DE4338491C2

DE4338491C2 - Verfahren zur Behandlung mit organischen Stoffen belasteter Abwässer

Info

Publication number: DE4338491C2
Application number: DE19934338491
Authority: DE
Inventors: Reinhard Prof Dr Rer Na Konrad; Karl-Heinz Dr Ing Eisenhardt
Original assignee: UTS IMMOBILIEN und BETEILIGUNG
Current assignee: UTISOL TECHNOLOGIES AG, ZUG, CH
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2013-11-12
Also published as: DE4338491A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung mit organischen Stoffen belasteter Abwässer zur Umwandlung von Makromolekülen und/oder Mikroorganismen in biolo gisch aerob und/oder anaerob abbaubare Stoffe, wobei Klärschlamm in einem Bioreak tor zur Ausfaulung gebracht wird.

Die Beseitigung organischer Stoffe und die Abwasserreinigung durch biologischen Ab bau ist bekannt. Je nach Herkunft des Abwassers oder der Produktionsrückstände er folgt die biologische Behandlung aerob oder anaerob.

Die aerobe Behandlung ist vergleichsweise störunanfällig, aber auf Grund der erforder lichen Sauerstoffzufuhr energieintensiv und nur bei gering belasteten Abwässern an wendbar. Beim aeroben Abbau wird ca. 50% des abgebauten Substrats in Biomasse und energetisch nicht nutzbares Kohlendioxid umgewandelt. Um nicht die gesamte Bio masse aus dem aeroben Abbau als Abfall deponieren zu müssen, wird die aerob entstan dene Biomasse in der Regel anschließend zur Stabilisierung und Mengenreduktion einem anaeroben Faulprozeß unterworfen.

In technisch vertretbaren Zeiten für anaerobe Abwasserbehandlungen von 3 bis 30 Ta gen sind allerdings nur niedermolekulare organische Verbindungen, die ausreichend große Diffusionsgeschwindigkeiten aufweisen um die Mikroorganismen zu erreichen und die Zellwand der Mikroorganismen passieren können, abbaubar. Da ein großer Teil der Biomasse aus einer konventionellen aeroben oder anaeroben Abwasserreinigung (Sekundärschlamm, Überschußschlamm) und die, in einem Faulturm gebildete, anaerobe Biomasse diese Anforderungen nicht erfüllen, wird bei konventioneller Betriebsweise des Faulturms einer Abwasserreinigung die eingebrachte Trockensubstanz mit ca. 70% organischem Anteil nur um ca. 20% reduziert. Die Abfallmenge ist damit entsprechend hoch. Auf Grund der niedrigen Abbaurate ist die erzeugbare Biogasmenge gering und die verbleibende Biomasse muß als Klärschlamm kostenintensiv entsorgt werden.

Man hat bereits herausgefunden, daß sich bei der Abwasserbehandlung die Anwendung elektromagnetischer Wechselfelder positiv auf die Verstoffwechselung der Biomassen auswirkt.

So ist nach DE 38 00 713 A1 eine Wasserreinigungsanlage bekannt, die aus hintereinan dergeschalteten Kammern besteht. Die einzelnen Kammern sind über ein Diagraphma in einen Kathoden- und Anodenraum aufgeteilt und mit Füllkörpern versehen, auf denen die einzelnen Mikroorganismen festwachsen können. Durch Anlegen einer Spannung zwischen 1,0 und 10 V werden in den Kathodenräumen und Anodenräumen Reoxpoten tiale aufgebaut, die sowohl den dort vorherrschenden anaeroben Bakterien wie auch den aeroben Bakterien ideale Bedingungen für den Abbau bieten.

Nach DE 33 14 863 A1 ist weiterhin bekannt, den aus einer Kläranlage abgezogenen Klärschlamm in einem Faulbehälter der Einwirkung eines niederfrequenten elektroma gnetischen Wechselfeldes auszusetzen. Durch Änderung der Parameter des elektroma gnetischen Wechselfeldes wird die Faulgaserzeugung optimierend gesteuert. Dem bekannten Stand der Technik haftet der gemeinsame Nachteil an, daß infolge der niedrigen Schlammkonzentrationen ein noch verhältnismäßig hoher Restschlammanteil nicht verstoffwechselt wird, da mit den niedrigen Energien kein Abtöten der Mikroorga nismen erfolgt, was bei den niedrigen Schlammkonzentrationen einen unverhältnis hohen technischen Aufwand nach sich ziehen würde, wobei nur ein geringer energeti scher Wirkungsgrad erreichbar wäre. Damit werden die Deponien weiter belastet, was entsprechend hohe Entsorgungskosten verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung mit organi schen Stoffen belasteter Abwässer zu schaffen, das die bisherigen Nachteile vermeidet und eine weitere Verstoffwechselung der in einem Faulbehälter zur Ausfaulung ge brachten peristenter Schlämme aus biologischen Prozessen mit niedrigem technischen Aufwand und hohem energetischen Wirkungsgrad ermöglicht, indem ein Teil der Mikro organismen abgetötet werden, um die Menge noch anfallender peristenter Schlämme weiter zu reduzieren und so die Deponien und damit die Umwelt zu entlasten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Teil des im Bioreaktor aus gefaulten Klärschlamms über eine Rohrleitung einer Entwässerungseinrichtung zuge führt wird, wobei ein Teil ebenfalls über eine Rohrleitung zur weiteren Entsorgung ab geführt wird und der restliche Klärschlamm in einer Behandlungszelle einer elektri schen Spannung ausgesetzt wird, wonach der so behandelte Klärschlamm in den Biore aktor unter Beimischung von unbehandeltem Klärschlamm zur erneuten Verstoffwech selung wieder zurückgeführt wird.

