DE3637547A1 - Geraet zur anaeroben abwasserbehandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur anaeroben Behandlung von Abwässern städtischer oder industrieller Art, welches auf verdünnte wie auch auf stark verschmutzte Abwässer und vorzugsweise auch schwer abbaubare Abwässer anwendbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf anaerobe Behandlungen, mit denen man einen Abbau einer organischen Verschmutzung durch Permentation in einem geschlossenen Reaktor (Per­ mentator genannt) in Gegenwart von methanogenen Bakterien durchführt, wobei die gebildeten Schlämme einer Dekantie­ rung zugeführt werden, um in den Fermentator zurückgeführt werden zu können und dort eine erhöhte Konzentration an reinigenden Mikroorganismen sicherzustellen. Die überschüssi­ gen Schlämme werden regelmäßig vom Gerät abgezogen.

Zur Durchführung einer solchen Behandlung ist es wesentlich, ein Gerät zu schaffen, in welchem die Rückführung der Schlämme vom Dekantierer zum Permentator in einfacher Weise bewirkt wird und in welchem man eine ausreichende Trennung der Schlämme verwirklichen kann und zwar trotz des Vorhandenseins von im Verlaufe der Permentation im Reaktor erzeugten Gasen.

Die seit langem verwendeten klassichen Geräte umfassen einen Permentator und eine hiervon separate Kläreinrichtung, wobei die Schlämme von der Kläreinrichtung zum Fermentator durch Pumpbetrieb umgewälzt werden. Damit sich die Schlämme zum Zwecke des Abziehens sammeln können, ist es erforderlich, daß die Kläreinrichtung sehr tief und mit großer Neigung und somit groß gebaut wird oder mit einer mechanischen Einrichtung mit dem Risiko einer Kohäsion abgekratzt wird. Ferner weisen diese Geräte den Nachteil auf, daß sie sehr schwierig abzudecken sind und folglich Geruchsprobleme mit sich bringen. Im übrigen sind die aufgrund des Transports der Schlämme bedingten Wärmeverluste erheblich und erfor­ dern eine erneute Erhitzung der Schlämme vor ihrer Rück­ führung in den Fermentator, wobei jedoch die Stabilität und die Schnelligkeit der anaeroben Behandlung umso besser sind, je konstanter die Temperatur gehalten werden kann.

Geräte, in welchen die Kläreinrichtung im Fermentator inte­ griert ist, sind bereits beschrieben worden. Wenn sie be­ stimmte der oben genannten Nachteile mindern - so sind sie weniger groß, nicht mit dem Risiko der Freisetzung von Dämpfen behaftet, vermindern die Gefahr eines thermischen Schocks der Schlämme, - so sind sie nichtsdestoweniger von komplexem Aufbau und zeigen Schwierigkeiten beim Einsatz im Falle von verdünnten Abwässern, wo die Anlagen nicht aus­ reichend groß sein können. Ferner erfordern sie im Gerät intergrierte Gasseparatoren zwischen der Fermentationszone und der Dekantierzone und sie lösen nicht die Schwierig­ keit der Entgasung im Dekantierer selbst, wo sich die Methanbildung fortsetzt.

Die Erfindung behebt diese Nachteile, indem die Fermenta­ tion und die Klärung in ein und demselben geschlossenen und hinsichtlich des Volumens und der Oberfläche and das zu behandelnde Abwasser angepaßte Gehäuse mit Überführung der Schlämme von einer Zone in die andere mittels einer Einrichtung verwirklicht wird, welche auch eine Entgasung und eventuell eine Oxidierung der Schlämme hervorruft, wodurch eine teilweise Blockierung der Methanbildung vor dem Eintritt der Schlämme in die Dekantierzone bewirkt wird, welche somit das Freisetzen von Gas in dieser Zone verhindert.

Das Gerät nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zellen abwechselnd und umgekehrt als Fermen­ tations- und Dekantierzelle arbeiten.

Nach der Erfindung weisen jeder Behälter bzw. jede Zelle bekannte Mittel für die Zufuhr des zu behandelnden Wassers, für die Abfuhr des behandelten Wassers sowie für den Auslaß von während des Verfahrens gebildeten Gasen und überschüs­ sigen Schlämmen sowie ferner ein Rührsystem durch Einsprit­ zen von rückgeführten Gasen auf und ist erfindungsgemäß für die Einspeisung während des Betriebs als Dekantierzelle mit einer Übergabe- bzw. Überführungseinrichtung versehen, die mit Gashub arbeitet und zwei Schenkel aufweist, von denen einer in der Zelle mündet, welche mit der verbunden ist, wo sie angeordnet ist, wobei der andere Schenkel bzw. Zweig in vorteilhafter Weise mit einem Lüftungsschacht ver­ sehen ist.

