DE3534603A1

DE3534603A1 - Verfahren zur weiterverarbeitung von aus einer biologischen abwasserreingiungsanlage abgezogenem rohschlamm

Info

Publication number: DE3534603A1
Application number: DE19853534603
Authority: DE
Inventors: Botho Prof Dr Ing Boehnke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-09

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Wei terverarbeitung von aus einer biologischen Abwasserreinigungsanlage abgezogenem Rohschlamm zu einerseits Faulgas und andererseits einem deponierbaren und/oder verwertbaren Produkt in einer biologischen Schlammbehandlungsanlage mit einer ersten, als Versäurungsstufe be triebenen, anaeroben Behandlungsstufe und einer zweiten, als Me thanisierungsstufe betriebenen, anaeroben Behandlungsstufe, wobei die Versäurung sowie die Methanisierung in baulich getrennten An lagenteilen erfolgen, die Biomassen zumindest in der Versäurungsstufe eine Beheizung erfahren und aus der Methanisierungsstufe das Faul gas sowie, über eine Entwässerung, das Produkt abgezogen werden. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Anlage zur Durchfüh rung eines solchen Verfahrens mit Rohschlammzuleitung, Versäurungs behälter und Faulraumbehälter. - Versäurung bezeichnet Maßnahmen zur Hydrolyse. Methanisierung bezeichnet Maßnahmen der biologischen Methangewinnung, wobei im Rahmen der Erfindung die zuvor ver säuerten Biomassen der Methanisierung unterworfen werden.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren wird der Rohschlamm über einen Eindicker aus der bio logischen Abwasserreinigungsanlage abgezogen und mit einem Troc kensubstanzgehalt von unter 5 % in die Versäurungsstufe eingeführt. Eine getrennte Biomassenumwälzung in den einzelnen Stufen findet nicht statt, wenngleich in der Methanisierungsstufe auch mit Rühr werken gearbeitet wird. In bezug auf die arbeitenden Biozönosen ist die Trennung der beiden Stufen nicht sauber. Die Anaerobier sind sowohl in der Versäurungsstufe als auch in der Methanisierungsstufe hauptsächlich gleichsam freischwimmende, nicht an Besiedlungsflächen gebundene Bakterien und finden damit keine optimalen Arbeits- und Lebensbedingungen. Der Ausdruck Behälter steht auch für Becken. Die bekannten Anlagen müssen mit einem spezifischen Raumbedarf von etwa 50 l/E (E = Einwohnergleichwert) ausgelegt werden. Die maxi male tägliche Faulgasmenge wird erst nach etwa 25 Tagen erreicht. Entsprechend ist die Aufenthaltszeit in der Methanisierungsstufe ein gerichtet. Darüber hinaus ist die ein Maß für die Abbauleistung dar stellende integrierte tägliche Faulgasmenge, die sogenannte Ausbeute, unbefriedigend.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der in die Ver säurungsstufe einzuführende Rohschlamm durch Eindickung und/oder Dekantierung auf einen Trockensubstanzgehalt von 5 bis 15%, vor zugsweise etwa 9%, eingestellt wird, und daß in der Versäurungs stufe sowie in der Methanisierungsstufe eine Biomassenumwälzung durchgeführt wird und dadurch in den beiden Stufen unterschiedliche Biozönosen kultiviert werden. Je nach den Verhältnissen liegt die obere Grenze für den Trockensubstanzgehalt bei 12%. - Diese Lehre geht von der zur Erfindung gehörenden Erkenntnis aus, daß das gat tungsgemäße Verfahren mit wesentlich erhöhtem Trockensubstanzgehalt betrieben werden kann, wenn die Umwälzung so eingerichtet wird, daß in den beiden Stufen unterschiedliche Biozönosen gedeihen. Der spezifische Raumbedarf reduziert sich nach der Lehre der Er findung nach Maßgabe der Erhöhung des Trockensubstanzgehaltes. Überraschenderweise findet eine Erhöhung der Ausbeute statt, wobei die maximale tägliche Faulgasmenge nach Zeiten erreicht wird, die nur etwa ein Viertel der üblichen Zeiten ausmachen. Im Ergebnis wird auch die Fauldauer reduziert. In diesem Zu sammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Aufenthaltszeit der mit dem Mikrobenträgermaterial versehenen Biomassen in der Versäurungs stufe auf etwa einen Tag, in der Methanisierungsstufe auf mehrere Tage, vorzugsweise auf acht bis zehn Tage, eingestellt werden. Das führt zu getrennten Biozönosen und läßt sich unter Berücksichtigung der Biomassenumwälzung unschwer einrichten. Die Biomassenumwälzung erlaubt es so, in den beiden Stufen unterschiedliche Biozönosen mit hoher Abbauleistung zu kultivieren, was für die angegebenen Effekte wesentlich ist.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkei ten der weiteren Ausbildung. Um den Trockensubstanzgehalt einzu stellen, können bei der Dekantierung des Rohschlammes nichtbasische Flockungs- oder Fällungsmittel beigegeben werden. Die Menge an ge wonnenem Faulgas ist durch den Trockensubstanzgehalt optimierbar.

