DE69319270T2

DE69319270T2 - Verfahren zur Behandlung von organischen Schlämmen

Info

Publication number: DE69319270T2
Application number: DE69319270T
Authority: DE
Inventors: Noriaki Handa City Aichi Pref. Inagaki; Atsushi Handa City Aichi Pref. Miyata; Shigehiro Handa City Aichi Pref. Suzuki; Yoshiho Kasugai City Aichi Pref. Tomita
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: DE69319270D1; EP0564298B1; EP0564298A1; US5360546A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser, das organischen Schlamm enthält, wie z.B. Abwasserschlamm usw., umfassend die Schritte des Solubilisierens des Schlamms und des anschließenden Digerierens des solubilisierten Schlamms unter anaeroben Bedingungen umfaßt.
In letzter Zeit ist die Behandlung und Entsorgung von organischen Schlämmen, die in Abwasserkläranlagen in großen Mengen anfallen, zu einem ernsthaften sozialen Problem geworden. Das anaerobe Ausfaulen von organischem Schlamm verbessert die Behandel barkeit des Schlamms, wodurch die Stabilität, Unschädlich keit, Vol umsreduktion und Entwässerungseigenschaften usw. des Schlamms verbessert werden, wenn er als aufbereitete Substanz verwendet wird, sowie die Gewinnung von Methangas als wert-Vol le Resource aus dem Schlamm. Die Gewinnung von Methangas als wertvolle Resource ist in Abwasserkläranlagen und dergleichen als nützliches Verfahren zur Behandlung von organischem Schlamm eingesetzt worden, weil die Menge des gewonnenen Methans aufgrund von Qualitätsänderungen organischer Komponenten von organischem Schlamm, die sich aus den Konsumgewohnheiten der heutigen Gesellschaft ergeben, zunimmt, und weil ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom aus dem gewonnenen Methangas entwickelt wurde, und viele Abwasserkläranlagen wurden unter Verwendung eines Reaktionsbehälters vom Einphasen-Typ bei einer mittleren Ausfaultemperatur von etwa 37 ºC betrieben. Gegenwärtig weisen sie jedoch immer noch ein geringes Digestionsverhältnis und eine unzureichende Volumsreduktion und Methangasgewinnung und Verringerung der Konzentration an organischem Material auf. Daher sind zur Lösung dieser Probleme viele Verfahren untersucht und erforscht worden, bei denen Schlamm erhitzt wird (Erhitzungsverfahren), um die Solubilisierung des Schlamms in einem Vorstadium des anaeroben Ausfaulens zu beschleunigen und den solubilisierten Schlamm daraufhin unter anaeroben Bedingungen zu behandeln. Diese Verfahren werden wie folgt zusammengefaßt.
Bei diesen Verfahren wird organischer Schlamm unter Erhitzen auf etwa 60 ºC in einem Erhitzungsbehälter gerührt und dann in einem Behälter zum anaeroben Ausfaulen anaerob behandelt. Wenn die Verfahren auf organischen Schlamm, wie z.B. einen Abwasserschlamm, angewandt werden, der von Mikroorganismen herrührt, wird lediglich ein geringer Solubilitätswert von 10 bis 30º/º erreicht, was die zum Erhitzen aufgewandte Wärmeenergie nicht wert ist, so daß nur ein geringe Digestionsverhältnis von maximal 5001º erzielt werden kann, weshalb die Dominanz der anaeroben Behandlung organischer Schlämme noch nicht völlig anerkannt ist. Darüber hinaus weisen die nach den obigen herkömmlichen Verfahren erhaltenen Ausfaulgase einen geringen Methangehalt auf, so daß sie den Wirkungsgrad der Erzeugung von elektrischem Strom von elektrischen Brennstoffen oder dergleichen nicht erhöhen können, wenn sie ihnen als Ausgangsgas zur Erzeugung von elektrischem Strom zugeführt werden.
Weiters wurde beim Abtrennen von Feststoffen von der Flüssigphase eines Faulschlamms herkömmlicherweise hauptsächlich ein Gravitationskonzentrationsverfahren eingesetzt. Ein solches G ravitationskonzentrationsverfahren kann jedoch Feststoffe nicht ausreichend von der Flüssigphase eines digerierten Schlamms abtrennen, so daß die folgenden Probleme auftreten.
(1) Die Konzentration des konzentrierten Faulschlamms ist so gering, daß die Möglichkelten für das darauffolgende Entwässerungsverfahren und Trocknungsverfahren beeinträchtigt werden.
(2) Feststoffe und dergleichen liegen in vermischtem Zustand in der Flüssigphase des digerierten Eluats vor, so daß die Belastung des nachfolgenden Wasseraufbereitungssystems erhöht wird, wenn das digerierte Eluat direkt als Rücklaufwasser zum Wasseraufbereitungssystem zurückgeführt wird.
(3) Beim Verfahren des anaeroben Ausfaulens wird Phosphor als o-Phosphorsäure aus dem solubilisierten und ausgefaulten Schlamm herausgelöst, so daß die Konzentration an Phosphor als o-Phosphorsäure im digerierten Eluat hoch ist.
Ein weiteres Problem des Gravitationskonzentrationsverfahrens besteht darin, daß die Abtrenngeschwindigkeit des Verfahrens zum Abtrennen der Feststoffe von der Flüssigphase bei Faulschlamm so niedrig ist, daß die Kapazität des Fest/Flüssig-Trennbehälters. gleich groß sein muß wie jene des Behälters zum anaeroben Ausfaulen.
Unterdessen ist ein Fest/Flüssig-Trennverfahren bekannt, mit dem sich die Probleme des Gravitationskonzentrationsverfahrens beseitigen lassen und bei dem es sich um ein sogenanntes "Flotations-Konzentrationsverfahren unter Druck" handelt. Dieses ist ein Fest/Flüssig-Trennverfahren, das hauptsächlich bei einem Verfahren zum Konzentrieren von Schlamm angewandt wird und bei dem das Phänomen genutzt wird, daß Schlamm aufschwimmt, wenn auf den Schlamm ein Druck ausgeübt wird, um ein Gas, wie z.B. Luft, im Schlamm zu lösen, und dann aufgehoben wird, so daß das Gas in aufgeschäumtem Zustand an den Schlamm gebunden bleibt. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, daß eine große Menge an elektrischem Strom, um einen hohen Druck auf den Schlamm auszuüben, sowie eine komplizierte Anlage zur praktischen Durchführung des Verfahrens erforderlich sind.