Nach der Erfindung kommunizieren die beiden aneinander ange­ bauten Zellen untereinander mittels eines Ausgleichsrohres, welches die Umwälzung von Schlämmen sicherstellt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das für den Transport verwendete Gas Luft, welche eine Oxidation der Schlämme sicherstellt, was eine partielle Blockierung der Methanbildung (Methanisation) mit sich bringt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Gerät ein mit Lamellen versehenes Abteil für einen ergän­ zenden Dekantiervorgang des behandelten Wassers. Dieses Abteil ist hierbei bevorzugt in Längsrichtung zwischen den beiden Zellen am oberen Abschnitt des Geräts angeordnet und wird wechselweise von der einen oder der anderen der Zellen gespeist während der Phase, wo diese als Dekantier­ zelle arbeitet.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschema eines erfindungsgemäßen Geräts von oben sowie

Fig. 2 und 3 schematische Schnittansicht zweier Ausführungs­ beispiele der Erfindung.

Allgemein weist das Gerät zur anaeroben Behandlung von Ab­ wässern einen geschlossenen Reaktor unter Gasdruck auf, der durch ein Gehäuse A gebildet ist, in dem eine mittige Trennwand B zwei identische und miteinander verbundene Behälter oder Zellen 1, 1 a bestimmt, welche alternativ und reziprok als Permentationsbehälter und als Dekantierbehäl­ ter arbeiten.

Die Einspeisung von Wasser, welches in den beiden Zellen bzw. Behältern behandelt werden soll, erfolgt über eine mit einem Automatikventil 3 oder eine Pumpe versehene Leitung 2, die in eine Verteilwanne 4 mündet, welche im Freien und in Verbindung mit jedem Behälter durch eine Leitung 5, 5 a angeordnet ist, welche jeweils mit einem Regulierventil versehen sind.

Jeder Behälter ist mit einer Einrichtung 7, 7 a für eine durch Gashub bedingte Übergabe mit konstanter Leistung und mit zwei Zweigen versehen, von denen der eine in den Behälter mündet, der mit dem verbunden ist, wo sie angeordnet ist, und von denen der andere Zweig mit einem Belüftungsschacht 8, 8 a versehen ist.

Die Behälter 1 und 1 a kommunizieren untereinander an ihrer Basis über ein Ausgleichsrohr 9.

Jeder Behälter umfaßt gleichermaßen an seinem oberen Ab­ schnitt mindestens einen versenkt liegenden und perfo­ rierten Kollektor 10, 10 a, welcher in einer zentralen Sammelrigole 11 und einem Überlauf 12 für den Ausgang von behandeltem Wasser mündet. Jeder Kollektor 10, 10 a ist mit einem Reinigungssystem 13 verbunden, das durch Gashub oder durch eine Tauchpumpe arbeitet und in der Rigole 11 angeordnet ist.

Die Zellen oder Behälter 1 und 1 a sind ferner mit Einlaß­ rohren 14, 14 a für Rührgase (gaz de brassage), einer Auslaß­ leitung 15, 15 a für überschüssige Schlämme und einer Ablaß­ leitung 16, 16 a für gebildete Gase versehen.

Fig. 3 zeigt eine Variante des Geräts, in welcher die Kollek­ toren 10, 10 a einen Behälter 17 für eine Nachdekantierung mit behandeltem Wasser speisen, der sich in Längsrichtung am oberen Abschnitt des Geräts zwischen der axialen zentra­ len Sammelrigole 11 und einer Trennwand C erstreckt, die parallel zu dieser Rigole ist. Dieser Behälter oder Ab­ teil 17 ist mit lamellaren Elementen 18 versehen. Eine Öffnung 19 erlaubt die Rückführung von Schlämmen in eine der Zellen, wobei das behandelte Wasser durch die Rigolen 20 austritt.

Die Funktionsweise des Geräts ist die folgende:

Bei Betrieb des Geräts spielen die Zellen bzw. Behälter 1 und 1 a wechselweise die Rolle einer Fermentationszelle und einer Dekantierzelle. Für die folgende Erläuterung wird davon ausgegangen, daß der Behälter 1 die Fermenta­ tionszelle und der Behälter 1 a die Dekantierzelle darstellt. Das Ventil 6 ist offen und das Ventil 6 a geschlossen. Das zu behandelnde Wasser gelangt in die Zelle 1 durch die Leitung 5 und zwar mit einer langsamen Geschwindigkeit, die vorzugsweise niedrig oder gleich 0,10 m/s ist und mit einer Menge Q _A . Die Einblasrohre für Rührgase 14 werden in Betrieb ge­ setzt, die Rohre 14 a bleiben jedoch gesperrt. Die durch Gashub arbeitende Übergabeeinrichtung 7 a ist in Betrieb, die Einrichtung 7 jedoch außer Betrieb.

Die Einrichtung 7 a speist mit konstanter Menge den Behälter 1 a aus dem Behälter 1 mit einer Menge Q _T , die größer als die Menge Q _A ist. Die Schlämme dekantieren im Behälter 1 a und werden über das Ausgleichsrohr 9 mit einer Menge Q _T - Q _A zurückgeführt. Die Ablagerungen von Schlämmen in der Dekantierzelle werden unmittelbar in Suspension in dieser Zelle im Augenblick ihres Übergangs in die Fermentations­ zelle, gebracht, wodurch den Zellen eine beliebige Form ge­ geben werden kann.

