AT407244B

AT407244B - Verfahren zur biologischen reinigung von abwässern sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: AT407244B
Application number: AT0090396A
Authority: AT
Original assignee: Hager & Elsaesser
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2001-01-25
Also published as: DE19527295C1; CH689330A5; ATA90396A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern mittels aerobi- scher, anaerobischer oder anoxischer Prozesse, bei dem das zu reinigende Abwasser in einem 
Reaktorbehälter biologisch behandelt, aus diesem einer zum Reaktorbehälter extern angeordneten 
Membranstufe zur Rückhaltung von ausgeschwemmter Biomasse und deren Aufkonzentnerung zugeführt und das Konzentrat in den Reaktorbehälter rückgeführt wird, wobei das Abwasser unter Anwendung eines in die Membranstufe eingeleiteten Treibgases diese in vertikaler Richtung durch- strömt und anfallendes Konzentrat durch das Treibgas in den Reaktorbehälter zurückgeführt wird. 



   Ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern mittels aerobischer, anaerobischer oder anoxischer Prozesse, bei dem das zu reinigende Abwasser in einem Reaktorbehälter biolo- gisch behandelt, aus diesem einer zum Reaktorbehälter extern angeordneten Membranstufe zur 
Rückhaltung von ausgeschwemmter Biomasse und deren Aufkonzentrierung zugeführt und das Konzentrat in den Reaktorbehälter rückgeführt wird, wird bereits von der Anmelderin zur Abwasser- aufbereitung benutzt (vgl Prospekt - Bioclean) Bei diesem Verfahren wird das Abwasser mittels einer Druckpumpe aus dem Reaktorbehälter abgezogen und in die Membranstufe gedrückt. Um hierbei zu vermeiden, dass sich während des Filtrationsprozesses Filterkuchen bilden können, wird mittels einer Umwälzpumpe das belastete Abwasser aus der Membranstufe wieder ab- und dem Reaktorbehälter zugeführt. 



   Die Notwendigkeit, zwei Pumpen zu betreiben, erfordert sowohl eine hohen Energiebedarf als auch einen entsprechenden technischen baulichen Aufwand 
Ein gattungsgemässes Verfahren beschreibt EP 0 659 694 A1, die eine Filtervorrichtung offen- bart, in der übereinander ein Bioreaktor, ein Membranfilter und ein Feststoffkollektor angeordnet sind. Der Druck, der für die Filterwirkung an einer Stelle der Membran verantwortlich ist, entspricht im wesentlichen dem lokalen hydrostatischen Druck Dieser Druck soll für die Filtratproduktion ausreichen, ohne dass eine zusatzliche Pumpe eingesetzt wird 
Hierbei ist nachteilig, dass der hydrostatische Druck nicht einstellbar ist.

   In einer bestehenden Anlage kann der Druck somit nicht für Flüssigkeiten mit verschiedenen Zusammensetzungen ein- gestellt werden Darüber hinaus ist die Rückspülung mittels Treibgas bei dieser Anordnung der Filterelemente schwierig, da der hydrostatische Druck uberwunden werden muss Hierzu ist bei dieser Vorrichtung eine aufwendige zusätzliche bewegliche Trennvorrichtung im Reaktorbehälter notwendig. 



   US- 4,867,885 A betrifft einen Membranfilter, bei dem der zur Filtration notwendige Druck durch Saugmittel auf der Filtratseite der Membran, z B eine Saugpumpe, im Filtratstrom erzeugt wird. Zur Beseitigung der Feststoffrückstände beschreibt die Druckschrift die Bildung bzw. die Beschleunigung eines Retentatstroms durch die Anordnung von Saugmitteln auf der Retentat-   stromseite   und stromabwärts der Membran, z B durch eine Saugpumpe im Retentatstrom 
Bei grösseren Anlagen werden somit zwei Pumpen benötigt, nur bei relativ kleinen Labor- geräten kann mittels einer gemeinsamen stärkeren Saugpumpe über einen T-Anschluss sowohl die   Filtratserte   als auch die Retentatseite der Membran an das Vakuum angeschlossen werden. Aller- dings können dann Filtratstrom und Retentatstrom nicht getrennt eingestellt werden. 



   Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Betnebskosten zu senken und bei gleicher Qualität des gereinigten Abwassers das Verfahren zu vereinfachen 
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Filtrat in einer Ebene unterhalb des Abwassemiveaus im Reaktorbehälter mittels Unterdruck aus der Membranstufe abgezogen wird 
Bei diesem Verfahren werden Membranen der Membranstufe in der Art einer sogenannten Mammutpumpe mit Treibgas zur Anregung einer Strömung entlang derselben beaufschlagt, wobei ein Zusammenbacken der Filtermasse wirksam vermieden wird Zugleich bildet das Treibgas ein Fördermedium für das der Membran zuzuführende Abwasser, so dass auf die spezielle Anordnung einer Druckpumpe verzichtet werden kann.

   Zugleich kann auch auf den Einsatz einer Umwälz- pumpe, die für die Umwälzung der Suspension ein hoher Betnebsfaktor ist, verzichtet werden 
Um die Membranfläche rückstandsfrei zu halten, wird in vorteilhafter Ausgestaltung des Ver- fahrens vorgeschlagen, den Unterdruck intermittierend anzulegen Bei Aufhebung des Unterdrucks ermöglicht die Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen den Feststoffaustrag Zur Rückspülung der Membran von der Filtratseite her kann ein Überdruck zugeführt werden. 



   Bei der Durchführung anaerobischer Prozesse ist das Treibgas im geschlossenen Kreislauf zu 

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 fuhren Die Zuführung des Treibgases hat je nach seiner Wahl den Vorteil, dass die Biomasse im Reaktorbehälter aktiviert wird 
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der erfindungsgemäss die Membranstufe ein Gehäuse mit vertikal angeordneten Membranen auf- weist, bei der der an der Aussenseite des Reaktorbehälters angeordneten Membranstufe eingangs- seitig eine sowohl im Bodenbereich des Reaktorbehälters als auch an eine Treibgasquelle ange- schlossene Mischstufe vorgeschaltet ist Dies ist günstig, um eine intensive Durchmischung des Abwassers mit dem Treibgas zu erzielen 
Durch eine der Membranstufe ausgangsseitig angeschlossene,

   mit Überdruck arbeitende Rückspüleinrichtung ist eine wirksame Beseitigung von Anlagerungen der Feststoffe gewährleistet 
Vorteilhaft weist die Membranstufe rohrförmige Membranen in vertikaler Anordnung auf, wobei deren Durchmesser zwischen 1 mm bis 14 mm betragen kann 
Hierbei ist es zweckmässig, jeweils mehrere, rohrförmige Membranen zu Membranmodulen zusammenzufassen, mit deren Hilfe sich im Baukastensystem Membranstufen gewünschter Filtra- tionsleistung erstellen lassen. 



   Die Membranstufe kann vom Reaktorbehälter getrennt installiert sein. Zu bevorzugen ist ein ausserhalb des Reaktorbehälters angeordnetes Membransystem, wobei sich der Vorteil bietet, dass die sich an der Membranstufe zu erledigende Reinigungs- und Reparaturarbeiten leicht durch- fuhren lassen. Dieses Membransystem bildet vorzugsweise mit dem Reaktorbehälter eine Bau- einheit. 



   In der Zeichnung ist in stark schematisierter Darstellung ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitender Bioreaktor dargestellt. 



   Mit 10 ist ein kesselartiger Reaktorbehälter bezeichnet, an dessen oberer Behälterwandung ein Zuflussrohr 12 sowie eine mittels eines Ventils 14 schliessbare Abgasleitung 16 angeschlossen sind, die zu einem nicht dargestellten Biofilter führt. Im Bereich des Behälterbodens ist ein absperrbares Abflussrohr 18 angeschlossen. 



   Mit 20 ist als Ganzes eine Membranstufe bezeichnet, die, was nicht im einzelnen dargestellt ist, an die Reaktorbehälteraussenseite angebaut ist Diese enthält innerhalb eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Gehäuses 22 beispielsweise eine Vielzahl von röhrenförmigen, zu Modulen zusammengefassten Membranen.