Die Biomassenumwälzung kann als externe Biomassenrückführung über eine Nachklärstufe und eine Rückführleitung durchgeführt wer den. Die Biomassenumwälzung kann aber auch als interne Biomassen umwälzung über einen Umwälzzylinder erfolgen. Eine bevorzugte Aus führungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bio massenumwälzung in der Versäurungsstufe als externe Biomassenrück führung, in der Methanisierungsstufe als interne Biomassenumwäl zung durchgeführt wird. Es empfiehlt sich insbesondere im letzteren Falle, in der Versäurungsstufe eine Temperatur von etwa 30°C, in der Methanisierungsstufe eine Temperatur von 45 bis 60°C aufrecht zuerhalten.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine einfache und betriebssichere Anlage zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit Roh schlammzuführung, Versäurungsbehälter und Faulraumbehälter. Die Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohschlammzulauf eine Einrichtung für die Einstellung des Trockensubstanzgehaltes eingebaut ist, daß zwischen Versäurungsbehälter und Faulraumbehälter eine Vorkläreinrichtung zur Trennung der Biozönosen eingebaut ist und daß sowohl der Versäurungsbehälter als auch der Faulraumbehälter selbständige Einrichtungen für die Biomassenumwälzung aufweisen, wobei die für den Versäurungsbehälter an die Vorkläreinrichtung an geschlossen ist.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß erfindungsgemäß der spezifische Raumbedarf beachtlich reduziert und außerdem die maximale tägliche Faulgasmenge in wesentlich kürzeren Zeiten er reicht wird, und zwar bei gleichzeitig erhöhter Ausbeute. Von be sonderem Vorteil ist die Tatsache, daß eine Anlage zur Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bekannten Maßnahmen einen nur unwesentlich erhöhten baulichen Aufwand ver langt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei gen

Fig. 1 das Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens mit externer Biomassenumwälzung,

Fig. 2 das Schema der Fig. 1 mit externer Biomassenumwälzung in der Versäurungsstufe und interner Biomassenumwälzung in der Methanisierungsstufe und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Schemas der Fig. 2.

Die in den Figuren dargestellten Anlagen zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens besitzen einen Rohschlammzulauf mit zwei Zuleitungen 1 a und 1 b, einen Versäurungsbehälter 2 und einen Faul raumbehälter 3. Der Rohschlammzulauf 1 ist bei beiden Ausführungs formen ein Zweileitungszulauf und beispielsweise an die beiden Bec ken einer zweistufigen, biologischen Abwasserreinigungsanlage ange schlossen. In den Rohschlammzulauf 1 ist eine Einrichtung 4, 5 für die Einstellung des Trockensubstanzgehaltes eingebaut. Zwischen Ver säurungsbehälter 2 und Faulraumbehälter 3 befindet sich eine Vor kläreinrichtung 6. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist auch eine Nachkläreinrichtung 7 vorgesehen, an die sich ein Nacheindic ker 8 anschließt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 fehlt die Nachkläreinrichtung 7 und ist lediglich ein Nacheindicker 8 vorge sehen. Es versteht sich, daß die Faulgase einem Gasometer zuge führt werden.

