DE69313338T2

DE69313338T2 - Verfahren zur Behandlung von ölhaltigen Schlämmen und organischen Abfällen

Info

Publication number: DE69313338T2
Application number: DE69313338T
Authority: DE
Inventors: William Ray Deever; James Edward Myers; John Duckett Winter
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2013-03-24
Also published as: CA2092393A1; DE69313338D1; EP0566256A1; JPH07265899A; EP0566256B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum aeroben biologischen Abbau von ölhaltigen Schlämmen und anderen organischen Abfällen.
Historisch gesehen ist die Landbestellung in breitem Umfang für den biologischen Abbau und die Entsorgung von organischen Abfällen und ölhaltigen Schlämmen verwendet worden. Die Landbestellung umfaßt das Aufbringen des Abfalls auf den Boden und das Unterpflügen des Abfalls in den Boden, um aeroben Bakterien zu ermöglichen, die organischen Komponenten in Kohlendioxid, Wasser und Humusmaterial umzuwandeln. Periodisches Pflügen des Bodens ist notwendig, um den Abfall gleichmäßig in den Boden einzumischen und zu ermöglichen, daß Luft die Bakterien erreicht und die Reaktion fördert. Die Verfügbarkeit der Landbestellungstechnik ist als ein Ergebnis von Vorschriften, die die Beschränkung der Landentsorgung für gefährliche Abfälle und den Umwelteinfluß des Verfahrens betreffen, stark reduziert worden. Insbesondere haben die Geruchserzeugung, die Ablagerung von Schwermetallen im Boden und die potentielle Kontamination von Grundwasservorräten zu einer wesentlichen Verringerung der Verwendung der Landbestellung zur Behandlung von organischen und ölhaltigen Abfällen geführt.
An vielen Stellen hat die Kompostierung die Stelle der Landbestellung übernommen. Kompostierung ist ein thermophiles biologisches Verfahren, das in breitem Umfang für die Behandlung von kommunalem Schlamm und anderen organischen Abfallstoffen verwendet wird. Ein wichtiger Aspekt der Kompostierung ist, daß das Verfahren unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden kann, womit die Probleme vermieden werden, die bei offener Landbestellung inhärent sind. Eine signifikante Verwendung der Kompostierung betrifft die Behandlung von kommunalem Schlamm. Dieses Verfahren wird oft durchgeführt durch Vermischen des kommunalen Schlammes mit einem Füllmaterial, Entfernen von überschüssigem freien Wasser und Unterziehen der Mischung unter zwangsbelüftung bei einer erhöhten Temperatur, um den Kompostierungsprozeß zu beschleunigen. Im allgemeinen enthalten kommunaler Schlamm, sowie andere Arten von organischem Abfall, zusammen sowohl aktive Mikroorganismen als auch Nährstoffe, was den biologischen Umwandlungsprozeß unter geeigneten Bedingungen initiieren und aufrechterhalten kann.
Ölhaltiger Schlamm wird umfangreich in Ölraffinerien angetroffen und wird auch in einer Reihe von Herstellungsverfahren erzeugt. In Raffinerien wird der ölhaltige Schlamm in einer Vielzahl von Klärprozessen, in Haltebecken und in Absetzteichen für Flüssigabfall produziert. Im allgemeinen ist ölhaltiger Schlamm dadurch gekennzeichnet, daß er einen relativ niedrigen Feststoffgehalt aufweist und geringe biologische Aktivität zeigt. Diese letztere Eigenschaft beruht primär auf dem Fehlen von Nährstoff und dem Gehalt des Ölschlammes an Elektronenakzeptoren.
US 4,292,328 offenbart ein thermophiles aerobes Abbauverfahren zur Herstellung tierischer Nährstoffe durch den biochemischen Abbau von tierischem Abfallmaterial.
US 4,668,388 offenbart einen Intensivreaktor für die Behandlung von biologischem Schlamm, wobei die Reaktion in einer Umhüllung durchgeführt wird, die jeglichen nachteiligen Umwelteinfluß minimiert. Das Mischen von Schlamm mit einem Füllstoff und die Verwendung von Zwangsbelüf tung unter Verwendung von Luftdruck sowie Prozeßsteuerungen werden offenbart. Diese Entgegenhaltung berichtet, daß kein Vorteil für die Abbaugeschwindigkeit festgestellt wurde, wenn ölhaltige Schlämme in diesem Intensivschlammreaktor behandelt wurden.
US 3,462,275 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von biologisch abbaubarem organischen Abfalimaterial unter Verwendung einer thermophilen aeroben Mikroorganismuskultur, die in der Lage ist, Zellulose abzubauen, und zelluläres proteinhaltiges Material zu produzieren.
EP-A-100007 offenbart ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser. Bei dem Verfahren werden Feststoffe und Biomasse teilweise auf leeren Trägerpartikeln abgeschieden und teilweise in den Zwischenräumen der Partikel zurückgehalten. Wenn die Filterzone mit Feststoffen und Biomasse beladen ist, werden die Trägerpartikel in einer Regenerationsvorrichtung regeneriert, die oberhalb der Filterzone angeordnet ist. Die Regenerationsvorrichtung umfaßt ein Fördermittel, ein Abtropfmittel, ein Pressmittel und ein Sammelmittel für Biomasse, die aus den Trägern freigesetzt wird. Demgemäß werden die Trägerpartikel durch Pressen regeneriert, um Biomasse freizusetzen.
EP-A-0075298 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser. Das Abwasser wird im Reaktor in der Gegenwart von Aktivschlamm belüftet, der teilweise auf Trägerpartikeln gehalten wird. Die Trägerpartikel sind mikroporös und das Verfahren wird so durchgeführt, daß aufsteigende Gasblasen aus Belüf tungsgas genügend Auftrieb für die Trägerpartikel erzeugen, um die mit Biomasse beladenen Partikel in Suspension zu halten. Die spezifische Dichte der Partikel liegt im allgemeinen leicht oberhalb der spezifischen Dichte der Flüssigkeit.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist, ein neuartiges Verfahren zur Aufbereitung von ölhaltigem Schlamm und anderen organischen Abfällen zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe ist, ein weiter verbessertes Verfahren zur Behandlung von ölhaltigem Schlamm mit niedrigem Feststoff gehalt zur Verfügung zu stellen.
Noch eine weitere Aufgabe ist, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das ein aktives Biomassensubstrat für längere Zeiträume erzeugt und aufrechterhält
Eine weitere Aufgabe ist, ein Verfahren für die biologische Aufbereitung eines ölhaltigen Schlammes mit niedrigem Feststoffgehalt in einer Reaktion mit hohem Feststoffgehalt zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe ist, ein Verfahren zur Behandlung von ölhaltigen Schlammfeststoffen und anderen organischen Abfällen in tiefen Betten der Reaktionsmischung mit verringerten Anforderungen an die Mischenergie zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe ist, ein Verfahren zur Entwässerung und Behandlung von Schlämmen im selben Reaktionsgefäß zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur aeroben Behandlung eines Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlammes oder anderen organischen Abfalls mit niedrigem Feststoffgehalt zur Verfügung gestellt, welches umfaßt, daß besagter Abfall mit einem biologisch inerten, nicht-zerreibbaren Füllstoff kombiniert wird, der eine Komponente aufweist, die eine geringere Dichte als Wasser besitzt, um eine Mischung zu bilden, daß ein Sauerstoff enthaltendes Gas durch besagte Mischung hindurchgeleitet wird) um überschüssiges Wasser abzutrennen und eine Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt zu bilden, daß besagte Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt in der Gegenwart einer aeroben Biomasse unter wirksamen aeroben Bedingungen umgesetzt wird, um einen behandelten Schlamm und eine mit aktiver Biomasse überzogene Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, in besagter Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt zu bilden, daß besagte mit Biomasse überzogene Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, durch Flotation von besagtem behandelten Schlamm oder Abfall abgetrennt wird und daß besagter behandelter Schlamm oder Abfall aus besagter Reaktionsmischung wiedergewonnen wird.