Es ist auch ein Verfahren zum anaeroben Ausfaulen bekannt, worin ein Behälter zur Behandlung mit heißen Alkalien zur Beschleunigung der Solubilisierung von organischem Schlamm durch Zugabe von Alkalien zum Schlamm während des Erhitzens des Schlamms als Vorstufe des Behälters zum anaeroben Ausfaulen vorgesehen ist, der ein anaerobes Ausfaulen bei mittleren Temperaturen von etwa 37 ºC bei der Behandlung zum anaeroben Ausfaulen vorsieht. Dieses Verfahren weist insofern Vorteile auf, als das Digestionsverhältnis hoch und die Menge an gewonnenem Methan groß ist. Auf diese Weise wird organischer Schlamm nach der Alkalienheißbehandlung und der Behandlung des anaeroben Ausfaulens einer Fest/Flüssig-Trennbehandlung unterzogen, bei der er in einen konzentrierten Schlamm und ein digeriertes Eluat aufgetrennt wird und das digerierte Eluat direkt zu einem nachfolgenden Wasseraufbereitungssystem zurückgeführt wird. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, daß große Menge an Phosphor und Stickstoff im digerierten Eluat enthalten sind, so daß die Belastung des Wasseraufbereitungssystems stark erhöht wird.
EP-A-220647 beschreibt ein Sch Iamm-Restrukturierungs- und U mwand 1 ungsverfah ren, bei dem Faulschlamm und andere rohe Schlämme restrukturiert und dann anaerob behandelt werden. Hereinkommendes Abwasser wird einer primären und sekundären Feststoffentfern ungsbehand 1 ung unterzogen. Daraufhin besteht eine Option darin, den resultierenden Schlamm anaerobem Ausfaulen bei einem pH von 6,5 bis 8,0 zu unterziehen, und eine andere Option ist die der Enzymhydrolyse und Alkalienhydrolyse bei einem pH von 10 bis 13, gefolgt von anaerobem Ausfaulen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obigen Probleme zu beseitigen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Solubilisierungsrate von organischem Schlamm in der Stufe des anaeroben Ausfaulens zu beschleunigen und die Säurefermentation und Methanfermentation zu beschleunigen, um das Digestionsverhältnis zu erhöhen, wodurch die Menge an gewonnenem Methan gesteigert wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das erzeugte Methan wirksam als Ausgangsgas für Brennstoffzellen und dergleichen einzusetzen, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Wiederum ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fest/Flüssig- Trennverfahren für Faulschlamm bereitzustellen, mit dem mit hoher Rate digerierte Feststoffe von digerierter Flüssigphase des Faulsschlamms abgetrennt werden können. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Bezeichnung "digerierte Feststoffe" die konzentrierten Feststoffe von Faulschlamm, und die Bezeichnung "digerierte Flüssigkeit" bedeutet digeriertes Eluat. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Behandlung eines digerierten Eluats bereitzustellen, um Phosphor und Stickstoff aus dem digerierten Eluat zu entfernen und wertvolles Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat zu gewinnen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Abwasser und ähnlichen organischen Schlamm durch Alkalienbehandlung zu solubilisieren und den solubilisierten organischen Schlamm dann anaerob zu digerieren.
Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zur Behandlung von Abwasser, das organischen Schlamm enthält, wie in Anspruch 1 dargelegt. Ein im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenes Faulgas kann als Ausgangsgas zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder thermischer Energie verwendet werden.
Das Verfahren umfaßt vorzugsweise das Senken des pH-Werts des anaeroben Faulschlamms, um Kohlendioxid-Gas freizusetzen, und das Einsetzen des freigesetzten Gases zum Aufschwimmen-Lassen des Faulschlamms im digerierten Eluat, um die digerierten Feststoffe vom digerierten Eluat abzutrennen, während den digerierten Feststoffen ein Flockungsmittel zugesetzt wird, um sie zu entwässern.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung kann umfassen: Zugabe von zumindest einem oder zweien von Mg²&spplus;, NH&sub4;&spplus; und PO&sub4;³&supmin;, je nach den zu entfernenden Komponenten zu einem von anaerobem Faulschlamm und digeriertem Eluat, das durch Fest/Flüssig-Trennung des Faulschlamms erhalten wird, um Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat zu kristall isieren, Abtrennen des auskristallisierten Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrats von der Flüssigphase des Faulschlamms oder des digerierten Eluats, um dadurch Ammoniummagnesiumphosphat-hexahyd rat zu gewinnen und Phosphor und/oder Stickstoff aus dem Faulschlamm oder digerierten Eluat zu entfernen.
Typische Beispiele für die Verfahren gemäß vorliegender Erfindung sind durch das in Fig. 8 gezeigte Fließschema veranschaulicht.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 ein Fließschema eines Verfahrens zur Alkalienbehandlung und zum anaeroben Ausfaulen ist, das bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
Fig. 2 ein Fließschema eines weiteren Verfahrens zur Alkalienbehandlung und zum anaeroben Ausfaulen ist, das bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
Fig. 3 eine charakteristische grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem pH der heißen Alkalienbehandlung und der Löslichkeit von anfangs ausgefälltem Schlamm ist, wobei die Behandlungstemperatur und die Zeit als Parameter herangezogen werden;
Fig. 4 eine charakteristische grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem pH der heißen Alkalienbehandlung und der Löslichkeit des verbleibenden Schlamms ist, wobei die Behandlungstemperatur und die Zeit als Parameter herangezogen werden;
Fig. 5 eine charakteristische grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem pH beim Ausfaulen und dem Methangehalt ist;
Fig. 6 eine charakteristische grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem pH beim Ausfaulen und der Menge an erzeugtem Methan ist;
Fig. 7 eine charakteristische grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem pH im Behälter zum anaeroben Ausfaulen und dem Digestionsverhältnis sowie der Beziehung zwischen dem pH im Behälter zum anaeroben Ausfaulen und dem Anteil des erzeugten Methangases ist;
Fig. 8 ein Fließschema für die Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist; und die Fig. 9 und 10 Fließschemata von Teilen eines Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung sind.