Sowohl der Versäurungsbehälter 2 als auch der Faulraumbehälter 3 besitzen selbständige Einrichtungen 9, 10 für die Biomassenumwälzung. Die Einrichtung 9 für den Versäurungsbehälter 2 ist an die Vorklär einrichtung 6 angeschlossen und sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als externe Biomassenrückführung über die Nachklärstufe und mit Hilfe einer Rückführleitung 9 und selbstverständlich einer Pumpe 11 verwirk licht. Das gilt für die Ausführungsform nach Fig. 1 auch für die Biomassenrückführung der Methanisierungsstufe, die dazu von der dem Faulraumbehälter nachgeschalteten Nachkläreinrichtung 7 aus geht. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist die Biomas senumwälzung der Methanisierungsstufe als intere Biomassenumwäl zung durchgeführt, die über einen Umwälzzylinder 10 geführt ist, wobei hier selbstverständlich entsprechende, nicht gezeichnete Bio massenbeweger angeordnet sind.

Der über die eine der Zuleitungen 1 a der beschriebenen Anlage zu zuführende Rohschlamm wird im Dekanter 4 entwässert. Der über die zweite Zuleitung 1 b zufließende Rohschlamm wird in einem Vorein dicker 5 eingedickt. Mit dem Dekanter 4 ist der Entwässerungsgrad, anders ausgedrückt der Trockensubstanzgehalt, einstellbar. Die Ein stellung wird so getroffen, daß der dem Versäurungsbehälter 2 zu fließende Rohschlamm einen Trockensubstanzgehalt von beispielsweise 9% aufweist. Zur Unterstützung der Entwässerung kann im Dekan ter 4 bei 12 eine Zugabe von nichtbasischen Flockungs- bzw. Fäl lungsmitteln erfolgen, was jedoch nicht erforderlich ist. Die Behand lung des so vorbereiteten, trockensubstanzreichen Rohschlammes erfolgt in zwei getrennten anaeroben Stufen, nämlich im Versäurungs behälter 2 und im Faulraumbehälter 3. Die Versäurungsstufe dient für die Hydrolyse und die Versäurung von polymeren Schlamminhalts stoffen, wobei bei 13 eine Zugabe von Mirkobenträgermaterial mög lich, aber nicht unbedingt erforderlich ist. Erfolgt hier eine Bei gabe von feinkörnigen, porösen Mikrobenträgermaterialien, so ist eine bessere Biomassenrückhaltung und Vermehrung möglich, wodurch eine erhebliche Vergrößerung der Anaerobierdichte erreichbar ist. Die Versäurungsstufe wird in der Regel thermophil gefahren, beispiels weise mit einer Temperatur von etwa 30°C. In der Methanisierungs stufe erfolgt die Behandlung der in der Versäurungsstufe gebildeten Zwischenprodukte im Faulraumbehälter 3, wobei hier bei 14 ein fein körniges, poröses Mikrobenträgermaterial beigegeben werden kann, was jedoch nicht zwingend ist. Hier wird, wie bereits beschrieben, eine von der Biomassenrückführung in der Versäurungsstufe unabhän gige Biomassenrückführung durchgeführt, wobei in diesem Kreislauf über symbiotisch lebende Acetat- und Methanbildner ein weiterer Um bau bzw. Abbau der organischen Verbindungen bis zum Faulgas er folgt, wobei außerdem ein verwertbares oder deponierbares Produkt nach der Entwässerung in der Entwässerungsstufe abgezogen werden kann. Die Aufenthaltszeit in der Versäurungsstufe wird auf etwa einen Tag eingestellt, die in der hinter der Versäurungsstufe ange ordneten Nachkläreinrichtung 7 auf etwa einen halben Tag. Die Auf enthaltszeit in der Methanisierungsstufe wird auf z. B. acht Tage eingestellt. Wird mit der Nachklärung hinter der Methanisierungsstufe gearbeitet, so soll die Aufenthaltszeit in der Nachkläreinrichtung 7 etwa 0,75 Tage betragen.