Die vorliegende Erfindung ist ein neuartiges Verfahren zur aeroben Behandlung von Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlämmen und anderen organischen Abfällen mit einem relativ niedrigen Feststoffgehalt in einer Reaktion mit einem hohen Feststoffgehalt. Dieses Verfahren kann in einem geschlossenen Reaktor mit geeigneten Kontrollen durchgeführt werden, um jeglichen nachteiligen Umwelteinfluß zu verhindern. Das Verfahren umfaßt das Mischen des (der) ölhaltigen Schlammes oder organischen Abfälle mit einem inerten und nicht-zerreibbaren Füllstoff mit einer wesentlichen Komponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, in der Gegenwart von aktiver Biomasse und Nährstoffen. Ein Sauerstoff enthaltendes Gas wird durch die Reaktionsmischung hindurchgeleitet, um die Entfernung von überschüssigem (freien). Wasser aus dem Schlamm oder den Abfällen zu unterstützen, um eine angefeuchtete Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt zu bilden, die den ölhaltigen Schlamm und die ölhaltigen Schlammfeststoffe oder Abfallfeststoffe in einem Bett aus Füllstoff enthält. Wirksame aerobe Reaktionsbedingungen werden eingesetzt, um den ölhaltigen Schlamm in einen behandelten Schlamm oder den organischen Abfall in behandelten Abfall umzuwandeln und den Füllstoff, einschließlich der Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, und die Schlammfeststoffe mit aktiven Biomassemedien zu überziehen. Die mit Biomasse überzogene Füllstoffkomponente mit niedriger Dichte wird anschließend von den behandelten Feststoffen abgetrennt. Der behandelte ölhaltige Schlamm oder Abfall wird wiedergewonnen und die mit aktiver Biomasse überzogene Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, wird für die Behandlung von frischem ölhaltigen Schlamm oder anderem frischen organischen Abfall verwendet.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere angepaßt an die Aufbereitung oder Behandlung eines Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlammes mit niedrigem Feststoffgehalt aus einer Vielzahl von Herstellungsprozessen, aber insbesondere aus Ölraffinerieprozessen, oder an die Aufbereitung oder Behandlung organischer Abfälle, die organische Verbindungen enthalten, die für biologische Aufbereitung empfänglich sind, gewonnen aus einer Vielzahl von Herstellungsprozessen, einschließlich sanitären Abfällen. Der ölhaltige Schlamm mit niedrigem Feststoffgehalt kann irgendwas von 1 bis 30 Gewichtsprozent Feststoffe im Schlamm aufweisen, obgleich gelegentlich eine größere Menge vorliegen kann. Oft wird solch ein Schlamm von 1 bis 10 Prozent Feststoffe aufweisen, und am häufigsten von 2 bis 7 Prozent Feststoffe. Ölhaltigem Schlamm fehlen viele Nährstoffmaterialien, die für mikrobielle Aktivität lebenswichtig sind. Der ölhaltige Schlamm kann auch einige behandelbare organische Flüssigkeiten enthalten. Ein wertvoller Aspekt dieses Verfahrens ist, daß die organischen Flüssigkeiten und Feststoffe, die im ölhaltigen Schlamm vorliegen oder eingemischt werden, dazu neigen, an den festen Komponenten in der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt anzuhaften und im Verlaufe dieses biologischen Abbauprozesses aufbereitet zu werden. Ölhaltige Schlämme aus einigen Prozessen können als ein giftiges oder gefährliches Abfallmaterial klassifiziert werden. Im allgemeinen sollten die Abfälle frei von aufgelisteten gefährlichen Materialien sein.
Der Wasser enthaltende ölhaltige Schlamm mit niedrigem Feststoffgehalt oder der entsprechende organische Abfall, die gegenüber biologischer Aufbereitung empfänglich sind, wird mit einer geeigneten Menge eines biologisch inerten, nicht-zerreibbaren Füllstoffes vermischt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine wesentliche Komponente mit einer geringeren Dichte als Wasser aufweist, und festem Rückstand aus der fortschreitenden Behandlung des ölhaltigen Schlammes oder Abfalls, um eine Reaktionsmischung zu bilden. Die Natur und die Eigenschaften des Füllstoffes sind in der vorliegenden Erfindung kritisch. Der Füllstoff kann hergestellt sein aus einem synthetischen Material, wie etwa Polystyrol oder Polypropylen, oder er kann hergestellt sein aus natürlichen Materialien mit den vorbeschriebenen Eigenschaften. Er muß im wesentlichen inert sein, d.h. er darf keine Kohlenstoffquelle sein oder darf nicht in signifikantem Umfang durch die Mikroorganismen in aeroben biologischen Abbauprozessen verbraucht werden. Vorzugsweise sollte der Füllstoff mit aeroben Mikroorganismen im wesentlichen nicht-reaktiv sein. Der Füllstoff muß auch im wesentlichen öl-resistent und im wesentlichen unlöslich in den flüssigen Bestandteilen sein, die in der Reaktion eingesetzt werden, entweder das Wasser oder die organischen Lösemittel, die mit dem Schlamm eingebracht werden. Die Textur der Oberfläche des Füllstoffes kann unregelmäßig, glatt oder porös sein.
Eine lebenswichtige Eigenschaft des Füllstoffes ist, daß eine wesentliche Komponente oder eine wesentliche Fraktion des Füllstoffes eine geringere Teilchendichte als die Dichte von Wasser aufweisen muß. Dieses Charakteristikum der leichten Füllstoffkomponente wird eingesetzt, um eine wirksame Trennung der leichten Füllstoffkomponente vom behandelten ölhaltigen Schlamm oder organischen Abfall zu fördern. Die Dichte der leichten Füllstoffkomponente, die eine Dichte aufweist, die geringer ist als die Dichte von Wasser, wird in der getrockneten Form bestimmt und wird ausgedrückt in Kilogramm pro Kubikmeter (pounds pro cubic foot) des trockenen Materials. Im allgemeinen kann die Rohdichte der leichten Komponente im Bereich von 8,0 bis 480 kg/m³ (0,5 bis 30 pounds pro cubic foot) liegen. Eine bevorzugtere Rohdichte für diesen Bestandteil beträgt von 16 bis 160 kg/m³ (1 bis 10 pounds pro cubic foot), wobei der bevorzugteste Bereich von 16 bis 64 kg/m³ (1 bis 4 pounds pro cubic foot) liegt. Die leichte Füllstoffkomponente kann hergestellt werden aus synthetischen Materialien oder Kunststoffen und kann mit einem Verfahren hergestellt werden, das geschlossenzellige Schaumkunststoffperlen produziert, wie etwa Polystyrol-Perlen.
