WO2012062688A2 - Anlage in modulbauweise zur anaeroben behandlung von fäkalschlämmen aus siedlungsabwässern und verfahren zur anaeroben behandlung von fäkalschlämmen aus siedlungsabwässern - Google Patents

Anlage in modulbauweise zur anaeroben behandlung von fäkalschlämmen aus siedlungsabwässern und verfahren zur anaeroben behandlung von fäkalschlämmen aus siedlungsabwässern Download PDF

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WO2012062688A2
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Andreas Ulrich
Andreas Schmidt
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Borda E. V. Bremen Overseas Research And Development Association
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    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Definitions

  • the present invention relates to a new plant in modular design for the anaerobic treatment of fecal sludges from municipal wastewater. Moreover, the present invention relates to a novel process for the treatment of sewage sludge from municipal wastewater using the new plant in modular design for the anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater.
  • Anaerobic degradation to methane and carbon dioxide occurs in nature as the ultimate degradation of organic matter in sediments of lakes and rivers.
  • the essential steps of the degradation are. the cleavage of polymers into soluble low-molecular constituents by the process of hydrolysis;
  • the formation of methane and carbon dioxide The prerequisite for complete degradation is that there are good conditions for the respective microorganisms involved, so that no intermediate products, such as For example, can accumulate longer-chain fatty acids. It is particularly important that for the slow-growing methane-forming bacteria on the one hand a neutral pH and on the other hand a constant temperature of about 32 ° C are maintained. In addition, the redox potential of the organically polluted wastewater should be ⁇ 200 mV.
  • German Patent Application DE 197 42 734 A1 discloses a plant for the anaerobic treatment of organically contaminated wastewaters, which are introduced into a modified container in a simple manner and are applied to e.g. can be transported on a truck.
  • the plant comprises a container, an inlet into the container and a drain from the container and a control device for controlling the flow of the wastewater stream.
  • the container is divided into several reaction spaces, which are formed by introduced into the container partitions (English: "Baffles").
  • the partitions are designed in such a way that from one reaction space to the other, a flow of the wastewater flow is created.
  • partitions are mounted alternately on the wall or on the floor or on the ceiling of the container, wherein the one free end of the partitions, which lies opposite to the respective attachment, is arranged at a distance from the wall, so that the adjacent reaction chambers are fluidly interconnected and the supplied through the supply line waste stream is preferably guided meandering through the container.
  • the effluents are directed into the upper portion of the container and are deflected downwardly from the first dividing wall, flow below the end of the first dividing wall, ascend in the second reaction space, flow over upper end of the second partition, are directed by the third partition back down again, flow under the end of the third partition, etc.
  • the individual reaction chambers are connected to one another by a system of individual lines which can be switched off via further control devices as required, so that a fluid circuit from a reaction space to any preceding reaction space is possible.
  • This known system is intended primarily for industrial application and requires a complex supply technology and control technology. In addition, powerful pumps are necessary to enforce the flow of wastewater.
  • US Pat. No. 6,673,242 B2 discloses a plant for the anaerobic treatment of organically contaminated wastewaters, which likewise comprises a container, an inlet into the container and an outlet from the container. The container is also divided by partitions into several reaction spaces.
  • the effluents are supplied to the container in the lower region of the first reaction space. They are led upwards by the first partition wall and flow over the upper end of the first partition wall. Thereafter, they are directed downwardly from the second partition wall and flow around the lower end of the second partition wall into the third reaction space where they are led up through the third partition wall and flow into the fourth reaction space via the upper end of the third partition wall that overall a meandering flow results.
  • This known system also requires powerful pumps and complex measurement and control technology. Whether this system is transportable is not specified in the American patent.
  • US Pat. No. 7,288,192 B2 discloses standard shipping containers that are watertight sealed inside, so that they can be used as septic tanks or as aerobic biofilters or leachate filters. The installation of systems for the anaerobic treatment of organically polluted wastewater is not planned.
  • DEWATS Decentralized Wastewater Treatment Systems
  • the decentralized wastewater treatment systems are based on four treatment systems: - sedimentation and primary treatment in sedimentation ponds, septic tanks, digestion towers or in-tank tanks, secondary anaerobic treatment in anaerobic partitioned wall reactors (ABR) or fixed-bed filters, secondary and tertiary aerobic / anaerobic treatment in artificial wetlands as underwater flow filters and secondary and tertiary aerobic / anaerobic treatment in ponds.
  • the decentralized wastewater treatment systems essentially comprise an elevated ramp that can be approached by tank trucks. In the area of this ramp is the filling area, in which, in the case of treatment of organically contaminated industrial wastewater, the tanker discharges the wastewater into an elevated grease trap or fat catcher with integrated grit trap.
  • the wastewater flows under the action of gravity into a dome reactor or biogas reactor, which serves to produce biogas.
  • the biogas collects in the upper part of the Domreaktors and is derived from there and supplied for further use.
  • the effluents continue to flow to the inlet of a bulkhead reactor (ABR) under the influence of gravity.
  • ABR bulkhead reactor
  • the partition wall reactor which comprises a plurality of reaction spaces arranged one behind the other and viewed in the flow direction, and under the sole action of gravitational attraction and / or pressure of the biogas produced by the effluents in the horizontal overall flow direction.
  • sewage sludge settles on the bottom of the reaction chambers and is discharged from time to time, applied to horizontal sand filters for drainage and then composted and disinfected in tunnel driers.
  • the composted and disinfected sewage sludge can be used as a fertilizer in agriculture.
  • the purified waste water flows from the outlet of the partition wall reactor and is supplied to the anaerobic or aerobic post-treatment in artificial wetlands planted with suitable plants. If the purity of the wastewater treated in this way is sufficiently high, it can even be sent to ponds used for fish farming and further purified.
  • the wastewater first flows through a sieve, in which coarse particles are separated. From there, the wastewater flows under the influence of gravity into a fat trap with integrated sand trap, where fat and sand are separated. The separated fat is collected and processed separately.
  • the wastewater is then passed into a first, discontinuously operated, anaerobic stabilization reactor. This contains several chambers, which are separated by partitions from each other.
  • the partitions end below the wastewater level.
  • the solids settle as sludges, stabilizing them, ie compressing them.
  • the wastewater continues to flow into a bulkhead reactor (ABR) during operation of the stabilization reactor, where it is treated as described above.
  • ABR bulkhead reactor
  • the feed to the stabilizing reactor is closed and the waste water from the rich trap is fed to a second, parallel, discontinuously driven, anaerobic stabilizing reactor, which is treated as described above until the maximum Level of the settled sludge is reached. Thereafter, the waste water of the fat trap is returned to the first stabilizing reactor.
  • the settled in the stabilizing reactors sludge are discharged and also applied to the horizontal sand filter for drying.
  • the dried sludge is then composted and disinfected in the tunnel dryers.
  • the biogas that accumulates above the wastewater in the stabilizing reactor can be derived via biofilters, which serve to purify the biogas, and fed to its further use.
  • the effluents from the horizontal sand filters can also be treated anaerobically in a bulkhead reactor.
  • the object of the present invention is to develop a new plant for the anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater, which no longer has the disadvantages of the prior art, but quickly modified and / or repaired without major interruption of ongoing operation can be.
  • the essential functional parts of the plant need not necessarily be embedded in the soil to withstand the hydraulic pressure, but they should be self-supporting and stable due to their construction and the materials used.
  • the essential functional parts should be easily accessible, so that any resulting leaks can be easily found and sealed, and damage can easily be repaired even inside. If such a system is damaged or even destroyed by accidents or earthquakes, the damaged or destroyed parts should be easily replaced.
  • the new plant for the anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater are to be standardized in order to make their production, transport and use as economical as possible in order to significantly reduce the costs for the operators.
  • the new plant should also be suitable for the central anaerobic treatment of faecal sludge from municipal wastewater from villages and small towns.
  • the new modular system (A) was found for the anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater, in which the effluents without the supply of technical energy alone under the influence of gravity or gravity and the pressure of biogas produced by the effluents by the functional devices of the Systems are passed through, wherein the system (A) at least one elevated inlet area for the wastewater,
  • At least one device for separating coarse-grained particles at least one device for separating coarse-grained particles
  • At least one device for dewatering the sludges separated from the effluents and
  • At least one device for composting and disinfecting the dried sludge at least one device for composting and disinfecting the dried sludge and at least one further device selected from the group consisting of functional devices for producing biogas and
  • Modules are composed of prefabricated standardized components made of concrete and / or fiber-reinforced composite materials.
  • installation (A) for the anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater will be referred to for brevity as "installation (A) according to the invention.
  • the new partition wall reactor module (5) was found for the anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater, through which the wastewater descending and ascending under the sole effect of gravity and / or the pressure of the biogas produced by the wastewater in the horizontal total flow direction (5.16) conductive, comprising the following, prefabricated, standardized components constructed essentially of concrete and / or fiber-reinforced composite materials: a front wall part (5.3), a bottom part (5.4), a rear wall part (5.5), a ceiling part (5.7) and two side wall parts (5.17 ), which are fluid-tightly joined together to form a container (5.1), at least one inlet (5.2) to the container (5.1) at the front wall part (5.3), at least one outlet (5.6) from the container (5.1) at the rear wall part (5.6) two vertical partition wall parts (5.12), which fluid-tightly connected to the bottom part (5.4) and the side wall parts (5.17) s ind and up to the gas space (5.18) above the fluid level (5.10) rich in the
  • (Rn-1), (Rn) formed are, wherein the vertical partition wall parts (5.12) in its upper region below the fluid level (5.10) in the operating state at least one flow device (5.13), the fluidly with the preceding in the flow direction preceding reaction space (R1) .... (Rn-1) and
  • module (5) for the anaerobic treatment of organically contaminated wastewaters is referred to below as "module (5) according to the invention”.
  • the new process for the anaerobic treatment of sewage sludge from urban wastewater is referred to as the "process according to the invention”.
  • the essential functional parts of the system (A) according to the invention in particular the module (5) according to the invention, could be standardized, so that their production, transport and use were highly economical and the costs for the operators of the method according to the invention significant reduced.
  • the module (5) according to the invention no longer had the disadvantages of the prior art, but could be produced inexpensively in a simple manner, was compact, robust, transportable and mobile and, above all, low, ideally without, Supply of technical energy and could be operated without pumps and complex peripheral measurement and control technology.
  • module generally means a functional device which is essentially or entirely constructed from prefabricated, standardized components.
  • prefabricated means that the components are industrially manufactured in series and used in their manufacture for the production of modules.
  • standardized means that a given component is industrially manufactured in series of different dimensions, wherein the dimensions of the modules in which they are to be installed are given.
  • wastewater includes the organically contaminated and the purified wastewaters.
  • fluid connection means that the individual functional devices of the system (A) according to the invention are connected to each other or can be temporarily connected so that the fluids from one functional device to another and within a functional device of a Reaction space can flow to the other.
  • the plant (A) according to the invention and the module (5) according to the invention are used for the anaerobic treatment of fecal sludges from urban wastewater, that is to say wastewaters as they occur in the home and in toilet facilities.
  • the inventive system (A) and its functional devices, in particular the module (5) according to the invention are designed so that the wastewater without supply of technical energy such as mechanical energy and electrical energy under the sole action of gravity or gravity and the pressure of the Wastewater produced biogas can be passed through the functional devices.
  • the plant (A) according to the invention comprises at least one, in particular one, elevated inlet area for the wastewaters, at least one, in particular one, device for separating coarse-grained particles,
  • At least one, in particular a device for separating off fat at least one, in particular a device for separating off fat
  • At least one, in particular more than one, device for composting and disinfecting the dried sludge the number and the quantity of the devices being dependent on the quantity of dried and sludge, and at least one further device selected from the group consisting of functional devices for the production of biogas and
  • the increased inlet area for the waste water is located on a ramp that can be driven by tank trucks.
  • the device for separating coarse-grained particles is a sieve and / or a sand trap.
  • the device for separating fat is a grease trap.
  • the device for generating biogas is a dome reactor.
  • the apparatus for sedimenting solids and for forming and compacting sludges under anaerobic conditions is a stabilization reactor having at least two fluidly interconnected chambers.
  • the apparatus is for the anaerobic treatment of the effluents and for the sedimentation of solids to form Sludges, the waste water resident ascending the sedimentable solids are passed, a partition wall reactor with at least two, preferably at least three and in particular at least four fluidly interconnected reaction spaces.
  • the artificial wet areas are planted with suitable plants for the post-purification of the anaerobically treated wastewaters.
  • the means for dewatering the sludges separated from the effluents are horizontal sand filters.