Numerierung in den Zeichnungen:

1 ....... Alkalienspeicherbehälter
2 ........ Behälter zur Behandlung mit heißen Alkalien
3 ....... röhrenförmiger Behälter zur Behandlung mit heißen Alkalien
4 ....... Trennvorrichtung für die alkalienbehandelte Phase zum Abtrennen von mit heißen Alkalien behandeltem Schlamm
5 ........ pH-Regelungsbehälter
6 ........ Speicherbehälter für pH-Regler
7 ........ Behälter zum anaeroben Ausfaulen
8 ....... Mischbehälter
9 ...... Speicherbehälter für pH-Senkungsmittel Trenn behälter für digerierte Feststoffe/digeriertes Eluat zum Abtrennen von Faulschlamm
11 ...... Entwässerer
12 ....... Speicherbehälter für Flockungsmittel
13 ....... Gasbehälter
14 ....... Stromgenerator
15 ...... PO&sub4;³&supmin;-Speicherbehälter
16 ...... NH&sub4;&spplus;-Speicherbehälter
17 ....... Mg²&spplus;-Speicherbehälter
18 ...... Struvit-Trennbehälter
C ........ automatischer Konzentrationsmesser
F ......... Durchflußmesser
pH ....... pH-Messer
P ......... Pumpe
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detaillierter beschreiben.
Zunächst wird die Alkalienbehandlung erörtert, die einen Schritt der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verfahren wird ein organischer Schlamm zunächst in einen Behälter 2 zur Behandlung mit heißen Alkalien eingebracht, wo ihm Alkalien aus einem Alkalienspeicherbehälter 1 zugesetzt werden, um den pH auf einen Wert von 7,5 bis 12,5 zu regeln, erhitzt und bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 100 ºC solubilisiert.
Die Bedingungen für die Alkalienheißbehandlung, die im Behälter 2 zur heißen Alkalienbehandlung eingesetzt wird, wird je nach der Art des zu behandelnden organischen Schlamms gewählt, um die Kosten des Erhitzens des Schlamms und die Kosten der zuzusetzenden Alkalien zu verringern, um lösliche organische Substanzen, wie z.B. organische Säuren wie Essigsäure usw., zu bilden, die in der späteren anaeroben Digestionsbehandlung wirksam verwendet werden können.
Als nächstes wird das anaerobe Ausfaulen erörtert, das einen Schritt in der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die auf diese Weise mit heißem Alkali behandelte Schlamm wird dann unverändert oder nach einer Fest/Flüssig-Trennbehandlung in einem Fest/Flüssig-Trennbehälter 4, um den mit heißen Alkalien behandelten Schlamm in alkalienbehandelte Feststoffe und eine alkalien behandelte Flüssigphase zu trennen, einem pH-Regel behälter 5 zugeführt, wo er durch Zusatz von Base oder Säure aus einem pH-Regler-Speicherbehälter 6 auf einen pH-Wert von 7,8 bis 9,2 eingestellt wird, und dann zusammen mit einem Rückfuhrschlamm einem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen zugeführt. Der mit heißen Alkalien behandelte Schlamm oder die alkalibehandelte Flüssigkeit des mit heißen Alkalien behandelten Schlamms wird zusammen mit dem Rückfuhrschlamm im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen behandelt. Im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen ist keine pH-Einstellung notwendig und kann weggelassen werden, wenn der dem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen zugeführte Inhalt bereits einen pH-Wert von 7,8 bis 9,2 aufweist, bevor Base oder Säure aus einem pH-Regler-Speicherbehälter 6 zugegeben wird.
Im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen erfolgt Digestion unter alkalischen Bedingungen bei einem pH von 7,8 bis 9,2 und einer Ausfaultemperatur von 20 bis 60 ºC, das erhaltene Methan enthaltende Faulgas wird in einem Gasbehälter 13 gespeichert, und der resultierende Faulschlamm wird aus dem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen einem Mischbehälter (Fällungsbehälter) 8 zugeführt. In Fällen, wo der organische Schlamm ein leicht löslicher oder zersetzbarer Schlamm ist, dessen Solubilisierung im Verfahren zur anaeroben Ausfaul-Behandlung erwartet werden kann&sub1; ohne daß eine Behandlung mit heißen Alkalien erfolgt, kann der Behälter 2 zur Behandlung mit heißen Alkalien natürlich weggelassen werden, und die Behandlung des anaeroben Ausfaulens kann im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen bei einem pH von 7,8 bis 9,2 durchgeführt werden.
Im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen wird der Schlamm unter alkalischen Bedingungen bei einem pH bis 7,8 bis 9,2 digeriert, so daß im Schlamm gelöstes Kohlendioxid in HCO&sub3;&supmin;-ionen und CO&sub3;²-Ionen dissozueren kann, und die Summe der Konzentration an CO&sub2;-, HCO&sub3;&supmin;- und CO&sub3;²&supmin;-Konzentrationen im Vergleich zum Fall, wo der Schlamm unter neutralen Bedingungen digeriert wird, hoch gehalten werden kann. Im allgemeinen wird die durch methanbildende Bakterien durchgeführte Methangasbi Idungsreaktion durch die folgenden Formeln (1) und (2) ausgedrückt.
Daher wird gemäß vorliegender Erfindung in einem organischen Schlamm gelöstes Kohlendioxid durch den Reaktionsverlauf (1) zusätzlich zum Reaktionsverlauf (2) zu Methangas reduziert. Es wird daher gesagt, daß eine Anhäufung von Propionsäure die Methanfermentation bei der Behandlung des anaeroben Ausfaulens verhindert und daß eine solche Verhinderung durch die Behinderung der Aktivität von Bakterien, wie z.B. Syntrophbactar und dergleichen, der Propionsäure zersetzt, durch gemäß Reaktionsverlauf (3) gebildetes H&sub2; verursacht wird. Gemäß vorliegender Erfindung wird jedoch CO&sub2; gemäß Reaktionsverlauf (1) in einer großen Menge im Schlamm gelöst, so daß die in Reaktion (1) vorhandene H&sub2;-Menge im Unterschuß vorliegt und ein die Rate bestimmender Faktor des Reaktionsverlaufs (1) ist. Daher ist H&sub2; nicht die Ursache für die Behinderung der Aktivität der Propionsäure zersetzenden Bakterien im Reaktionsverlauf (3), so daß organischer Schlamm vorteilhaft behandelt werden kann, ohne daß sich Propionsäure ansammelt.
Methanbildende Bakterien, die H&sub2; und CO&sub2; als Ressourcen nutzen, können ohne Entnahme aus dem Ausfaulbehälter weitervermehrt werden, auch wenn der Ausfaulbehälter eine geringe Länge aufweist, so daß das Fassungsvermögen des Ausfaulbehälters gering gehalten werden kann. Auf diese Weise wird mit Zunahme des Methangehalts im Faulgas, das im Behälter 4 zum aneroben Ausfaulen erzeugt wird, die durch Digestion im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen erzeugte Methanmenge relativ zur verringerten Menge an organischem Schlamm erhöht. Daher kann das Fassungsvermögen des Behälters zum anaeroben Ausfaulen aufgrund der Reduktion der Digestionszeit gemäß vorliegender Erfindung klein gehalten werden.