Idealerweise kann der Füllstoff aus einem einzigen Material bestehen, das eine wesentliche Komponente oder eine wesentliche Fraktion aufweist, die eine leichtere Dichte als Wasser besitzt und eine zweite Komponente oder eine zweite Fraktion, die schwerer als Wasser ist. Eine geeignete Mischung der zwei Komponenten oder Fraktionen, wenn sie in der entwässerten Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt eingesetzt werden, wird wirksame Betriebsdichten für diese Reaktionsmischung von, breit gesprochen, 160 bis 1.281 kg/m³ (10 bis 80 pounds pro cubic foot) und am bevorzugtesten von 480 bis 961 kg/m³ (30 bis 60 pounds pro cubic foot) erzeugen. Da die synthetischen oder Kunststoffmaterialien im allgemeinen sehr leicht sind, wie oben angemerkt, wird in Betracht gezogen, daß ein Teil desselben Materials schwerer als Wasser gemacht werden kann durch die Einkapselung eines schweren inerten Materials im synthetisch hergestellten Füllstoff. Das schwere inerte Füllermaterial kann Ton, Titandioxid, Sand und jedes andere schwere inerte Material sein. Alternativ kann mehr als ein Füllstoff eingesetzt werden, wobei wenigstens ein Füllstoff eine Komponente ist, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, und wenigstens ein Füllstoff eine Komponente ist, die eine schwerere Dichte als Wasser aufweist. Das Verhältnis von leichter Füllstoffkomponente zur schweren Füllstoffkomponente kann im Bereich von 25 bis 75 Volumenprozent liegen. Ein bevorzugtes Verhältnis ist ein 50-50-Volumenverhältnis.
Das Füllstoffreaktormedium ist typischerweise eine Mehrkomponentenmischung, die aus einer oder mehreren inerten Komponenten und den behandelten Feststoffen besteht. Wenigstens eine Komponente des Füllstoffes/Mediums sollte, wie oben angegeben, eine spezifische Dichte der Teilchen von weniger als 1,0 aufweisen (weniger als Wasser). Dies ist notwendig, um die Abtrennung einer mit aktiver Biomasse überzogenen Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, zu fördern, um die Wiedergewinnung und Wiederverwendung oder Rückführung einer mit aktiver Biomasse überzogenen Komponente zu ermöglichen, die an die Abfallcharge gewöhnt ist.
Die mittlere Betriebsdichte der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt (feucht, aber ohne freies Wasser und mit einem Gehalt an Teilchen, die mit einem biologischen Film überzogen sind) sollte zwischen 160 bis 1.281 kg/m³ (10 und 80 pounds pro cubic foot), vorzugsweise von 320 bis 1.201 kg/m³ (20 bis 75) und am bevorzugtesten von 480 bis 961 kg/m³ (30 bis 60 pounds pro cubic foot) liegen. Materialien mit einer geringeren Dichte als 160 kg/m³ (10 pounds pro cubic foot) werden sich nicht richtig vermischen, und Materialien mit einer Dichte von wesentlich über 1.281 kg/m³ (80 pounds pro cubic foot), z.B. 1.602 kg/m³ (100 pounds pro cubic foot), machen das Mischen wegen der hohen Dichte schwierig und ineffizient. Eine Mischung mit hoher Dichte erfordert auch beträchtlich zusätzlichen Energieeintrag für wirksame Mischung.
Es ist festgestellt worden, daß eine Mischung aus Kunststoffschaumperlen und Sand ideale Mischeigenschaften besitzt, aber ein Einkomponentensystem aus festen Kunststoffperlen oder einer dichteren Kunststoffschaumperle, möglicherweise mit einem inerten Füller, wie etwa Ton, TiO&sub2; oder Sand, wäre ebenfalls wirksam, bei gleichzeitiger Verringerung des Abriebs der Reaktormischer. Es sollte angemerkt werden, daß der zu behandelnde ölhaltige Schlamm im allgemeinen immer etwas Ton und/oder Sand in den Reaktor einbringen wird.
Da eine optimale Dichte für den Füllstoff relativ einfach zu erreichen ist, wird ein weiterer Vorteil verwirklicht. Die Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt, die den Füllstoff und die Feststoffe des ölhaltigen Schlammes oder die Feststoffe des organischen Abfalls umfaßt, kann mit einem mäßigen Energieeintrag gemischt werden. Als ein Ergebnis können tiefe Betten der Reaktionsmischung unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens verarbeitet werden. Die Tiefe der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt kann im Bereich von 1,0 m (3 feet) bis zu potentiell 6,0 m (20 feet) liegen. Eine bevorzugte Tiefe liegt von 1,0 m bis 4,5 m (3 bis 15 feet) tief, wobei die bevorzugteste Mischtiefe von 1,2 m bis 3,0 m (4 bis 10 feet) liegt. Ein attraktiver Vorteil ist die Verarbeitungeffizienz, die dadurch verwirklicht wird, daß man eine relativ große Materialmenge in einem Reaktor mit tiefem Bett behandeln und dies mit einem mäßigen Energieeintrag tun kann. Es wird postuliert, daß die ausschließliche Verwendung eines schweren Füllstoffes, wie etwa Sand, in einer Reaktion mit tiefem Bett und hohem Feststoffgehalt beträchtlich größere Energiemengen für das Mischen erfordern würde und daß das Erreichen einer wirksamen aeroben Reaktion in einer schweren kompakten Materialmasse schwierig wäre. Man wird anerkennen, daß wirksames Mischen kritisch ist, um die Charge und die Nährstoffe in der gesamten Reaktionsmischung zu verteilen.
Der Füllstoff muß auch im wesentlichen nicht-zerreibbar sein, d.h. er sollte im wesentlichen widerstandsfähig gegen Desintegration oder Zerkrümeln im Verfahren sein. Dies ist unter zwei Aspekten wichtig: (1) um den Füllstoff für längere Reaktionszeiträume in einem brauchbaren Zustand zu halten, ob das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird oder als ein diskontinuierliches Prozeßverfahren; und (2) um zu verhindern, daß der Füllstoff die poröse Membran/Separator-Trennschicht verstopft oder durch diese hindurchgeht, die die Funktion hat, den Austritt von überschüssigem Wasser und Gasen aus der Reaktionsmischung zu erlauben. Die oben beschriebenen Vorteile im Leistungsprofil für den vorbeschriebenen Füllstoff sind bei herkömmlichen Verfahren nicht anzutreffen. Bekannte Füllstoffe werden die Art der Trennung nicht unterstützen, was ein einzigartiges Merkmal des vorliegenden Verfahrens ist. Auch werden einige bekannte Füllstoffe mit der Biomasse reagieren oder durch diese umgesetzt werden, wobei die Neigung besteht, die Wirksamkeit der Umwandlung der Feststoffe des ölhaltigen Schlammes oder des Abfalls signifikant zu verringern.
Die physische Größe des Füllstoffes ist ein wichtiger Faktor für einen wirkungsvollen Betrieb. Im allgemeinen kann der Füllstoff ein korniges Material sein und eine Größe im Bereich von 0,2 bis 25 Millimetern besitzen, mit einer bevorzugten Größe im Bereich von 1 bis 10 Millimetern und einer noch bevorzugteren Größe von 1 bis 5 Millimetern. Die tatsächliche Form des Füllstoffes ist nicht besonders wichtig, obgleich ein Verhältnis der äußeren Gestalt nahe Einheitlichkeit (und zunehmender Kugeligkeit) im allgemeinen wünschenswert ist.
Eine große Oberfläche im Füllstoff oder Substrat stellt beträchtliche Vorteile für die Wirksamkeit des Verfahrens bereit. Die große Oberfläche zieht die abbaubaren Komponenten in dem ölhaltigen Schlamm oder organischen Abfall und die Biomasse sowie die Feuchtigkeit, Sauerstoff und Nährstoffe an und hält sie in innigem Kontakt, mit dem Ergebnis, daß die bakterielle Oxidation der zu behandelnden Feststoffe unter geeigneten aeroben Umwandlungsbedingungen wirksam durchgeführt wird, Das Zurückhalten der Biomasse auf dem Füllstoff erlaubt eine relativ hohe Zufuhrrate für den ölhaltigen Schlamm oder organischen Abfall zum Reaktor mit geringem oder keinem Auswaschen der Biomasse, wodurch die hohe Aktivität im Reaktor aufrechterhalten und die Biomassentrennung und Rückführraten, die in den meisten steady-state-Bioreaktoren erforderlich sind, verringert wird. Füllstoffe können aus synthetischen Materialien hergestellt werden. Expandiertes synthetisches Material, wie expandierte Polystyrol-Kugeln, sind extrem leichtgewichtig und besitzen eine große Oberfläche pro Einheitsmasse. Die Oberflächen der leichtgewichtigen synthetischen Füllstoffe können unregelmäßig sein und können porös sein, was ihre Oberfläche vergrößert, für verbesserte Wirksamkeit in diesem Verfahren.
Obgleich die Verwendung des oben beschriebenen Füllstoffes im vorliegenden Verfahren kritisch ist, schließt dies nicht das Vorhandensein anderer Füllstoffe aus. Herkömmliche Füllstoffe, die zusammen mit dem vorgeschriebenen leichten Füllstoff eingesetzt werden können, schließen Sand und Feinkies ein.
Es gibt einen unvermischten Bereich zwischen dem gemischten Reaktionsmedium und der Trennmembran. Eine relativ geringe Menge eines schweren körnigen oder zerkleinerten Materials kann eingesetzt werden, um als ein Bodenfilter oder Sieb oberhalb einer (einem) Membran/Separator zu funktionieren, um alle losen Feststoffe des ölhaltigen Schlammes, Abfallfeststoffe oder Biomasse einzufangen.
Das vorliegende Verfahren wird durchgeführt, indem ein Wasser enthaltender ölhaltiger Schlamm mit niedrigem Feststoffgehalt oder ein organischer oder sanitärer Abfall, der organische Verbindungen enthält, die gegenüber biologischer Aufbereitung empfänglich sind, in einen geeigneten Reaktionsbehälter geleitet wird, der einen inerten, nicht-zerreibbaren Füllstoff mit den vorbeschriebenen Eigenschaften enthält. Die zwei Materialien werden mittels geeigneter Mischeinrichtungen innig vermischt. Eine mechanische Mischeinrichtung, die einen obenhegenden Dreharm umfaßt, der rotierende Schnecken trägt, die sich in die Reaktionsmischung hinein erstrecken, hat sich als sehr effektiv erwiesen. Gas-Jetstreams und/oder Flüssigkeits- Jetstreams oder andere mechanische Mittel werden ebenfalls als alternative Wege zur Bewegung der Reaktionsmischung aus dem Füllstoff und dem ölhaltigen Schlamm oder organischen Abfall in Betracht gezogen. Dieses Verfahren ist nicht von einem bestimmten Mittel zum Mischen der Reaktionsmischung abhängig.
Dieses Verfahren wird in einem geeigneten Reaktionsbehälter durchgeführt. Vorzugsweise wird es in einem umschlossenen Reaktionsbehälter durchgeführt. Die Durchführung des Verfahrens in einem isolierten oder verschlossenen Reaktionsbehälter erlaubt die enge Kontrolle aller Produkte und Nebenprodukte der Reaktion, um jeglichen nachteiligen Umwelteinfluß des Verfahrens zu vermeiden. Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß die Reaktion in einem Reaktionsbehälter durchgeführt werden kann, der nicht vollständig abgeschlossen ist, wo Umweltstandards nicht zu streng sind. Zu Beginn des Verfahrens diktiert die Natur des Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlammes oder Abfalls, ob andere Elemente erforderlich sind, um eine wirksame aerobe Reaktion zu erzeugen, oder nicht. Wenn es dem Schlamm oder Abfall an aktiver Biomasse fehlt oder diese nicht vorhanden ist, wie zum Beispiel wenn das Verfahren zu Beginn gestartet wird, kann es notwendig sein, eine aktive aerobe Biomasse hinzuzufügen, um die Reaktion zu starten. Aerob wirkende Bakterien, die eingesetzt werden können, schließen mesophile, thermophile und psychrophile Bakterien ein. Das Reaktormedium ist mit Biomasse überzogener Feststoff, einschließlich der Füllstoff und die Feststoffe aus dem älhaltigen Schlamm oder Abfall. Wenn der Füllstoff zuvor in einer Bioreaktion verwendet worden ist und mit einer aktiven Biomasse überzogen ist, die bereits an die Abfallcharge gewöhnt ist, was ein besonders vorteilhaftes Merkmal dieses Verfahrens ist, könnte es nicht erforderlich sein, irgendein anderes aerobes Wirkungsmedium zur Reaktionsmischung hinzuzufügen. In dem Fall, daß die Notwendigkeit für die Injektion von aktiver Biomasse besteht, kann diese direkt zur Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlamm- oder Abfallcharge zugegeben werden, wenn sie in den Reaktionsbehälter eintritt, oder sie kann der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt in jener Stufe des Verfahrens zugefügt werden.
Die aerobe bakterielle Reaktion ist abhängig vom Vorhandensein geeigneter Nährstoffe in der Reaktionsmischung. Im allgemeinen neigen ölhaltige Schlämme dazu, daß ihnen viele Nährstoffe fehlen, die notwendig sind, um eine aerobe bakterielle Reaktion zu unterstützen. Geeignete Mengen der erforderlichen bekannten Nährstoffe können entweder zum Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlamm mit niedrigem Feststoffgehalt zugegeben werden, oder sie können zur Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt zugegeben werden. Im allgemeinen enthalten organische und sanitäre Abfälle Nährstoffe, die notwendig sind, um eine aerobe bakterielle Reaktion zu unterstützen. Wenn dem organischen Abfall Nährstoffe fehlen, können geeignete Mengen der erforderlichen bekannten Nährstoffe hinzugefügt werden.
Dieses Verfahren wird vorteilhafterweise in einem Reaktor mit einer (einem) Membran/Separator im unteren Bereich des Reaktors, aber mit Abstand vom Boden des Reaktors durchgeführt, wodurch eine Flüssigkeits- und Gassammelzone unterhalb des Membran/Separator-Trägers oder Carriers für die Reaktionsmischung entsteht. In der Praxis ist es angemessen, zunächst den Reaktionsbehälter mit einer geeigneten Menge des Füllstoffes zu beladen. Eine geeignete Menge des Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlamm- oder Abfallmaterials mit niedrigem Feststoffgehalt wird dann zur Reaktionsmischung zugegeben. Falls erforderlich, kann eine geringe Menge eines aktiven aeroben Bakterien- oder Biomassenagens und Nährstoffe zum Reaktor zugegeben werden. Diese Mischung wird vermischt, wobei vorzugsweise ein Teil oder die Gesamtheit des Reaktors zu allen Zeiten durchmischt wird, während an die Reaktionsmischung ein Druckgefälle angelegt wird) um eine schnelle Entwässerung des ölhaltigen Schlammes mit niedrigem Feststoffgehalt oder des organischen oder sanitären Abfalls zu fördern. Ein bevorzugtes Verfahren zur Durchführung davon ist, an die Sammelzone unterhalb der (des) Membran/Separators im Reaktor ein Vakuum anzulegen. In einem geschlossenen Reaktor kann Druck