  • the devices for composting and disinfecting the dried slurry are tunnel dryers.
  • the devices for the anaerobic treatment of wastewater and sedimentation of solids to form sludges wherein the effluents are ascending the sedimentable solids, and / or - the devices for sedimenting solids and for forming and compacting sludge under anaerobic conditions, at least one, in particular one, apparatus for collecting and discharging biogas.
  • the device for collecting and draining off biogas is preferably a closable outlet, which may optionally contain a filter, in particular a biofilter, and which is connected to a pipe for draining off the biogas.
  • a filter in particular a biofilter
  • modules for sedimenting solids and for forming and compacting sludges under anaerobic conditions, preferably the functional devices for sedimenting solids to form sludges, wherein the effluent effluents are susceptible to counteract the sedimentable solids, in particular the anaerobic partition wall reactors and in particular the modules according to the invention (5 ), Are modules that are constructed from prefabricated standardized components made of concrete and / or fiber-reinforced composite materials.
  • Concrete can be any of the common and well-known types of concrete such as screed concrete, fiber concrete, polymer concrete, lean concrete, blue concrete, self-compacting concrete, high-strength concrete and ultra-high-strength concrete, infra-light concrete, ultralight concrete, paper concrete, glass foam concrete, self-cleaning concrete or acid-resistant concrete.
  • the fiber reinforced composite materials include glass fibers, carbon fibers, boron fibers, basalt fibers, silica fibers, ceramic fibers, plastic fibers, natural fibers and / or metal fibers.
  • suitable plastic fibers are aramid fibers, polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers and Plexiglas fibers.
  • suitable natural fibers are wood fibers, flax fibers, hemp fibers and sisal fibers.
  • suitable metal fibers are steel fibers.
  • glass fibers are used.
  • the fibers are incorporated into the matrices of the composites in the form of woven, laid, multiaxial, embroidered, braided, matted, nonwoven and fine cut.
  • the matrix of composite materials consists of polymers, cement and / or concrete.
  • polymers are used.
  • the polymers may be synthetic polymers, preferably thermosets, elastomers and thermoplastics, as well as biopolymers.
  • the synthetic polymers are used.
  • Epoxy resins unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, diallyphthalate resins, amino resins such as melamine resins and urea resins, phenol-formaldehyde resins, methacrylate resins and polyurethane resins are preferably used for the construction of thermosetting matrices.
  • rubber and elastomeric polyurethanes are preferably used.
  • thermoplastic matrices For the construction of thermoplastic matrices it is preferred to use customary and known engineering plastics such as polyolefins, polyvinyl chlorides, polystyrenes, polyacrylonitriles, polymethyl methacrylates, polyvinyl carbazoles, polyacetals, fluoroplastics, Polycarbonates, polyalkylene terephthalates, polyphenylene ethers, polysulfones, polyphenylene sulfides, polyarylsulfones and polyethersulfones used.
  • customary and known engineering plastics such as polyolefins, polyvinyl chlorides, polystyrenes, polyacrylonitriles, polymethyl methacrylates, polyvinyl carbazoles, polyacetals, fluoroplastics, Polycarbonates, polyalkylene terephthalates, polyphenylene ethers, polysulfones, polyphenylene sulfides, polyarylsulfones and
  • the apparatus for the anaerobic treatment of effluents and for the sedimentation of solids to form sludges in which the effluents are ascending to the sedimentable solids an essential part of the system according to the invention.
  • This is preferably a partition wall reactor, in particular the module (5) according to the invention.
  • the organically loaded effluents are conducted in a meandering manner in a descending and ascending manner under the sole action of gravity and / or the pressure of the biogas produced by the wastewaters in the horizontal overall flow direction.
  • the degradation of pollutants under anaerobic conditions are described above.
  • the module (5) comprises the following prefabricated, standardized components consisting essentially of concrete and / or fiber-reinforced composite materials: a front wall part, a bottom part, a rear wall part, a ceiling part and two side wall parts which are joined together in a fluid-tight manner to form a container, at least one, in particular one, inlet to the container at the front wall part, at least one, in particular one, outlet from the container, at least two, preferably two or more and in particular three or more vertical partition wall parts which are connected in a fluid-tight manner to the bottom part and the side wall parts are up to the gas space above the fluid level in the Operating state, so that at least three seen in the flow direction successively arranged and fluidly interconnected reaction spaces (R1) ....
  • (Rn-1), (Rn) are formed, wherein the vertical partition wall parts in the upper region below the fluid level in the operating state at least a flow device and preferably at least two, more preferably at least four and in particular at least six flow devices, the fluidly with the preceding in the flow direction preceding reaction space (R1) .... (Rn-1) and
  • the connection between the partition wall parts and the side wall parts takes place via column-shaped connecting parts, which have a recess for receiving the side edges of the partition wall parts.
  • the bottom part has recesses formed by webs for receiving the lower side edges of the front wall part, the rear wall part, the side wall parts and optionally the columnar connecting parts.
  • the cover part also has recesses formed by webs for receiving the upper edges of the front wall part, the rear wall part, the side wall parts and optionally the columnar connecting parts.
  • the fluid tightness by plastic seals which rotate around the contact points of the components with each other, guaranteed. Elastomeric bands of round, oval, triangular or quadrangular cross-section are particularly preferably used as sealing materials.
  • the rear wall part, the front wall part, the side wall parts and the ceiling part are assembled by screws. This has the particular advantage that a defective component can be easily removed and replaced by a new component.
  • the heads of the screws are countersunk.
  • a pre-chamber module which is likewise constructed from prefabricated, standardized components consisting essentially of concrete and / or fiber-reinforced composite materials.
  • the pre-chamber module is also composed of a bottom part, two side wall parts, a front wall part with inlet, a back wall part with drain and a ceiling part, wherein the components, as described above, are fluid-tightly connected to each other.
  • the pre-chamber module preferably contains only one reaction space.
  • the module (5) according to the invention and the prechamber module, cube-shaped or cuboid, in particular cuboid may optionally be stacked together with their prechamber modules.
  • they may have on their outside suitable fastening devices.
  • the module (5) according to the invention can be manufactured in a simple and cost-effective manner from prefabricated standardized components. Due to its compact and robust construction, it can be easily transported and operated in the most diverse places even under extreme conditions. It can be easily inspected, maintained and cleaned. In particular, settled sludge from organic and inorganic solids and Microorganisms are easily removed. If necessary, it can be easily taken apart and reassembled.
  • the fluids can be guided meandering through the module (5) according to the invention.
  • This achieves in particular that the effluents to be treated counterflow the settling microorganisms, resulting in an advantageously long contact time between the microorganisms and the degradable organic constituents of the effluents.
  • the module (5) according to the invention can serve as such as a sewage treatment plant.
  • it is outstandingly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the inventive method is used for the anaerobic treatment of fecal sludge from municipal wastewater.
  • the polluted effluents are passed descending and ascending under the sole action of gravity or gravity and the pressure of the biogas produced by the effluents in the horizontal total flow direction through the system (A) according to the invention and / or through the module (5) according to the invention.
  • the anaerobic treatment of the effluents i. the degradation of the organic impurities, in particular the feces, preferably alone by the microorganisms already present in the waste water.
  • the throughput of the wastewater by the module (5) according to the invention, the average residence time in the module (5) according to the invention and the flow rate depend in the inventive method in particular on the degree of pollution of the waste water, their temperature, the size of the system according to the invention (A ) and the effectiveness of the existing microorganisms.
  • the throughput is preferably from 0.25 to 2.5 l / h, preferably from 1.0 to 2.0 l / h and in particular from 1.0 to 1.5 l / h.
  • the average residence time is preferably 1.5 to 30 h, preferably 10 to 20 h and in particular 15 to 17 h.
  • the process according to the invention can be carried out continuously or batchwise.
  • the settled sludge is removed from the module (5) according to the invention.
  • the system (A) according to the invention and the module (5) according to the invention will be explained by way of example with reference to FIGS.
  • Figures 1 to 8 are schematic representations intended to illustrate the principle of the invention. The size ratios must therefore not correspond to the size ratios used in practice.
  • FIG. 1 shows the flow chart of a plant (A) according to the invention with a biogas reactor.
  • FIG. 2 shows the flow chart of a system (A) according to the invention with two stabilization reactors.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a module (5) according to the invention.
  • FIG. 4 shows a connecting part between a partition wall part and a side wall part in a perspective view.
  • FIG. 5 shows the connecting part between a partition wall part and a side wall part in cross section.
  • FIG. 6 shows a bottom part in longitudinal section.
  • FIG. 7 shows the bottom part in a top view.
  • FIG. 8 shows a side view of a module (5) according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 the reference numerals have the following meaning: (A) plant for anaerobic treatment of sewage sludge from municipal wastewater; (1) inflow of the waste water from the inlet area;
  • closure devices (opened) in the connection line (2ca) and the discharge line (15aa); (14b) closure devices (closed) in the connection line (2cb) and the outlet (15ba);
  • Prechamber module made of glass fiber reinforced plastic; (R1) first reaction space; (R2) second reaction space; (R3) third reaction space; (R4) fourth reaction space.
  • Annex (A) for the anaerobic treatment of sewage sludge from urban wastewater according to Figure 1 The system (A) according to Figure 1 comprised the increased inlet area (1) for the wastewater to be treated, located on a raised ramp that was passable by tanker
  • the device (2a) fluidly connected to the grease trap (2) with integrated sand trap via a line (2b) for storing the grease isolated in the grease trap 2)
  • the domreactor (3) fluidly connected to the grease trap (2) with integrated sand trap via the connecting line (2c) for producing biogas
  • the closable device (4) in the form of a tube for draining the biogas from (3),
  • connection line (3a) which is preferably the partition wall reactor module (5), the planted with the anaerobic partition wall reactor (5) via the line (5a) fluidly connected planted artificial wet area (6),
  • the dried sludges were manually discharged from the horizontal sand filter (8) and transported by trolley to the tunnel dryer (9).
  • the compost formed in the tunnel dryer (9) was preferably discharged manually and transported away with transport trolleys.
  • the system (A) according to FIG. 1 could be operated without the supply of technical energy, i. without pumps and without peripheral measuring and control technology. It was particularly simple and space-saving to produce, particularly simple and inexpensive to operate, very maintenance-friendly and had a high wastewater throughput and high efficiency. The treated wastewater could be easily introduced into so-called Poliertiche, which could also be used for fish farming. The obtained compost could be used with advantage for fertilization in agriculture.
  • the decentralized sewage system (A) according to FIG. 1 delivered large quantities of biogas.
  • the plant (A) according to FIG. 2 comprised - an elevated inlet area (1) for the wastewaters, as described in FIG. 1, the sieve (12) fluidly connected to the elevated inlet area (1) via the feed line (1 a),
  • the storage container (13) connected to the sieve (12) via the closable transport device (12a), preferably in the form of a downpipe, for the coarse-grained particles separable in the sieve (12),
  • the device (2a) fluidly connected to the grease trap (2) via the separated grease drain line (2b) for storing grease separated in the grease trap
  • the operating, anaerobic stabilizing reactor (15a) operatively connected to the grease trap (2) via the manifold (2c) and the connecting line (2ca) to the opened device (14a) for opening or closing the conduit (2ca);
  • the device (14a) is a manually operated slide or a manually operated valve,
  • anaerobic stabilization reactor in operation via the manifold (15c) and the opened drain (15aa) with the device (14c) for opening or closing the pipe (15aa) and with the non-operating, stationary one Anaerobic stabilization reactor (15b) via the manifold (15c) and discharge (15ba) with the closed device (14d) for opening or closing the conduit (15ba) fluidly connected partition wall reactor (5),
  • the dried sludges were also manually discharged from the horizontal sand filter (8) and conveyed to the tunnel dryer (9) with trolleys.
  • the compost formed in the tunnel dryer (9) was preferably discharged manually and transported away with transport trolleys.
  • the plant (A) according to Figure 2 could without the supply of technical energy, i. without pumps and without peripheral measuring and control technology. It was particularly simple and space-saving to produce, particularly simple and inexpensive to operate, very maintenance-friendly and had a high wastewater throughput and high efficiency.
  • the treated wastewater could be easily introduced into so-called Poliertiche, which could also be used for fish farming.
  • the obtained compost could be used with advantage for fertilization in agriculture.
  • the system (A) according to FIG. 2 also delivered large amounts of biogas when the anaerobic stabilizing reactors (15a) and (15b) and the anaerobic partition wall reactor (5) were equipped with appropriate gas collecting devices.