Das System der Überführung durch ein gasbedingtes Heben sichert zur selben Zeit einen gleichzeitigen Pumpbetrieb von Durchgangsmenge vom Fermentator zum Dekantierer und natürlichem im Rückfluß von Schlämmen gegen den Fermentator sowie ferner eine Entgasung und eventuell Belüftung der transferierten Schlämme mittels des Schachts 8 a, was er­ laubt, die Methanbildung momentan zu blockieren und folg­ lich eine bessere Trennung des Schlamms sicherzustellen.

Das dekantierte Wasser wird vom Kollektor 10 a aufgenommen und bei der Ausführungsform nach Fig. 2 zur zentralen Rigole 11 oder in der Ausführungsform nach Fig. 3 zum Behälter 17 für eine Nachdekantierung gegeben, von wo aber das behandelte Wasser durch seitliche Rigolen 20 abgeführt wird. Dieses lamellar ausgebildete Abteil für die Nachdekantierung sichert eine vollständige Trennung und vermeidet das Reinigungssystem 13, welches oben genannt wurde und die Reinigung des Kollektors 10 a für den umge­ kehrten Zyklus sicherstellt. Der getrennte Schlamm gelangt leicht schwerkraftsbedingt in den Behälter 1 über die Öff­ nung 19, die in eine der Behälter mündet, wobei die Über­ gabe durch Gashub unterschiedlich in jeder Zelle geregelt wird, je nachdem, ob die Öffnung 19 dort einmündet oder nicht, um das hierbei geschaffene Ungleichgewicht auszu­ gleichen.

Nach Maßgabe der Dauer des Zyklus sammeln sich die Schlämme in der Zelle und die Dauer, die zwischen 12 Stunden und drei Tage beträgt, wird abhängig von der Entwicklung des Gewichts der Schlämme aus trockenen Materialien in den Zellen 1 und 1 a geregelt.

Diese Entwicklung bzw. Bildung wird in bekannter Weise durch Feststellen des Gewichts an trockenen Materialien am Anfang und am Ende des Zyklus in den Zellen 1 und 1 a und durch Messungen von flüchtigen Säuren und der Erzeugung von Gas oder vom Gewicht von in Suspension im behandelten Wasser befindlichen Materialien kontrolliert.

Vor Umkehr des Zyklus wird die Rührung über die Rohre 14 während einer Zeitdauer von 1 bis 3 Stunden unterbrochen, um jegliches Mitreißen von Schlamm durch den Kollektor zu vermeiden. Dann wird das Ventil 6 geschlossen und das Ventil 6 a geöffnet. Es werden die Rohre 14 a in Betrieb gesetzt sowie die Einrichtung 7, wobei die Rohre 14 und die Einrichtung 7 a ausgeschaltet bleiben. Die Zelle bzw. der Behälter funktioniert dann als Fermentationszelle und die Zelle 1 als Dekantierzelle.

Claims (7)

1. Gerät zur anaeroben Abwasserbehandlung, welches in einem unter Druck gehaltenen Gehäuse sowohl eine Fermentationszone als auch eine Dekantierzone aufweist, mit interner Umwälzung von Schlämmen aus der Dekantierzone in die Permentationszone, welche von mindestens zwei identisch aufgebauten und miteinander verbundenen Zellen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zellen (1, 1 a) abwechselnd und umgekehrt als Fermentations- und Dekantierzelle arbeiten.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle zwecks Speisung während des Dekantierbe­ triebs der Zelle mit einer durch Gashub arbeitenden Übergabeeinrichtung (7, 7 a) versehen ist, die zwei Schen­ kel aufweist, von denen einer in die Zelle mündet, die mit der verbunden ist, in der sie angeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabeeinrichtung (7, 7 a) mit einem Lüftungs­ schacht (8, 8 a) versehen ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem die Verbindung zwischen den Zellen sicherstellen­ den Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Rohr die Rückführung der Schlämme sicherstellt.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ein mit Lamellen (18) versehenes Abteil (17) für eine zusätzliche Dekantierung des behandelten Wassers aufweist, welches sich in Längsrichtung zwischen den beiden Zellen am oberen Abschnitt des Geräts erstreckt und wechselweise mit der einen oder der anderen der Zellen während der Phase, wo sie als Dekantierzelle wirkt, ver­ bunden ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im Abteil (17) abgetrennte Schlamm schwerkraftsbe­ dingt in die eine der Zellen (1, 1 a) über eine Öffnung (19) strömt, welche das Abteil mit dieser Zelle verbindet, und daß die Übergabeeinrichtung (7, 7 a) in jeder Zelle un­ terschiedlich geregelt wird, je nachdem, wo die Öffnung (19) mündet oder nicht mündet, um ein hierdurch geschaffenes Ungleichgewicht zu kompensieren.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle (1, 1 a) mindestens einen mit Öffnungen ver­ sehenen Kollektor (10, 10 a) aufweist, der in einer zentra­ len Sammelrigole (11) für das behandelte Abwasser mündet, wobei jeder Kollektor mit einem Reinigungssystem (13) ver­ bunden ist, welches infolge Gashub oder durch eine Tauch­ pumpe betrieben und vorzugsweise in der Rigole (11) ange­ ordnet ist.