oberhalb der Oberfläche der Reaktionsmischung aufgebracht werden, um den Entwässerungsschritt zu unterstützen. Dies kann in Kombination mit dem Anlegen eines Vakuums unterhalb der Reaktionsmischung gemacht werden. Ein Druckabfall von 0,2 bis 10 Zentimetern Wasser ist in einigen Tests eingesetzt worden, aber es ist in Betracht gezogen worden, daß der Druckabfall in einem Bereich von 338 Pa bis 51 kPa (0,1 bis 15 inches Quecksilber) liegen könnte, in Abhängigkeit von der Tiefe der Reaktormaterialien, der Abfallabbaugeschwindigkeit und der Größe der Medienpartikel. Der Druckabfall an der Reaktionsmischung hat die Wirkung, schnell eine beträchtliche Menge des überschüssigen Wassergehalts zu entfernen, der in der Charge aus ölhaltigem Schlamm mit niedrigem Feststoffgehalt oder Abfall vorhanden ist, trocknet die Reaktionsmischung aber nicht vollständig aus. Dies führt zur Bildung einer Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt, die den Füllstoff, die Feststoffe des Schlammes oder Abfalls, nicht-wäßrige Flüssigkeiten und Wasser umfaßt, was eine höchst wirkungsvolle Form für den biologischen Abbau von organischen Feststoffen oder anderem organischen Material in dem ölhaltigen Schlamm ist.
Die Charge zum Reaktor aus Wasser enthaltendem ölhaltigen Schlamm mit niedrigem Feststoffgehalt kann von 1 bis 30 Gewichtsprozent Feststoffe aufweisen, wobei der Rest im wesentlichen Öl und Wasser ist. Im allgemeinen wird die Charge aus ölhaltigem Schlamm mehr als 30 Volumenprozent Wasser aufweisen und kann einen Wassergehalt im Bereich von über 30 bis zu 99 Volumenprozent aufweisen. Üblicher sind Chargenströme aus ölhaltigem Schlamm mit von 75 bis 98 Volumenprozent Wasser. Im Anschluß an den Entwässerungsschritt im Verfahren wird die Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt dadurch gekennzeichnet sein, daß sie von 40 bis 80 Volumenprozent Feststoffe aufweist, die hauptsächlich Füllstoff und Feststoffe des ölhaltigen Schlamms umfassen. Es wird bemerkt werden, daß die angefeuchtete Biomasse in der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt nicht vollständig in Wasser untergetaucht ist, wie dies der Fall in einem Suspensionsreaktor oder einem Submerstropfkörper wäre. Es liegt jedoch in dieser Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt genügend Wasser oder Feuchtigkeit vor, um sicherzustellen, daß das Sauerstoff enthaltende Gas eine sehr hohe relative Feuchte aufweisen wird, wodurch wirkungsvoller biologischer Abbau gefördert wird. Es wird bemerkt werden, daß in den Fällen einer Suspensionsreaktion oder einer Submerstropfkorperreaktion zwei Massetransferschritte für den Sauerstoff notwendig sind, um aus der Luft in das Wasser zu gelangen und dann zur Biomasse. Im vorliegenden Verfahren kann Sauerstoff direkt in die Biomasse hineingelangen, ein einziger Massetransferschritt.
Die Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt wird vorzugsweise mit irgendeinem geeigneten Mittel unter konstanter Bewegung gehalten, während ein Sauerstoff enthaltendes Gas in den Reaktor eingeführt wird, um die aerobe Umwandlung des ölhaltigen Schlammes zu unterstützen. Durch die biologische Reaktion wird Wärme erzeugt, und die Temperatur der Reaktionsmischung im Reaktor wird konstant überwacht, um eine in höchstem Maße effektive aerobe Reaktion aufrechtzuerhalten. Im allgemeinen wird die Temperatur zwischen 21ºC (70ºF) bis 82ºC (180ºF) gehalten werden, wobei die bevorzugte Reaktionstemperatur 32ºC (90ºF) bis 71ºC (160ºF) beträgt. In einer bevorzugten Betriebsart kann die Entnahme von Flüssigkeiten und Sauerstoff enthaltendem Gas nach unten aus der Reaktionsmischungsmasse und in die Sammelzone unterhalb der durchlässigen Trennwand für die Reaktionsmischung hinein einen gewissen Wärmeverlust in der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt bewirken.
Jeglicher Wärmeverlust kann durch Erwärmen des einströmenden&sub1; Sauerstoff enthaltenden Gases, das dem Reaktionsbehälter zugeführt wird, kompensiert werden. Andere Mittel zum Erwärmen der Reaktionsmischung, z.B. durch Auskleiden der Wände des Reaktors mit Wärmeaustauschmitteln oder durch Einbau von Strahlungsheizungen im Reaktor, werden für die Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sein. Das für die Aufrechterhaltung einer geeigneten Temperatur für die aerobe Reaktion in der Reaktionsmischung eingesetzte Verfahren ist kein kritisches Merkmal dieses Verfahrens.
Ein Sauerstoff enthaltendes Gas wird in dem vorliegenden Verfahren eingesetzt, um eine aerobe mikrobielle Umwandlung der organischen Komponenten in dem ölhaltigen Schlamm oder Abfallmaterial zu unterstützen. Dieses Sauerstoff enthaltende Gas, das durch die Reaktionsmischung hindurchgeht, muß genügend Sauerstoff enthalten, um aerobe Reaktionsbedingungen sicherzustellen. Eine angemessene Menge an Luft ist im allgemeinen ausreichend, um dies zu erreichen. Sauerstoff enthaltende Gase, die von sowenig wie 10 Volumenprozent Sauerstoff enthalten, bis zu angereicherten Gasen, die soviel wie 50 Volumenprozent Sauerstoff enthalten, können für diesen Zweck eingesetzt werden. Ein bevorzugter Sauerstoffgehalt für das Sauerstoff enthaltende Gas liegt von 14 bis 30 Volumenprozent Sauerstoff. Luft mit 20 Prozent Sauerstoff ist eine bevorzugte Quelle für den Sauerstoff.
Eine Luftströmungsgeschwindigkeit durch die Reaktionsmischung von 0,05 bis 0,2 cubic feet Luft pro Minute pro square foot der Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt hat sich als effektiv erwiesen. Breitere Grenzen werden ebenfalls als effektiv angesehen. Im allgemeinen sollte der Luftstrom derart sein, daß das Zwei- bis Sechsfache des stöchiometrischen Sauerstoffbedarfes zugeführt wird.
Ein geeigneter pH muß in der Reaktionsmischung aufrechterhalten werden, um eine effektive aerobe Reaktion zu haben. Breit gesprochen kann ein pH im Bereich von 5,5 bis 9 eingesetzt werden. Ein bevorzugter Bereich ist ein pH von 6 bis 9 und ein am meisten bevorzugter pH ist ein Bereich von 6 bis 8. Die Einstellung des phs für dieses mikrobielle Verfahren liegt innerhalb der Fähigkeiten eines Durchschnittsfachmannes.
Im Verlaufe der Reaktion werden die Feststoffe des ölhaltigen Schlammes, der organische Abfall oder sanitäre Abfall, der organische Verbindungen enthält, die gegenüber biologischer Aufbereitung empfänglich sind, aerob umgesetzt und umgewandelt, um einen behandelten Schlamm oder Abfall zu bilden, der ein verringertes Volumen oder eine verringerte Masse aufweist und zur Entsorgung geeignet ist. Während des Verlaufs der Reaktion bindet sich aktive Biomasse selbst an die inerten Füllstoffkomponenten und wird auf diesen zurückgehalten. Wenn die Feststoffe des ölhaltigen Schlammes oder Abfallstoffe in ausreichender Weise umgewandelt worden sind, um einen behandelten Schlamm oder aufbereitetes Humusmaterial zu bilden, wird dieses behandelte Material vom leichten Füllstoff abgetrennt, der nunmehr beträchtliche Mengen der aktiven Biomasse zurückhält. Diese Trennung kann durch Hineinpumpen von Wasser in den Reaktionsbehälter erfolgen. Die leichte Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist und darauf zurückgehaltene oder daran gebundene Biomasse trägt, wird sich durch Flotation von den Feststoffen des behandelten ölhaltigen Schlammes oder den behandelten Abfallstoffen trennen. Bei der Trennung wird sich eine obere Schicht bilden, die die leichte Füllstoffkomponente mit zurückgehaltener Biomasse umfaßt, und eine untere Schicht, die die Feststoffe des behandelten ölhaltigen Schlammes, die behandelten Abfallstoffe oder das Humusmaterial mit jeglichem schwereren Füllstoff umfaßt.