  • the partition wall reactor module (5) comprises the following standardized, prefabricated components: the front wall part (5.3), the bottom part (5.4), the rear wall part (5.5), the ceiling part (5.7) and the side wall parts (5.17), which were fluid-tightly joined to form a container (5.1), - at the front wall part (5.3) the inlet (5.3) 5.2) to the container (5.1) in the form of a plastic tube at the rear wall part (5.6) the outlet (5.6) from the container (5.1) in the form of a plastic tube, three partition wall parts (5.12) with the bottom part (5.4) and the side wall parts (5.17) were connected fluid-tight and up to the gas space (5.18) above the fluid level (5.10) in the operating state, so that four, seen in the flow direction, arranged one behind the other and fluidly interconnected reaction chambers (R1) to (R4) were present the vertical partition wall parts
  • the connection between the three partition wall parts (5.12) and the two side wall parts (5.17) has been made via two each of the columnar connection parts (5.19), each having a recess (5.20) for receiving have the side edges of the partition wall parts (5.12) prepared (see Figures 4 and 5).
  • the bottom part (5.4) had the depressions (5.22) formed by the webs (5.21) for receiving the lower side edges of the front wall part (5.3), the rear wall part (5.5), the two side wall parts (5.17) and the six connecting parts (5.12) (See Figures 6 and 7).
  • the front wall part (5.3), the bottom part (5.4), the rear wall part (5.5) and the ceiling part (5.7) were assembled by screws, with the heads of the screws were sunk in the relevant components.
  • the bulkhead reactor module (5) was fluidly connected via its inlet (5.2) to a prechamber module (5.23) consisting essentially of fiber reinforced composite components.
  • the pre-chamber module (5.23) was also assembled from a bottom part, two side wall parts, a front wall part with an inlet, a back wall part with drain and a cover part with closable manhole (not shown), wherein the components, as described above, fluid-tightly connected to each other ,
  • the prechamber module had only one reaction space and was primarily used for settling solids to form sludges.
  • the sludges were also spread on the horizontal sand filters (8) and after their drying processed further as described above.
  • the bulkhead reactor module (5) and the bulkhead reactor module (5) with prechamber module (5.23) could be used as such as wastewater treatment plants.

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Abstract

Anlagen (A) in Modulbauweise gemäss Figur 1 zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern, umfassend - erhöhte Einlassbereiche für die Abwässer, - Vorrichtungen zum Abtrennen grobkörniger Partikel, - Vorrichtungen zum Abtrennen von Fett, - Vorrichtungen zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, - künstliche Nassgebiete zur Nachreinigung der anaerob behandelten Abwässer, - Vorrichtungen zum Entwässern der Schlämme und - Vorrichtungen zum Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme sowie - Vorrichtungen zur Erzeugung von Biogas und - Vorrichtungen zum Sedimentieren von Feststoffen und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen, wobei die funktionalen Vorrichtungen - zum Abtrennen grobkörniger Partikel, - zum Abtrennen von Fett, - zur Erzeugung von Biogas, - zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, und - zum Sedimentieren von Feststoffen und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen aus vorgefertigten standardisierten Bauteilen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien aufgebaute Module sind.

Description

Anlage in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern und Verfahren zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Anlage in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern unter Verwendung der neuen Anlage in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern.
Stand der Technik Bei biologischen Verfahren zur Reinigung organisch belasteter Abwässer wie Siedlungsabwässern unterscheidet man im Allgemeinen zwischen aeroben und anaeroben Verfahren, je nachdem ob die zum Einsatz kommenden Mikroorganismen zur Aufrechterhaltung ihres eigenen mikrobiellen Abbauprozesses Sauerstoff benötigen oder nicht. In kommunalen Kläranlagen kommen überwiegend aerobe Verfahren zum Einsatz. Anaerobe Verfahren haben sich vor allem in den Fällen durchgesetzt, bei denen organisch hoch belastete Abwässer anfallen.
Der anaerobe Abbau zu Methan und Kohlendioxid findet in der Natur als Endabbau organischer Substanzen in Sedimenten von Seen und Flüssen statt. Die wesentlichen Schritte des Abbaus sind. die Spaltung von Polymeren in lösliche niedermolekulare Bestandteile durch den Prozess der Hydrolyse;
die Bildung von niederen Fettsäuren, Alkoholen, Kohlendioxid und Wasserstoff in der so genannten acidogenen Phase;
die Bildung von Acetat, Kohlendioxid und Wasserstoff in der so genannten acetogenen Phase;
die Bildung von Methan und Kohlendioxid. Voraussetzung für den vollständigen Abbau ist, dass für die jeweils beteiligten Mikroorganismen gute Bedingungen vorliegen, so dass sich keine Zwischenprodukte, wie z.B. längerkettige Fettsäuren, anhäufen können. Besonders wichtig ist, dass für die nur langsam wachsenden Methan bildenden Bakterien zum einen ein neutraler pH-Wert und zum anderen eine gleich bleibende Temperatur von etwa 32°C eingehalten werden. Außerdem sollte das Redoxpotential der organisch belasteten Abwässer < 200 mV sein.
Mobile Anlagen zur anaeroben Behandlung organisch belasteter Abwässer sind bekannt.
So ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 197 42 734 A1 eine Anlage zur anaeroben Behandlung organisch belasteter Abwässer bekannt, die in einen modifizierten Container in einfacher Weise eingebracht und auf z.B. auf einem Lastwagen transportiert werden kann. Die Anlage umfasst einen Behälter, einen Zulauf in den Behälter und einen Ablauf aus dem Behälter sowie eine Regeleinrichtungen zur Steuerung des Durchflusses des Abwasserstroms. Der Behälter ist in mehrere Reaktionsräume unterteilt, die durch in den Behälter eingebrachte Trennwände (englisch: "Baffles") gebildet werden. Die Trennwände sind derart gestaltet, dass von einem Reaktionsraum zum anderen ein Durchfluss des Abwasserstroms entsteht. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass die Trennwände wechselweise an der Wandung beziehungsweise am Boden oder an der Decke des Behälters angebracht sind, wobei das eine freie Ende der Trennwände, das der jeweiligen Befestigung gegenüber liegt, im Abstand von der Wandung angeordnet ist, so dass die benachbarten Reaktionsräume fluidmäßig miteinander verbunden sind und der durch die Zufuhrleitung zugeführte Abwasserstrom vorzugsweise mäanderförmig durch den Behälter geführt wird.
In der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform werden die Abwässer in den oberen Bereich des Behälters geleitet und werden von der ersten Trennwand nach unten abgelenkt, fließen unter dem Ende der ersten Trennwand hindurch, steigen in dem zweiten Reaktionsraum nach oben, fließen über das obere Ende der zweiten Trennwand, werden von der dritten Trennwand wieder nach unten gelenkt, fließen unter dem Ende der dritten Trennwand hindurch etc.
Außerdem sind die einzelnen Reaktionsräume durch ein System von einzelnen je nach Bedarf über weitere Regeleinrichtungen abschaltbare Leitungen miteinander verbunden, so dass ein Fluidkreislauf von einem Reaktionsraum zu einem beliebigen davorliegenden Reaktionsraum möglich ist. Diese bekannte Anlage ist vor allem für die industrielle Anwendung vorgesehen und erfordert eine aufwändige Versorgungstechnik und Regeltechnik. Außerdem sind leistungsfähige Pumpen notwendig, um den Durchfluss des Abwasserstroms zu erzwingen.
Aus dem amerikanischen Patent US 6,673,242 B2 ist eine Anlage zur anaeroben Behandlung organisch belasteter Abwässer bekannt, die ebenfalls einen Behälter, einen Zulauf in den Behälter und einen Ablauf aus dem Behälter umfasst. Der Behälter ist gleichfalls durch Trennwände in mehrere Reaktionsräume unterteilt.
Im Unterschied zu der Anlage der deutschen Patentanmeldung werden die Abwässer dem Behälter im unteren Bereich des ersten Reaktionsraums zugeführt. Sie werden durch die erste Trennwand nach oben geführt und fließen über das obere Ende der ersten Trennwand hinweg. Danach werden sie werden von der zweiten Trennwand nach unten gelenkt und fließen um das untere Ende der zweiten Trennwand in den dritten Reaktionsraum, wo sie durch die dritte Trennwand nach oben geführt werden und über das obere Ende der dritten Trennwand in den vierten Reaktionsraum fließen, so dass insgesamt ein mäanderförmiger Durchfluss resultiert. Auch diese bekannte Anlage benötigt leistungsfähige Pumpen und eine aufwändige Mess- und Regeltechnik. Ob diese Anlage transportfähig ist, wird in dem amerikanischen Patent nicht angegeben.
Anlagen der in der deutschen Patentanmeldung DE 197 42 734 A1 und dem amerikanischen Patent US 6,673,242 B2 beschriebenen Art werden von der Fachwelt auch als "Anaerobic Baffled Reactor(s)", kurz "ABR", genannt.
Aus den amerikanischen Patent US 7,288,192 B2 gehen Standard-Schiffsfrachtcontainer hervor, die im Inneren wasserdicht abgedichtet sind, so dass sie als septische Tanks oder als aerobe Biofilter oder Sickerwasserfilter verwendet werden können. Der Einbau von Anlagen zur anaeroben Behandlung organisch belasteter Abwässer ist nicht vorgesehen.
In Entwicklungsländern besteht häufig das Problem, dass auf dem Lande und in den Städten keine zentralen Kläranlagen zur Reinigung organisch hoch belasteter Abwässer, insbesondere Toilettenabwässer, zur Verfügung stehen. Deswegen sind unter den dort vorherrschenden Bedingungen die sanitären Bedingungen häufig schlecht. Hier könnten zwar transportfähige mobile ABR eine Problemlösung bieten. Indes können die bekannten, technisch aufwändigen, mobilen ABR häufig nicht finanziert werden und, sofern sie finanziert werden können, können sie häufig wegen mangelhafter Energieversorgung nicht dauerhaft betrieben werden. Im Falle von Naturkatastrophen, Bürgerkriegen, Flüchtlingsströmen etc. verschärfen sich diese finanziellen, technischen und sanitären Probleme noch weiter.
Hier haben dezentrale Abwasserbehandlungssysteme (DEWATS, Decentralized Wastewater Treatment Systems) große Fortschritte mit sich gebracht, da sie insbesondere an die Erfordernisse der Abwasserbehandlung in Gemeinden und Städten der Dritten Welt angepasst werden und ohne die Zufuhr technischer Energien alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft mit einem Fließgefälle betrieben werden können.
Solche dezentrale Abwasserbehandlungssysteme sind aus der Publikation »Decentralized Wastewater Treatment Systems (DEWATS) and Sanitation in Developing Countries - A Practical Guide«, Editoren: Andreas Ulrich, Stefan Reuter und Bernd Gutterer, Autoren: Bernd Gutterer, Ludwig Sasse, Thilo Panzerbieter und Thorsten Reckerzügel, BORDA (Bremen Overseas Research and Development Association), 2009, Seiten 314 bis 317, bekannt. Sie sollen vor allem aus lokal vorhandenen Materialien hergestellt werden (vgl. die Publikation von Ludwig Sasse, BORDA, »DEWATS, Decentralized Wastewater Treatment Systems«, 1998, Seite 15, 2.4.3. Construction).
Die dezentralen Abwasserbehandlungssysteme basieren auf vier Behandlungssystemen: - Sedimentation und primäre Behandlung in Sedimentierungsteichen, septischen Tanks, Faultürmen oder Imhofftanks, sekundäre anaerobe Behandlung in anaeroben Trennwandreaktoren (Anaerobic Baffled Reactor(s), ABR) oder Festbettfiltern, sekundäre und tertiäre aerobe/anaerobe Behandlung in künstlichen Nassgebieten als Unterwasser-Fließfilter sowie sekundäre und tertiäre aerobe/anaerobe Behandlung in Teichen. Die dezentralen Abwasserbehandlungssysteme umfassen im Wesentlichen eine erhöhte Rampe, die von Tankwagen angefahren werden kann. Im Bereich dieser Rampe befindet sich der Einfüllbereich, in dem im Falle der Behandlung organisch belasteter Industrieabwässer der Tankwagen das Abwasser in einen erhöhten Fettabscheider oder Fettfang mit integriertem Sandfang ablässt.
Von dort fließt das Abwasser unter der Einwirkung der Schwerkraft in einen Domreaktor oder Biogasreaktor, der der Erzeugung von Biogas dient. Das Biogas sammelt sich im oberen Teil des Domreaktors und wird von dort abgeleitet und der weiteren Verwendung zugeführt.