Es versteht sich, daß die Trübwässer aus dem Dekanter 4, und der Nachkläreinrichtung 7 hinter der Versäurungsstufe, aus der Nachklär einrichtung 7 hinter der Methanisierungsstufe bzw. aus dem Nachein dicker 8 hinter der Methanisierungsstufe und ggf. aus der Entwässe rung einem besonderen Becken zugeführt werden, in dem eine Bei gabe von CA (OH₂) erfolgt und aus dem Calciumphosphat abgezogen werden kann, wenn dieses gewünscht wird.

Das beschriebene Verfahren, insbesondere in der Ausführungsform ent sprechend den Ausführungsbeispielen, eignet sich vor allem für die Weiterverarbeitung von Schlamm, der aus einer zweistufigen Reini gungsanlage abgezogen wird, deren erste Stufe als Adsorptionsstufe betrieben wird (vgl. DE-PS 26 40 875).

Claims

1. Verfahren zur Weiterverarbeitung von aus einer biologischen Abwas serreinigungsanlage abgezogenem Rohschlamm zu einerseits Faulgas und andererseits einem deponierbaren und/oder verwertbaren Produkt in einer biologischen Schlammbehandlungsanlage mit

einer ersten, als Versäurungsstufe betriebenen, anaeroben Behandlungsstufe und
einer zweiten, als Methanisierungsstufe betriebenen, anae roben Behandlungsstufe,

wobei die Versäurung sowie die Methanisierung in baulich getrenn ten Anlagenteilen erfolgen, die Biomassen zumindest in der Versäu rungsstufe eine Beheizung erfahren und aus der Methanisierungs stufe das Faulgas sowie, über eine Entwässerung, das Produkt abge zogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Versäurungsstufe einzuführende Rohschlamm durch Eindickung und/oder Dekantierung auf einen Trockensubstanzgehalt von 5 bis 15 %, vorzugsweise etwa 9 %, eingestellt wird, und daß in der Versäurungsstufe sowie in der Methanisierungsstufe eine Bio massenumwälzung durchgeführt wird und dadurch in den beiden Stu fen unterschiedliche Biozönosen kultiviert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf enthaltszeit der Biomassen in der Versäurungsstufe auf etwa einen Tag, in der Methanisierungsstufe auf mehrere Tage, vorzugsweise acht bis zehn Tage, eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Dekantierung des Rohschlammes ein nichtba sisches Flockungs- oder Fällungsmittel beigegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Menge an gewonnenem Faulgas durch den Trocken substanzgehalt optimiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Biomassenumwälzung als externe Biomassenrückfüh rung über eine Nachklärstufe und eine Rückführleitung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Biomassenumwälzung als interne Biomassenumwäl zung über einen Umwälzzylinder durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Biomassenumwälzung in der Versäurungsstufe als externe Biomassenrückführung, in der Methanisierungsstufe als in terne Biomassenumwälzung durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Versäurungsstufe eine Temperatur von etwa 30° C, in der Methanisierungsstufe eine Temperatur von etwa 45 bis 60° C aufrechterhalten werden.

9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 8 mit Rohschlammzulauf, Versäurungsbehälter und Faulraumbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohschlammzulauf (1 a, 1 b) eine Einrichtung (4, 5) für die Einstellung des Trockensubstanzgehaltes eingebaut ist, daß zwi schen Versäurungsbehälter (2) und Faulraumbehälter (3) eine Vor kläreinrichtung (6) angeordnet ist und daß sowohl der Versäurungs behälter (2) als auch der Faulraumbehälter (3) selbständige Einrich tungen (9, 10) für die Biomassenumwälzung aufweisen, wobei die für den Versäurungsbehälter (2) an die Vorkläreinrichtung (6) ange schlossen ist.