Bei der Trennung wird eine beträchtliche Menge der Komponente des Füllstoffes mit niedriger Dichte durch Flotation vom Körper der Feststoffe des behandelten Schlammes abgetrennt. Im allgemeinen werden sich etwa 50 Prozent der Komponente mit niedriger Dichte des mit Medium überzogenen Füllstoffes im Flotationsschritt abtrennen. Es ist bevorzugt, daß wenigstens 65 Prozent der Komponente mit niedriger Dichte des Füllstoffes so abgetrennt werden, wobei eine bevorzugtere Menge wenigstens 80 Prozent ist. Noch bevorzugter ist, wenigstens 90 Prozent der Komponente mit niedriger Dichte des Füllstoffes und am bevorzugtesten für Wiedergewinnung und Wiederverwendung wenigstens 95 Prozent der verwendeten und mit Medium überzogenen Komponente mit niedriger Dichte des Füllstoffes abzutrennen
Man wird anerkennen, daß die Trennung und Wiedergewinnung der leichten Füllstoffkomponente oder der Füllstoffkomponente mit niedriger Dichte nicht nur eine signifikante wirtschaftliche Einsparung im Betrieb des Verfahrens darstellt, sondern auch die Menge an behandelten Feststoffen beträchtlich verringert, die wiedergewonnen und entsorgt werden müssen. Es ist oben angemerkt worden, daß die Verfügbarkeit des Füllstoffes mit anhängender, akklimatisierter aktiver Biomasse die Behandlung von frischer Charge aus ölhaltigem Schlamm oder frischer Abfallcharge beträchtlich verbessert.
Der behandelte Schlamm oder Abfall kann aus dem Reaktor entnommen und der mit aktivem Medium überzogene leichte Füllstoff im Reaktor für die Verarbeitung einer frischen Charge aus Wasser enthaltendem ölhaltigen Schlamm oder Abfall mit niedrigem Feststoffgehalt zurückbehalten werden. Alternativ kann die Reaktionsmasse zunächst aus dem Reaktor entfernt werden, gefolgt von der Trennung des behandelten Schlammes oder Abfalls vom mit aktivem Medium überzogenen Füllstoff, gefolgt von der Rückführung des mit Medium überzogenen Füllstoffes zum Reaktor für weitere Reaktion mit frischem ölhaltigen Schlamm oder frischem organischen oder sanitären Abfall. Da das Biomassemedium, das auf dem Füllstoff zurückgehalten wird, sich in einem aktiven oder lebensfähigen Stadium oder Zustand befindet und an die Abfallmaterialcharge gewöhnt ist, ist keine neue oder verlängerte Inkubationsperiode für die Fortsetzung dieses Verfahrens erforderlich.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung weiter beschrieben werden.
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine typische Anordnung für einen Reaktionsbehälter zeigt, der für die Durchführung der Praxis der Erfindung nützlich ist.
Der Reaktor 10 ist ein umschlossener Behälter mit einer äußeren Basis 11 und einer (einem) gegenüber Öl widerstandsfähigen, dampf- und flüssigkeitsdurchlässigen inneren Membran/Separator 12, die (der) mit Abstand von besagter Basis angeordnet ist. Die (der) Membran/Separator ist eine Trennschicht für den Durchgang des Füllstoffes und der Schlammfeststoffe, läßt aber Wasser, Auszug und Gase aus der Reaktionsmischung in die Sammelzone 14 zwischen der (dem) Membran/Separator und der Basis 11 hindurchtreten. Der zentrale Pfeiler 15 trägt einen Kreuzbalken 16, auf dem mechanische Mischeinrichtungen 17 und Sprühköpfe 20 zum Einbringen von ölhaltigem Schlamm und organischen Abfallstoffen angebracht sind, die auch für die Zuführung von Ergänzungswasser oder rückgeführtem Sauerstoff enthaltenden Gas verwendet werden können. Tragarme 18 tragen Stützen für das äußere Ende des Haltearms 16, was ermöglicht, daß der Kontrollarm die Reaktionsmischung in kreisförmiger Weise überstreicht. Rohrleitung 19 führt durch den zentralen Pfosten 15 hindurch und kommuniziert mit den Sprühköpfen 20, die auf dem Kreuzbalken 16 angebracht sind. Rohrleitung 19 und Sprühköpfe 20 können mit einer Chargenzuführung für den ölhaltigen Schlamm und die Abfallstoffe kommunizieren, die nicht dargestellt ist. Andere Mittel können zum Einbringen der Beschickungscharge eingesetzt werden. Rohrleitung 21 kommuniziert mit den behandelten Feststoffen im Reaktionsbett 22 und ist ein Entleerungsweg für die Entnahme von behandelten Feststoffen.
Leitung 15 kommuniziert mit den Flüssigkeiten und Gasen in der Sammelzone 14 und trägt das Wasser, den Auszug und die Gase zum Sammeltank 23. Sammelzone 14 kann ein offener Raum sein oder sie kann gefüllt sein mit Packungsmaterial, solange ein angemessener Durchlaß für die Entnahme von Wasser und Gasen offen bleibt. Leitung 24 kommuniziert mit Leitung 25 für die Entnahme von Flüssigkeiten aus Tank 23, entweder zur Entsorgung oder zur Rückführung zum Reaktor über die Leitungen 25 und 19.
Leitung 26 dient der Zufuhr eines Sauerstoff enthaltenden Gases für das Verfahren, das durch Pumpe 27 und die Leitungen 28 und 29 zugeführt werden kann. Eine Heizeinrichtung, nicht dargestellt, ist fakultativ an der Gaseinlaßleitung installiert. Leitung 30 kommuniziert mit den Leitungen 28 und 29 für die Rückführung von Sauerstoff enthaltenden Gas aus Sammeltank 23 zum Reaktor. Leitung 30 kann auch für die Entnahme von Abgasen aus dem Tank 23 durch Leitung 28 und Austrittsleitung 31 verwendet werden.
Das Reaktorbett enthält einen nahezu biologisch inerten, gegen Öl widerstandsfähigen, nicht-zerreibbaren Füllstoff, von dem ein Teil eine spezifische Dichte hat, die niedriger als Wasser ist. Die Betthöhe kann im Bereich von 1,0 m (3 feet) tief bis 6,0 m (20 feet) tief liegen. Sensoren, nicht dargestellt, sind am Reaktor angebracht, um Temperaturen zu überwachen. Der Sauerstoffgehalt und der pH der Reaktionsmischung werden in den Fluiden, die den Reaktor verlassen, gemessen, um optimale Reaktionsbedingungen aufrechtzuerhalten. Leitung 21 kommuniziert mit der Reaktionszone im Bett der Reaktionsmischung zur Entnahme von behandelten Feststoffen. Leitung 22 kommuniziert mit einem oberen Bereich der Reaktionszone. Sie kann verwendet werden, um den mit aktiver Biomasse überzogenen Füllstoff aus der Reaktionszone zu entfernen, nachdem er von den Feststoffen des behandelten ölhaltigen Schlammes oder anderen organischen Abfallstoffen abgetrennt worden ist. Dieser mit Biomasse überzogene Füllstoff ist besonders wertvoll zur Behandlung von Feststoffen aus frischem ölhaltigen Schlamm und organischen Abfallstoffen ohne eine verlängerte Inkubationsperiode.