Die Abwässer fließen unter dem Einfluss der Schwerkraft weiter zu dem Einlass eines Trennwandreaktors (ABR). Hierin werden sie absteigend und aufsteigend unter alleiniger Einwirkung der Erdanziehung und/oder des Drucks des von den Abwässern produzierten Biogases in horizontaler Gesamtdurchflussrichtung durch den Trennwandreaktor, der mehrere, in Durchflussrichtung gesehen, hintereinander angeordnete und fluidmäßig miteinander verbundene Reaktionsräume umfasst, hindurch geleitet.
Dabei setzt sich Klärschlamm am Boden der Reaktionsräume ab und wird von Zeit zu Zeit ausgetragen, zur Entwässerung auf horizontale Sandfilter aufgebracht und anschließend in Tunneltrocknern kompostiert und desinfiziert. Der kompostierte und desinfizierte Klärschlamm kann in der Landwirtschaft als Dünger verwendet werden.
Das gereinigte Abwasser fließt aus dem Auslass des Trennwandreaktors und wird der anaeroben oder aeroben Nachbehandlung in künstlichen Nassgebieten, die mit geeigneten Pflanzen bepflanzt sind, zugeführt. Ist der Reinheitsgrad des so behandelten Abwassers ausreichend hoch, kann dieses sogar noch Teichen, die der Fischzucht dienen, zugeleitet und weiter gereinigt werden. Im Falle der Behandlung organisch belasteter häuslicher Abwässer und stark fäkalienbelasteter Abwässer fließt das Abwasser zunächst durch ein Sieb, worin grobe Teilchen abgetrennt werden. Von da aus fließt das Abwasser unter dem Einfluss der Schwerkraft in einen Fettfang mit integriertem Sandfang, worin Fett und Sand abgetrennt werden. Das abgetrennte Fett wird gesammelt separat weiterverarbeitet. Das Abwasser wird anschließend in einen ersten, diskontinuierlich betriebenen, anaeroben Stabilisierungsreaktor geleitet. Dieser enthält mehrere Kammern, die durch Trennwände voneinander abgetrennt sind. Die Trennwände enden unterhalb des Abwasserpegels. In den Kammern setzen sich die Feststoffe als Schlämme ab, wobei sie stabilisiert, d.h. verdichtet werden. Das Abwasser strömt während des Betriebs des Stabilisierungsreaktors weiter in einen Trennwandreaktor (ABR), worin es, wie vorstehend beschrieben, behandelt wird.
Erreicht das Schlammniveau im ersten Stabilisierungsreaktor die Höhe des Auslassbereichs, wird der Zulauf zu dem Stabilisierungsreaktor verschlossen, und das Abwasser des Fettfangs wird einem zweiten, parallelen, diskontinuierlich getriebenen, anaeroben Stabilisierungsreaktor zugeleitet, worin ist, wie vorstehend beschrieben, behandelt wird, bis die maximale Füllhöhe des abgesetzten Schlamms erreicht ist. Danach wird das Abwasser des Fettfangs wieder dem ersten Stabilisierungsreaktor zugeführt.
Die in den Stabilisierungsreaktoren abgesetzten Schlämme werden ausgetragen und ebenfalls auf die horizontalen Sandfilter zur Trocknung aufgebracht. Die getrockneten Schlämme werden anschließend in den Tunneltrocknern kompostiert und desinfiziert.
Das Biogas, das sich oberhalb des Abwassers in den Stabilisierungsreaktor ansammelt, kann über Biofilter, die der Reinigung des Biogases dienen, abgeleitet und seiner weiteren Verwendung zugeführt werden. Die Abwässer der horizontalen Sandfilter können ebenfalls in einem Trennwandreaktor anaerob behandelt werden.
Trotz all ihrer Vorteile bedürfen die bekannten dezentralen Abwasserbehandlungssysteme der Weiterentwicklung, damit sie insbesondere auch zur zentralen Behandlung von Fäkalschlämmen aus den Siedlungsabwässern von Dörfern und Kleinstädten geeignet sind.
So kann sich die Verwendung konventioneller Baumaterialien wie gemauerte Steine oder Beton sowie herkömmlicher Konstruktionen als Nachteil erweisen, weil eine einmal bestehende Anlage, wenn überhaupt, nicht ohne Weiteres modifiziert und/oder repariert werden kann. Häufig müssen die essenziellen funktionalen Teile der Anlagen aus Gründen der Statik und des Aufwands in die Erde eingebettet werden, was ihre Zugänglichkeit zu Reparaturzwecken erschwert, wenn nicht gar verhindert. Nicht zuletzt, gestaltet sich wegen dieser Bauweise die Suche nach Lecks als schwierig. Wird ein solches dezentrales oder zentrales Abwasserbehandlungssystem durch Unwetter oder Erdbeben beschädigt oder gar zerstört oder muss es aus anderen Gründen aufgegeben werden, können die beschädigten oder zerstörten essenziellen funktionalen Teile nicht in einfacher Weise ausgetauscht werden. Ebenso schwierig ist es, die noch funktionsfähigen essenziellen funktionalen Teile an andere Orte zu transportieren, um sie dort wieder zu einem neuen dezentralen oder zentralen Abwasserbehandlungssystem zusammenzufügen. Auch eine Kosten verringernde Standardisierung der essenziellen funktionalen Teile ist schwierig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Anlage zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern zu entwickeln, die die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern die ohne große Unterbrechung des laufenden Betriebs rasch modifiziert und/oder repariert werden kann. Auch sollen die essenziellen funktionalen Teile der Anlage nicht mehr notwendigerweise in die Erde eingebettet werden müssen, um dem hydraulischen Druck standzuhalten, sondern sie sollen aufgrund ihrer Konstruktion und der verwendeten Materialien selbst tragend und stabil sein. Die essenziellen funktionalen Teile sollen leicht zugänglich sein, so dass gegebenenfalls entstehende Lecks in einfacher Weise gefunden und abgedichtet und Schäden auch im Inneren leicht repariert werden können. Sollte eine solche Anlage durch Unfälle oder Erdbeben beschädigt oder gar zerstört werden, sollen die beschädigten oder zerstörten Teile in einfacher Weise ausgetauscht werden können. Außerdem soll es möglich sein, noch funktionsfähige, essenzielle funktionale Teile an andere Orte zu transportieren, um sie dort wieder zu einer neuen Anlage zusammenzufügen oder in eine vorhandene Anlage einzubauen. Nicht zuletzt sollen die essenziellen funktionalen Teile der neuen Anlage zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern standardisiert werden können, um ihre Produktion, ihren Transport und ihre Verwendung so wirtschaftlich wie möglich zu machen, um die Kosten für die Betreiber signifikant zu verringern. Nicht zuletzt soll die neue Anlage auch zur zentralen anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus den Siedlungsabwässern von Dörfern und Kleinstädten geeignet sein. Erfindungsgemäße Lösung
Demgemäß wurde die neue Anlage (A) in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gefunden, bei der die Abwässer ohne Zufuhr technischer Energie alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierbaren Biogases durch die funktionalen Vorrichtungen des Systems hindurch leitbar sind, wobei die Anlage (A) mindestens einen erhöhten Einlassbereich für die Abwässer,
- mindestens eine Vorrichtung zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
mindestens eine Vorrichtung zum Abtrennen von Fett,
mindestens eine Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind,
- mindestens ein künstliches Nassgebiet zur Nachreinigung der anaerob behandelten Abwässer,
mindestens eine Vorrichtung zum Entwässern der von den Abwässern abgetrennten Schlämme und
mindestens eine Vorrichtung zum Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme sowie mindestens eine weitere Vorrichtung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus funktionalen Vorrichtungen zur Erzeugung von Biogas und
- funktionalen Vorrichtungen zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen, umfasst und wobei mindestens eine der funktionalen Vorrichtungen - zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
zum Abtrennen von Fett,
zur Erzeugung von Biogas,
zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen
Module sind, die aus vorgefertigten standardisierten Bauteilen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien aufgebaut sind.
Im Folgenden wird die neue Anlage (A) in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern der Kürze halber als »erfindungsgemäße Anlage (A)« bezeichnet.
Des Weiteren wurde das neue Trennwandreaktor-Modul (5) zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gefunden, durch das die Abwässer absteigend und aufsteigend unter alleiniger Einwirkung der Erdanziehung und/oder des Drucks des von den Abwässern produzierbaren Biogases in horizontaler Gesamtdurchflussrichtung (5.16) hindurch leitbar sind, umfassend die folgenden, vorgefertigten, standardisierten im Wesentlichen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien aufgebauten Bauteile: ein Vorderwandteil (5.3), ein Bodenteil (5.4), ein Rückwandteil (5.5), ein Deckenteil (5.7) und zwei Seitenwandteile (5.17), die fluiddicht zu einem Behälter (5.1 ) zusammengefügt sind, am Vorderwandteil (5.3) mindestens einen Zulauf (5.2) zu dem Behälter (5.1 ), - am Rückwandteil (5.6) mindestens einen Ablauf (5.6) aus dem Behälter (5.1 ) mindestens zwei vertikale Trennwandteile (5.12), die mit dem Bodenteil (5.4) und den Seitenwandteilen (5.17) fluiddicht verbunden sind und bis in den Gasraum (5.18) oberhalb des Fluidpegels (5.10) im Betriebszustand reichen, so dass mindestens drei in Durchflussrichtung gesehen hintereinander angeordnete und fluidmäßig miteinander verbundene Reaktionsräume (R1 ) .... (Rn-1 ), (Rn) gebildet sind, wobei die vertikalen Trennwandteile (5.12) in ihrem oberen Bereich unterhalb des Fluidpegels (5.10) im Betriebszustand mindestens eine Durchflussvorrichtung (5.13) aufweisen, die fluidmäßig mit dem in Durchflussrichtung gesehen vorangehenden Reaktionsraum (R1 ) .... (Rn-1 ) und
fluidmäßig mit einer vertikal verlaufenden Vorrichtung (5.14) verbunden ist, die im jeweils nächsten Reaktionsraum (R2) .... (Rn) angeordnet ist und eine untere Fluidaustrittsöffnung (5.15) hat, sowie mindestens drei im Deckenteil (5.7) befindliche, durch Verschlussteile (5.8) reversibel verschließbare Mannlöcher (5.9). Im Folgenden wird das neue Trennwandreaktor-Modul (5) zur anaeroben Behandlung organisch belasteter Abwässer als »erfindungsgemäßes Modul (5)« bezeichnet.
Außerdem wurde das neue Verfahren zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gefunden, bei dem die Abwässer ohne Zufuhr technischer Energie alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierten Biogases durch die funktionalen Vorrichtungen einer Anlage zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern bewegt werden und bei dem man eine erfindungsgemäße Anlage (A) und/oder ein erfindungsgemäßes Modul (5) verwendet.
Im Folgenden wird das neue Verfahren zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.
Nicht zuletzt wurde die Verwendung des erfindungsgemäßen Moduls (5) in der erfindungsgemäßen Anlage (A) und in dem erfindungsgemäßen Verfahren gefunden, was im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.
Vorteile der Erfindung Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag, mithilfe der erfindungsgemäßen Anlage (A), des erfindungsgemäßen Moduls (5), des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte. Insbesondere war es überraschend, dass die erfindungsgemäße Anlage (A) und das erfindungsgemäße Modul (5) ohne große Unterbrechung des laufenden Betriebs rasch modifiziert und/oder repariert werden konnten. Auch mussten die essenziellen funktionalen Teile der erfindungsgemäßen Anlage (A) nicht mehr notwendigerweise in die Erde eingebettet werden, um dem hydraulischen Druck standzuhalten, sondern sie waren aufgrund ihrer Konstruktion und der verwendeten Materialien selbst tragend und stabil. Die essenziellen funktionalen Teile waren leicht zugänglich, so dass gegebenenfalls entstehende Lecks in einfacher Weise gefunden und abgedichtet und Schäden auch im Inneren leicht repariert werden konnten.
Wurde eine solche erfindungsgemäße Anlage (A) und ein solches erfindungsgemäßes Modul (5) durch Unfälle oder Erdbeben beschädigt oder gar zerstört, konnten die beschädigten oder zerstörten Teile in einfacher Weise ausgetauscht werden. Außerdem war er es möglich, noch funktionsfähige, essenzielle funktionale Teile an andere Orte zu transportieren, um sie dort wieder zu einer neuen erfindungsgemäßen Anlage (A) zusammenzufügen oder in eine vorhandene erfindungsgemäße Anlage (A) einzubauen.
