DE3623242C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von hochbelasteten, organisch abbaubaren, stickstoffreichen Abwässern, insbesondere aus tierischen Abgängen, wie Gülle, Deponiesickerwässern, aus Schlachthofabfällen und Abwässern von Tierkörperbeseitigungsanlagen, zum Zwecke der Reinigung und/oder Verwertung durch Einleiten der Abwässer in ein mit Bakterien besiedeltes, organisch abbaubares Haufwerk.

Biomassen, wie Gülle, fallen in sehr großen Mengen an. Eine Entsorgung muß kontrolliert erfolgen, da bei über­ höhten Konzentrationen wegen des hohen Gehalts gelöster Stoffe die Oberflächenwässer und das Grundwasser geschädigt werden können.

Es ist bekannt, daß Gülle in Mischung mit Stroh durch einen Fermentationsprozeß so weit unter Abbau gereinigt werden kann, daß sie als flüssiges Düngemittel brauchbar ist. Dabei entsteht gleichzeitig Biogas. Dieser Fermenta­ tionsprozeß ist beim Vorliegen großer Güllemengen und für eine zentrale Entsorgung landwirtschaftlicher Abfall­ produkte nicht geeignet.

Bei der biologischen Abwasserreinigung werden Tropf­ körper eingesetzt, die unter Zufuhr von Luft oder Sauer­ stoff betrieben werden. Als Füllmaterial für Tropfkörper werden üblicherweise Lavaschlacken oder Füllkörper aus Kunststoff und gelegentlich auch gebrannter poröser Ton verwendet. Die wesentlichen verfahrenstechnischen Anfor­ derungen an die Füllkörper bestehen darin, daß diese sich nicht zusetzen, eine große Oberfläche für die Besiedelung durch Mikroorganismen zur Verfügung stellen und selbst bei Bakterienaufwuchs nicht zur Verstopfung neigen. Die Größe der wirksamen Oberfläche liegt üblicher­ weise zwischen 200 und 1000 m²/m³. Füllkörpermaterialien, die eine sehr große Oberfläche mit geringer Verstopfungs­ neigung miteinander verbinden, sind relativ kostenauf­ wendig. Sind Abwässer zu reinigen, welche keine größeren Partikeln oder Fasern enthalten, so ist aufgrund der weitgehend entfallenden Verstopfungsgefahr eine hohe Oberfläche der Füllkörper leichter zu realisieren. Solche Abwässer ergeben sich beispielsweise durch Abwassersiebung oder durch Schaltung einer Vorstufe und Zwischenklärung, aber auch bei der Separierung von Gülle, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.

Aus der DE-OS 22 30 725 ist ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser bekannt, bei dem das Abwasser über faseriges Material, das als Träger der Biomasse dient, geleitet wird; eine Verrottung des Trägers selbst ist nicht vorgesehen. Eine solche Methode ist zur Behandlung großer Mengen von Abwässern nicht geeignet. Von diesem Verfahren geht die Erfindung aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 so auszubilden, daß die in sehr großer Menge und mit variierendem Feststoffgehalt anfallenden Abwässer auf wirtschaftliche Weise gereinigt werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abwässer über ein stickstoffarmes Haufwerk, wie bei einem Tropfkörper, unter anaeroben Bedingungen mehrfach geführt werden und daß anschließend unter aeroben Bedingungen eine Kompostierung des Haufwerks vorgenommen wird, wobei der Ablauf aus der anaeroben Behandlung weiter über das Haufwerk mehrfach geführt wird.

Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.

Diese Verfahrensführung wird durch den variierenden Feststoffgehalt der Abwässer nicht beeinträchtigt. Es entstehen auch keine zusätzlichen umweltbelastenden Nebenprodukte, deren Entsorgung Prob­ leme mit sich bringen würde.

Bei der Abwasserreinigung ist eine anaerobe Behandlung bekannt, die nur in flüssiger Phase in homogen durch­ mischten Reaktoren oder in Festbett- oder Wirbelschicht­ reaktoren durchgeführt wird. Die anaeroben Bakterien siedeln dabei frei in der Flüssigkeit auf Partikeln des Substrats sowie auf der Oberfläche des Materials des Festbettes oder des Wirbelschichtmaterials. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich die flüssige Phase jedoch nur als Film auf der Oberfläche des biologisch abbaubaren Haufwerks und die Poren des Haufwerks bilden einen zusammenhängenden Gasraum.

Als Haufwerk wird ein stickstoffarmes organisch abbaubares Material, vorzugsweise Stroh, verwendet. Auch andere Feststoff-Biomassen, vorzugsweise solche mit niedrigem Feuchte- und Mineralstoffgehalt, können eingesetzt werden, z. B. landwirtschaftliche Abfallprodukte, wie Sonnenblumen­ stengel, Rapsstroh, Kartoffelkraut, Gartenabfälle, Wald­ restholz, Baumschnitte, andere Holzabfälle, Sägespäne, Baumrinden, Nadel- und Glattstreu und dgl.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demzufolge eine stickstoffreiche und eine stickstoffarme Fraktion miteinander verbunden. Damit wird ermöglicht, daß der Stickstoff im Abwasser in die organische Substanz einge­ bunden wird. Dies ist eine Folge der angegebenen Ver­ fahrensführung.