BEISPIEL 1

Ein abgeschlossener zylindrischer Reaktorbehälter mit einem Innenseparator, der aus nicht-verwobenem Geotextil mit einer Schicht aus feinem Sand auf dem Geotextil besteht, und der eine integrale Drainagezone unterhalb besagten Geotextil-Separators aufweist, die mit erbsengroßem Kies gefüllt ist, und eine Lochrohrleitung in besagter Drainagezone aufweist, wurde eingesetzt. Reaktormedium, umfassend eine Biomasse und einen Füllstoff, bestehend aus einem 50-50-Volumenprozent-Gemisch aus Kunststoffperlen mit 1 bis 5 Millimetern Durchmesser und einer Trockenrohdichte von 16 bis 64 kg/m³ (1 bis 4 pounds pro cubic foot) und Sand mit 0,01 bis 1 Millimeter Durchmesser, wird in den Reaktor eingebracht.
Einhundert Teile ölhaltiger Schlamm mit zugesetzten Nährstoffen mit einem Feststoffgehalt von etwa 5 Gewichtsprozent werden in den Reaktor eingebracht. Ein Vakuum von etwa 6,895 kPa pro 0,3 m (1 psi pro foot) Tiefe der Reaktionsmasse wird an die Drainagezone angelegt, während erhitzte Luft oben in den Reaktor eingeleitet wird und während der Ölschlamm und das Reaktormedium unter kontinuierlicher oder intermittierender Bewegung gründlich durchmischt werden.
Die Reaktionstemperatur wird zwischen 21ºC und 60ºC (70ºF und 140ºF) gehalten und die Gasdurchflußrate für Luft beträgt 3, cm (0,1 foot) pro Minute in Abwärtsrichtung durch die Reaktionsmischung.
Eine Entwässerungsgeschwindigkeit wird erreicht, die die maximalen Zuführgeschwindigkeiten bei weitem übersteigt, bezogen auf die Geschwindigkeiten des biologischen Abbaus. Es wird berechnet, daß die Geschwindigkeiten der Bioschlammbehandlung, die ein Pound Trockensubstanz pro Square Foot pro Woche übersteigen, oder Geschwindigkeiten der Ölschlammbehandlung die 4,5 kg (10 pounds) Schlamm pro 0,1 m² (square foot) pro Woche übersteigen, verwirklicht werden.