Nicht zuletzt konnten die essenziellen funktionalen Teile der erfindungsgemäßen Anlage (A), insbesondere das erfindungsgemäße Modul (5), standardisiert werden, so dass ihre Produktion, ihr Transport und ihre Verwendung in hohem Maße wirtschaftlich waren und die Kosten für die Betreiber des erfindungsgemäßen Verfahrens signifikant verringerten.
Insbesondere war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Modul (5) die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufwies, sondern in einfacher Weise kostengünstig hergestellt werden konnte, kompakt, robust, transportfähig und mobil war und vor Allem mit geringem, im Idealfall ohne, Zufuhr technischer Energie und ohne Pumpen und aufwändige periphere Mess- und Regeltechnik betrieben werden konnte.
Außerdem war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufwies, sondern mit minimalem Aufwand an Energie und Mess- und Regeltechnik ohne den Zusatz von Mikroorganismen und Zusatzstoffen an beliebigen Standorten auch unter klimatisch extremen Bedingungen durchgeführt werden konnte. Nicht zuletzt war es überraschend, das die erfindungsgemäße Anlage (A) nicht nur der dezentralen, sondern auch zur zentralen anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern von Dörfern und Kleinstädten geeignet war. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »Modul« ganz allgemein eine funktionale Vorrichtung, die im Wesentlichen oder ganz aus vorgefertigten, standardisierten Bauteilen aufgebaut ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »vorgefertigt«, dass die Bauteile in Serie industriell gefertigt und nach ihrer Fertigung zur Herstellung von Modulen verwendet werden Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »standardisiert«, dass ein gegebenes Bauteil in Serien unterschiedlicher Dimensionen industriell gefertigt wird, wobei die Dimensionen von den Modulen, in die sie eingebaut werden sollen, vorgegeben werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff »Fluid« die organisch belasteten sowie die gereinigten Abwässer.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff »fluidmäßige Verbindung«, dass die einzelnen funktionalen Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Anlage (A) derart miteinander verbunden sind oder zeitweise verbunden werden können, dass die Fluide von einer funktionalen Vorrichtungen zur anderen sowie innerhalb einer funktionalen Vorrichtung von einem Reaktionsraum zum anderen fließen können.
Die erfindungsgemäße Anlage (A) und das erfindungsgemäße Modul (5) dienen der anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern, d.h.. Abwässer, wie sie im Haushalt und in Toilettenanlagen anfallen.
Die erfindungsgemäße Anlage (A) und ihre funktionalen Vorrichtungen, insbesondere das erfindungsgemäße Modul (5), sind konstruktiv so ausgelegt, dass die Abwässer ohne Zufuhr technischer Energie wie mechanische Energie und elektrische Energie unter alleiniger Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierten Biogases durch die funktionalen Vorrichtungen hindurch geleitet werden können.
Diese funktionalen Merkmale sind zugleich strukturelle Merkmale des erfindungsgemäßen Systems (A) und des erfindungsgemäßen Modus (5), da deren nachstehend beschriebenen Bauteile stets derart zusammengefügt werden müssen, dass keine zusätzliche Energie von außen aufgewandt werden muss, um den zweckgemäßen Betrieb im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Anlage (A) umfasst mindestens einen, insbesondere einen, erhöhten Einlassbereich für die Abwässer, mindestens eine, insbesondere eine, Vorrichtung zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
- mindestens eine, insbesondere eine, Vorrichtung zum Abtrennen von Fett,
mindestens eine, insbesondere eine, Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind,
- mindestens ein, insbesondere mehr als ein, künstliches Nassgebiet zur Nachreinigung der anaerob behandelten Abwässer, wobei sich die Anzahl und die Fläche der Nassgebiete nach der Menge der behandelten Abwässer richten, mindestens eine, insbesondere mehr als eine, Vorrichtung zum Entwässern der von den Abwässern abgetrennten Schlämme, wo wobei sich die Anzahl und die Fläche der Vorrichtungen zum Entwässern nach der Menge des abgetrennten
Schlamms richten, und
mindestens eine, insbesondere mehr als eine, Vorrichtung zum Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme, wobei sich die Anzahl und die Menge der Vorrichtungen nach der Menge des getrockneten und Schlamms richten, sowie mindestens eine weitere Vorrichtung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus funktionalen Vorrichtungen zur Erzeugung von Biogas und
- funktionalen Vorrichtungen zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen. Dabei ist es wesentlich, dass die Abwässer durch die funktionalen Vorrichtungen zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
- zum Abtrennen von Fett,
zur Erzeugung von Biogas,
zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und
- zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen ohne Zufuhr technischer Energie alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierbaren Biogases hindurch geleitet werden können.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage (A) befindet sich der erhöhte Einlassbereich für die Abwässer auf einer durch Tankwagen befahrbaren Rampe.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage (A) ist die Vorrichtung zum Abtrennen grobkörniger Partikel ein Sieb und/oder eine Sandfalle.
In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Abtrennen von Fett eine Fettfalle.
In einer vierten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der die Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas um einen Domreaktor. In einer fünften bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen ein Stabilisierungsreaktor mit mindestens zwei miteinander fluidmäßig verbundenen Kammern. In einer sechsten bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, wohn die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, ein Trennwandreaktor mit mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei und insbesondere mindestens vier fluidmäßig miteinander verbundenen Reaktionsräumen. In einer siebten bevorzugten Ausführungsform sind die künstlichen Nassgebiete zur Nachreinigung der anaerob behandelten Abwässer mit geeigneten Pflanzen bepflanzt.
In einer achten bevorzugten Ausführungsform sind die Vorrichtungen zum Entwässern der von den Abwässern abgetrennten Schlämme horizontale Sandfilter.
In einer neunten bevorzugten Ausführungsform sind die Vorrichtungen zum Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme Tunneltrockner.
In zwei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage (A) enthalten die Vorrichtungen zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und/oder - die Vorrichtungen zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämme unter anaeroben Bedingungen jeweils mindestens eine, insbesondere eine, Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten von Biogas.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten von Biogas um einen verschließbaren Auslass, der gegebenenfalls ein Filter, insbesondere Biofilter, enthalten kann und der mit einem Rohr zum Ableiten des Biogases verbunden ist. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage (A) sind alle die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen realisiert.
Die Konfiguration der erfindungsgemäßen Anlage (A), der prinzipielle Aufbau ihrer funktionalen Vorrichtungen, die Wirkungsweise der funktionalen Vorrichtungen, das Zusammenwirken der funktionalen Vorrichtungen, die Dimensionen des erfindungsgemäßen Systems (A) und seiner funktionalen Vorrichtungen in Abhängigkeit von den Durchsatzmengen sowie die Art und Weise des Betriebs sind im Grunde bekannt und werden beispielsweise in der Publikation »Decentralized Wastewater Treatment Systems (DEWATS) and Sanitation in Developing Countries - A Practical Guide«, Editoren: Andreas Ulrich, Stefan Reuter und Bernd Gutterer, Autoren: Bernd Gutterer, Ludwig Sasse, Thilo Panzerbieter und Thorsten Reckerzügel, BORDA (Bremen Overseas Research and Development Association), 2009, Seiten 132 bis 145 (7. DEWATS components & design principles), Seiten 150 bis 163 (8. Treatment in DEWATS), Seiten 168 bis 228 (9. Technical components), 230 bis 278 (10. Designing DEWATS), Seiten 282 bis 334 (1 1 . Project Components: sanitation and wastewater treatment - technical options) und Seiten 336 bis 349 (12. System malfunction - Symptoms, problems, Solutions), im Detail beschrieben.
Für die erfindungsgemäße Anlage (A) ist es erfindungsgemäß wesentlich, dass mindestens eine der funktionalen Vorrichtungen zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
zum Abtrennen von Fett,
zur Erzeugung von Biogas,
zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und
zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen vorzugsweise die funktionalen Vorrichtungen zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, insbesondere die anaeroben Trennwandreaktoren und insbesondere die erfindungsgemäßen Module (5), Module sind, die aus vorgefertigten standardisierten Bauteilen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien aufgebaut sind.
Als Beton können alle üblichen und bekannten Betontypen wie Estrichbeton, Faserbeton, Polymerbeton, Magerbeton, blauer Beton, selbstverdichtender Beton, hochfester Beton und ultrahochfester Beton, Infraleichtbeton, Ultraleichtbeton, Papierbeton, Glasschaum- Beton, selbstreinigender Beton oder säurebeständiger Beton. Vorzugsweise enthalten die faserverstärkten Verbundmaterialien Glasfasern, Kohlenstofffasern, Borfasern, Basaltsfasern, Kieselsäurefasern, Keramikfasern, Kunststofffasern, Naturfasern und/oder Metallfasern. Beispiele geeigneter Kunststofffasern sind Aramidfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern, Polyethylenfasern und Plexiglasfasern.
Beispiele geeigneter Naturfasern sind Holzfasern, Flachsfasern, Hanffasern und Sisalfasern.
Beispiele geeigneter Metallfasern sind Stahlfasern.
Insbesondere werden Glasfasern verwendet. Vorzugsweise werden die Fasern in der Form von Geweben, Gelegen, Multiaxialgelegen, Gesticken, Geflechten, Matten, Vliesen und Feinschnitten in die Matrices der Verbundmaterialien eingearbeitet.
Vorzugsweise besteht die Matrix der Verbundmaterialien aus Polymeren, Zement und/oder Beton. Insbesondere werden Polymere verwendet.
Bei den Polymeren kann es sich um synthetische Polymere, vorzugsweise Duroplaste, Elastomere und Thermoplaste, sowie um Biopolymere handeln. Vorzugsweise werden die synthetischen Polymere verwendet.
Zum Aufbau duroplastischer Matrices werden vorzugsweise Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Vinylester-Harze, Diallyphthalatharze, Aminoharze wie Melaminharze und Harnstoffharze, Phenol-Formaldehydharze, Methacrylatharze und Polyurethanharze verwendet.
Zum Aufbau elastomerer Matrices werden vorzugsweise Gummi und elastomere Polyurethane verwendet.
Zum Aufbau thermoplastischer Matrices werden vorzugsweise übliche und bekannte technische Kunststoffe wie Polyolefine, Polyvinylchloride, Polystyrole, Polyacrylnitrile, Polymethylmethacrylate, Polyvinylcarbazole, Polyacetale, Fluorkunststoffe, Polycarbonate, Polyalkylenterephthalate, Polyphenylenether, Polysulfone, Polyphenylensulfide, Polyarylsulfone und Polyethersulfone verwendet.
Die Herstellung der faserverstärkten Verbundmaterialien und von Halbzeugen hieraus bieten keine Besonderheiten, sondern werden mithilfe üblicher und bekannter Verfahren und Vorrichtungen durchgeführt.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist die Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen geleitet werden können, ein wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Trennwandreaktor, insbesondere um das erfindungsgemäße Modul (5). Die organisch belasteten Abwässer werden in dem erfindungsgemäßen Modul (5) absteigend und aufsteigend unter alleiniger Einwirkung der Erdanziehung und/oder des Drucks des von den Abwässern produzierten Biogases in horizontaler Gesamtdurchflussrichtung mäanderförmig hindurch geleitet. Dabei erfolgt, wie eingangs beschrieben, der Abbau der Schadstoffe unter anaeroben Bedingungen.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Modul (5) die folgenden, vorgefertigten, standardisierten im Wesentlichen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien bestehenden Bauteile: - ein Vorderwandteil, ein Bodenteil, ein Rückwandteil, ein Deckenteil und zwei Seitenwandteile, die fluiddicht zu einem Behälter zusammengefügt sind, am Vorderwandteil mindestens einen, insbesondere einen, Zulauf zu dem Behälter, am Rückwandteil mindestens einen, insbesondere einen, Ablauf aus dem Behälter, mindestens zwei, vorzugsweise zwei oder mehr und insbesondere drei oder mehr vertikale Trennwandteile, die mit dem Bodenteil und den Seitenwandteilen fluiddicht verbunden sind und bis in den Gasraum oberhalb des Fluidpegels im Betriebszustand reichen, so dass mindestens drei in Durchflussrichtung gesehen hintereinander angeordnete und fluidmäßig miteinander verbundene Reaktionsräume (R1 ) .... (Rn-1 ), (Rn) gebildet werden, wobei die vertikalen Trennwandteile in ihrem oberen Bereich unterhalb des Fluidpegels im Betriebszustand mindestens eine Durchflussvorrichtung und bevorzugt mindestens zwei, besonders bevorzugt mindestens vier und insbesondere mindestens sechs Durchflussvorrichtungen aufweisen, die fluidmäßig mit dem in Durchflussrichtung gesehen vorangehenden Reaktionsraum (R1 ) .... (Rn-1 ) und
fluidmäßig mit einer vertikal verlaufenden Vorrichtung, insbesondere einem Fallrohr, verbunden ist, die im jeweils nächsten Reaktionsraum (R2) .... (Rn) angeordnet ist und eine untere Fluidaustrittsöffnung hat, sowie - mindestens drei im Deckenteil befindliche, durch Verschlussteile, insbesondere Klappen oder Deckel, reversibel verschließbare Mannlöcher, die der Inspektion der Reaktionsräume und dem Absaugen von abgesetztem Schlamm dienen. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modus (5) erfolgt die Verbindung zwischen den Trennwandteilen und den Seitenwandteilen über säulenförmige Verbindungsteile, die eine Vertiefung zur Aufnahme der Seitenkanten der Trennwandteile aufweisen. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weist das Bodenteil durch Stege gebildete Vertiefungen zur Aufnahme der unteren Seitenkanten des Vorderwandteils, des Rückwandteils, der Seitenwandteile sowie gegebenenfalls der säulenförmigen Verbindungsteile auf. In einer dritten bevorzugten Ausführungsform weist auch das Deckenteil durch Stege gebildete Vertiefungen zur Aufnahme der Oberkanten des Vorderwandteils, des Rückwandteils, der Seitenwandteile sowie gegebenenfalls der säulenförmigen Verbindungsteile auf. In einer vierten bevorzugten Ausführungsform wird die Fluiddichtigkeit durch Kunststoffdichtungen, die die Kontaktstellen der Bauteile miteinander umlaufen, gewährleistet. Besonders bevorzugt werden als Dichtungsmaterialien elastomere Bänder mit rundem, ovalem, dreieckigem oder viereckigem Querschnitt verwendet.
In einer fünften bevorzugten Ausführungsform werden das Rückwandteil, das Vorderwandteil, die Seitenwandteile und das Deckenteil durch Schrauben zusammengefügt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein schadhaftes Bauteil ohne Weiteres entfernt und durch ein neues Bauteil ersetzt werden kann.
In einer sechsten bevorzugten Ausführungsform sind die Köpfe der Schrauben versenkt.
In einer siebten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls (5) ist sein Zulauf mit einem Vorkammer-Modul, das ebenfalls aus vorgefertigten, standardisierten, im Wesentlichen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien bestehenden Bauteilen aufgebaut ist, fluidmäßig verbunden. Vorzugsweise ist das Vorkammer-Modul ebenfalls aus einem Bodenteil, zwei Seitenwandteilen, einem Vorderwandteil mit Zulauf, einem Rückwandteils mit Ablauf und einem Deckenteil zusammengefügt, wobei die Bauteile, wie vorstehend beschrieben, miteinander fluiddicht verbunden werden. Bevorzugt enthält das Vorkammer-Modul nur einen Reaktionsraum.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls (5) sind alle der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen realisiert.
Vorzugsweise sind das erfindungsgemäße Modul (5) und das Vorkammer-Modul, würfelförmig oder quaderförmig, insbesondere quaderförmig. Deswegen können im Bedarfsfall mehrere erfindungsgemäße Module (5) gegebenenfalls zusammen mit ihren Vorkammer-Modulen übereinander gestapelt werden. Zu diesem Zweck können sie auf ihrer Außenseite geeignete Befestigungsvorrichtungen aufweisen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Modul (5) in einfacher und kostengünstiger Weise aus vorgefertigten standardisierten Bauteilen gefertigt werden. Aufgrund seiner kompakten und robusten Bauweise kann es problemlos transportiert und an den unterschiedlichsten Orten auch unter extremen Bedingungen betrieben werden. Es kann in einfacher Weise inspiziert, gewartet und gereinigt werden. Insbesondere kann abgesetzter Schlamm aus organischen und anorganischen Feststoffen und Mikroorganismen leicht entfernt werden. Bei Bedarf kann es in einfacher Weise auseinander genommen und wieder zusammengebaut werden.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Bauteile wird erreicht, dass im Betrieb die Fluide mäanderförmig durch das erfindungsgemäße Modul (5) geführt werden können. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass die zu behandelnden Abwässer den sich absetzenden Mikroorganismen entgegenströmen, wodurch eine vorteilhaft lange Kontaktzeit zwischen den Mikroorganismen und den abzubauenden organischen Bestandteilen der Abwässer resultiert.
Das erfindungsgemäße Modul (5) kann als solches als Kläranlage dienen. Insbesondere ist es aber hervorragend für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren dient der anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die belasteten Abwässer absteigend und aufsteigend unter alleiniger Einwirkung der Erdanziehung oder der Erdanziehung und des Drucks des von den Abwässern produzierten Biogases in horizontaler Gesamtdurchflussrichtung durch die erfindungsgemäße Anlage (A) und/oder durch das erfindungsgemäße Modul (5) geleitet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die anaerobe Behandlung der Abwässer, d.h. der Abbau der organischen Verunreinigungen, insbesondere der Fäkalien, vorzugsweise alleine durch die in den Abwässern bereits vorhandenen Mikroorganismen.
Der Durchsatz der Abwässer durch das erfindungsgemäße Modul (5), die mittlere Verweildauer in dem erfindungsgemäßen Modul (5) und die Strömungsgeschwindigkeit richten sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere nach dem Grad der Belastung der Abwässer, ihrer Temperatur, der Größe der erfindungsgemäßen Anlage (A) sowie der Effektivität der vorhandenen Mikroorganismen.
Vorzugsweise liegt der Durchsatz bei 0,25 bis 2,5 l/h, bevorzugt 1 ,0 bis 2,0 l/h und insbesondere 1 ,0 bis 1 ,5 l/h. Vorzugsweise liegt die mittlere Verweildauer bei 1 ,5 bis 30 h, vorzugsweise 10 bis 20 h und insbesondere 15 bis 17 h.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird nach einer Betriebsdauer von 90 bis 1 .100 Tagen der abgesetzte Schlamm aus dem erfindungsgemäßen Modul (5) entfernt. Im Folgenden werden die erfindungsgemäße Anlage (A) und das erfindungsgemäße Modul (5) anhand der Figuren 1 bis 8 beispielhaft erläutert. Bei den Figuren 1 bis 8 handelt es sich um schematische Darstellungen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen sollen. Die Größenverhältnisse müssen daher auch nicht den in der Praxis angewandten Größenverhältnissen entsprechen.
Die Figur 1 zeigt das Fließschema einer erfindungsgemäßen Anlage (A) mit einem Biogasreaktor.
Die Figur 2 zeigt das Fließschema einer erfindungsgemäßen Anlage (A) mit zwei Stabilisierungsreaktoren.
Die Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Modul (5) im Längsschnitt.
Die Figur 4 zeigt ein Verbindungsteil zwischen einem Trennwandteil und einem Seitenwandteil in perspektivischer Darstellung.
Die Figur 5 zeigt das Verbindungsteil zwischen einem Trennwandteil und einem Seitenwandteil im Querschnitt. Die Figur 6 zeigt ein Bodenteil im Längsschnitt.
Die Figur 7 zeigt das Bodenteil in Aufsicht.
Die Figur 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Modul (5) in Seitenansicht.
In den Figuren 1 und 2 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung: (A) Anlage zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern; (1 ) Zulauf des Abwassers vom Einlassbereich;
(1 a) Zulaufleitung vom Einlassbereich zur Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle;
(2) Fettfalle mit integrierter Sandfalle;
(2a) Vorrichtung zur Lagerung des in der Fettfalle (2) abgetrennten Fetts;
(2b) Ablaufleitung für das abgetrennte Fett; (2c) Verbindungsleitung zwischen Fettfalle und Domreaktor (3) zur Erzeugung von Biogas (Figur 1 ) oder Sammelleitung zwischen (2) und den anaeroben Stabilisierungsreaktoren (15a) und (15b) (Figur 2);
(2ca) Verbindungsleitung von der Sammelleitung (2c) zu dem anaeroben Stabilisierungsreaktor (15a);
(2cb) Verbindungsleitung von der Sammelleitung (2c) zu dem anaeroben Stabilisierungsreaktor (15b); (3) Domreaktor zur Erzeugung von Biogas;
(3a) Verbindungsleitung zwischen Domreaktor (3) und Trennwandreaktor (5);
(4) verschließbare Vorrichtung zum Ableiten von Biogas aus (3);
(5) anaerober Trennwandreaktor;
(5a) Leitung für das in (5) behandelte Abwasser zu einem künstlichen Nassgebiet (6); (5b) temporäre oder stationäre verschließbare Leitung für das Absaugen von Schlämmen aus dem Trennwandreaktor (5) und Zuleiten der abgesaugten Schlämme zu einem horizontalen Sandfilter (8); (6) bepflanztes künstliches Nassgebiet;
(7) Ableitung des behandelten Abwassers aus dem bepflanzten künstlichen Nassgebiet (6); (8) horizontaler Sandfilter;
(8a) Transportvorrichtung zur Beförderung der getrockneten Schlämme von (8) zu einem Tunneltrockner (9); (8b) Ableitung des Abwassers (1 1 ) aus dem horizontalen Sandfilter (8);
(9) Tunneltrockner für das Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme; (10) Transportvorrichtung zum Austragen des in (9) gebildeten Komposts;
(1 1 ) Abwasser aus dem horizontalen Sandfilter (8);
(12) Sieb zum Abtrennen grobkörniger Partikel;
(12a) verschließbare Transportvorrichtung zum Vorratsbehälter (13);
(12b) Verbindungsleitung zwischen dem Sieb (12) und der Fettfalle mit integrierter Sandfalle (2)
(13) Vorratsbehälter für die abgetrennten grobkörniger Partikel;
(14a) Verschlussvorrichtungen (geöffnet) in der Verbindungsleitung (2ca) und der Ableitung (15aa); (14b) Verschlussvorrichtungen (geschlossen) in der Verbindungsleitung (2cb) und der Ableitung (15ba);
(15a) anaerober Stabilisierungsreaktor (in Betrieb) mit mehreren fluidmäßig verbundenen Kammern;
(15aa) Ableitung (offen) für das Abwasser aus (15a) zur Sammelleitung (15c);
(15ab) verschließbare Ableitung (geschlossen) für die Schlämme aus (15a) zur Sammelleitung (15d);
(15b) parallel geschalteter anaerober Stabilisierungsreaktor (geleert und außer Betrieb) mit mehreren fluidmäßig verbundenen Kammern; (15ba) Ableitung (geschlossen) für das Abwasser aus (15b) zur Sammelleitung (15c);
(15bb) verschließbare Ableitung für die Schlämme aus (15b) zu der Sammelleitung (15d)
(15c) Sammelleitung für die Abwässer aus den Ableitungen (15aa) und (15ba) zu dem Trennwandreaktor (5);
(15d) Sammelleitung für die Schlämme aus dem Ableitungen (15ab) und (15bb) zu dem horizontalen Sandfilter (8). In den Figuren 3 bis 8 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
(5) Trennwandreaktor-Modul;
(5.1 ) fluiddichter Behälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff aus vorgefertigten, standardisierten Bauteilen;
(5.2) rohrförmiger Zulauf für das Abwasser zum Reaktionsraum (R1 ) aus Kunststoff;
(5.3) vorgefertigtes Vorderwandteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff;
(5.4) vorgefertigtes Bodenteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff; (5.5) vorgefertigtes Rückwandteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff;
(5.6) rohrförmige Ableitung für das behandelte Abwasser aus Kunststoff;
(5.7) vorgefertigtes Deckenteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff;
(5.8) vorgefertigte Verschlussteile für die Mannlöcher (5.9) aus glasfaserverstärktem Kunststoff;
(5.9) Mannloch zur Inspektion und zur Absaugen von abgesetztem Schlamm vom Boden der Reaktionsräume (R1 ) bis (R4);
(5.10 Fluidpegel während des Betriebs des Trennwandreaktor-Moduls (5);
(5.1 1 Strömungsrichtung, symbolisiert durch Pfeile; (5.12 vorgefertigte Trennwand aus glasfaserverstärktem Kunststoff; (5.13 Durchflussvorrichtung aus Kunststoff in Form eines vertikalen Rohrstücks; (5.14 vertikal verlaufende Vorrichtung aus Kunststoff in Form eines Fallrohrs; (5.15 untere Fluidaustrittsöffnung des Fallrohrs (5 14);
(5.16 horizontaler Gesamtdurchflussrichtung; (5.17 vorgefertigte Seitenwand aus glasfaserverstärktem Kunststoff; (5.18 umlaufende elastische Kunststoffdichtungen in der Form von Bänder mit viereckigem Querschnitt;
(5.19 vorgefertigtes Verbindungsteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff zwischen einem Trennwandteil (5.12) und einem Seitenwandteil (5.17);
(5.20 Vertiefung zur Aufnahme der Seitenkante eines Trennwandteils (5.12); (5.21 ) Stege auf dem Bodenteil (5.4);
(5.22) durch die Stege (5.21 ) gebildete Vertiefungen zur Aufnahme der Seitenkanten von Bauteilen;
(5.23) Vorkammer-Modul aus glasfaserverstärktem Kunststoff; (R1 ) erster Reaktionsraum; (R2) zweiter Reaktionsraum; (R3) dritter Reaktionsraum; (R4) vierter Reaktionsraum.
Anlage (A) zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gemäß Figur 1 : Die Anlage (A)gemäß Figur 1 umfasste den erhöhten Einlassbereich (1 ) für die zu behandelnden Abwässer, der sich auf einer erhöhten Rampe, die durch Tankwagen befahrbar war, befand
die mit dem Einlassbereich (1 ) über die Zuleitung (1 a) fluidmäßig verbundene Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle,
den mit der Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle über eine Leitung (2b) fluidmäßig verbundene Vorrichtung (2a) zur Lagerung des in der Fettfalle 2) isolierten Fetts,
die mit der Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle über die Verbindungsleitung (2c) fluidmäßig verbundenen Domreaktor (3) zur Erzeugung von Biogas,
die verschließbare Vorrichtung (4) in der Form eines Rohrs zum Ableiten des Biogases aus (3),
den mit dem Domreaktor (3) über eine Verbindungsleitung (3a) fluidmäßig verbundenen anaeroben Trennwandreaktor (5), bei dem es sich vorzugsweise um das Trennwandreaktor-Modul (5) handelte, das mit dem anaeroben Trennwand reaktor (5) über die Leitung (5a) fluidmäßig verbundene bepflanzte künstliche Nassgebiet (6),
die Ableitung (7) für das gereinigte Abwasser aus dem bepflanzten künstlichen Nassgebiet (6),
- die temporäre oder stationäre verschließbare Leitung (5b) für das Absaugen der Schlämmen aus dem Trennwandreaktor (5) und zum Zuführen der Schlämmen zu dem horizontalen Sandfilter (8),
die Transportvorrichtung (8a) zur Beförderung der getrockneten Schlämme von dem horizontalen Sandfilter (8) zu dem Tunneltrockner (9),
- die Ableitung (8b) zum Ableiten des Abwassers (1 1 ) aus dem horizontalen Sandfilter (8),
die Transportvorrichtung (10) zum Austragen des im Tunneltrockner (9) gebildeten Komposts. Vorzugsweise wurden die getrockneten Schlämme manuell aus dem horizontalen Sandfilter (8) ausgetragen und mit Transportwagen zu dem Tunneltrockner (9) befördert. Gleichermaßen wurde der im Tunneltrockner (9) gebildete Kompost vorzugsweise manuell ausgetragen und mit Transportwagen abtransportiert. Die Anlage (A) gemäß Figur 1 konnte ohne die Zufuhr technischer Energie, d.h. ohne Pumpen sowie ohne periphere Mess- und Regeltechnik, betrieben werden. Sie war besonders einfach und Platz sparend herzustellen, besonders einfach und kostengünstig zu betreiben, ausgesprochen wartungsfreundlich und hatte einen hohen Abwasserdurchsatz und einen hohen Wirkungsgrad. Das gereinigte Abwasser konnte problemlos in so genannte Polierteiche, die auch zur Fischzucht verwendet werden konnten, eingeleitet werden. Der gewonnene Kompost konnte mit Vorteil zur Düngung in der Landwirtschaft verwendet werden. Nicht zuletzt lieferte das dezentralisierte Abwassersystem (A) gemäß Figur 1 große Mengen an Biogas. Anlage (A) zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gemäß Figur 2:
Die Anlage (A) gemäß Figur 2 umfasste - einen erhöhten Einlassbereich (1 ) für die Abwässer, wie bei Figur 1 beschrieben, den mit dem erhöhten Einlassbereich (1 ) über die Zulaufleitung (1 a) fluidmäßig verbundenen Sieb (12),
den mit dem Sieb (12) über die verschließbare Transportvorrichtung (12a), vorzugsweise in der Form eines Fallrohrs, verbundenen Vorratsbehälter (13) für die im Sieb (12) abtrennbaren grobkörniger Partikel,
die mit dem Sieb (12) über die Verbindungsleitung (12a) fluidmäßig verbundene Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle,
die mit der Fettfalle (2) über die Ablaufleitung (2b) für das abgetrennte Fett fluidmäßig verbundene Vorrichtung (2a) zur Lagerung des in der Fettfalle abgetrennten Fetts,
den mit der Fettfalle (2) über die Sammelleitung (2c) und die Verbindungsleitung (2ca) mit der geöffneten Vorrichtung (14a) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (2ca) fluidmäßig verbundenen, im Betrieb befindlichen, anaeroben Stabilisierungsreaktor (15a); vorzugsweise handelt es sich bei der Vorrichtung (14a) um einen manuell zu betätigenden Schieber oder um ein manuell zu betätigendes Ventil,
den mit der Fettfalle (2) über die Sammelleitung (2c) und die Verbindungsleitung (2cb) mit der geschlossenen Vorrichtung (14b) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (2cb) fluidmäßig verbundenen, nicht im Betrieb befindlichen anaeroben Stabilisierungsreaktor (15b), vorzugsweise handelt es sich auch bei der Vorrichtung (14b) um einen manuell zu betätigenden Schieber oder um ein manuell zu betätigendes Ventil,
den mit dem im Betrieb befindlichen, anaeroben Stabilisierungsreaktor (15a) über die Sammelleitung (15c) und die geöffnete Ableitung (15aa) mit mit der Vorrichtung (14c) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (15aa) sowie mit den nicht im Betrieb befindlichen, ruhenden, anaeroben Stabilisierungsreaktor (15b) über die Sammelleitung (15c) und Ableitung (15ba) mit der geschlossenen Vorrichtung (14d) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (15ba) fluidmäßig verbundenen Trennwandreaktor (5),
das mit dem anaeroben Trennwandreaktor (5) über die Leitung (5a) fluidmäßig verbundene, bepflanzte künstliche Nassgebiet (6),
die Ableitung (7) für das gereinigte Abwasser aus dem bepflanzten künstlichen Nassgebiet (6),
den horizontalen Sandfilter (8), dem
über die temporäre oder stationäre verschließbare Leitung (5b) aus dem anaeroben Trennwandreaktor (5), über die Sammelleitung (15d) und die verschließbare Ableitung (15ab) aus dem im Betrieb befindlichen, anaeroben Stabilisierungsreaktor (15a) sowie über eine Sammelleitung (15d) und die verschließbare Ableitung (15bb) aus dem nicht im Betrieb befindlichen, anaeroben Stabilisierungsreaktor (15b)
bei Bedarf Schlämme zugeführt werden konnten,
die Ableitung (8b) zum Ableiten des Abwassers (1 1 ) aus dem horizontalen
Sandfilter (8),
die Transportvorrichtung (8a) zur Beförderung der getrockneten Schlämme vom horizontalen Sandfilter (8) zu den Tunneltrockner (9) und
die Transportvorrichtung (10) zum Austragen des in (9) gebildeten Komposts.
Vorzugsweise wurden auch hier die getrockneten Schlämme manuell aus dem horizontalen Sandfilter (8) ausgetragen und mit Transportwagen zu dem Tunneltrockner (9) befördert. Gleichermaßen wurde der im Tunneltrockner (9) gebildete Kompost vorzugsweise manuell ausgetragen und mit Transportwagen abtransportiert.
Auch die Anlage (A) gemäß Figur 2 konnte ohne die Zufuhr technischer Energie, d.h. ohne Pumpen sowie ohne periphere Mess- und Regeltechnik, betrieben werden. Sie war besonders einfach und Platz sparend herzustellen, besonders einfach und kostengünstig zu betreiben, ausgesprochen wartungsfreundlich und hatte einen hohen Abwasserdurchsatz und einen hohen Wirkungsgrad. Das gereinigte Abwasser konnte problemlos in so genannte Polierteiche, die auch zur Fischzucht verwendet werden konnten, eingeleitet werden. Der gewonnene Kompost konnte mit Vorteil zur Düngung in der Landwirtschaft verwendet werden. Nicht zuletzt lieferte auch die Anlage (A) gemäß Figur 2 große Mengen an Biogas, wenn die anaeroben Stabilisierungsreaktoren (15a) und (15b) sowie der anaerobe Trennwandreaktor (5) mit entsprechenden Gassammeivorrichtungen ausgerüstet waren. Trennwandreaktor-Modul (5) gemäß den Figuren 3 bis 8:
Das Trennwandreaktor-Modul (5) gemäß den Figuren 3 bis 8 umfasst die folgenden standardisierten, vorgefertigten Bauteile: das Vorderwandteil (5.3), das Bodenteil (5.4), das Rückwandteil (5.5), das Deckenteil (5.7) und die Seitenwandteile (5.17), die fluiddicht zu einem Behälter (5.1 ) zusammengefügt waren, - am Vorderwandteil (5.3) den Zulauf (5.2) zu dem Behälter (5.1 ) in der Form eines Kunststoffrohres, am Rückwandteil (5.6) den Ablauf (5.6) aus dem Behälter (5.1 ) in der Form eines Kunststoffrohres, drei Trennwandteile (5.12), die mit dem Bodenteil (5.4) und den Seitenwandteilen (5.17) fluiddicht verbunden waren und bis in den Gasraum (5.18) oberhalb des Fluidpegels (5.10) im Betriebszustand reichten, so dass vier, in Durchflussrichtung gesehen, hintereinander angeordnete und fluidmäßig miteinander verbundene Reaktionsräume (R1 ) bis (R4) vorlagen, wobei die vertikalen Trennwandteile
(5.12) in ihrem oberen Bereich unterhalb des Fluidpegels (5.10) im Betriebszustand acht Durchflussvorrichtungen (5.13) aufwiesen, die fluidmäßig mit dem in Durchflussrichtung gesehen vorangehenden Reaktionsraum (R1 ), (R2) und (R3) und
fluidmäßig mit den acht vertikal verlaufenden Vorrichtungen (5.14) in der Form von Fallrohren verbunden waren, die im jeweils nächsten Reaktionsraum (R2), (R3) und (R3) angeordnet waren und jeweils eine untere Fluidaustrittsöffnung (5.15) aufwiesen, sowie die vier im Deckenteil (5.7) befindlichen, durch die Verschlussteile (5.8) in der Form von Klappen oder Deckel reversibel verschließbaren Mannlöcher (5.9) (vgl. die Figur 3). Die Strömungsrichtung (5.1 1 ) der Abwässer wird durch die Pfeile symbolisiert (vgl. die Figuren 3 und 8).
Bei dem Trennwandreaktor-Modul (5) wurde die Verbindung zwischen den drei Trennwandteilen (5.12) und den beiden Seitenwandteilen (5.17) über jeweils zwei der säulenförmigen Verbindungsteile (5.19), die jeweils eine Vertiefung (5.20) zur Aufnahme der Seitenkanten der Trennwandteile (5.12) aufwiesen, hergestellt (vgl. die Figuren 4 und 5).
Das Bodenteil (5.4) wies die durch die Stege (5.21 ) gebildeten Vertiefungen (5.22) zur Aufnahme der unteren Seitenkanten des Vorderwandteils (5.3), des Rückwandteils (5.5), der beiden Seitenwandteile (5.17) und und der sechs Verbindungsteile (5.12) auf (vgl. die Figuren 6 und 7).
Die Fluiddichtigkeit des Trennwandreaktor-Modus (5) wurde durch Kunststoffdichtungen (5.18), die die Kontaktstellen der Bauteile miteinander durchgehend umliefen, gewährleistet (vgl. die Figuren 6 und 7).
Das Vorderwandteil (5.3), das Bodenteil (5.4), das Rückwandteil (5.5) und das Deckenteil (5.7) wurden durch Schrauben zusammengefügt, wobei die Köpfe der Schrauben in den betreffenden Bauteilen versenkt waren.
Das Trennwandreaktor-Modul (5) war über seinen Zulauf (5.2) mit einem Vorkammer- Modul (5.23), das im Wesentlichen aus Bauteilen aus faserverstärkten Verbundmaterialien bestand, fluidmäßig verbunden.