Das nach der anaeroben Behandlung erhaltene, gefäulte und ammoniakreiche Abwasser wird bei der Kompostierung des Haufwerks durch Einbindung des Ammoniaks in das organische Material gereinigt.

Bei ausreichender Standzeit des aerob betriebenen Haufwerks kommt es zur Nitrifikation von Ammoniak zu NO₃. Die damit verbundene pH-Absenkung erlaubt, weiteres Ammoniak zu binden und die Austragung durch die Luft zu verhindern.

Die Kombination von anaerober und aerober Behandlung verbessert nicht nur wesentlich den Abbauvorgang sondern weist auch verfahrenstechnische Vorteile auf. Bei der anaeroben Behandlung wird die Fließfähigkeit des Abwassers verbessert und durch den Filtereffekt des Tropfkörpers ein wesentlicher Anteil der Feststoffe zurückgehalten. Die nachfolgende Kompostierung hat einen reduzierten Anteil an rasch abbaubaren Verbindungen und ist weniger empfindlich in bezug auf Luftmangel. Da ferner ein durch­ rieseltes Haufwerk kompostiert wird, kann die Wärme des Kompostierungsprozesses unter Einsatz von preiswerten Wasser-Wasser-Wärmetauschern gewonnen werden.

Bei der zweistufigen anaeroben Behandlung wird die Kreis­ laufführung des Ablaufs aus der Methanisierung belüftet, bevor das Faulwasser der Hydrolysestufe zugeführt wird. Die Hydrolysestufe wird auf diese Weise bewußt davon abgehalten, in Methangärung überzugehen. Diese Gärstufe bleibt dadurch technisch einfach zu beherrschen. Es ist nicht mit explosiven oder brennbaren Gasen zu rechnen. Dies ermöglicht die Verwendung von einfachen Abdeckungen für das Haufwerk.

Aus dem abgebauten und anschließend unter aeroben Bedin­ gungen kompostierten Haufwerk kann ein wertvolles Düngemittelsubstrat gewonnen werden. Der Unterbrechung der Behandlung wird z. B. dadurch entgegengewirkt, daß mehrere Reaktoren verwendet werden, die derart zusammen­ geschlossen sind, daß in jedem der Reaktoren die wesent­ lichen Verfahrensschritte, d. h. anaerober und aerober Abbau, Kompostierung, Entladen und Nachladen, ablaufen können, ohne daß die gesamte Anlage für die Dauer der Unterbrechung stillgelegt werden muß.

Bei einer Verfahrensführung abwechselnd unter aeroben und anaeroben Bedingungen kann für den jeweiligen Schritt ein gesonderter Reaktor vorgesehen werden, welche derart zusammengeschaltet sind, daß während Entleerung und Neu­ ladung des einen Tropfkörpers die Behandlung ohne Unter­ brechung in einem anderen Tropfkörper weiterläuft.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, z. B. das Gülleentsorgungsproblem und, soweit vorhanden, auch das Strohentsorgungsproblem umweltfreundlich zu lösen, aus Gülle und Stroh unter Erhalt der vollständigen Düngekraft beider Komponenten Energie in Form von Methan zu gewinnen und aus dem Rückstand der Fermentation ein humusreiches Düngesubstrat herzustellen, das hochwirksam ist und ein ausbringungsfreundliches Bodenverbesserungsmittel darstellt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner von großem Vorteil, daß das Haufwerk zunächst als ein kostengünstiger Tropfkörper dient und später als ein gegenüber dem Ausgangszustand erheblich wertvolleres Bodenverbesserungs­ material verwendet werden kann.

Claims (6)

1. Verfahren zur Behandlung von hochbelasteten, organisch abbaubaren, stickstoffreichen Abwässern, insbesondere aus tierischen Abgängen, wie Gülle, Deponiersicker­ wässern, aus Schlachthofabfällen und Abwässern von Tierkörperbeseitigungsanlagen, zum Zwecke der Reinigung und/oder Verwertung, durch Einleiten der Abwässer in ein mit Bakterien besiedeltes, organisch abbaubares Haufwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer über ein stickstoffarmes Haufwerk, wie bei einem Tropfkörper, unter anaeroben Bedingungen mehrfach geführt werden und daß anschließend unter aeroben Bedingungen eine Kompostierung des Haufwerks vorgenommen wird, wobei der Ablauf aus der anaeroben Behandlung weiter über das Haufwerk mehrfach geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anaerobe Behandlung in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die erste Stufe der Hydrolyse und Ver­ säuerung und die zweite Stufe der Methanisierung dient.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Rückführung des Ablaufs aus der Metha­ nisierungsstufe zur Hydrolysestufe der Ablauf belüftet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anaerobe Behandlung bei beginnender Ver­ stopfungsneigung des Haufwerks beendet und das Haufwerk belüftet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Haufwerk Stroh, vorzugsweise in Form von Hochdruckballen oder Strohbriketts, verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im aerob betriebenen Haufwerk entstehende Kompostierungswärme unter Verwendung von Wasser- Wasser-Wärmetauschern abgefangen wird.