobic microorganisms.

4. Fermenter according to Patent Claims to 3, characterized in that that the settlement areas (according to d3) are made of polyester nets with a mesh size of approx. 4 mm and a thread thickness of approx. ~ 0.1 to 2 rs.

5. Process for continuous, anaerobic, biological degradation. of wastewater, characterized in that the wastewater is passed through the fermenter according to claims 1 to through-passes.

6. The method according to claim 5, characterized in that one the wastewater passes through the fermenter according to FIG. 1 by passing it through the inlet for the wastewater (1), advantageously via the branch lines (2, 3, 4, 5) into the chambers (6) and it through the whole row of chambers (6) between the individual settlement areas (7) and on the individual Separators (16) over to the outlet for the clarified water (9) and that Biogas produced at the outlet (8), advantageously via gas meter (14) # a- Gasbehcft0r (15)} withdraws and the solids occurring in the separator (16) periodically via Outlet (17) removed.

7. The method according to claims 5 and 6, characterized in that that it can be used at temperatures of 35-700C, especially at around 350C or at approx 600C.