CH619675A5

CH619675A5 -

Info

Publication number: CH619675A5
Application number: CH271577A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Process Engineering Co
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1980-10-15
Also published as: FR2382407B3; DE2808790A1; ATA153878A; JPS53130858A; IT1093841B; IT7820456A0; AT357955B; FR2382407A1; US4163720A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur mehrstufigen biologischen Reinigung von Abwässern durch anaeroben und aeroben Abbau, insbesondere von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässern.

Hochbelastete Abwässer können durch kombinierten anaeroben und aeroben Abbau sehr effektiv gereinigt werden. Aus der DE-OS 2 616 273 ist ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser bekannt. Danach wird stark belastetes Industrieabwasser zunächst in einer anaeroben Stufe zur Gewinnung von Methan behandelt und danach in einer zweiten Stufe einer Belebtschlammbehandlung unterzogen.

In der DE-OS 1 459 486 ist eine biologische Kläranlage geoffenbart, in deren Faulraum ein zentraler Belüftungsraum angeordnet ist. Sowohl Belüftungs- als auch Faulraum sind zylindrisch mit einem konischen Boden zur Schlammsammlung versehen. Die Belüftung erfolgt submers und der Zufluss des Abwassers direkt in die Belüftungskammer. Die Faulkammer wird mit externer Wärmezufuhr beheizt.

Durch solch eine vorgängige anaerobe Behandlung hochbelasteter Abwässer mit einem BSB5 von 1000 bis 50 000 können bei anschliessender aerober Behandlung BSB5-Reduktio-nen von 99,9% erreicht werden.

Das Verfahren nach der DE-OS 2 616 273 stellt eine befriedigende Reinigungsmethode dar, hat jedoch den Nachteil, dass eine Vielzahl von grösseren und kleineren Apparaten und Behältern mit den entsprechenden Rohrleitungen erforderlich ist. Auch bildet die Abtrennung des Belebtschlammes im Belüftungstank Schwierigkeiten, die nur durch Anbau zusätzlicher Absetzbecken gelöst werden können. Es hat sich nun gezeigt, dass speziell für kleinere und mittlere Anlagen kompakte Einheiten gebaut werden können, welche relativ einfach zu handhaben sind und durch geeignete Wasserführung weniger Aufwand benötigen.

Nachteile der Anlage nach der DE-OS 1 459 486 sind der hohe Energiebedarf, welcher durch die direkte Belüftung des anfallenden Abwassers mit Druckluft im Submersverfahren erfordert sowie das Erfordernis eines Nachklärbeckens, um flockenfreies Wasser zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vereinfachte, material-und platzsparende Anlage zur mehrstufigen biologischen Reinigung von Abwässern durch anaeroben und aeroben Abbau, insbesondere von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässern, zu schaffen, wobei ein zur Schlammaufnahme ausgebildeter Behälter für den anaeroben Abbau einen Belüftungstank für den aeroben Abbau mit einem Oberflächenbelüfter umgibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass unterhalb der im oberen Teil des Belüftungstanks vorgesehenen Oberflächenbelüfter ein Prallblech eingebaut ist. Die durch aerobe Oxidation der organischen Substanz mittels Mikroorganismen in der aeroben Reinigungsstufe freiwerdende Wärme wird dabei direkt zur Aufheizung der Anaerobstufe verwendet.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsart der erfindungsgemässen Anlage, im Schnitt,

Fig. 2 eine Variante des Schlammaustrages des Belüftungstanks nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsart der Anlage und Fig. 4 eine dritte Ausführungsart der Anlage mit Zusatzeinrichtungen.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Anlage im Schnitt mit einem stehenden zylindrischen Tank. Die gleiche Anlage kann aber auch in einem liegenden zylindrischen Behälter 3 oder einem kubischen Behälter ausgeführt werden. Ein Abwasservortank 1 ist über eine Pumpe 2 mit einem Behälter 3 für den anaeroben Abbau verbunden. Der Behälter 3 ist geschlossen und besitzt eine Abzugsöffnung 4 im Deckel. In den Behälter 3 ist ein mit Absetzkonus versehener Belüftungstank 5 eingebaut. Dieser ist oben gegen die Atmosphäre geöffnet und mit einer Belüftungsvorrichtung 6 versehen, welche verschieden ausgeführt sein kann. Ein Überlaufrohr 7 verbindet den Behälter 3 mit dem Belüftungstank 5 und ist vorzugsweise mit einer Rückschlagklappe 8 vor der in den Belüftungstank 5 reichenden Öffnung versehen. Der gleichzeitig als Sedimentator ausgebildete Belüftungstank 5 hat unterhalb der Belüftungsvorrichtung 6 ein Prallblech 9, so dass eine Ringöffnung zum unteren Teil des Tanks nur längs der Wand vorhanden ist. Die untere Auslassöffnung des Konus 10 ist über eine Rohrleitung 11 und ein Re gel ventil 14 mit einer Umwälzpumpe 12 verbunden. Ein gleiches Ventil 13 ist in die Abgangsleitung des Behälters 3 zur Pumpe 12 vorgesehen. An die Pumpe ist eine Rückführleitung 30 angeschlossen, die über ein Ventil 15 in den oberen Teil des Belüftungstanks 5 (oberhalb der Belüftungsvorrichtung 6) und über ein Ventil 16 in den Behälter 3 (etwa in halber Höhe) mündet. Ausserdem ist über ein Ventil