Darüber hinaus werden zwei Vorteile erzielt, daß nämlich die Erzeugung von elektrischem Strom in Brennstoffzellen und dergleichen unter Verwendung des Gases durch die Erhöhung des Methangehalts im Faulgas effizient erfolgen kann und daß dank der erhöhten Menge an erzeugtem Methan relativ zur verringerten Menge an organischem Schlamm die Menge des gewonnen Methans selbst dann erhöht werden kann, wenn die Behandlung des anaeroben Ausfaulens mit etwa dem gleichen Ausmaß an Digestionsverhältnis durchgeführt wird. Weiters wird insofern ein Vorteil erzielt, als das H&sub2;5-Gas, das eine Problemursache ist, wenn das Faulgas einer Brennstoffzelle oder dergleichen zugeführt wird, in geringen Mengen erzeugt wird, was zu einem niedrigen Gehalt im erzeugten Faulgas führt, weil das Ausfaulen des Schlamms unter alkalischen Bedingungen erfolgt. Der Methangehalt im Faulgas und die erzeugte Methangasmenge relativ zur verringerten Menge an organischem Schlamm, wenn der verbleibende Schlamm mit Alkalien und dann bei einem jeweiligen pH-Wert gemäß vorliegender Erfindung durch anaerobes Ausfaulen behandelt wird, werden in den Fig. 5 und 6 gezeigt.
Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, können der Methangehalt und der Methangaserzeugungsanteil hoch gehalten werden, wenn der pH bei 7,8 oder höher als 7,8 liegt. Wie jedoch Fig. 7 zeigt, wird das Digestionsverhältnis beträchtlich verringert, wenn der Ausfau 1-pH 9,2 übersteigt, wodurch der Methangaserzeugungsanteil verringert wird.
Wenn der Behälter 2 zur Behandlung mit heißen Alkalien der Fig. 1 und 2 als Alkalienmischbehälter verwendet wird und ein röhrenförmiger Behälter 3 zur Behandlung mit heißen Alkalien verwendet wird, wird organischer Schlamm den Alkalien im Behälter 2 zur Behandlung mit heißen Alkalien zugesetzt, damit vermischt und dann zum röhrenförmigen Behälter 4 zur Behandlung mit heißen Alkalien übergeführt, während er auf eine Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 100 ºC erhitzt wird, um organisches Material im organischen Schlamm zu solublisieren. Wenn innerhalb dieses Bereichs eine höhere Temperatur von nicht über 100 ºC eingesetzt wird, wird die Viskosität des Schlamms verringert, und die Löslichkeit des Schlamms wird erhöht. Wenn eine oberhalb dieses Bereichs liegende Temperatur von über 100 ºC eingesetzt wird, kommt es zu Strukturproblemen der Behandlungsvorrichtung, obwohl der Druck des Schlamms nicht auf weniger als 1 atm sinkt. In diesem Fall wird, wenn die Konzentration des organischen Schlamms hoch ist, üblicherweise ein Wärmetauscher vom Doppelrohrtyp als röhrenförmiger Behälter 3 zur Behandlung mit heißen Alkalien eingesetzt, aber vorzugsweise wird ein Wärmetauscher vom Plattentyp oder dergleichen mit hoher Heizeffizienz als Behälter 4 zur Behandlung mit heißen Alkalien verwendet, wenn ein solcher verfügbar ist. Wenn der röhrenförmige Behälter zur Behandlung mit heißen Alkalien nur zur Wärmebehandlung verwendet wird, ohne daß Alkalien zugegeben werden, beginnen im Behälter 3 zur Behandlung mit heißen Alkalien Methanfermentationsreaktion und ähnliche anaerobe Ausfaulreaktionen, so daß große Mengen an CH&sub4;- und CO&sub2;-Gasen erzeugt wird, so daß das praktisch nutzbare Volumen des Behälters 3 zur Behandlung mit heißen Alkalien beträchtlich verringert wird, und wenn der Wärmetauscher vom Plattentyp nur zur Wärmebehandlung eingesetzt wird, ohne daß Alkalien zugegeben werden, sammelt sich Gas im Wärmetauscher an, so daß das Totvolumen darin vergrößert wird, wodurch keine zufriedenstellende Wirkung der Behandlung erzielt werden kann. Gemäß vorliegender Erfindung gibt es keine Erzeugung von CH&sub4;-Gas im Alkal ienbehandlungsschritt, weil Methanfermentationsbakterien im Alkalienbehandlungsschritt nicht überleben, und CO&sub2;-Gas, falls es erzeugt wird, im wesentlichen im Schlamm gelöst wird, weil der Schlamm unter alkalischen Bedingungen behandelt wird. Wenn die Temperatur des Schritts jedoch 70 ºC übersteigt, wird CO&sub2;-Gas nur in geringen Mengen im Schlamm gelöst, so daß das Volumen der erzeugten CO&sub2;-Gase nicht vernachlässigt werden kann, weshalb in einem solchen Fall darauf geachtet werden sollte, daß die Temperatur des Schritts 70 ºC nicht übersteigt.
Bei diesem Verfahren sinkt der pH des organischen Schlamms am Auslaß des röhrenförmigen Behälters 4 zur Behandlung mit heißen Alkalien unter jenen im Behälter 2 zur Behandlung mit heißen Alkalien, und das Ausmaß der Senkung des pH variiert je nach der Verweilzeit, der Art und der Konzentration des organischen Schlamms, so daß Alkalien in den Behälter 2 zur Behandlung mit heißen Alkalien gefüllt werden, um die gewünschten alkalischen Bedingungen am Auslaß des Behälters 3 zur Behandlung mit heißen Alkalien zu erzielen. Durch Verwendung des röhrenförmigen Behandlungsbehälters auf diese Weise kann organischer Schlamm mit gleicher Behandlungszeit gleich behandelt werden, um seine Löslichkeit zu verbessern. Wenn organischer Schlamm durch die heiße Alkalienbehandlung beträchtlich solubihsiert wird, um die Konzentration löslicher organischer Stoffe im organischen Schlamm zu erhöhen, wird vorzugsweise ein Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen verwendet, in den ein Bakterienfixierungsträger gepackt ist. Um das anaerobe Ausfaulen von organischem Schlamm zu beschleunigen, müssen anaerobe Bakterien bei der Digestionsbehandlung auf hoher Konzentration gehalten werden, und durch die Verwendung eines Trägers wird die Fixierung und Ansammlung der anaeroben Bakterien darauf realisiert. Durch diese Anordnung kann der durch die heiße Alkalienbehandlung solubilisierte organische Schlamm hocheffizient mit einer hohen Konzentration anaerober Bakterien anaerob behandelt werden.
Für den Fall, daß die alkalienbehandelte Flüssigphase, die durch die Abtrennung von alkalien behandelten Feststoffen/al kai ien behandelter Flüssigkeit von organischem Schlamm erhalten wird, nach der heißen Alkalienbehandlung dem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen zugeführt wird, in den ein Bakterienfixierungsträger gepackt ist, kann in kurzer Behandlungszeit wirksame anaerobe Digestionsbehandlung erreicht werden.
Beim in Fig. 1 gezeigten Verfahren wird der mit heißen Alkalien behandelte organische Schlamm im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen digeriert, ein pH-Regler, wie z.B. Säure oder Base, aus einem Speicherbehälter 6 zugegeben und dann in den Mischbehälter 8 eingebracht, wo ein pH-Senkungsmittel aus einem Speicherbehälter 9 zugesetzt wird. Als Ergebnis werden im Faulschlamm gelöste(s) Carbonationen, Bicarbonationen und Kohlendioxid in Kohlendioxidgas ungewandelt, so daß ein Gemisch aus Faulschlamm und Kohlendioxidgas in einen Trennbehälter 10 für digerierte Feststoffe/digerierte Eluatphase gefüllt wird, um die digerierten Feststoffe vom digerierten Eluat abzutrennen. Die Menge des erzeugten Kohlendioxidgases beträgt theoretisch 7.333 mg/I, wenn der pH des digerierten Schlamms von 8 auf 7 gesenkt wird.
Im Trennbehälter 10 für digerierte Feststoffe/digeriertes Eluat haftet das gebildete Kohlendioxidgas an den festen Komponenten im digerierten Schlamm an, so daß das scheinbare spezifische Gewicht der festen Komponenten verringert wird, wodurch die festen Komponenten aufschwimmen. Wenn das Vermischen im Mischbehälter 8 abgeschlossen ist, ist das Aufschwimmen der festen Komponenten im Trennbehälter 10 für digerierte Feststoffe/digeriertes Eluat üblicherweise innerhalb von etwa 30 bis 60 min beendet, um digerierte Feststoffe abzutrennen, die eine doppelt so hohe Konzentration wie der Faulschlamm aus gereinigtem digeriertem Eluat aufweist. Den digerierten Feststoffen wird ein Flockungsmittel aus einem Flockungsmittelspeicherbehälter 12 zugesetzt und dann in einem Entwässerer 11 aufgetrennt, während das gereinigte digerierte Eluat einem (nicht dargestellten) nachfolgenden Wasseraufbereitungssystem zugeführt wird.
Beim in Fig. 2 gezeigten Verfahren wird der mit heißen Alkalien behandelte organische Schlamm bei einer Temperatur von 20 bis 60 ºC im Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen, dem ein pH-Regler, wie z.B. Säure oder Base, aus einem Speicherbehälter 6 zugeführt wird, anaerob digeriert, und dann - gegebenenfalls über einen Fest/Flüssig- Trennbehälter 10 - über einen Durchflußmesser F in den Mischer 8 eingebracht. Faulgas, das Methan enthält und aus dem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen erhalten wird, wird daraufhin im Gasbehälter 13 gespeichert und einer Anlage 14 zur Erzeugung von elektrischem Strom zugeführt, um elektrischen Strom zu erzeugen. Faulschlamm, der aus dem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen erhalten wird, wird daraufhin dem Mischer 8 zugeführt, und aus den Quellen 15, 16 und 17 wird PO&sub4;³&supmin;&submin;, NH&sub4;&spplus; und Mg²&spplus; zugesetzt. Der Durchflußmesser F mißt die Fließgeschwindigkeit des digerierten Schlamms, und der automatische Konzentrationsmesser C mißt automatisch den pH und die Konzentrationen an Mg²&spplus;, N in Form von NH&sub4;&spplus; und P in Form von PO&sub4;³&supmin;.
Wenn der pH des Behälters 7 zum anaeroben Ausfaulen geringer als 7,3 ist, kann organischer Schlamm nicht ausreichend solubilisiert werden, und das Magnesiumphosphat- Ammoniumsalz kann im später beschriebenen Verfahren nicht kristallisiert werden, wie später beschrieben, und wenn der pH 9,2 übersteigt, wird das anaerobe Ausfaulen behindert. Je nach den gemessenen Konzentrationen von Mg²&spplus;, N in Form von NH&sub4;&spplus; und P in Form von PO&sub4;³&supmin; werden dem Faulschlamm im Mischer 8 zumindest eines oder zwei von Mg , NH&sub4;&spplus; und PO&sub4;³&supmin; zugegeben. Gemäß diesem optionalen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird Magnesiumphosphat-Ammoniumsalz (hierin als Struvit bezeichnet) kristallisiert, um Phosphor und Stickstoff zu entfernen. Daher werden, wenn gewünscht wird, Phosphor (in Form von PO&sub4;³+) zu entfernen, für die Kristallisation von Struvit fehlendes Mg²&spplus; und/oder NH&sub4;&spplus; dem digerierten Schlamm zugegeben, falls erforderlich. Diese Zugabe erfolgt aus den Speicherbehältern 1 5, 16 und 1 7, wie oben beschrieben.
Struvit ist ein Kristall aus MGNH&sub4;PO&sub4;. 6H&sub2;O, worin das Molverhältnis zwischen Magnesium, Stickstoff und Phosphor 1 :1 : 1 beträgt. Wenn daher dem Faulschlamm zumindest eines der für dieses Molverhältnis fehlenden Mg²&spplus;-, NH&sub4;&spplus;- und P0&sub4;3/4lonen zugesetzt werden, wird im Mischer 8 nach der folgenden Reaktion Struvit-Kristalle gebildet:
Mg + NH&sub4;&spplus; + HPO&sub4;² + OH + 6H&sub2;O -) MGNH&sub4;PO&sub4;.6H&sub2;O + H&sub2;O.
Struvit hat die Eigenschaft, daß seine Löslichkeit im alkalischen Bereich rasch sinkt, wodurch es in Form von Kristallen ausfällt. Gemäß vorliegender Erfindung wird jedoch der pH des Behälters 7 zum anaeroben Ausfaulen auf 7,3 bis 9,2 gehalten, und der pH im Mischer 8 wird auch auf 7,3 bis 9,2 gehalten, sodaß Struvit-Kristalle effizient gebildet werden, ohne daß Alkalien zugegeben werden.
Auf diese Weise wird eine u.a. Struvitkristalle aus Ammoniummagnesiumphosphathexahydrat enthaltende Flüssigkeit im Struvit-Trennbehälter 18 von Feststoffen befreit, um ein digeriertes Eluat und einen konzentrierten Faulschlamm zu erhalten, der Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat-Kristalle enthält. Der Hauptteil des konzentrierten Faulschlamms, der Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat-Kristal le enthält, wird als Rückführschlamm zum Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen zurückgeführt, und ein Teil des konzentrierten Faulschlamms wird als lmpfkristalle zum Mischbehälter 8 zurückgeführt, um die Kristallisation des Ammoniummangesiumposphat-hexahydrats zu beschleunigen. Als Ergebnis können die Konzentrationen an Phosphor und Stickstoff im digerierten Eluat stark verringert werden, wodurch die Belastung des nachfolgenden Wasseraufbereitungssystems gesenkt wird. Das Am mon i ummagnesi u mphosphat-hexahydrat, das als Dünger und dergleichen dient, kann in getrenntem Zustand vorteilhaft aus dem Schlamm gewonnen werden.
Wie oben erwähnt, wird ein vollständiges Verfahren gemäß vorliegender Erfindung in Fig. 8 dargestellt.
Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung enthält der durch die Fest/Flüssig-Fällungsbehandlung im anfänglichen Fäl Ibecken erhaltene Ausgangs-Fäl 1sch lamm große Mengen an Sand oder ähnlichen organischen Materialien, so daß er sich leicht behandelt läßt, während der durch die Fest/Flüssig-Fällungsbehandlung in einer Fest/Flüssig-Trennvorrichtung erhaltene verbleibende Schlamm der belüfteten, zu Beginn abgetrennten Flüssigkeit große Mengen an organischen Materialien enthält, so daß er schwer zu behandeln ist. Beim bevorzugten Verfahren wird ein Teil des verbleibenden Schlamms als Impfschlamm (Rückführsch lamm) zur Belüftungsvorrichtung zurückgeführt. Dieses Merkmal wird in den Fließschemata der Fig. 9 und 10 gezeigt. Durch diese Anordnung werden sowohl der verbleibende Schlamm als auch der anfängliche Fällschlamm unter den jeweils geeignetsten Bedingungen behandelt. Vom Standpunkt der Löslichkeit und der Kosten der Zugabe von Säure werden die heiße Alkalienbehandlung des anfänglichen Fällschlamms und des verbleibenden Schlamms vorzugsweise jeweils in einem pH-Bereich von 7,5 bis 10,5 innerhalb etwa einer Stunde und bei 7,5 bis 12,5 innerhalb von etwa 22 h durchgeführt, wie in den Fig. 3 und 4 zu erkennen.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter erklärt.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 2

Die Beispiele 1 bis 4 veranschaulichen ein Stadium der vorliegenden Erfindung unter den Bedingungen, wie in nachstehender Tabelle 1 gezeigt.
In diesen Beispielen wurde Überschußschlamm als organischer Schlamm verwendet, und es wurden Versuche bezüglich der Auswirkung der Nicht-Einstellung des pH-Werts im späteren Stadium der Solubilisierung durch heiße Alkalienbehandlung durchgeführt, wobei unterschiedliche pH-Werte beim anaeroben Ausfaulen eingesetzt wurden (Beispiele 1 bis 3), sowie bezüglich der Auswirkung der Behandlung eines mit heißen Alkalien behandelten organischen Schlamms in einem Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen 7, das einen gepackten Träger enthält (Beispiel 4), und der Auswirkung von anaerobem Ausfaulen durch heiße Alkalienbehandlung eines Schlamms, der durch herkömmliches anaerobes Ausfaulen bei einem -- nach dem Einstellen -- neutralen pH behandelt wurde (Vergleichsbeispiele 1-2).
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt. Tabelle 1
Anmerkungen: Beispiele 1 bis 3 entsprechen dem Fließschema aus Fig. 1
Beispiel 4 entspricht dem Fließschema aus Fig. 2 Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde in den herkömmlichen Fällen einer heißen Alkalienbehandlung plus anerober Digestionsbehandlung mit eingestelltem pH (pH 7) ein erzeugtes Gas erhalten, das 71 bis 72% Methan und eine geringe Menge Schwefelwasserstoff enthält, und der Methangaserzeugungsanteil war 7 bis 8, während in den Beispielen 1 bis 4, obwohl der Digestionsverhältnis im wesentlichen der gleiche war, der Methanerzeugungsanteil relativ zu der durch die Digestion verringerten Menge an organischem Schlamm erhöht wurde und ein erzeugtes Gas erhalten wurde, das &sup8;&sup0;&sup0;/o oder mehr Methan enthielt, wobei kein Schwefelwasserstoff nachzuweisen war, und der Methangaserzeugungsanteil zumindest 10 betrug und vom Standpunkt der Gaserzeugung vorherrschend war. Durch Packen eines Trägers in den Behälter 7 zum anaeroben Ausfaulen wurden auch Verbesserungen des Digestionsverhältniss und der Reinigung des digerierten Eluats beobachtet. Das Faulgas mit hohem Methangehalt und ohne Schwefelwasserstoff ist sehr vorteilhaft für die Erzeugung von elektrischem Strom in Brennstoffzeilen und dergleichen.

