DE4429208C1

DE4429208C1 - Verfahren und Anlage zur Abwasseraufbereitung

Info

Publication number: DE4429208C1
Application number: DE19944429208
Authority: DE
Inventors: Lars Stahmer; Joachim Bohlmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2014-08-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasser aufbereitung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Abwasseraufbereitungsanlage zur Durch führung des Verfahrens.

Bislang werden organisch belastete Abwässer, insbesondere industrielle Abwässer, über Ölabscheider oder Ultrafiltrationsanlagen aufbereitet. In diesen Anlagen werden Wasser und organ. Verunreinigungen physikalisch voneinander getrennt bevor sie der öffentlichen Kanalisation bzw. einem Entsorger zugeleitet werden.

Nachteil der physikalischen Trennung von Wasser und organischen Inhaltsstoffen ist die Notwendigkeit der Deponierung oder Verbrennung der zurückbleibenden Organika. Sowohl Verbrennung als auch Deponierung sind oftmals mit Umweltschädigungen und hohen Kosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und umweltgerechte Entsorgungs möglichkeit für Industrieabwässer, Deponiesickerwässer, Küchenabwässer und Abwässern aus der Bodenwäsche zu entwickeln. Dabei sollen möglichst keine umweltgefährdenden Reststoffe zurückbleiben. Das Verfahren soll kostengünstiger für den Anwender sein als die herkömmlichen Verfahren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch folgende Verfahrensschritte:

- Dem Abwasser werden Säure oder Lauge zugesetzt, um es auf einen pH-Wert 6,5-8 einzustellen. Das Abwasser wird auf eine Temperatur von ca. 20°C eingestellt. Das Abwasser durchströmt einen Feststoffilter.
- Nach pH-Wert-Einstellung, Temperatureinstellung und Feststoffilterung durchströmt das Abwasser ein oder mehrere mit Mikroorganismen besiedelte Festbettreaktoren von unten nach oben.
- Dem Abwasserstrom wird mehrfach während des Durchströmens des Festbettes Luft oder Sauerstoff zugesetzt.

Das mit dieser Erfindung vorgestellte Verfahren und die nach diesem Verfahren realisierte Anlage schafft die für Mikroorganismen optimalen Stoffwechselbedingungen, wobei Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffversorgung, Nährstoffversorgung und Immobilisierung der Mikroorganismen optimiert werden.

Die Filtrierung des aufbereiteten Wassers nach Verlassen des Festbettes bewirkt eine Abtrennung von ausgeschwemmten Mikroorganismen und damit eine Verbesserung der Wasserqualität. Die Rückführung der ausgeschwemmten Mikroorganismen in das Festbett reichert das Festbett erneut mit diesen Mikroorganismen an. Die Zusammensetzung des Festbettes aus Aktivkohle, Anthrazit-Granulat, Lava und organisch gebundenen Nährstoffen bewirkt eine schnelle Immobilisierung der Mikroorganismen durch Adsorption an die Oberfläche. Weiterhin bewirken Anthrazit und Aktivkohle die Adsorption von organischen Verunreinigungen an ihre Oberfläche, so daß organ. Bestandteile des Abwassers und Mikroorganismen, die diese Bestandteile als Nahrung benutzen, auf der großen Oberfläche des Festbettes aufeinandertreffen. Lava wird ebenfalls schnell von Mikroorganismen besiedelt und setzt gleichzeitig Spurenelemente frei, die für den Stoffwechsel der Mikroorganismen unabdingbar sind. Ein weiterer wachstumslimitierender Faktor für Mikroorganismen ist die Versorgung mit Phosphaten, Nitraten und Kaliumsalzen. Diese sind, an einen organischen Träger gebunden, ebenfalls Festbettbestandteil.

Die optimalen Schadstoffabbauraten werden bei einer Festbettzusammensetzung von 20 Gew.% Aktivkohle, 65 Gew.% Anthrazit-Granulat, 10 Gew.% Lava und 5 Gew.% organisch gebundenen Nährstoffen erreicht.

Die Besiedelung des Festbettes erfolgt mit Belebtschlamm aus dem biologisch arbeitenden Teil einer Kläranlage. Diese Mischpopulation stellt sich auf das neue Nahrungsangebot durch Adaption ein.

An verschiedenen Stellen des Festbettes sind Belüftungskerzen aus Teflon integriert, die über eine Verrohrung mit Luft oder Sauerstoff beschickt werden. Diese Kerzen weisen eine Porenweite von 0,2µm auf. Dies führt zu einer Aufkonzentration mit Sauerstoff des sie umströmenden Abwassers. Die Oberflächenbeschaffenheit der Teflon-Belüftungskerzen verhindert gleichzeitig das Einströmen von Wasser in das Belüftungssystem.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie deren Funktion werden anhand des schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 Aufbau der Abwasseraufbereitungsanlage

Fig. 2 Verfahrensfließbild

Fig. 3 Verrohrungs- und Ventilstellungsplan.

Fig. 1 zeigt die Einzelkomponenten, aus denen die Abwasseraufbereitungsanlage aufgebaut ist. Die Komponenten sind:
Rückspüleingänge (1 und 1a) am Festbettreaktor,
Entlüftungsventile (2, 2a und 2b),
Kontaktmanometer (3 und 3a),
Filterkerzensterne (4 und 4a) mit einer Porenweite von 100µm,
Belüftungskerzen (5 und 5a) mit einer Porenweite von 0,2µm,
Luftleitungen (6 und 6a) aus Edelstahl mit Halterungen für Belüftungskerzen,
Lochbleche (7, 7a und 7b) mit 2 mm Bohrungen,
Volumenstrommeßgerät (8),
Wassermengenzähler (9),
Sandfiltereingang (10),
Rückspülausgang (11) des Sandfilters,
Zwillingsausgang (12),
Kompressor (13),
Rückspüleingang (14) des Sandfilters,
Reaktorfestbette (15, 15a) aus Aktivkohle, Anthrazit, Lava
und organisch gebundenen Nährstoffen,
Kiessandfüllung (16),
Rückspülausgänge (17, 17a) des Festbettreaktors.