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

17 eine Austrittsleitung angeschlossen. Die Öffnung 18 eines schwenkbaren Ablaufrohres 19 mündet unterhalb des Prallblechs 9 in die Beruhigungszone des Belüftungstanks 5. Über eine Rohrleitung 32 und ein Ventil 21 ist ferner ein Laugenbehälter 20 mit dem Behälter 3 verbunden.

Zusätzlich zu den beschriebenen Anlagen kann gemäss Fig. 4 der Behälter 3 von einem Mantel umgeben sein und so von einem Vorbehälter 22, den er mit dem Mantel des Behälters 3 bildet. Dieser ist in seinem Boden mit einer Belüftungsvorrichtung 23 versehen, die an eine Druckluftleitung 24 angeschlossen ist. Eine Leitung 25 führt auf eine Trennapparatur 26, die entweder als Zentrifuge oder als Filter ausgebildet sein kann. Deren Konzentratleitung 27 führt zu einem nicht gezeigten Trockner, die Filtratleitung über einen Behälter 28 und eine Rohrleitung 29 zurück in den Behälter 3.

Im Betrieb wird das Abwasser aus dem Vortank 1 durch die Pumpe 2 in den als Anaerobtank dienenden Behälter 3 gefördert, und zwar in der Menge, welche dem jeweiligen biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB5) des Rohwassers ange-passt ist. Das während der anaeroben Gärung entstehende Methangas wird über die Abzugsöffnung 4 nach einer Reinigung einem nicht gezeigten Gasometer zugeführt. Der Überlauf des anaerob behandelten Abwassers führt über die Rohrleitung 7, an deren Ende eine Rückschlagklappe 8 angebracht ist, so dass kein belüftetes Wasser vom Behälter 5 in den Anaerobtank 3 zurückfliessen kann. Das Belüftungsaggregat 6 wird durch eine bekannte Antriebsvorrichtung in Bewegung gesetzt. Das unter dem belüfteten Abwasser angebrachte Prallblech 9 dient zur Abtrennung der Belüftungszone von einer Beruhigungszone darunter. Der entstehende Bioschlamm kann so nur an den Wänden entlang nach unten sedimentieren.

Der aerob gebildete Schlamm fällt in Absetzkonus 10 nach unten, wo er durch das Rohr 11 mit der Pumpe 12 abgesaugt wird. Gleichzeitig wird durch die gleiche Pumpe 12 aus dem anaeroben Tank 3 auch der anaerobe Schlamm abgesaugt, wobei das Verhältnis anaerobem zu aerobem Schlamm durch die Ventile 13 und 14 eingestellt werden kann. Der Misch-Schlamm wird nun über die Pumpe 12 teilweise in den anaeroben Tank 3 zurückgeführt, so dass eine gute Durchmischung in diesem Tank stattfindet, teilweise zurück in den Belüftungstank 5 zur weiteren Belüftung des Schlammes. Die Aufteilung der Rückführung erfolgt durch die Ventile 15 und 16. Über das Ventil 17 wird der Überschussschlamm abgeführt, der ca. 5 bis 10% der sonst üblichen Schlamm-Menge beträgt. Das Reinwasser wird in der Beruhigungszone unterhalb des Prallblechs 9 aus dem aeroben Behälter 5 entnommen. Dies geschieht über das Ablaufrohr 19, welches in der Höhe verstellt werden kann. Die Verstellung reguliert das Wasserniveau in den beiden Behältern 3 und 5. Aus dem Laugentank 20 wird Lauge in den Tank 3 zugegeben, um den gewünschten pH-Wert für die anaerobe Behandlung aufrecht zu erhalten.

Die in den Figuren dargestellte Abwasserreinigungsanlage ist derart ausgebildet, dass das Wasserniveau in den Behältern

619 675

3 und 5 über das Ablaufrohr sich selbstregulierend einstellt. Im allgemeinen stehen die Volumina vom anaeroben zu aeroben Tank in einem Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10. In gewissen Fällen kann der anaerobe Schlamm und der aerobe Schlamm unten in den beiden Tanks vermischt werden, d.h. der aerobe Schlamm fällt direkt in den anaeroben Schlamm und wird gemeinsam von der Pumpe abgesaugt. Eine solche Anordnung der Schlammentnahme zeigt Fig. 2.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemässe Anordnung in einem rechteckigen Behälter, der entweder über oder unter der Erdoberfläche aufgebaut werden kann.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders für hochbelastete Abwässer. Dies trifft speziell dann zu, wenn es sich darum handelt, auf möglichst ökonomische Weise solche Abwässer zu reinigen, ohne Rückgewinnung verwertbarer Substanzen, mit Aufnahme von Methangas, dessen Energieeinhalt zur Aufheizung der anaeroben Stufe mitverwendet werden kann.

