DE3820142C2

DE3820142C2 - Verfahren und Einrichtung zur unmittelbaren Fettabscheidung

Info

Publication number: DE3820142C2
Application number: DE3820142A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Passavant Werke AG and Co KG
Current assignee: BACHON, ULRICH, DIPL.-ING., 6252 DIEZ, DE
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2008-06-15
Also published as: DE3820142A1; DE3844952C2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Reinigen von mindestens überwiegend tierische und pflanzliche Fette und Öle und gegebenenfalls Sinkstoffe und/oder Schwebstoffe enthaltenden Abwässer nach dem Schwerkraftprinzip zum Zwecke der Verwertung, in einem vom Abwasser im freien Gefälle durchflossenen Abscheidegehäuse mit Entnahme der aufgerahmten Leicht- und Schwebstoffe an der Oberseite und der Sinkstoffe an der Unterseite des Abscheidegehäuses. Tierische und pflanzliche Fette und Öle fallen in vielen Produktionsbetrieben der Nahrungsmittelindustrie, so z. B. in der Fleisch- und Wurstfabrikation, Fleischverarbeitung und Fischverarbeitung, Speiseöl- und Fettraffination sowie in Großküchenbetrieben, wie Hotels, Gaststätten, Mensen oder Kasernen an. Auch in Hochhäusern, deren Küchenabwässer über separate Leitungen entwässert werden, führen große Mengen Speiseöl und -fett mit sich.

Man hat festgestellt, daß in einer Mensa mit ca. 4500 zubereiteten Mahlzeiten täglich ca. 11 kg Fett im Abwasser anfallen bei einer täglichen Abwassermenge von fast 15 m³. DIN 4040 und DIN 4041 schreiben vor, daß für die Entfernung der Fette und Öle aus den Abwässern Fettabscheider einzusetzen sind. Für den Einbau von Fettabscheidern stützen sich die Gemeinden in ihren Ortssatzungen auf DIN 1986.

Da die Entsorgung zeit- und kostenintensiv ist, werden die Entsorgungsintervalle möglichst gestreckt. Empfohlen wird zwar eine Reinigung etwa alle zwei Wochen (IKZ, Fachzeitschrift für Sanitär, Heizung, Klima 7/79). Die Entleerungsintervalle in der Praxis sind jedoch um ein Vielfaches länger und erreichen teilweise sogar 6 Monate. Bei derart langen Verweilzeiten ist das Fett und Öl bei der Entnahme angefault und größtenteils in Fettsäuren und Glycerin zersetzt. An eine Weiterverwendung ist dann nicht mehr zu denken. Zulaufendes Abwasser wird durch die Zersetzungsprodukte angeimpft und beschleunigt damit den Fäulnisprozeß der Fette. Die Fetteabfälle müssen als Sondermüll entsorgt werden und sind damit als Wirtschaftsgut verloren.

Es ist aus der DE-A-25 36 644 bekannt, Öl aus Abwasser dadurch kontinuierlich abzuscheiden, daß der obere Teil des ohne Freispiegel betriebenen Abscheidegehäuses aus einem nach oben flach zulaufenden Trichterdeckel besteht, aus dessen kleiner Öffnung das Öl überläuft. Für erstarrende Fette und stockende Öle ist eine solche Abscheidung alleine nicht ausreichend. Es muß ein zusätzlicher Austragsdruck erzeugt werden, der erfindungsgemäß durch die weitere räumliche Zusammenziehung und den Wasserstau gefunden worden ist.

Bei dem Doppelkonus-Zyklonabscheider nach FR-A-431 552 handelt es sich um eine Trennvorrichtung, in der die Zentrifugalkraft in der rotierenden Durchströmung zum Trennen herangezogen wird. Die Schwerstoffe sammeln sich am Behälterumfang und sinken in den unteren Konus, die Leichtstoffe sammeln sich im Zentrum und werden durch ein Steigrohr abgezogen. Auch dieses bekannte Trennverfahren ist für zur Erstarrung neigende Leichtstoffe ungeeignet.

In jüngster Zeit setzt sich immer mehr der Gedanke durch, daß die in den Abwässern der Großküchen- und Lebensmittelverarbeitungsbetriebe enthaltenden Fette und Öle am sinnvollsten zu entsorgen sind, wenn sie einer zweckentsprechenden Weiterverwendung zugeführt werden. Sie stellen ein wertvolles Wirtschaftsgut dar. Dazu müssen die Fette und Öle in möglichst frischem Zustand gewonnen werden, d. h. unzersetzt und nicht angefault. Dasselbe gilt auch für Sinkstoffe, wie z. B. Stärke und Kochreste, die sich in dem dem Leichtstoffabscheider vorgeschalteten Schlammfang sammeln.

Die Aufgabe, diese Abwasserinhaltsstoffe in frischem, d. h. unzersetztem Zustand, und zwar möglichst ohne zusätzlichen Energieaufwand, zu gewinnen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die abgeschiedenen Stoffe durch einen durch Verschließen oder Drosseln des Klarwasserablaufs verursachten Stau in kurzen Zeitabständen unter weiterer räumlicher Zusammenziehung angehoben und in abfließfähigem Zustand entnommen werden. Insbesondere werden die Leichtstoffe noch vor ihrer Verhärtung, d. h. also noch vor der Abkühlung auf den Stockpunkt entnommen.

Um den Austrag der aufgerahmten Stoffe bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erleichtern, ist es zweckmäßig, den Wärmeinhalt des zufließenden Abwassers zum Verflüssigen oder Flüssighalten der Leichtstoffe vor und während ihrer Entnahme zu nutzen. Zum Austragen der Leicht- und/oder Sinkstoffe wird der hydrostatische Druck des Abwassers im Abscheidegehäuse genutzt, indem bei geschlossenem Zulauf und geschlossenem Reinwasserauslauf der entsprechende Auslaß geöffnet wird. Es kann aber auch der Leitungsdruck eines Trinkwassernetzes benutzt werden. Um den Gehalt an Wasser in den abgezogenen Sinkstoffen zu verringern, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, die Sinkstoffe vor der Entnahme einzudicken, vorzugsweise durch Vibration oder im Sinkstoffabscheidebereich eingesetztes Krählen.

Wird erfindungsgemäß von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, die Abtrennwirkung der erstarrungsfähigen Leichtstoffe durch Niederschlagen an gekühlten Flächen zu verbessern, dann werden die niedergeschlagenen Leichtstoffe von den gekühlten Flächen durch Abschälen entnommen.

Die Vorgänge der Schwimmstoff-, Schwebstoff- und Sinkstoffabscheidung brauchen nicht notwendigerweise gleichzeitig vonstatten zu gehen. Es ist auch denkbar, sie in verschiedenen Phasen nacheinander und u. U. räumlich getrennt vorzunehmen. Dann kann jede Phase bei optimalen Abscheidebedingungen ablaufen. Bei Abwässern, die keine Sinkstoffe enthalten oder deren Sinkstoffe so grob sind, daß sie in einem gewöhnlichen Schlammfang oder Sandfang separiert werden können, kann die Phase der Feinsinkstoffabscheidung ganz entfallen.

Geeignete Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein erstes Ausführbeispiel ohne zusätzliche Abscheidungshilfen,

Fig. 2 den Abscheidebehälter nach Fig. 1, jedoch mit zusätzlichen Anscheidehilfen für die Sinkstoffe,

Fig. 2a einen Horizontalschnitt durch eine Variante von Fig. 2,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit Austraghilfen in den Abscheidebereichen für Sink- und Schwimmstoffe,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Auftriebshilfen für die Schwimmstoffe,

Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem der Frischfettaustrag durch ständig anstehenden statischen Wasserdruck erfolgt.

Der Abscheidebehälter 1 nach Fig. 1 besteht aus einem zylindrischen Mittelteil 2 und konischen Boden 3 - und Deckelteilen 4 unterschiedlicher Neigung. Die Neigung des Bodens ist stärker, damit die Sinkstoffe möglichst ohne Austragshilfe abgezogen werden können. Beide konischen Behälterteile münden in Abzugsleitungen 5, 6 mit Schaugläsern 7, 8 und Absperrventilen 9, 10. Die Zulaufleitung 11 für das zu behandelnde Abwasser mündet tangential in den Mittelteil 2, während die Abzugsleitung 12 aus dem Zentrum nach unten herausgeführt ist. Ihre Mündung ist von einem offenen-kegeligen Leitblech 14 überdeckt, das den Kurzschlußeintritt von Wasser verhindern und die kreisende Bewegung 13 des Wassers aufrecht erhalten soll. Das gereinigte Abwasser tritt unter der Unterkante des Leitblechs 14 hindurch in die Abzugsleitung. Auch diese Leitung besitzt ein Absperrventil 15. Dieses Ventil ist im normalen Abscheidebetrieb immer offen, so daß sich ein Freispiegel 16 in Höhe des Scheitels der Abzugsleitung 12 einstellt. Tritt Fett in den Abscheider ein, so schwimmt dies auf unter Überhöhung 17 im Verhältnis des Dichteunterschieds, wobei das Fett räumlich auf einen kleineren Querschnitt konzentriert wird. In regelmäßigen kurzen Zeitabständen, bevorzugt täglich, wird durch Schließen des Abzugsventils 15, Öffnen des Absperrventils 10 und Einleiten von Wasser das Fett nach oben herausgedrückt und in einen Kleincontainer gefüllt. Anschließend werden die Sinkstoffe 18 durch Öffnen des unteren Absperrventils 9 abgezogen. Bei beiden Abzugsvorgängen kann man am Schauglas 7, 8 ablesen, wann die abgeschiedenen Stoffe abgezogen sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 dadurch, daß im unteren konischen Behälterteil 3 radial angestellte Leitwände 19 angebracht sind, die die rotierende Strömung dort beruhigen und die Sinkstoffe in einem strömungslosen Raum absinken lassen. Bei dem Abscheidertyp nach Fig. 2a liegt die Auslaufmündung 12a exzentrisch zur Behälterachse 20. Außerdem ist sie von einem zur Zulauföffnung 11 hin gerichteten Schirm 21 umgeben, der verhindert, daß das zulaufende Abwasser schon nach einem halben Umlauf den Abscheidebehälter verläßt.

Bei der Bauart nach Fig. 3 ist statt der Leitbleche gemäß Fig. 2 ein Krählwerk 22 vorgesehen, das im Abscheidebetrieb stillsteht, beim Abzug der Sinkstoffe in Betrieb genommen wird und für einen vollständigen Austrag der Sinkstoffe sorgt. Des weiteren kann an der Außenfläche ein Vibrator 23 angebracht sein, der die Sinkstoffe von der Behälterinnenwand ablöst und sie zusätzlich eindickt. Gleichachsig mit dem Sinkstoff-Krählwerk kann im oberen Behälterteil ein Schwimmstoff-Räumwerk 24 vorgesehen sein, das beim Abzug des Fetts in Betrieb genommen wird.

Nicht dargestellt ist eine Abwärmenutzung des warm zulaufenden Abwassers zur Verflüssigung oder zum Flüssighalten des Fetts während des Austrags. Das gereinigte Abwasser wird hierzu vor der Ableitung durch den doppelwandig ausgebildeten oberen Behälterteil geleitet. Auch eine Wärmeabgabe an das Räumwerk, die Antriebswelle und das Gestänge ist denkbar, die hierzu hohl ausgebildet sind. Die Doppelwandigkeit kann sich bis zum Absperrventil 10 fortsetzen.

Um den Abscheidegrad der Schwimmstoffe nochmals zu verbessern, kann nach Fig. 4 eine Flotationseinrichtung in Ringform 25 vorgesehen sein, die mit Luft 26 betrieben wird. Es ist auch denkbar, das Abwasser vor Einleitung in den Abscheidebehälter unter Sauerstoffnahme unter Druck zu setzen und im Abscheidebehälter auf Umgebungsdruck zu entspannen. Die sich dabei bildenden Bläschen tragen feinste Schwimmstoffpartikel nach oben. Man kann auch mit Flockungs- oder Flockungshilfsmitteln arbeiten, die die Abscheidung feinst-dispers verteilter Partikel zu beiden Richtungen durch Koagulation und Aggregation begünstigen. Im Prinzip eignen sich auch bestimmte Enzyme für diese Koagulation.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Abzugsleitung des gereinigten Wassers 32 so hoch gezogen, daß sich im Abscheidebehälter 1 kein Freispiegel einstellen kann. Die Schwimmstoffe steigen bis in die Austragleitung 6 und treten beim Öffnen des Ventils 10 unter dem statischen Druck der Wassersäule sofort aus. Der Zulaufleitung 11 können (nicht dargestellte) Leitbleche vorgeordnet sein, die dafür sorgen, daß sich im Abscheidebehälter an keiner Stelle strömungslose Totzonen bilden; das Wasser verläßt somit immer frisch den Behälter und verhindert das Anfaulen der organischen Inhaltsstoffe. Auch der Kanalisation und den Kläranlagen kommt diese Beschaffenheit des Abwassers entgegen.

Die Entnahme der Schwimmstoffe bei einer Freispiegelausführung kann z. B. auch durch einen gedrosselten Abfluß des Reinwassers erfolgen. Bei Abwasserstößen steigt dann der Spiegel im Abscheidebehälter so weit an, daß die Schwimmstoffe herausgedrückt werden. Die Austragsvorrichtung für die Schwimmstoffe kann auch als rotierende Scheiben ausgebildet sein, an denen sich die Schwimmstoffe festsetzen. Ein Abstreifer fördert sie dann seitlich aus dem Abscheidebehälter. Bildet man die rotierenden Scheiben als Schnecke aus, dann vollführt der Abstreifer eine nach außen gerichtete Förderbewegung.

Die Austragleitungen für Schwimm- und Sinkstoffe können statt des Absperrventils mit einem Dreiwegeventil ausgestattet werden. In der ersten Phase des Abzugs werden die abgezogenen Medien in den Abscheider zurückgeleitet. Erst wenn im Schauglas die abgeschiedenen Stoffe sichtbar werden, wird auf die luftdicht angeschlossenen Kleincontainer umgeschaltet.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von Leichtstoffen, insbesondere mindestens überwiegend tierische und pflanzliche Fette und Öle, und gegebenenfalls Schwebstoffe und Sinkstoffe enthaltenden Abwässern nach dem Schwerkraftprinzip in einem vom Abwasser im freien Gefälle durchflossenen Abscheidegehäuse mit Entnahme der aufgerahmten Leicht- und Schwebstoffe an der Oberseite und der Sinkstoffe an der Unterseite des Abscheidegehäuses, wobei die abgetrennten Leicht- und Sinkstoffe vor oder bei der Entnahme auf einen räumlich kleinen Querschnitt zusammengezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Stoffe durch einen durch Verschließen oder Drosseln des Klarwasserablaufs verursachten Stau in kurzen Zeitabständen unter weiterer räumlicher Zusammenziehung angehoben und in abfließfähigem Zustand sofort entnommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtstoffe noch vor der Verhärtung entnommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt des zulaufenden Abwassers zum Verflüssigen oder Flüssighalten der Leichtstoffe vor und während ihrer Entnahme genutzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Druck des Abwassers im Abscheidegehäuse zur Entnahme der Leicht- und/oder Sinkstoffe genutzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdruck eines Trinkwassernetzes zur Entnahme der Leicht- und/oder Sinkstoffe genutzt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abtrennung der Leicht- und/oder Sinkstoffe die Zentrifugalkraft zumindest unterstützend eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinkstoffe vor ihrer Entnahme eingedickt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen der Leichtstoffe durch Flotation unterstützt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsflotation angewendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindicken der Sinkstoffe durch Vibration beschleunigt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absetzen der Sinkstoffe und das Aufschwimmen der Leichtstoffe durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln auf organischer und/oder organisch-pflanzlicher Basis gefördert wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtrennen erstarrender Leichtstoffe der Effekt des Niederschlagens an gekühlten Flächen genutzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die niedergeschlagenen Leichtstoffe durch Abschälen von den gekühlten Flächen entnommen werden.

14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, bestehend aus mindestens einem vom Abwasser im wesentlichen horizontal durchflossenen Abscheidebehälter, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheidebehälter (1) nach oben und unten verjüngt, wobei der Auslaß (12) für das Reinwasser mit einer Drossel- oder Verschlußvorrichtung (15) und die Auslässe (5, 6) für die Sink- und Leichtstoffe mit je einer Verschlußeinrichtung (9, 10) versehen sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (5, 6) für Leicht- und Sinkstoffe vor den Drossel- oder Verschlußeinrichtungen (9, 10) mit Schaugläsern (7, 8) versehen sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheidebehälter (1) im Bereich des Zulaufs (11) hohlzylindrisch (2) ist und die sich nach oben und unten anschließenden Hohlkegelstümpfe (3, 4) unterschiedliche Neigung haben.

17. Einrichtung nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (11) tangential in den Behälter (1) mündet.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der mittig unten beginnende Reinwasserauslaß (12) von einem kegel- oder kegelstumpfförmigen Leitelement (14) verdeckt ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinwasserauslaß (12a) außermittig in der Nähe des Zulaufs (11) angeordnet ist.

20. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch ein Eindickkrählwerk (22) im Sinkstoffabscheidebereich des Abscheidebehälters.

21. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch ein das Aufsteigen, Konzentrieren und Austragen der Leichtstoffe unterstützendes rotierendes Krählwerk (24) im Schwimmstoffsammelbereich des Abscheidebehälters.

22. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der mit Leicht- und/oder Sinkstoffen und/oder dem zu behandelnden Abwasser in Berührung kommenden Teile als Wärmeaustauscher ausgebildet sind.

23. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinwasserauslaßleitung um den Verdichtungs- und Auslaßbereich der Leicht- und/oder Sinkstoffe herumgeführt ist.

24. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (32) für das Reinwasser ihren Scheitelpunkt in Höhe oder über dem Auslaß (6) für die Leichtstoffe hat.

25. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinwasserauslaß (12) von einer Flotationseinrichtung (25) umgeben ist.

26. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitungen (5, 6) für die Leicht- und Sinkstoffe mit einem Anschluß für Kleincontainer versehen sind.