Fig. 2 zeigt das Verfahrensfließbild. Es ist der Ablauf der Abwasseraufbereitung im Normalbetrieb wiedergegeben. Dabei unterliegt das Abwasser im ersten Verfahrensschritt einer pH-Kontrolle. Durch Zudosierung von Säure oder Lauge wird der pH-Wert im Bereich von 6,5 bis 8 eingestellt. Gleichzeitig wird das Wasser im Schmutzwassercontainer auf ca. 20°C aufgeheizt. Danach wird das Abwasser durch den Sandfilter gepumpt, wo es von den Feststoffen wie Sand, Metallspäne etc. befreit wird. Darauf durchströmt das Abwasser nacheinander die Festbettreaktoren (F1 und F2), in denen die organischen Wasserkontaminanten durch Mikroorganismen oxidiert werden.

Am Ausgang des Festbettreaktors (F2) wird ausgeschwemmte Biomasse aus dem Volumenstrom herausfiltriert und dem Festbettreaktor wieder zugeführt. Durch Lufteinblasung mittels Kompressor in die beiden Festbettreaktoren (F1, F2) wird die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen gewährleistet.

Fig. 3 zeigt den Verrohrungs- und Ventilstellungsplan. Mit Hilfe dieser speziellen Twin-Verrohrung sind sechs verschiedene Betriebsarten der Abwasserauf bereitungsanlage durch Änderung der Ventilstellung möglich.

Unabhängig von der jeweiligen Betriebsart verhindern die Rückschlagventile (a1, a2) in der Luftleitung den Rückfluß des Abwassers in die Luftleitung.

1. Normalbetrieb:
Das Abwasser durchläuft zuerst den Sandfilter von oben nach unten, danach den Festbettreaktor (F1) von unten nach oben und anschließend den Festbettreaktor (F2) ebenfalls von unten nach oben. Dazu sind die Kugelventile (a, m, e, i, k, l, f, h, t, u) geöffnet. Alle anderen Ventile sind geschlossen. Diese Betriebsart gewährleistet die längstmögliche Verweildauer des Abwassers im Festbett und damit die höchstmögliche Abbaurate.
2. Einfilterbetrieb mit Festbettreaktor (F1):
Das Abwasser durchläuft erst den Sandfilter von oben nach unten und danach den Festbettreaktor (F1) von unten nach oben. Dazu sind die Kugelventile (a, m, e, g, t, u) geöffnet. Alle anderen Ventile sind geschlossen.
Diese Betriebsart ermöglicht Rückspülung oder Reparaturarbeiten am Festbettreaktor (F2), ohne die Anlage abschalten zu müssen.
3. Einfilterbetrieb mit Festbettreaktor (F2):
Das Abwasser durchläuft erst den Sandfilter von oben nach unten und danach den Festbettreaktor (F2) von unten nach oben. Dazu sind die Kugelventile (a, h, f, n, t, u) geöffnet. Alle anderen Ventile sind geschlossen.
Diese Betriebsart ermöglicht Rückspülung oder Reparaturarbeiten am Festbettreaktor (F1), ohne die Anlage abschalten zu müssen.
4. Rückspülen des Sandfilters:
Dazu sind die Ventile (p und b) geöffnet. Alle anderen Ventile sind geschlossen.
5. Rückspülen des Festbettreaktors (F1):
Dazu sind die Ventile (r und o) geöffnet. Alle anderen Ventile sind geschlossen.
6. Rückspülen des Festbettreaktors (F2):
Dazu sind die Ventile (q und s) geöffnet. Alle anderen Ventile sind geschlossen.

Claims

1. Verfahren zur Abwasseraufbereitung, bei der das zu reinigende Wasser mindestens einen mit Mikroorganismen angereicherten Festbettreaktor durchströmt an welcher Stelle organische Kontaminanten abgebaut werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

2. Verfahren zur Abwasseraufbereitung, bei der das zu reinigende Wasser mindestens einen mit Mikroorganismen angereicherten Festbettreaktor durchströmt, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Nach Verlassen des Festbettreaktors werden ausgeschwemmte Mikroorganismen aus dem Wasser herausgefiltert und dem Festbett wieder zugeleitet.

3. Abwasseraufbereitungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- Das Festbett des Festbettreaktors besteht aus einer Mischung von Aktivkohle, Anthrazit-Granulat, Lava und organ. gebundenen Nährstoffen.

4. Abwasseraufbereitungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 2 und nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- Die Gewichtsanteile der Festbettzusammensetzung sind:
Aktivkohle 20%
Anthrazit-Granulat 65%
Lava 10%
organisch gebundene Nährstoffe 5%.

5. Abwasseraufbereitungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- Zur Besiedlung des Festbettes werden ubiquitär vorkommende Mikroorganismen verwendet.

6. Abwasseraufbereitungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- Die Zufuhr von Sauerstoff oder Luft erfolgt über in das Festbett integrierte Teflon-Belüftungskerzen mit einer Porenweite von 0,2 µm.