In dem außerhalb des Faulbehälters mit hoher elektrischer Spannung behandelten Schlammkonzentrat werden die Mikroorganismen abgetötet, wodurch die in einem Faulbehälter zur Ausfaulung gebrachte Biomasse mit niedrigem technischen Aufwand und hohem energetischen Wirkungsgrad durch weitere Verstoffwechselung um mehr als 30% reduziert wird, was Deponien und somit die Umwelt entscheidend entlastet und wesentlich zur Kostenverringerung in der Abwassertechnik beiträgt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Verfahrensschema zur biologischen Schlammaufbereitung mit Entwässerung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der gebildeten Biogasmenge als Funktion der Zeit an elektrisch behandeltem und unbehandeltem Faulschlamm.

Eine Versuchsanlage nach Fig. 1 besteht aus einem 20 Liter-PE-Tank 2, einer Filter nutsche 5, einer regelbaren Spannungsquelle mit einer 300 µF-Kondensatorbatterie 11 und einem PE-Rohr von 45 mm Innendurchmesser mit zwei Edelstahlelektroden 8, 9 als elektrische Behandlungszelle 10.

Pro Tag wurde 0,5 Liter aus einem nicht dargestellten Faulturm einer kommunalen Kläranlage mit 2,5 Gew.-% Trockensubstanz (TS) in 5 Portionen pro Tag zu je 0,1 Liter als quasi kontinuierlicher Betrieb einem Tank 2 als anaerober Reaktor von 20 Litern In halt als Primärschlamm über eine Rohrleitung 1 zugeführt. Vor jeder Primärschlamm zugabe wurde 0,1 Liter Sekundärschlamm dem Tank 2 über eine Rohrleitung 3 entnommen. Der Tank 2 wurde auf 37°C thermostatisiert, und die Biogasmenge in einer Rohrleitung 4 volumetrisch gemessen. Der entnommene Sekundärschlamm wurde in der Filternutsche 5 auf 40 bis 45 Gew.-% TS entwässert. Das Wasser wurde über die Rohrleitung 6 abgeführt und das Schlammkonzentrat über die Rohrleitung 7 entnommen.

90% des entwässerten Sekundärschlamms wurden in einer Behandlungszelle 10 zwi schen die Edelstahlelektroden 8, 9 gebracht, und der, auf 500 V aufgeladene, elektri sche Kondensator von 300 µF über den Schlamm entladen. Dieses elektrisch behandelte Schlammkonzentrat wurde mit 0,95 Litern frischem Primärschlamm vermischt und dem Tank 2 zugesetzt.

Zum Vergleich der Untersuchungsergebnisse wurde der Tank 2 als Blindversuch ohne Schlammrückführung betrieben.

1. Versuchsergebnisse ohne Rückführung elektrisch behandelten Schlamms (Blindversuch)

Ohne Rückführung eines elektrisch behandelten Schlamms in den Tank 2 wurde 0,8 bis 1,2 Liter Biogas pro Tag gebildet. Die Biogasmenge ist relativ niedrig, da der Ver suchsanlage ausgefaulter Schlamm der kommunalen Kläranlage als Primärschlamm zu geführt wurde. Der TS-Anteil des entnommenen Sekundärschlamms betrug nahezu un verändert 2,45 bis 2,5 Gew.-%.

2. Versuchsergebnisse mit Rückführung entwässerten und elektrisch behandelten Schlamms

Mit Rückführung eines, wie oben beschrieben, elektrisch behandelten Schlamms in den Tank 2 wurde bei gleichem Versuchsaufbau 9,4 bis 10,2 Liter Biogas pro Tag gebildet. Durch die Rückführung des elektrisch behandelten Schlamms wurde ein Teil der Mikro organismen des ausgefaulten Sekundärschlamms zerstört und in Biogas umgewan delt.

Claims

Verfahren zur Behandlung mit organischen Stoffen belasteter Abwässer zur Umwandlung von Makromolekülen und/oder Mikroorganismen in biologisch aerob und/oder anaerob abbaubare Stoffe, wobei Klärschlamm in einem Bioreaktor zur Ausfaulung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des im Bioreaktor (2) ausgefaulten Klärschlamms über eine Rohrleitung (3) einer Entwässerungseinrichtung (5) zugeführt wird, dabei ein Teil über eine Rohrleitung (7) zur weiteren Entsorgung abgeführt wird und der restliche Klärschlamm in einer Behandlungszelle (10) einer elektrischen Spannung ausgesetzt wird, wonach der behandelte Klärschlamm in den Bioreaktor (2) unter Beimischung von unbehandeltem Klärschlamm zur erneuten Verstoffwechselung wieder zurückgeführt wird.