BEISPIEL 2

Der umschlossene zylindrische Reaktorbehälter und das Reaktionsmedium sind wie in Beispiel 1 beschrieben.
Einhundert Teile Abwasserbehandlungsbioschlamm mit zugesetzten Nährstoffen mit einem Feststoffgehalt von etwa 5 Gewichtsprozent werden in den Reaktor eingebracht. Ein Vakuum von etwa 3,4 kPa (0,5 psi) pro 0,3 m (foot) Tiefe der Reaktionsmasse wird an die Drainagezone angelegt, während erwärmte Luft oben in den Reaktor eingeleitet wird und während die Abfallstoffe und das Reaktormedium unter kontinuierlicher oder intermittierender Bewegung gründlich durchmischt werden.
Die Reaktionstemperatur wird zwischen 21ºC und 60ºC (70ºF und 140ºF) gehalten und die Gasdurchflußrate für Luft beträgt 0,045 m (0,15 foot) pro Minute in Abwärtsrichtung durch die Reaktionsmischung.
Eine Entwässerungsgeschwindigkeit wird erreicht, die die maximalen Zuführgeschwindigkeiten bei weitem übersteigt, bezogen auf die Geschwindigkeiten des biologischen Abbaus. Es wird berechnet, daß Geschwindigkeiten der Bioschlammbehandlung, die 0,45 kg (ein pound) Trockensubstanz pro cubic foot Reaktionsmasse pro Woche übersteigen, verwirklicht werden.
Ein neuartiges Verfahren für die Behandlung von Ölschlamm ist bereitgestellt worden. Dieses Verfahren liefert einzigartige Vorteile in der Effizienz für ein Verfahren zum biologischen Abbau von Ölschlamm, die bisher nicht nachgewiesen worden ist.

Claims

1. Ein Verfahren zur aeroben Behandlung eines Wasser enthaltenden ölhaltigen Schlammes oder anderen organischen Abfalls mit niedrigem Feststoffgehalt, welches umfaßt, daß besagter Abfall mit einem biologisch inerten, nicht-zerreibbaren Füllstoff kombiniert wird, der eine Komponente aufweist, die eine geringere Dichte als Wasser besitzt, um eine Mischung zu bilden, daß ein Sauerstoff enthaltendes Gas durch besagte Mischung hindurchgeleitet wird, um überschüssiges Wasser abzutrennen und eine Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt zu bilden, daß besagte Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt in der Gegenwart einer aeroben Biomasse unter wirksamen aeroben Bedingungen umgesetzt wird, um einen behandelten Schlamm und eine mit aktiver Biomasse überzogene Füllstoffkomponente, die eine geringe Dichte als Wasser aufweist, in besagter Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt zu bilden, daß besagte mit Biomasse überzogene Füllstoffkomponente, die eine geringe Dichte als Wasser aufweist, durch Flotation von besagtem behandelten Schlamm oder Abfall abgetrennt wird und daß besagter behandelte Schlamm oder Abfall aus besagter Reaktionsmischung wiedergewonnen wird.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem besagte Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, wenigstens 25 Volumenprozent von besagtem Füllstoff umfaßt.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem besagte Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, 25 bis 75 Volumenprozent von besagtem Füllstoff umfaßt.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem besagte Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt eine angefeuchtete Reaktionsmischung ist.

5. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagter Sauerstoff in einem einzigen Massetransferschritt in besagte Biomasse hineinströmt.

6. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagte Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, eine Trockenrohdichte im Bereich von 8,0 bis 480 kg/m³ (0,5 bis 30 pounds pro cubic foot) besitzt.

7. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagter Wasser enthaltende ölhaltige Schlamm oder Abfall mit niedrigem Feststoffgehalt einen Feststoffgehalt im Bereich von 1 bis 30 Gewichtsprozent besitzt und besagte Mischung mit hohem Feststoffgehalt von 40 bis 60 Volumenprozent Feststoffe enthält.

8. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagte aerobe Reaktionsbedingungen eine Temperatur im Bereich von 21ºC bis 82ºC (70ºF bis 180ºF) und einen pH im Bereich von 5,5 bis 9 einschließen.

9. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem Mittel zur Erzeugung eines Druckgefälles eingesetzt werden, um besagtes Sauerstoff enthaltende Gas durch besagte Mischung hindurchzuleiten und die Entfernung von überschüssigem Wasser zu verstärken.

10. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagte aerobe Reaktion in einem geschlossenen Reaktionsbehälter durchgeführt wird.

11. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagte aerobe Reaktion mit einem Bakterium bewirkt wird, das ausgewählt ist aus der Klasse, die aus mesophilen Bakterien und thermophilen Bakterien besteht.

12. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Sauerstoff enthaltendes Abgas wiedergewonnen und zu besagter Reaktionsmischung rückgeführt und fakultativ erwärmt wird.

13. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagter Füllstoff ein organisches Polymer ist.

14. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagtes Sauerstoff enthaltende Gas in Abwärtsströmung durch besagte Reaktionsmischung geleitet wird.

15. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagtes Sauerstoff enthaltende Gas von 10 bis 50 Volumenprozent Sauerstoff enthält.

16. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem andere biologische Nährststoffe als Kohlenstoff zu besagter Reaktionsmischung zugesetzt werden.

17. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagtes Wasser und besagtes Sauerstoff enthaltende Gas aus besagter Reaktionsmischung durch einen dampf- und flüssigkeitsdurchlässigen Separator entfernt werden.

18. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem besagte Reaktionsmischung mit hohem Feststoffgehalt eine Dichte im Bereich von 160 bis 1281 kg/m³ (10 bis 80 pounds pro cubic foot) besitzt.

19. Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens 50 Prozent besagter mit Biomasse überzogenen Füllstoffkomponente, die eine geringere Dichte als Wasser aufweist, von besagtem behandelten Schlamm oder Abfall abgetrennt wird.