Beispiel 5

Dieses veranschaulicht ebenfalls die Auswirkung eines Verfahrensschritts gemäß vorliegender Erfindung.
Den im Verfahren aus Fig. 1 erhaltenen digerierten Feststoffe wurde eine geringe Menge an Flockungsmittel zugegeben, und sie wurden einer Filtration auf einem Filterpressenentwässerer oder einem Bandpressenentwässerer in einem Verfahren, wie in Fig. 1 gezeigt, unterzogen. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen 3 und 4 angeführt. Tabelle3 Tabelle 4
Wie aus den Tabellen 3 und 4 zu entnehmen, können die im Verfahren von Fig. 1 erhaltenen digerierten Feststoffe (die den konzentrierten Faulschlamm darstellen) entweder auf einem Filterpressenentwässerer oder einem Bandpressenentwässerer mit stark verbesserten Entwässerungseffizienzen, stark verringertem Wassergehalt im entwässerten Filterkuchen und weitgehend verbesserter Abstreifbarkeit des Filterkuchens vom Filtertuch des Entwässerers behandelt werden.

Beispiele 6 bis 7 und Vergleichsbeispiel 3

Das Verfahren aus Fig. 2 wurde durchgeführt, um den Phosphorgehalt im digerierten Eluat zu verringern. Die Ergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle 5 gezeigt.
Diese veranschaulicht auch die Auswirkung eines Verfahrensschritts der vorliegenden Erfindung. Tabelle 5
Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, wurde in den Beispielen 6 und 7, die bei einem pH von 7,3 bis 9,2 behandelt wurden, ein hoher Kristallisationsgrad des Struvits erzielt, konnten in Beispiel 6 88,9º/º Phosphor und in Beispiel 7 94,6% Phosphor entfernt werden. In Vergleichsbeispiel 3 war jedoch der Kristallisationsgrad von Struvit gering, und es wurden lediglich 61,10/0 Phosphor entfernt. Obwohl der Kristallisationsgrad des Struvits und der Entfernungsanteil von Phosphor bei Erhöhung des pH über diesen Bereich hinaus verbessert werden könnten, kommt es zu einer Behinderung des anaeroben Ausfaulens, und die Digestion wird nicht gut durchgeführt.

Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 4

Nachstehend wird ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu einem herkömmlichen Beispiel erklärt.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung wurde unter Einsatz des Verfahrens, wie in Fig. 10 gezeigt, und der Bedingungen, wie in nachstehender Tabelle 6 gezeigt, durchgeführt.
Die Bedingungen für die Alkalienheißbehandlung zum Solubilisieren gemischter Rohschlämme im herkömmlichen Beispiel waren 70 ºC, 22 h und pH 9,0. Im erfindungsgemäßen Beispiel wurde der verbliebene Schlamm unter den Bedingungen von 37 ºC, 1 h und pH 9,0 mit heißen Alkalien behandelt, weil der anfänglich ausgefällte Schlamm durch Unterschiede in der Temperatur und der Behandlungszeit nicht wesentlich beeinflußt wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Ergebnisse werden ebenfalls in der nachstehenden Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6
Wie aus der obigen Tabelle 6 hervorgeht, weist das Beispiel 4 nach dem Stand der Technik im Hinblick auf die Solubilisierung durch Behandlung mit heißen Alkalien eine Löslichkeit von 38% auf, was zwischen der Löslichkeit von 47% des verbliebenen Schlamms und der Löslichkeit von 30% des anfänglichen Fällschlamms liegt, aber der verbliebene Schlamm aus Beispiel 8 weist eine Konzentration an organischer Säure von 2.760 mg/l in den solubilisierten Komponenten auf, was zeigt, daß der verbliebene Schlamm vor der anaeroben Digestionsbehandlung 22 h lang mit den heißen Alkalien zu einem weiteren solubilisierten Zustand der Säurefermentierung behandelt wurde. Im Gegensatz dazu ergab in Vergleichsbeispiel 4 die heiße Alkalienbehandlung der gemischten Rohschlämme als Gemisch aus dem anfänglichen Fällschlamm und dem verbliebenen Schlamm auch unter den gleichen Bedingungen der heißen Alkalienbehandlung eine Konzentration an organischer Säure von nur 1.750 mg/l. Daher wurde das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung, bei dem die verschiedenen Schlämme mit unterschiedlichen Eigenschaften unter jeweils anderen geeigneten Bedingungen behandelt wurden, als gegenüber dem herkömmlichen Verfahren deutlich vorteilhaft ermittelt. Auf diese Weise hat das erfindungsgemäße Verfahren die vorteilhafte Wirkung, daß es die Konzentration an organischer Säure erhöht, die durch die nachfolgende anaerobe Digestionsbehandlung assimiliert werden kann, was vorteilhafter ist, als nur die Löslichkeit des VSS zu erhöhen. Auch war in Hinblick auf die Menge an zugesetzten Alkalien, obwohl Vergleichsbeispiel 4 12% (g NaOH/g TS) TS relativ zum TS der gemischten Rohschlämme erforderte, bei Beispiel 8 nur eine sehr kleine Menge von 5% relativ zum anfänglichen Fällschlamm erforderlich, so daß eine Kostenreduktion erzielt werden kann. Der Grund dafür ist, daß die Behandlungszeit der heißen Alkalienbehandlung des anfänglichen Fällschlamms auf eine sehr kurze Zeit von etwa 1 h verringert wurde, obwohl die Bedingungen eines pH von 9,0 die gleichen waren wie beim verbliebenen Schlamm.
Darüber hinaus hatte Beispiel 8 einen verbesserten Digestionsverhältnis von 62º/º, obwohl der Digestionsverhältnis in Vergleichsbeispiel 4 55% betrug, und obwohl der erzeugte Methangasanteil in Vergleichsbeispiel 4 10,3 m³/m³ Schlamm betrug, wies Beispiel 8 einen verbesserten Wert von 11,8 m³/m³ Schlamm auf, so daß das erfindungsgemäße Verfahren als effizientes Verfahren bestätigt wurde.
Daher kann durch die jeweilige optimale Solubilisierungsbehandlung des anfänglichen Fällschlamms und des verbleibenden Schlamms mit unterschiedlichen Eigenschaften eine effiziente Solubilisierungsbehandlung von Abwasserschlamm zu verringerten Kosten erzielt werden. Als Ergebnis können die Gewinnung von Methangas und die Volumsreduktion des Schlamms, die charakteristische Merkmale von anaerober Digestion darstellen, effizienter erreicht werden als das herkömmliche Verfahren.
Wie im Detail in den obigen Erklärungen beschrieben, können durch die vorliegende Erfindung verschiedene Vorteile wie folgt erzielt werden.
(1) Aufgrund der Durchführung der heißen Alkalienbehandlung kann die Digestionsrate beschleunigt und der Digestionsverhältnis erhöht werden.
(2) Die erzeugte Methangasmenge relativ zu organischen Materialien nahm bei der heißen Alkalienbehandlung ab, und die anaerobe Digestionsbehandlung wird verbessert.
(3) Das Gewinnungsverhältnis an Methan relativ zum zugeführten organischen Schlamm wird aufgrund von (1) und (2) erhöht.
(4) Der Methangehalt im Faulgas wird aufgrund von (2) und der durch die erhöhte Menge an im alkalischen Schlamm gelöstem CO&sub2; Methanisierung von CO&sub2; erhöht.
(5) Die Menge an erzeugtem H&sub2;S ist gering.
(6) Die Menge an Säure als Neutralisierungsmittel wird weitgehend verringert oder ausgeschaltet, weil die notwendige pH-Einstellung auf etwa den Neutralpunkt, die herkömmlicherweise bei anaerober Digestionsbehandlung durchgeführt wird, überflüssig wird.
(7) Aufgrund des Beladens eines Trägers im Behälter zum anaeroben Ausfaulen wird der Digestionsverhältnis erhöht, und die Konzentration an organischen Materialien im digerierten Eluat wird verringert. Auch können gemäß vorliegender Erfindung verschiedene Vorteile wie folgt erzielt werden.
Der Faulschlamm kann der Trennbehandlung für digerierte Feststoffe/digeriertes Eluat in ausreichender Menge und mit einer hohen Rate unterzogen werden, ohne daß - anders als beim herkömmlichen Aufschwimm-Konzentrationsverfahren unter Druck - eine große Menge an elektrischem Strom und eine komplizierte Vorrichtung erforderlich sind, weil der organische Schlamm unter alkalischen Bedingungen bei einem pH von zumindest 7,8 einer anaeroben Digestionsbehandlung unterzogen wird und der Faulschlamm unter Verwendung von Kohlendioxidgas zum Aufschwimmen gebracht und abgetrennt wird, das durch das Senken des pH des Faulschlamms freigesetzt wird. Darüber hinaus kann die Entwässerbarkeit im Entwässerungsverfahren verbessert werden, weil die digerierten Feststoffe konzentriert werden, um ihre Alkalinität zu verringern, und die Konzentration von Phosphor in Form von o-Phosphorsäure im digerierten Eluat, das in das nachfolgende Wasseraufbereitungssystem zurückgeführt wird, aufgrund der Verwendung von Eisen(III)-chlorid als pH-senkendes Mittel und PAC usw. als Flockungsmittel verringert werden kann.
Als alternatives Verfahren, das sich vom obigen Verfahren unterscheidet, können Phosphor und Stickstoff im digerierten Eluat mit hohem Entfernungsanteil entfernt werden, um die Belastung des nachfolgenden Wasseraufbereitungssystems durch Ausfäl-1 ung von Struvit zu mildern, das aus Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat-Kristallen besteht. Obwohl die Struvit-Kristalle unter alkalischen Bedingungen gebildet werden, ist die Zugabe von Alkalien nicht notwendig, weil sich der digerierte Schlamm aufgrund aufgrund der Alkalienbehandlung oder der heißen Alkalienbehandlung bereits in alkalischem Zustand befindet. Nützliches Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat kann zusätzlich zum Entfernen von Phosphor und Stickstoff im digerierten Eluat gewonnen werden und kann als Dünger verwendet werden.
Die Erfindung ist zwar mit spezifischen Beispielen und numerischen Werten beschrieben worden, Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung wird aber natürlich klar sein, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen daran möglich sind.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Abwasser, das organischen Schlamm enthält, umfassend:

(i) Unterziehen des Abwassers einer Fest/Flüssig-Fällungsbehandlung in einem Ausgangs-Fällbecken, um einen Ausgangs-Fällschlamm und eine abgetrennte Ausgangsflüssigkeit zu erhalten;

(ii) Bel üften der abgetrennten Ausgangsflüssigkeit in einer Bel üftungsvorrichtung;

(iii) Unterziehen der belüfteten abgetrennten Ausgangsflüssigkeit einer Fest/Flüssig-Trennbehandlung in einer Fest/Flüssig-Trennvorrichtung, um zusätzlichen Schlamm zu erhalten;

(iv) Unterziehen des zusätzlichen Schlamms einer Alkalienbehandlung in einem Alkalienbehandlungsbehälter, um zu bewirken, daß der zusätzliche Schlamm auf einen pH von 8,0-9,8 alkalisch gestellt wird, während die Temperatur des zusätzlichen Schlamms im Bereich von Umgebungstemperatur bis 100ºC gehalten wird, um organisches Material im Schlamm zu solubilisieren; und

(v) anaerobes Digerieren zumindest der Flüssigkeit des mit Alkalien behandelten zusätzlichen Schlamms in einem vom Alkalienbehandlungsbehälter getrennten Schlammfaulbehälter bei einer Temperatur von 20-60ºC und einem pH-Wert von 7,8-9,2, um digerierten Schlamm zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der zusätzliche Schlamm mit dem Ausgangs- Fällschlamm vermischt wird, um vor der Alkalienbehandlung einen Mischschlamm zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiters den Schritt der Erzeugung von elektrischem Strom unter Verwendung von während der anaeroben Behandlung gebildetem Faulgas umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiters umfaßt: Senken des pH-Werts des anaerob digerierten Schlamms, um daraus Kohlendioxidgas freizusetzen; und

Nutzung des freigesetzten Gases, um den digerierten Schlamm in digeriertem Eluat aufschwimmen zu lassen, wodurch digerierte Feststoffe vom digerierten Eluat abgetrennt werden, während den digerierten Feststoffen ein Flockungsmittel zur Entwässerung zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiters umfassend:

Zugabe von zumindest einem von Mg&spplus;² , NH&sub4;&spplus; und PO&sub4; zu einem von anaerob digeriertem Schlamm und einem digerierten Eluat, das durch Fest/Flüssig-Trennung des digerierten Schlamms erhalten wird, um Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat zu kristall isieren;

Abtrennen des auskristal 1 isierten Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrats von einem von flüssiger Phase des digerierten Schlamms bzw. digeriertem Eluat, um dadurch das kristalline Ammoniummagnesiumphosphat-hexahydrat zu gewinnen und zumindest einen von Phosphor und Stickstoff aus jeweils einem von digeriertem Schlamm und digeriertem Eluat zu entfernen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend den Schritt (iv-a) des Unterziehens des alkalisch behandelten zusätzlichen Schlamms aus Schritt (iv) einer Fest/Flüssig-Trennbehandlung in einer Fest/Flüssig-Trennvorrichtung, um alkalisch behandelte Feststoffe und eine alkalisch behandelte Flüssigkeit zu erhalten, vor Schritt (v) des anaeroben Digerierens der alkalisch behandelten Fliissigkeit bei einer Temperatur von 20-60ºC und einem pH von 7,8-9,2.

7. Verfahren nach Anspruch 1, weiters folgende Schritte umfassend: (i-a) Unterziehen des Ausgangs-Fällschlamms aus Schritt (i) einer Alkalienbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis zur Temperatur des anaeroben Ausfaulens bei einem pH-Wert von 7,5-10,5, um den Ausgangs-Fällschlamm zu solubi 1 isieren; (iv-b) Vermischen des solubilisierten Ausgangs-Fällschlamms aus Schritt (i-a) und des alkalisch behandelten zusätzlichen Schlamms aus Schritt (iv), um einen zweiten Mischschlamm zu erhalten; und

anaerobes Digerieren des zweiten Mischschlamms in Schritt (v), und worin in Schritt (iv) die Alkalienbehandlung bei einer Temperatur von 50-100ºC erfolgt.