In vielen Fällen sind nun aber in solchen Abwässern Substanzen vorhanden, welche noch verwertet werden können. So können Abwässer aus der Herstellung von Einzellerproteinen, beispielsweise aus Molke oder Brauereiabwässern und andere Abwässer aus Nahrungsmittelbetrieben, zusammengefasst und durch eine Kombination der erfindungsgemässen anaeroben/ aeroben Abwasseranlage mit einer Einrichtung zur Herstellung von Einzellerproteinen verbunden werden.

So zeigt Fig. 4 eine solche Anlage im Schnitt. Die zweite und dritte Stufe der Reinigung entspricht denjenigen der Fig. 1 und 3. Zusätzlich wird nun um den Behälter 3 ein weiterer Behälter 22 angebaut, welcher mit einer Bodenbelüftung 23 und einer Druckluftzuführung 24 ausgerüstet ist. Das hochbelastete Abwasser tritt aus dem Vortank 1 durch die Pumpe 2 in den Belüftungsbehälter 22 ein. Kohlehydrathaltige Abwässer, wie beispielsweise Molke, werden mit einer Hefe vergoren und die erzeugte Biomasse aus dem Behälter 22 mittels einer Zentrifuge abgetrennt. Die konzentrierte Hefemilch verlässt die Zentrifuge über eine Rohrleitung 27, gelangt zur nicht gezeigten Trocknung und Aufbereitung als Futtermittel. Das Rückstand- und Waschwasser wird im Behälter 28 aufgefangen und über eine Rohrleitung 29 in den Anaerobtank 3 gepumpt. Die bei der Hefe Vergärung erzeugte Wärme ist in der Lage, den anaeroben Tank 3 auf 35 bis 40°C aufzuwärmen, um so den anaeroben Abbau zu beschleunigen.

Die Abwässer aus der Zentrifuge haben noch einen BSB5 von 12 bis 20 000. Sie werden in den anaeroben Tank 3 und anschliessend in die Belüftung geführt und verlassen das System mit einem BSB5 von ca. 150. Gleichzeitig ist als Nebenprodukt der Behandlung nicht nur Methangas gewonnen worden (ca. 0,5 m3 pro kg BSB5), sondern eine wertvolle Futterhefe (ca. 2%). Die Verbleibzeit im anaeroben Tank ist ca. 5 bis 10 Tage.

Ähnlich kann aus einem Brauereiabwasser mit einem Alkoholgehalt von 3% im Abwasser ca. 1,5% Hefe in diesem Abwasser erzeugt werden.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

V

3 Blätter Zeichnungen

Claims

619 675

1. Anlage zur mehrstufigen biologischen Reinigung von Abwässern durch anaeroben und aeroben Abbau, insbesondere von kohlehydrat- und proteinhaltigen Industrieabwässern, wobei ein zur Schlammaufnahme ausgebildeter Behälter (3) für den anaeroben Abbau einen Belüftungstank (5) für den aeroben Abbau mit einem Oberflächenbelüfter (6) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der im oberen Teil des Belüftungstanks (5) vorgesehenen Oberflächenbelüfter ein Prallblech (9) eingebaut ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beruhigungszone des Belüftungstanks (5) unterhalb des Prallblechs (9) ein im Niveau verstellbares Abflussrohr (19) schwenkbar angeordnet ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) als vertikaler Zylinder mit konischem Boden ausgebildet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) als Zylinder mit horizontaler Längenausdehnung ausgebildet ist.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) als im Grundriss rechteckiger Behälter ausgebildet ist.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausser dem Behälter (3) auch der Belüftungstank (5) an der tiefsten Stelle mit Schlammaustrittsöffnungen versehen ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schlammaustrittsöffnungen zur getrennten Absaugung der Schlämme Regelventile (13, 14) eingebaut sind.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur gemeinsamen Absaugung des anaeroben mit dem aeroben Schlamm eine Pumpe (12) an die Regelventile (13,14) angeschlossen ist.

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) über ein Überlaufrohr (7) mit einer austritts-seitigen Rückschlagklappe (8) mit dem oberen Teil des Tanks (5) verbunden ist.

10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der Behälter (3) wenigstens teilweise von einem belüftbaren Vorbehälter (22) mit einer Substratzuführung und einer Abführung umgeben ist.

11. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch aerobe Oxidation der organischen Substanz mittels Mikroorganismen in der aeroben Reinigungsstufe (5) freiwerdende Wärme direkt zur Aufheizung der Anaerobstufe (3) verwendet wird.