Das Vorkammer-Modul (5.23) wurde ebenfalls aus einem Bodenteil, zwei Seitenwandteilen, einem Vorderwandteil mit einem Zulauf, einem Rückwandteils mit Ablauf und einem Deckenteil mit verschließbarem Mannloch (nicht eingezeichnet) zusammengefügt, wobei die Bauteile, wie vorstehend beschrieben, miteinander fluiddicht verbunden wurden. Das Vorkammer-Modul wies nur einen Reaktionsraum auf und diente vor allem dem Absetzen von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen. Die Schlämme wurden ebenfalls auf den horizontalen Sandfiltern (8) ausgebracht und nach ihrer Trocknung wie vorstehend beschriebenen weiterverarbeitet. Das Trennwandreaktor-Modul (5) und das Trennwandreaktor-Modul (5) mit Vorkammer Modul (5.23) konnten als solche als Kläranlagen verwendet werden. Insbesondere waren sie hervorragend zur Verwendung in den dezentralen Abwasserbehandlungsanlagen (A) gemäß den Figuren 1 und 2 geeignet. Sie waren kompakt, robust, transportfähig und gegen Korrosion stabil, so dass sie eine besonders lange Betriebsdauer auch unter klimatisch extremen Bedingungen aufwiesen. Insbesondere konnten auch sie mit geringem Energieaufwand ohne Pumpen sowie ohne periphere Mess- und Regeltechnik betrieben werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Anlage (A) in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern, bei der die Abwässer ohne Zufuhr technischer Energie alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierbaren Biogases durch die funktionalen Vorrichtungen der Anlage (A) hindurch leitbar sind, wobei das dezentrale Abwasserbehandlungssystem mindestens einen erhöhten Einlassbereich für die Abwässer, mindestens eine Vorrichtung zum Abtrennen grobkörniger Partikel, mindestens eine Vorrichtung zum Abtrennen von Fett,
mindestens eine Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind,
mindestens ein künstliches Nassgebiet zur Nachreinigung der anaerob behandelten Abwässer,
mindestens eine Vorrichtung zum Entwässern der von den Abwässern abgetrennten Schlämme und
mindestens eine Vorrichtung zum Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme sowie mindestens eine weitere Vorrichtung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus funktionalen Vorrichtungen zur Erzeugung von Biogas und funktionalen Vorrichtungen zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen umfasst und wobei mindestens eine der funktionalen Vorrichtungen zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
zum Abtrennen von Fett,
zur Erzeugung von Biogas, zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und
zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen
Module sind, die aus vorgefertigten, standardisierten Bauteilen aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien aufgebaut sind.
Anlage (A) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abwässer durch die funktionalen Vorrichtungen zum Abtrennen grobkörniger Partikel,
zum Abtrennen von Fett,
zur Erzeugung von Biogas,
zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und
zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen ohne Zufuhr technischer Energie alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierbaren Biogases hindurch leitbar sind.
Anlage (A) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die faserverstärkten Verbundmaterialien Fasern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Kunststofffasern, Naturfasern und Metallfasern sowie Gemischen hiervon, ausgewählt sind.
Anlage (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der Verbundmaterialien aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren, Zement und Beton sowie Gemischen hiervon, ausgewählt sind. Anlage (A) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymeren aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren sowie Gemischen hiervon, ausgewählt sind.
Anlage (A) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetischen Polymere aus der Gruppe, bestehend aus Duroplasten, Elastomeren und Thermoplasten sowie Gemischen hiervon, ausgewählt sind.
Anlage (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erhöhte Einlassbereich für die Abwässer sich auf einer durch Tankwagen befahrbaren Rampe befindet,
die Vorrichtung zum Abtrennen grobkörniger Partikel ein Sieb und/oder eines Sandfalle ist oder sind,
die Vorrichtung zum Abtrennen von Fett eine Fettfalle ist,
die Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas ein Domreaktor ist,
die Vorrichtung zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämmen unter anaeroben Bedingungen ein
Stabilisierungsreaktor mit mindestens zwei miteinander fluidmäßig verbundenen Kammern ist,
die Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, ein Trennwandreaktor mit mindestens zwei fluidmäßig miteinander verbundenen Reaktionsräumen ist,
das künstliche Nassgebiet zur Nachreinigung der anaerob behandelten Abwässer bepflanzt ist,
die Vorrichtung zum Entwässern der von den Abwässern abgetrennten Schlämme ein horizontaler Sandfilter ist und
die Vorrichtung zum Kompostieren und Desinfizieren der getrockneten Schlämme ein Tunneltrockner ist.
Anlage (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur anaeroben Behandlung der Abwässer und zum Sedimentieren von Feststoffen unter Bildung von Schlämmen, worin die Abwässer aufsteigend den sedimentierbaren Feststoffen entgegen leitbar sind, und/oder
die Vorrichtung zum Sedimentieren von Feststoffen und zur Bildung und zum Verdichten von Schlämme unter anaeroben Bedingungen mindestens eine Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten von Biogas enthält oder enthalten.
Anlage (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen erhöhten Einlassbereich (1 ) für die Abwässer,
eine mit (1 ) über eine Leitung (1 a) fluidmäßig verbundene Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle,
eine mit (2) über eine Leitung (2b) fluidmäßig verbundene Vorrichtung (2a) zur Lagerung des in der Fettfalle isolierbaren Fetts,
einen mit
(2) über eine Leitung (2c) fluidmäßig verbundenen Domreaktor
(3) zur Erzeugung von Biogas,
eine verschließbare Vorrichtungen
(4) zum Ableiten des Biogases aus (3), einen mit (3) über eine Leitung (3a) fluidmäßig verbundenen Trennwandreaktor (5),
ein mit
(5) über eine Leitung (5a) fluidmäßig verbundenes künstliches Nassgebiet (6),
eine Ableitung (7) für das gereinigte Abwasser aus
(6),
mindestens eine verschließbare Leitung (5b) zum Zuführen von
Schlämmen aus (5) zu mindestens einem horizontalen Sandfilter (8), mindestens eine Leitung (8b) zum Ableiten des Abwassers (1 1 ) aus (8), mindestens eine Transportvorrichtung (8a) zur Beförderung der getrockneten Schlämme von (8) zu mindestens einem Tunneltrockner (9) und
mindestens eine Transportvorrichtung (10) zum Austragen des in (9) gebildeten Komposts.
Anlage (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen erhöhten Einlassbereich (1 ) für die Abwässer,
einen mit (1 ) über eine Leitung (1 a) fluidmäßig verbundenen Sieb (12), einen mit (12) über eine verschließbare Transportvorrichtung (12a) verbundenen Vorratsbehälter (13) für die in (12) abtrennbaren grobkörniger Partikel,
eine mit (12) über eine Leitung (12a) fluidmäßig verbundene Fettfalle (2) mit integrierter Sandfalle,
eine mit (2) über eine Leitung (2b) fluidmäßig verbundene Vorrichtung (2a) zur Lagerung des in der Fettfalle isolierbaren Fetts,
einen mit (2) über einen Sammelleitung (2c) und eine Leitung (2ca) mit der
Vorrichtung (14a) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (2ca) fluidmäßig verbundenen anaeroben Stabilisierungsreaktor (15a), einen mit (2) über die Sammelleitung (2c) und eine Leitung (2cb) mit der
Vorrichtung (14b) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (2cb) fluidmäßig verbundenen anaeroben Stabilisierungsreaktor (15b), einen mit (15a) über eine Sammelleitung (15c) und eine Leitung (15aa) mit mit der Vorrichtung (14c) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (15aa) sowie mit (15b) über die Sammelleitung (15c) und eine Leitung (15ba) mit mit der Vorrichtung (14d) zum Öffnen oder Verschließen der Leitung (15ba) fluidmäßig verbundenen Trennwandreaktor (5),
ein mit (5) über eine Leitung (5a) fluidmäßig verbundenes künstliches Nassgebiet,
eine Ableitung
(7) für das gereinigte Abwasser aus (6),
ein horizontaler Sandfilter (8), dem
über eine Leitung (5b) aus (5),
über eine Sammelleitung (15d) und eine verschließbare Leitung (15ab) aus (15a) sowie
über eine Sammelleitung (15d) und einer verschließbare Leitung (15bb) aus (15b)
Schlämme zuführbar sind,
mindestens eine Leitung (8b) zum Ableiten des Abwassers (1 1 ) aus (8), mindestens eine Transportvorrichtung (8a) zur Beförderung der getrockneten Schlämme von
(8) zu mindestens einem Tunneltrockner
(9) und
mindestens eine Transportvorrichtung
(10) zum Austragen des in (9) gebildeten Komposts.
1 1 . Verfahren zur Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern, bei dem die Abwässer ohne Zufuhr technischer Energie alleine unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Schwerkraft und des Drucks des von den Abwässern produzierten Biogases durch die funktionalen Vorrichtungen einer Anlage zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass man hierfür eine Anlage (A) in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder ein Trennwandreaktor-Modul (5) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18 verwendet.
12. Trennwandreaktor-Modul (5) zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern, durch das die Abwässer absteigend und aufsteigend unter alleiniger Einwirkung der Erdanziehung und/oder des Drucks des von den Abwässern produzierbaren Biogases in horizontaler Gesamtdurchflussrichtung (5.16) mäanderförmig hindurch leitbar sind, umfassend die folgenden, vorgefertigten, standardisierten, im Wesentlichen oder ganz aus Beton und/oder faserverstärkten Verbundmaterialien bestehenden Bauteile: ein Vorderwandteil (5.3), ein Bodenteil (5.4), ein Rückwandteil (5.5), ein Deckenteil (5.7) und zwei Seitenwandteile (5.17), die fluiddicht zu einem Behälter (5.1 ) zusammengefügt sind, am Vorderwandteil (5.3) mindestens einen Zulauf (5.2) zu dem Behälter (5.1 ), am Rückwandteil (5.6) mindestens einen Ablauf (5.6) aus dem Behälter (5.1 ) mindestens zwei vertikale Trennwandteile (5.12), die mit dem Bodenteil (5.4) und den Seitenwandteilen (5.17) fluiddicht verbunden sind und bis in den Gasraum (5.18) oberhalb des Fluidpegels (5.10) im Betriebszustand reichen, so dass mindestens drei in Durchflussrichtung gesehen hintereinander angeordnete und fluidmäßig miteinander verbundene Reaktionsräume (R1 ) .... (Rn-1 ), (Rn) gebildet sind, wobei die vertikalen Trennwandteile (5.12) in ihrem oberen Bereich unterhalb des Fluidpegels (5.10) im Betriebszustand mindestens eine Durchflussvorrichtung (5.13) aufweisen, die fluidmäßig mit dem in Durchflussrichtung gesehen vorangehenden Reaktionsraum (R1 ) .... (Rn-1 ) und
fluidmäßig mit einer vertikal verlaufenden Vorrichtung (5.14) verbunden ist, die im jeweils nächsten Reaktionsraum (R2) .... (Rn) angeordnet ist und eine untere Fluidaustrittsöffnung (5.15) hat, sowie mindestens drei im Deckenteil (5.7) befindliche, durch Verschlussteile (5.8) reversibel verschließbare Mannlöcher (5.9).
13. Trennwandreaktor-Modul (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Trennwandteilen (5.12) und den Seitenwandteilen
(5.17) über säulenförmige Verbindungsteile (5.19), die eine Vertiefung (5.20) zur Aufnahme der Seitenkanten der Trennwandteile (5.12) aufweisen, erfolgt.
14. Trennwandreaktor-Modul (5) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenteil (5.4) durch Stege (5.21 ) gebildete Vertiefungen (5.22) zur
Aufnahme der unteren Seitenkanten der Bauteile (5.3), (5.5), (5.17) und (5.12) aufweist.
15. Trennwandreaktor-Modul (5) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluiddichtigkeit durch Kunststoffdichtungen (5.18), die die Kontaktstellen der Bauteile miteinander umlaufen, gewährleistet ist.
16. Trennwandreaktor-Modul (5) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (5.3), (5.4), (5.5) und (5.7) durch Schrauben zusammengefügt sind.
17. Trennwandreaktor-Modul (5) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Köpfe der Schrauben versenkt sind.
18. Trennwandreaktor-Modul (5) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sein Zulauf (5.2) mit einem Vorkammer-Modul (5.23), das im Wesentlichen aus Bauteilen aus faserverstärkten Verbundmaterialien besteht, fluidmäßig verbunden ist.
Verwendung des Trennwandreaktor-Modus (5) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18 in einer Anlage (A) in Modulbauweise zur anaeroben Behandlung von Fäkalschlämmen aus Siedlungsabwässern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 sowie in dem Verfahren gemäß Anspruch 1 1 .
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