   Von der Membranstufe 20 führt eine Anschlussleitung 24 in den Bodenbereich des Reaktorbehälters 10, wobei in der Anschlussleitung eine Dispergier- vorrichtung 26 zwischengeschaltet ist, die zum einen an eine Druckgasquelle 28 und zum anderen an die Unterseite des Gehäuses 22 der Membranstufe 20 angeschlossen ist Die Dispergiervor- richtung 26 sichert eine intensive Durchmischung des aus dem Reaktorbehälter 10 der Membran- stufe 20 zuzuführenden Abwassers mit Treibgas Die Membranstufe 20 befindet sich vollständig unterhalb einer Ebene des mit 30 bezeichneten Wasserniveaus im Reaktorbehalter 10 und ist über eine Steigleitung 32 am oberen Behälterbereich angeschlossen. 



   Der Filtrationsprozess in der Membranstufe 20 vollzieht sich mittels Unterdruck Zu diesem Zweck ist an diese eine Unterdruckpumpe 34 angeschlossen, wobei in die entsprechende Anschlussleitung 36 der Unterdruckpumpe 34 eine Ruckspüleinrichtung vorzugsweise in Form eines   Rückspülbehälters   38 vorgesehen ist, um bei stillgelegter Unterdruckpumpe durch Umkehr der Fliessrichtung eine Membranreinigung einzuleiten 
Mit dem in der Membranstufe 20 vertikal aufsteigenden Treibgas wird zugleich das in dieser anfallende Konzentrat über die Steigleitung wieder in den Reaktorbehälter zurückgeführt, während das Filtrat über die Leitung 36 abgeführt wird. Das aufsteigende Treibgas dient zugleich zur   Reakti-   vierung der biologischen Masse im Reaktorbehalter 10. 

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Claims

Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise mit Vorteil zur biologischen Sicker- behandlung von Deponien eingesetzt werden PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern mittels aerobischer, anaerobischer oder anoxischer Prozesse, bei dem das zu reinigende Abwasser in einem Reaktorbehälter (10) biologisch behandelt und aus diesem einer zum Reaktorbehälter (10) extern angeord- <Desc/Clms Page number 3> neten Membranstufe (20) zur Rückhaltung von ausgeschwemmter Biomasse und deren Aufkonzentrierung zugeführt und das Konzentrat in den Reaktorbehälter (10) ruckgeführt wird, wobei das Abwasser unter Anwendung eines in die Membranstufe (20) eingeleiteten Treibgases diese in vertikaler Richtung durchströmt und anfallendes Konzentrat durch das Treibgas in den Reaktorbehälter (10) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

dass das Filtrat in einer Ebene unterhalb des Abwasserniveaus (30) im Reaktorbehälter (10) mittels Unterdruck aus der Membranstufe (20) abgezogen wird 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung der Membran der Unterdruck intermittierend angelegt wird 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückspülung der Membran von der Filtratseite her ein Überdruck zugeführt wird 4.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei anaeroben Prozessen das Treibgas @m geschlossenen Kreislauf geführt wird 5 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membranstufe (20) ein Gehäuse (22) mit vertikal angeordneten Membranen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Aussenseite des Reaktorbehälters (10) angeordneten Membranstufe (20) eingangsseitig eine sowohl im Bodenbereich des Reak- torbehälters (10) als auch an eine Treibgasquelle (28) angeschlossene Mischstufe (26) vorgeschaltet ist 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischstufe (26) an die Unterseite des Gehäuses (22) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranstufe (20) ausgangsseitig eine mit Überdruck arbeitende Rückspüleinrichtung (38) zugeordnet ist 8 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranstufe (20) rohrförmige Membranen in vertikaler Anordnung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der rohrförmigen Membranen von 1 mm bis 14 mm beträgt.

10 Vorrichtung nach Ansp.uch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere rohrformige Membranen zu Membranmodulen zusammengefasst sind.

11. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranstufe (20) zusammen mit dem Reaktorbehälter (10) eine Baueinheit bildet, wobei die Membranstufe (20) an die Aussenseite des Reaktorbehälters (10), unter- halb des Wassemiveaus im Reaktorbehälter (10), angebaut ist 12 Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Konzentratauslass der Membranstufe (20) über eine Steigleitung (32) am oberen Bereich des Reaktorbehälters (10) angeschlossen ist HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN