DD140740A5 - PROCESS FOR SLUDGE RINSING - Google Patents
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Description
-A--A-
' Verfahren zur Schlammfaulung unter aeroben/anaeroben Bedingungen ;. _ 'A process for sludge under aerobic / anaerobic conditions;. _
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren zur warmen Schlammfaulung unter aeroben und anaeroben Bedingungen* ·The present invention generally relates to a process for warm sludge digestion under aerobic and anaerobic conditions.
• Im Rahmen des fortgesetzten Wachstums von Industrie und Bevölkerung ist eine entsprechende Zunahme der Probleme im Zusammenhang mit der Abwasserbeseitigung zu verzeichnen. Obwohl physikalische, chemische und biologische Behandlungs«. systeme entwickelt worden sind, die in wirksamerWeise verschmutztes Y/asaer aufbereiten können, um zu einem Abwasser zu gelangen, welches geeignet ist? zur Aufnahme durch die natürlichen Gewässer freigegeben zu werden, wandeln fast alle grundlegenden Abwasserbehandlungssysteme, von denen gegenwärtig Gebrauch gemacht wird, unter Einschluß der Klärung, der chemischen Fällung, der biologischen Filtration und des Belebtschlammes, die Wasserverunreinigungen in eine konzentrierte Form um, die den Schlamm bildet. Besonders bei dem Belebtschlammverfahren, welches zu den verbreitetsten Verfahren der konventionell verwendeten Abwasserbehandlungssysteme zu rechnen ist» gibt es in der Regel eine signifikan-• There has been a corresponding increase in problems related to wastewater disposal as industry and the population continue to grow. Although physical, chemical and biological treatment «. Systems have been developed that can effectively treat polluted Y / asaer to reach a wastewater that is suitable ? For release through natural waters, almost all basic wastewater treatment systems currently in use, including clarification, chemical precipitation, biological filtration and activated sludge, convert the water contaminants into a concentrated form containing the sludge forms. Especially in the activated sludge process, which is to be expected to the most common methods of conventionally used wastewater treatment systems »there is usually a significant
- a - Berlin,d,8,3*1979 54 334/13- a - Berlin, d, 8.3 * 1979 54 334/13
te, absolute Nettoproduktion an flüchtigen, suspendierten Peststoffen (MLVSS)s d*he, die Geschwindigkeit der Zellsynthese übersteigt die Geschwindigkeit des Zellabbaues« Daher kommt es zu einer Zunahme der Schlammengen und der überschüssige Belebtschlamm muß aus dem Verfahren kontinuierlich oder periodisch ausgetragen werden»te, absolute net production of volatile suspended Peststoffen (MLVSS) s d * h e, the rate of cell synthesis exceeds the rate of cell degradation "Therefore, there is an increase in the sludge and excess activated sludge needs to be discharged from the process continuously or periodically"
Da die Gesamtvolumina an Abwasser, die eine Behandlung verlangen, zunehmen, im besonderen unter den Bedingungen der in zunehmendem Maße strengen Gesetzgebung zur Kontrolle der Verschmutzung, steigert sich die Menge an Abfallschlamm gemäß den weiter oben erwähnten Abwasserbehandlungsverfahren in entsprechender Weisee Polglich besteht in hohem Grade der Wunsch, mit diesem Abfallschlamm in einer solchen Art und Weise zu verfahren, daß dieser ohne weiteres und auf wirtschaftlichemSince the total volumes of wastewater requiring treatment increase, especially under conditions of strict increasingly legislation to control pollution, the amount increases to waste sludge according to the above-mentioned wastewater treatment process in an appropriate manner e Polglich is highly the desire to use this waste sludge in such a way that it can be readily and economically exploited
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Wege beseitigt werden kann, ohne zu einer weiteren Verschmutzung der Ökosphäre beizutragen· Während große Anstrengungen unternommen worden sind, um Verbesserungen sowohl hinsichtlich J der Technologie der Schlammbehandlung als auch bezüglich der Verfeinerung der bereits existierenden Schlammbehandlungsverfahren zu entwickeln, besteht noch ein großer Bedarf an bes- \ seren und wirksameren Schlammbehandlungssystemen·Paths can be eliminated without contributing to further pollution of the ecosphere · While great efforts have been made to develop improvement both in J of sludge treatment technology and in terms of refining the existing sludge treatment process, there is still a great need for BES \ serums and more effective sludge treatment systems ·
Das grundlegende Ziel aller Schlammbehandlungsverfahren besteht darin, die Schlammfeststoffe in wirtschaftlicher und wirksamer Weise zu reduzieren und zu stabilisieren* Außerdem muß das Schlammbehandlungssystem ebenfalls in wünschenswerter Weise ein Endprodukt liefern, welches in vollem Maße geeignet ist,The basic objective of all sludge treatment processes is to economically and effectively reduce and stabilize the sludge solids. In addition, the sludge treatment system also desirably must provide a final product which is fully suitable.
.J). ohne weitere physikalische oder chemische Behandlung endgültig beseitigt au werden« "Im Rahmen der konventionellen Praxis wird die Schlammbeseitigung im allgemeinen in der Weise vorgenommen, indem entweder eine Entleerung des Schlammes in das Meer, eine Verbrennung, eine Bodenaufschüttung oder eine Bodenverteilung erfolgt© In vielen Fällen wird von der Bodenbeseitigung Gebrauch gemacht und dies ist besonders attraktiv infolge der minimalen langfristigen Umwelteffekte· In der Tat kann die Bodenverteilung des Schlammes als in hohem Grade vorteilhaft angesehen werden, um die Erneuerung des Erdbodens zu unterstützen* Die Verwendung der Bodenverteilung im Sinne eines endgültigen Schlammbeseitigungsverfahrens verlangt je- .J). Without further physical or chemical treatment, it will be definitively eliminated. "In conventional practice, sludge removal is generally carried out by either dumping the sludge into the sea, incinerating, dumping or distributing the soil © In many cases soil remediation is used and this is particularly attractive due to the minimal long-term environmental effects · In fact, the soil distribution of the sludge can be considered highly beneficial to aid the regeneration of the soil * The use of soil distribution in terms of a final sludge disposal process requires
, x doch ein gut pasteurisiertes Endprodukt, so daß die Konzentra-. tion an pathogenen Organismen in dem Schlamm hinreichend gering ist, um eine mögliche Gefahr für die Gesundheit bei der Ver~ teilung des Schlammes zu vermeiden» x but a well-pasteurized final product, so that the concentration. tion of pathogenic organisms in which sludge is sufficiently low to avoid any potential health hazard in the distribution of the sludge »
Traditionell sind drei unterschiedliche Verfahren für die Behandlung.von ilbfallschlamm in hohem Maße nutzbar gemacht worden: Oxydationsbecken, anaerobe Faulung und aerobe-Faulung.Traditionally, three different methods of treating sludge have been extensively utilized: oxidation basins, anaerobic digestion and aerobic digestion.
Oxydationsbecken werden im allgemeinen in.der Form von vergleichsweise flachen ausgehobenen Becken in der Erde benutzt,Oxidation basins are generally used in the form of comparatively shallow excavated basins in the soil,
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die sich über eine bestimmte Bodenfläche erstrecken und Abwasser vor der endgültigen Beseitigung zurückhalten· Derartige Becken bieten die Möglichkeit zur biologischen Oxydation des organischen Materials durch die natürliche oder künstlich beschleunigte Übertragung von Sauerstoff aus der Umgebungsluft auf das Wasser· Während des Vorganges der Biooxydation werden die Peststoffe in dem Abwasser in einem gewissen Umfange biologisch abgebaut und setzen sich schließlich am Boden des .Beckens ab, wo sie anaerob werden können und weiterhin stabilisiert werden«, In periodischen zeitlichen Abständen kann das Becken entleert und der abgesetzte Schlamm ausgebaggert werden, um das Aufnahmevermögen des Beckens für die weitere Abwasserbehandlung zu erneuern* Der entnommene Schlamm wird zum Beispiel für die Bodenaufschüttung nutzbar gemacht« Oxydationsbecken repräsentieren somit ein funktionell einfaches System für die Behandlung von Abwasser und Schlamm« Die Verwendung der Oxydationsbecken weist jedoch einen begrenzten Nutzen auf, da die Unterhaltung solcher Becken ziemlich große Bodenflächen erfordert· Darüber hinaus kommt es durch diese Behandlungs- und Beseitigungsmethode zu keiner signifikanten Reduzierung der Konzentration an pathogenen Organismen in dem Schlamm»· These basins offer the possibility of biological oxidation of the organic material by the natural or artificially accelerated transfer of oxygen from the ambient air to the water · During the process of bio-oxidation become the pesticides Biodegraded to a certain extent in the effluent and eventually settling at the bottom of the basin, where they can become anaerobic and continue to be stabilized. "Periodically, the basin may be emptied and the settled sludge may be dredged to increase its absorption capacity Renewing the basin for further wastewater treatment * The extracted sludge is used, for example, for soil disposal «Oxydation basins thus represent a functionally simple system for the treatment of sewage and sludge« The use of oxy However, it is of limited use because the maintenance of such basins requires rather large floor areas. Moreover, this treatment and disposal method does not significantly reduce the concentration of pathogenic organisms in the sludge.
Die anaerobe Faulung ist im allgemeinen die am ausgedehnte« ßten verwendete Paulungsmethode zur Stabilisierung von konzentrierten organischen Peststoffen gewesen, wie sie aus Absetzbehältern, biologischen Filtern und Belebtschlammanlagen entfernt werden« Im Rahmen der allgemeinen Praxis wird der überschüssige Schlamm in großen, gewölbten Schlammfaulbehältern gesammelt, wo der Schlamm 20-30 Tage lang unter anaeroben Bedingungen vergoren wird· Die hauptsächlichen Gründe für die kommerzielle Übernahme der anaeroben Schlammfaulung sind die, daß dieses Verfahren in der Lage ist, große Volumina an verdünnten organischen Aufschiämmungen zu stabilisieren, daß es zu geringen Mengen an biologischen Peststoffen (Biomasse) beiträgt, einen relativ einfach zu entwässernden Schlamm er-Anaerobic digestion has generally been the most extensively used potting method for stabilizing concentrated organic pesticides as they are removed from settling tanks, biological filters and activated sludge plants. In general practice, the excess sludge is collected in large, curved sludge digestion tanks where The main reasons for the commercial takeover of anaerobic sludge digestion are that this process is able to stabilize large volumes of dilute organic insemination that it contains too small amounts of biological sludge Pesticides (biomass) contributes to a relatively easy-to-drainage sludge.
zeugt und zur Methangasgewinnung herangezogen werden kann· Außerdem ist verschiedentlich behauptet worden, daß die anaerobe Paulung einen pasteurisierten Schlamm ergibt. Selbst wenn diese Fähigkeit der anaeroben Paulung zur Pasteurisierung zweifelhaft ist, wird die anaerobe Paulung in der Praxis in hohem Maße verwendet^.weil diese Methode die Peststoffreste auf eine ziemlich stabile Porm reduziert, die zur Landaufschüttung verwendet werden kann, ohne dabei eine wesentliche Verunreinigung hervorzurufen» Die anaerobe Paulung wird in charakteristischer Weise in Großbehältern ausgeführt, in denen eine mehr oder weniger gründliche Durchmischung stattfindet, entweder mit Hilfe von mechanischen Rührwerken oder durch die Kreislaufführung des Schlammfaulbehälter-Druckgases« Eine derartige Durchmischung erhöht die Schlammstabilisationsreaktionen sehr rasch, und zwar durch die Herausbildung einer großen Zone der aktiven Zersetzung.In addition, it has been alleged on several occasions that anaerobic pelleting produces a pasteurized sludge. Even if this ability to anaerobic paste for pasteurization is doubtful, anaerobic panning is widely used in practice because this method reduces the pesticide residue to a fairly stable form that can be used for landfill without causing significant contamination »Anaerobic Pauling is characteristically carried out in large containers in which a more or less thorough mixing takes place, either with the help of mechanical stirrers or through the recirculation of the sludge digester compressed gas.« Such mixing increases the sludge stabilization reactions very rapidly Formation of a large zone of active decomposition.
Wie weiter oben angegeben wurde,5ist die anaerobe Paulung im allgemeinen bei langen Retentions- bzw· Verweilteiten in der Größenordnung von 20-30 Tagen ohne irgendeine Wärmezufuhr zu dem System praktisch durchgeführt wordene Es ist gemäß dem früheren Stand der Technik festgestellt worden, daß erhöhte Temperaturen in dem mesophilen Bereich von 30 0C bis 40 0C die Herabsetzung der Porderung im Hinblick auf die Verweilzeit auf etwa 12-20 Tage erleichtern« Eine solche Herabsetzung der Behandlungszeit ist eine Polge der Tatsache, daß die Größe der Aktivität der Organismen, die für die Paulung verantwortlich sind, in hohem Maße durch die Temperatur beeinflußt wird und in dem Temperaturbereich von 30 0C bis 40 0C in hohem Grade aktive mesophile Mikroorganismen den dominierenden mikrobiellen Kulturstamm in dem Schlamm darstellen, der den Paulungsprozeß durchläuft« Die besten Temperaturen für die mesophile Paulung liegen in dem Bereich von etwa 35 0C bis 38 0C mit Mindestretentionszeiten in der Größenordnung von 12-15 Tagen« Temperaturen bis 35 °C erhöhen die Geschwindigkeit der Paulung und können zu kürzeren Retentionszeiten füh-As indicated above, 5 is the anaerobic Paulung generally at long retention or · Verweilteiten in the order of 20-30 days, without any heat supply to the system practiced wordene It has been found according to the prior art that increased facilitate mesophilic temperatures in the range from 30 0 C to 40 0 C the reduction of the Porderung in terms of the residence time to about 12-20 days "such a reduction of the treatment time is a Polge the fact that the size of the activity of the organisms, the which are highly influenced by the temperature and in the temperature range from 30 0 C to 40 0 C represent highly active mesophilic microorganisms the dominant microbial culture strain in the mud undergoing the Pauling process The mesophilic Paulung are in the range of about 35 0 C to 38 0 C with Minimum retention times of the order of 12-15 days "Temperatures up to 35 ° C increase the speed of panning and can lead to shorter retention times.
ren, aber auf Kosten der funktioneilen Stabilität des Systems, währencbut at the expense of the functional stability of the system
langen«long"
während .Temperaturen unter 35 0C längere Retenti.onszeiten ver-comparable during .Temperaturen below 35 0 C longer Retenti.onszeiten
Während der anaeroben Paulung wird Methangas erzeugt und in charakteristischer Weise in Verbrennungsheizgeräten verwendet, um die Wärmeverluste des anaeroben Paulungssystems zukompensieren, welches bei einer erhöhten Temperatur arbeitet· Saisonbedingte TemperatürSchwankungen und Fluktuationen hinsichtlich der Konzentration an suspendierten Peststoffen in dem Abwasserschlamm weisen jedoch einen signifikanten Einfluß sowohl auf die Methangaserzeugung als auch auf die Wärmemenge auf, die notwendig ist, um die Paulungszone auf dem gewünschten Betriebsniveau der erhöhten Temperatur zu halten» Wenn Bedingungen einer erhöhten Temperatur in der anaeroben Paulungszone während des ganzen Jahres aufrechterhalten werden müssen, stellt als Polge eine zusätzliche Wärmequelle im allgemeinen ein wesentliches Element der Anlage des Schlammfaulungssystems dare During anaerobic pelleting, methane gas is produced and used in characteristically in combustion heaters to compensate for the heat losses of the anaerobic potting system operating at an elevated temperature. Seasonal temperature fluctuations and fluctuations in the concentration of suspended pesticides in the sewage sludge, however, both have a significant impact the generation of methane gas as well as the amount of heat necessary to maintain the pumphead at the desired operating level of elevated temperature. If conditions of elevated temperature in the anaerobic pilling zone need to be maintained throughout the year, Polge provides an additional heat source In general, an essential element of the system of sludge digestion system e
Da die Geschwindigkeiten der anaeroben Paulung und die sich dabei ergebenden Bildungsgeschwindigkeiten des Methangases . sehr stark durch den Gehalt des Schlammes an suspendierten Peststoffen, der der Behandlung ausgesetzt wird, und durch das Temperaturniveau in der Paulungszone beeinflußt werden, ist es im allgemeinen erwünscht, dem Schlammfaulbehälter einen möglichst konzentrierten Schlamm zuzuführen· Auf diese Weise werden die Wärmeverluste in dem ausströmenden stabilisierten Schlammstrom, der aus dem anaeroben .Schlammfaulbehälter zum Austrag gelangt, auf ein Mindestmaß herabgesetzt, während die Erzeugung des gasförmigen Methans in dem Schlammfaulbehälter auf einen Maximalwert gesteigert wird« Sogar mit solchen Maßnahmen' ist es jedoch schwierig, erhöhte Temperaturen in der anaeroben Paulungszone wirtschaftlich aufrechtzuerhalten, im besonderen in den Wintermonaten» Darüber hinaus können sogar vergleichsweise geringfügige Temperaturschwankungen inAs the rates of anaerobic Paulung and the resulting rates of formation of methane gas. It is generally desirable to add sludge to the mud sludge tank as much as possible. Thus, the heat losses in the effluent will be greatly affected by the sludge content of suspended sludge exposed to treatment and by the temperature level in the scrubber zone stabilized sludge stream discharging from the anaerobic sludge digestion tank is minimized while maximizing the production of gaseous methane in the sludge digestion tank. However, even with such measures, increased temperatures in the anaerobic compaction zone are difficult In addition, even comparatively minor temperature fluctuations in
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der anaeroben Paulungszone zu einer unverhältnismäßig schwerwiegenden Störung des Verfahrens und zu einem Sauerwerden des Inhaltes des Schlammfaulbehälters führen, wie gut bekannt ist·the anaerobic zone of pumice results in a disproportionately serious disturbance of the process and in soaking of the content of the sludge digestion tank, as is well known
Bei dem anaeroben Paulungsverfahren durchlaufen die Schlammfeststoffe, die der Behandlung unterworfen werden, im wesentlichen drei unterschiedliche, aufeinander folgende Behänd- lungsphasen: Zunächst handelt es sich um eine Periode der löslichmachung, dann folgt eine Periode der intensiven Säurebildung (Azidifikation) und schließlich haben wir es drittens mit einer Periode der.intensiven Faulung und Stabilisierung (Vergasung) zu tun* Jede dieser Stufen wird charakterisiert durch die Hervorbringung von verschiedenartigen Zwischen- und Endprodukten in der Paulungszone· Unter normalen Arbeitsbedingungen treten alle drei Phasen simultan auf* Die hauptsächlichen Gase, die während der abschließenden Vergasungsphase erzeugt werden, sind Methan und Kohlendioxid, die normalerweise mehr Bis 95 % des entwickelten Gases ausmachen, wobei ein Anteil von Methan mit 65-70 % zu. verzeichnen ist« Die Entstehung des Methangases bei der anaeroben Paulung ergibt sich auf Grund des Abbaues vieler Verbindungen durch zahlreiche voneinander abhängige biochemische Umsetzungen, die in einer methodischen und integrierten Art und Weise stattfinden« Die komplizierten organischen Spezies in dem Schlamm werden durch eine Abart von gewöhnlichen Bakterien, den sogenannten säurebildenden Bakterien, in flüchtige Säuren und Alkohole ohne die Bildung von Methan umgewandelt· Diese Produkte der säurebildenden Phase werden anschließend durch eine andere Abart von Bakterien, die als Methanbildner' bekannt 'sind, in Methan umgewandelt«In the anaerobic Pauling process, the sludge solids that are subjected to the treatment undergo essentially three distinct successive stages of agitation: first, a period of solubilization, then a period of intense acidification (acidification), and finally we have it third, to do with a period of intensive digestion and stabilization (gasification). Each of these stages is characterized by the production of various intermediate and final products in the Pauling zone. Under normal working conditions, all three phases occur simultaneously the final gasification phase are methane and carbon dioxide, which normally make up more than 95 % of the evolved gas, with a methane content of 65-70 %. "The genesis of methane gas in anaerobic fermentation is due to the degradation of many compounds through numerous interdependent biochemical transformations that take place in a methodical and integrated manner." The complex organic species in the mud become a variant of ordinary Bacteria, the so-called acid-forming bacteria, converted into volatile acids and alcohols without the formation of methane · These products of the acid-forming phase are then converted into methane by another variety of bacteria 'known' as methanogens. «
Die fakultativen säurebildenden Bakterien, von denen im Rahmen der anaeroben Paulung Gebrauch gemacht wird, sind abgehärtet und in hohem Grade beständig gegen Verfahrensänderungen in ihrer Umgebung. Die methanbildenden Bakterien erfordern andererseits anaerobe Bedingungen und verhalten sich außeror-The facultative acid-forming bacteria used in anaerobic sequestering are hardy and highly resistant to process changes in their environment. On the other hand, the methanogenic bacteria require anaerobic conditions and behave abnormally.
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dentlich empfindlich auf Verfahrensänderungen in ihrer Umgebung· Aus diesen Gründen darf kein Sauerstoff in der anaeroben Faulungszone vorhanden sein. Die unabsichtliche Einführung von Luft i¥i den Schlammfaulbehälter wird sich sowohl auf die Methanvergärung nachteilig auswirken als auch zu einer möglicherweise gefährlichen Situation auf Grund einer Vereinigung des brennbaren Methangases mit dem Sauerstoff führen« Außerdem verhalten sich die methanbildenden Bakterien auf solche Verfahrensbedingungen, wie beispielsweise pH-Änderungen und Vorhandensein von Reinigungsmitteln, von Ammoniak und Sulfiden, empfindliche In dieser Hinsicht ist die Temperaturstabilität der anaeroben Faulungssone von besonderer Wichtigkeit? Die methanbildenden Bakterien, die bei dem Faulungsvorgang notwendig sind, verhalten sich in hohem Grade empfind-extremely sensitive to process changes in their environment · For these reasons, no oxygen should be present in the anaerobic digestion zone. The inadvertent introduction of air into the sludge digestion tank will both adversely affect methane digestion and lead to a potentially hazardous situation due to the confluence of combustible methane gas with oxygen. In addition, the methanogenic bacteria will behave in such process conditions as, for example, pH Changes and Presence of Detergents, Ammonia and Sulfides, Sensitive In this regard, the temperature stability of anaerobic digestion zones is of particular importance ? The methanogenic bacteria required in the digestion process are highly sensitive to
. lieh gegenüber TemperaturSchwankungen, die ihre Aktivität und Lebensfähigkeit herabsetzen, was zu einem übermäßig starken, relativen Wachstum der säurebildenden Bakterien führt« Dies führt wiederum zu einem unzureichend stabilisierten Schlamm und zu einem Schlammprodukt, welches sich Ohne weitere Behandlung nicht zur Landaufschütung oder'zu einer ähnlichen Beseitigung eignet« Des weiteren weisen diese methanbildenden Bakterien eine relativ geringe Wachstumsgeschwindigkeit auf und ein solcher Faktor bedingt die langen Retentionszeiten, von, This leads to an insufficiently stabilized sludge and to a sludge product which, without further treatment, is not used for landfill or a similar one In addition, these methanogenic bacteria have a relatively low growth rate and such a factor causes the long retention times of
' denen bei der anaeroben Faulung sogar bei den mesophilen Temperaturen Gebrauch zu machen ist» Infolge dieser geringen Wachstumsgeschwindigkeit besteht die Gefahr- des Herauswaschens der methanbildenden Organismen aus dem Schlammfaulbehälter, wenn die Retentionszeit.der Schlammfeststoffe in dem betreffenden Behälter über die weiter oben beschriebenen unteren Grenzen der Verweilzeiten hinaus verringert wird« Weil der anaerobe Schlammfaulbehälter somit lange Retentionszeiten -erfordert, um das Vorhandensein von methanbildenden Bakterien zu gewährleisten, und die Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden Schlammes zu der Faulungszone im allgemeinen ziemlich gering ist, sind die Forderungen im Hinblick auf dasDue to this low growth rate, there is a danger of washing out the methanogenic organisms from the sludge digestion tank when the retention time of the sludge solids in the respective tank exceeds the lower limits described above Thus, because the anaerobic sludge digestion tank requires long retention times to ensure the presence of methanogenic bacteria, and the flow rate of the influent sludge to the digestion zone is generally quite low, the demands are
Fassungsvermögen des Schlammfaulbehälters sehr erheblich· Die Arbeitsweise bei einer erhöhten Temperatur ist somit schwierig, es wird eine erhebliche Wärmezufuhr zu dem Schlammfaulbehälter zusammen mit einer genauen Kontrolle und Regelung der Temperatur des Schlammfaulbehälters, verlangt· Wie weiter oben-erörtert, hat das Verfahren gemäß dem älteren Stand der-Technik unter Berücksichtigung dieser Überlegungen von dem Methangas Gebrauch gemacht, welches durch den anaeroben Paulungsvorgang erzeugt wurde* Dieses Gas wurde als Heizbrennstoff für den Schlammfaulbehälter verwendet, um eine konstante erhöhte Temperatur sogar unter extremen Umgebungstemperaturschwankungen aufrechtzuerhalten« Eine derartige Verwendung des Methangases hat sich.als wirksam erwiesen, den großen Bedarf des Verfahrens an Wärmeenergie auf einen Mindestwert herabzusetzen« ' .The capacity of the sludge digestion tank is very considerable. The operation at an elevated temperature is thus difficult, it requires a considerable supply of heat to the sludge digestion tank together with a precise control and regulation of the temperature of the sludge digestion tank. As discussed above, the process according to the prior art State of the art, taking into account these considerations, made use of the methane gas produced by the anaerobic Pauling process * This gas was used as a fuel for the sludge digester to maintain a constant elevated temperature even under extreme ambient temperature fluctuations. "Such use of the methane gas has become 'proved to be effective in minimizing the great need for the heat energy process''.
Im Sinne einer Alternative zu den vorhergehenden Methoden kann der biologisch abbaubare Schlamm unter aeroben Bedingungen aufgeschlossen werden« Pur diese Zwecke ist in der Praxis im allgemeinen Luft als Oxydationsmittel eingesetzt worden* Es ist bekannt, daß die aerobe Paulung bei erhöhten Temperaturen rascher vonstatten geht«. Wenn die Temperatur über 35 °C hinaus ansteigt, nimmt die Gesamtheit der mesophilen Mikroorganismen ab und die thermophilen Pormen nehmen zue Der Temperaturbereich von 45 0C bis 75 0C gilt oftmals als der thermophile Bereich, in dem die thermophilen Bakterien vorherrschen und die meisten mesophilen Bakterien tot sind« Über diesen Bereich hinaus nehmen die thermophilen Bakterien ab und bei 90 0C wird das System im wesentlichen steril· Wegen der rascheren Oxydation des Schlammes wird bei der thermophilen Paulung eine vollständigere Entfernung der biologisch abbau.baren, flüchtigen, suspendierten Feststoffe erreicht als während derselben Zeitdauer der Paulung bei der Umgebungstemperatur· Ein stabilerer Rückstand ist zu verzeichnen, der ohne weitere. Unannehmlichkeit beseitigt werden kann· Es gilt ebenfalls als erwiesen, daß die thermophile Paulung in wirksamer Weise pathogene Bakterien inAs an alternative to the preceding methods, the biodegradable sludge can be digested under aerobic conditions. "Purely these purposes have been used in practice in general as an oxidizing agent. It is known that aerobic precipitation is faster at elevated temperatures." If the temperature rises above 35 ° C addition, the entirety of mesophilic microorganisms decreases and the thermophilic Pormen take e The temperature range of 45 0 C to 75 0 C is often considered the thermophilic region in which predominate the thermophilic bacteria, and most mesophilic bacteria are dead, "About this range take the thermophilic bacteria and at 90 0 C, the system is essentially sterile · Because of the rapid oxidation of the sludge is biologically abbau.baren more complete removal in the thermophilic Paulung of volatile suspended solids achieved as during the same period of Paulung at ambient temperature · A more stable residue is recorded, which without further. Discomfort can be eliminated. It is also proved that the thermophilic coloring agent effectively removes pathogenic bacteria
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2 03 442 - moSchlamm reduzieren oder eliminieren kann, wodurch mögliche Gefahren für die Gesundheit in Verbindung mit der Beseitigung des Schlammes vermieden werden·2 03 442 - reduce or eliminate sludge, thereby avoiding potential health hazards associated with sludge removal ·
Wenn Systeme für diffuse Luft Verwendung finden, um den Sauerstoff für die Paulung zu liefern, wobei die Luft durch die Hauptmasse des Schlammes in einem Schlammfaulbehälter hindu-rchtritt und frei·; zur Atmosphäre abgelassen wird, weisen die .Wärmeverluste des Schlammes unter Wärmeabgabe an die Luft, die durch den Schlammfaulbehälter hindurchtritt, die Tendenz auf, erhebliche Werte anzunehmen Als Folge hiervon hat die aerobe Paulung unter Verwendung von Luft bis jetzt in typischer Weise der Paulung mit mesophilen Mikroorganismen entsprochen© Luftsysteme finden im allgemeinen keine Verwendung, um die thermophile .Paulung auszuführen,' sofern nicht eine wesentliche Wärmeenergie ohne Schwierigkeit zur Verfügung steht, um die Temperatur des Schlammes in dem Schlammfaulbehälter in dem thermophilen Temperaturbereich aufrechtzuerhalten Eine derartige Situation kann beispielsweise vorkommen, wenn sich das Paulungssystem in der unmittelbaren Uähe eines Kraftwerkes befindet, welches große Mengen an Abwärme erzeugt, so daß eine solche Wärmeenergie im wesentlichen zur Verwendung in der Paulungsanlage "frei" zur Verfügung steht« Die Luft erfhält nur 21 % Sauerstoff und nur etwa 5-10 % des Sauerstoffgehaltes werden davon.gelöste Als Polge davon muß eine sehr große Luftmenge verwendet worden, um den Sauerstoffbedarf zu decken^ und die fühlbare Wärme der "verbrauchten" Luft sowie die latente Wärme, die erforderlich ist, um die verbrauchte Luft mit Wasserdampf zu sättigen, sind wesentlich* Als Polge dieser Wärme-verluste bei der Luftfaulung sind die Einflüsse der autothermischen Wärme im allgemeinen unbedeutender und sehr große Mengen an äußerer Wärme werden benötigt, um die Temperaturen auf den vorteilhaften Hiveaus zu halten*When diffused air systems are used to deliver the oxygen to the tank, the air passes through the bulk of the slurry in a sludge digester and releases freely; to the atmosphere, the heat losses of the sludge with heat release to the air passing through the sludge digestion tank tend to assume substantial values. As a result, aerobic filtration using air has typically been associated with mesophilic clumping to date Microorganisms are met © air systems are generally not used to carry out the thermophilic .Paulung 'unless there is significant heat energy available without difficulty to maintain the temperature of the sludge in the sludge digester in the thermophilic temperature range Such a situation may occur, for example the potting system is in the immediate vicinity of a power plant producing large amounts of waste heat so that such heat energy is essentially "free" for use in the potting plant. The air only has 21 % oxygen and only sth A 5-10 % of the oxygen content is derived from it. As a result of this, a very large amount of air has been used to meet the oxygen demand and the sensible heat of the "spent" air and the latent heat required to consume the spent air saturating with water vapor are essential * As a result of these heat losses during air digestion, the effects of autothermal heat are generally insignificant and very large amounts of external heat are needed to keep the temperatures at the advantageous levels *
Es ist bekannt, daß die Wärmeverluste bei der aeroben Paulung in/hohem Maße durch die Verwendung eines sauerstoffangereicher-It is known that the heat losses in aerobic panning are / is greatly enhanced by the use of an oxygen-enriched
2 OB 442 --M - Berlin,d.8o3.19792 OB 442 --M - Berlin, d.8o3.1979
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ten Gases statt der Luft reduziert werden können« Wenn der Sauerstoff in wirksamer Weise verwendet wird, ist die Gasmenge j die dem Schlammfaulbehälter zugeführt und aus diesem abgelassen werden muß, erheblich kleiner im Vergleich zu der entsprechenden luftmenge, weil ein großer Mengenanteil an Stickstoff oder der gesamte Stickstoff vorher entfernt worden ist β Die Wärmeverluste infolge des fühlbaren Erwärmens des Gases und auf Grund der Wasserverdampfung in das Gas werden herabgesetzt» Diese Verringerungen der Wärmeverluste sind für die autothermische ¥/ärme allein ausreichend, di© Temperatur auf einem solchen Niveau zu halten, welches be-' trächtlich über dem Umgebungstemperaturniveau liegt, so daß die Paulungsζone in der Lage ist, in wirksamer Weise in dem thermophilen Temperaturbereich zu arbeiten, wobei eine geringfügige oder keine äußere Wärmeaufuhr zur Unterhaltung des Paulungsvorganges erfolgt« Da die thermophile Stabilisierung viel rascher als die mesophile Stabilisierung vonstat- ' ten geht, wird die erforderliche Verweil«- bzw»- Retentions« zeit in der aeroben Paulungszone in hohem Maße gemäß der thermophilen Verfahrensweise reduziert« Dies wiederum-erlaubt die Verwendung von kleineren Becken, wodurch des v/eiteren die Wärmeverluste gegenüber der Umgebung herabgemindert v/erden. Wegen der rascheren Oxydationsgeschwindigkeit des Schlammes kann die thermophile aerobe Paulung in geeigneter Weise zu einer hohen Verringerung der biologisch abbaubaren, flüchtigen Peststoffe beitragen« Eo handelt sich dabei zum Beispiel um Verringerungen an Peststoffen in der Größenordnung von 80-90 % bei vergleichsweise kurzen Schlammretentionszeiten von 3 bis 10 Tagen«If the oxygen is used effectively, the amount of gas j which must be supplied to and discharged from the sludge dewatering tank is considerably smaller compared to the corresponding amount of air, because a large amount of nitrogen or total nitrogen has been removed beforehand. The heat losses due to the sensible heating of the gas and the evaporation of water into the gas are reduced. These reductions in heat losses are sufficient for the autothermal heat alone to maintain the temperature at such a level. which is considerably above the ambient temperature level, so that the Paulung®one is able to work effectively in the thermophilic temperature range, with little or no external heat being taken to maintain the Pauling process. Since the thermophilic stabilization is much faster than the meso In the aerobic zone, the required dwell time in the aerobic zone is reduced to a high degree in accordance with the thermophilic procedure. This, in turn, allows the use of smaller basins, thus reducing heat loss reduced to the environment. Due to the faster rate of oxidation of the sludge, the thermophilic aerobic treatment may suitably contribute to a high reduction of biodegradable, volatile pesticides. Eo is, for example, reductions in pesticides of the order of 80-90 % with comparatively short sludge retention times of 3 up to 10 days «
Trota ihrer wesentlichen Attraktivität weist die thermophile aerobe Paulung mehrere damit in Verbindung stehende Nachteile im Verhältnis zu der anaeroben Paulung auf* Da der thermo** phile aerobe Paulungsprozeß seinem Wesen nach oxydativ ist,In view of its essential attractiveness, thermophilic aerobic precipitation has several associated disadvantages in relation to anaerobic precipitation. Since the thermophilic aerobic panning process is intrinsically oxidative,
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wird bei diesem Verfahren zunächst als Biooxydationsreaktionsprodukt ein Gas erzeugt, welches Kohlendioxid und Wasserdampf enthält, die keiner weiteren Verwendung zugeführt werden könnenf sondern vielmehr in wünschenswerter Weise in die Atmosphäre abgelassen werden» Im Gegensatz dazu wird bei der anaeroben Faulung Methangas erzeugt, welches als Reaktionsnebenprodukt anfällt« Dieses, Gas kann der Behandlungsanlage entnommen werden und eignet sich auch als Heizgas zur Befriedigung des Wärmeenergiebedarfes in Verbindung mit der Faulung bei erhöhten Temperaturen« Außerdem erfordert die aerobe Faulnngszone einen viel größeren Arbeitsaufwand im Hinblick auf das Mischen und die Gas/Schlamm-Berührung, als dies bei dem anaeroben Faulungssystem für das Durchmischen des Inhaltes der Schlammfaulbehälter erforderlich iste In this process, a gas is initially produced as bio-oxidation reaction product which contains carbon dioxide and water vapor which can not be used further f but rather be discharged into the atmosphere in a desirable manner. In contrast, during the anaerobic digestion, methane gas is produced which acts as reaction by-product This "gas can be taken from the treatment plant and is also suitable as a heating gas to meet the heat energy needs associated with digestion at elevated temperatures." In addition, the aerobic fumigation zone requires much greater mixing and gas / slurry contact effort than is necessary in the anaerobic digestion system for mixing the contents of the sludge digestion tanks e
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für die Schlammfaulung vorzustellen«The aim of the present invention is to present an improved process for sludge digestion «
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ©in Verfahren zur Schlammfaulung unter aeroben/anaeroben Bedingungen zu schaf» fen, das der steigenden Abwasserbeseitigung bei Einhaltung der Umweltsehutzbestimmungen gerecht wird und das geeignet ist, die Schlammfeststoffe wirtschaftlicher und γ/irksamer als bisher zu beseitigen»The invention has for its object to provide © in sludge digestion processes under aerobic / anaerobic conditions, which meets the increasing wastewater disposal while complying with environmental protection regulations and which is suitable for eliminating the sludge solids more economically and γ / more effectively than hitherto. »
Mit kurzen ?/orten läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Schlammfaulung durch die folgenden Schritte kennzeichnen: Einführung des Schlammes und des Belüftungseinsatzgases, bestehend aus wenigstens 20 VoI·-$ Sauerstoff, in eine erste Faulungszone und Mischung der Bestandteile in dieser ersten Faulungszojxe in ausreichender Menge und Geschwindigkeit zurWith short locations, the sludge digestion process of the present invention can be characterized by the following steps: introduction of the sludge and aeration feed gas consisting of at least 20% vol. Oxygen into a first digestion zone and mixing of the constituents in this first digestion complex in sufficient quantity and speed to
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aeroben Faulting des Schlammes, während der Gesamt gehalt des Schlammes an suspendierten Feststoffen (MLSS) v/enigatens in der Größenordnung von 20000 mg/1 und die Temperatur des Schlammes im Bereich von 350C bis 750C in der ersten Faulungszone aufrechterhalten werdene aerobic sludge sludge while maintaining the total sludge content of suspended solids (MLSS) v / enigatens of the order of 20,000 mg / l and the temperature of the sludge in the range of 35 0 C to 75 0 C in the first digestion zone e
Die vorhergehende aerobe Faulung wird fortgesetzt während einer Schlainmjjetentions·» bzw« Verweilzeit (Dauer) von 4 bis 48 Stunden zum Zwecke einer teilweisen Reduzierung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Feststoffen, der der ersten Faulungszone zugeführt wurde, wobei der teilweise stabilisierte Schlamm aus der ersten Faulungszone ausgetragen wird· Dieser ausgetragene und teilweise stabilisierte Schlamm wird anschließend in einer geschlossenen zv/eiten Faulungszone auf anaerobem Wege aufgeschlossen, währendThe previous aerobic digestion is continued during a Schlainmjjetentions · "residence time (duration) of 4 to 48 hours for the purpose of partially reducing the content of sludge to biodegradable, volatile, suspended solids, which was fed to the first digestion zone, the partial stabilized sludge is discharged from the first digestion zone. This discharged and partially stabilized sludge is then anaerobically digested in a closed, continuous digestion zone while
die Temperatur des Schlammes in dieser zweiten Faulungszone im Bereich von 25 0C bis 60 0C unter Einhaltung einer ausreichenden Feststoffretentionszeit (Dauer) aufrechterhalten wird, um zu einer weiteren Reduzierung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen auf weniger als etwa 40 % des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Feststoffen zu gelangen, der der ersten Faulungszone zugeleitet wurde, und dabei Methangas zu bilden* Der weiterhin stabilisierte Schlamm und das Methangas werden aus der zweiten Faulungszone ausgetragen« . .the temperature of the sludge in this second digestion zone is maintained in the range of 25 ° C to 60 ° C while maintaining a sufficient solids retention time (duration) to further reduce the sludge content of biodegradable, volatile, suspended solids to less than about To obtain 40 % of the sludge's content of biodegradable, volatile, suspended solids fed to the first digestion zone, producing methane gas. The still-stabilized sludge and methane gas are discharged from the second digestion zone. " ,
Die Bezeichnungsweise "Schlamm", von der hier Gebrauch gemacht wird, bedeutet ein Gemisch aus Feststoffen und einer Flüssig» keit, gekennzeichnet durch eine Feststoffphase und eine damit verbundene Flüssigkeitsphase, wobei sich die Feststoffe wenigstens teilweise biologisch abbaubar verhalten, d»h*, sie ßind in der Lage, durch die Einwirkung von lebenden Mikroorganismen abgebaut zu werden· Biologisch abbaubare Schlammmassen werden im allgemeinen entsprechend ihrem Gehalt an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Feststoffen (BYSS) gekennzeichnet und auch durch ihren Gehalt an flüchtigen, suspendierten Feststoffen (VSS), wobei der letztere Parameter sowohl die biologisch abbaubaren als auch die biologisch nicht abbaubaren flüchtigen, suspendierten Feststoffe beinhaltet* Gemäß dem hier verwendeten Sprachgebrauch stellt der "Gehalt an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Feststoffen" im wesentlichen die maximale Reduzierung des Gehaltes an Feststoffen dar, die durch die aerobe Schlammfaulung erreichbar ist« Die Durchführung erfolgt dabei durch die Belüftung des Schlammes mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei der Umgebungstemperatur, zum Beispiel bei 20 °c. Es wird in diesem Zusammenhang von der Annahme ausgegangen, daß die maximale Verringerung des Feststoffgehaltes nach einer Belüftungsdauer von 30 Tagen erreicht wird* Spezifizierungen für eine solche Bestimmung sind in dem Buch von YLW· Eckenfelder undThe term "slurry" as used herein means a mixture of solids and a liquid characterized by a solid phase and a liquid phase associated therewith, the solids being at least partially biodegradable, ie, they Biodegradable Mud Masses are generally characterized according to their content of Biodegradable, Volatile, Suspended Solids (BYSS) and also by their Volatile Suspended Solids (VSS) content, the latter parameter includes both biodegradable and non-biodegradable volatile suspended solids. As used herein, "biodegradable, volatile, suspended solids content" is essentially the maximum reduction in solids content It can be reached by aerating the sludge with an oxygen-containing gas at ambient temperature, for example at 20 ° C. In this connection, it is assumed that the maximum reduction of the solids content is achieved after aeration period of 30 days * Specifications for such a determination are given in the book by YLW · Eckenfelder and
-yf--yf-
D.L. Ford mit dem Titel "Kontrolle der Wasserverschmutzung", The Pemberton Press, 1970, Seite 152, zu finden· Durch die Bestimmung der VSS-Werte für den frischen Schlamm und der analogen Werte nach einer Belüftungsdauer von 30 Tagen kann der biologisch abbaubare Bruchteil des Gesamt-VSS-Gehaltes wie folgt berechnet werden:D.L. Ford, entitled "Control of Water Pollution", The Pemberton Press, 1970, page 152. · By determining the VSS values for the fresh mud and analog values after aeration time of 30 days, the biodegradable fraction of the total VSS content can be calculated as follows:
VSS (frisch) - YSS (nach 30 Tagen) VSS (frisch)VSS (fresh) - YSS (after 30 days) VSS (fresh)
Gemäß dem.hier verwendeten Sprachgebrauch bedeutet der "Gehalt an flüchtigen, suspendierten Peststoffen" (VSS) eines Schlammes den Gehalt an flüchtigen Peststoffen des Schlammes gemäß der Bestimmung nach den Prüfungen 224A. und 224B in den"Standardverfahren für die Untersuchung von Wasser und Abwasser", 13* Auflage (1971), gemeinsam veröffentlicht durch die Amerikanische Gesellschaft für das Gesundheitswesen, durch die Amerikanische Wasserwerks-Gesellschaft und durch die Vereinigung zur Kontrolle der Wasserverschmutzung, auf den Seiten 535-536* Die Bezeichnungsweise "stabiliiserter Schlamm" bezieht sich auf einen Schlamm mit einem reduzierten Gehalt an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen im Anschluß an eine Paulungsbehandlung und als Folge einer solchen Faulungsbehandlungo "Schlaminretentionszeit" bedeutet gemäß dem hier verwendeten Sprachgebrauch die durchschnittliche Dauer, während der sich der Schlamm in einer gegebenen Paulungszone befindet« Die Berechnung dieser Retentions- bzw» Verweilzeit erfolgt dabei nach der folgenden Formel:As used herein, VSS of a sludge means the volatile sludge content of the sludge as determined by Examinations 224A. and 224B in the "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater", 13th Edition (1971), published jointly by the American Society for Health Care, by the American Waterworks Society and by the Association for the Control of Water Pollution, on the pages 535-536 * The term "stabilized sludge" refers to a sludge having a reduced content of biodegradable, volatile, suspended pesticides following a pumice treatment and as a result of such purging treatment. "Slurry retention time" means average duration as used herein during which the sludge is in a given zone of compaction. "The calculation of this retention time is carried out according to the following formula:
wobei; T' .= Schlammretentionszeit (in Tagen oder Stunden); V-,'= Schlammvolumen in der Paulungszone während der Behandlung (in ft ); undin which; T '. = Mud retention time (in days or hours); V -, '= sludge volume in the pilling zone during treatment (in ft); and
Q0 = Volumenströmungsgeschwindigkeit des SchlammesQ 0 = volume flow velocity of the sludge
3 bei der Zuführung zu der Paulungszone (in ft /Tag3 at the delivery to the Pauling zone (in ft / day
oder in ft /Stunde).or in ft / hour).
-M--M-
Entsprechend dem hier verwendeten Sprachgebrauch bedeutet die Ausdrucksweise "aerobe Faulung" den biologischen Abbau der Schlammfeststoffe* Die Durchführung dieser Faulung erfolgt dabei unter der Einwirkung von aeroben Mikroorganismen· Eine derartige Faulung verlangt, daß Sauerstoff in der flüssigen Schlammphase gelöst wird, so daß er den Mikroorganismen in dem Schlamm zugänglich iste Die Auflösung des Sauerstoffes muß in ausreichender Menge und Geschwindigkeit erfolgen, so daß dem Sauerstoffbedarf für den biologischen Abbau ent- sprechen wird* Gemäß dem hier verwendeten Sprachgebrauch bedeutet die Ausdrucksweise "Mischung des Schlammes und des Belüftungseinsatzgases in ausreichender Menge und Geschwindigkeit zur aeroben Faulung des Schlammes" entweder eine Anreicherung des Schlammes mit Sauerstoff bei einer Geschwindigkeit, die wenigstens gleich 10 % des Wertes der empirisch bestimmten 'spezifischen Geschwindigkeit der Säuerstoffaufnähme (SOUR) ist, bestimmt nach dem Verfahren, welches weiter unten naher erläutert wird, oder eine Anreicherung des Schlammes mit Sauerstoff mit den relativen Mengen des Belüftungseinsatzgases und wobei der Schlamm und die Belüftungsgeschwindigkeit ausreichen, um die Verwertung von wenigstens 0,03 lbs Sauerstoff je Ib der flüchtigen, auspendierten Feststoffe in dem Schlamm zu erzielen, der der ersten Faulungszone zugeführt wurdee Oder es handelt sich umuirgendeine geeignete alternative quantitative Bestimmung des Schlamm/Belüftungseinsatzgas-Verhältnisses während der Berührungsstufe, welches ausreicht, um das Vorhandensein der aeroben Faulung in der ersten Faulungszone zu gewährleisten« Dies entspricht dann der Definition der aeroben Faulung gemäß der weiter oben angegebenen Erläuterung« '.··..As used herein, the term "aerobic digestion" means the biodegradation of the sludge solids. * This digestion is carried out under the action of aerobic microorganisms. Such digestion requires that oxygen be dissolved in the liquid sludge phase so that it can be absorbed by the microorganisms available in the slurry is e the dissolution of the oxygen must be in a sufficient quantity and velocity such that the oxygen demand for biodegradation will speak corresponds * According used herein, the language, the expression "mixture of the sludge and the aeration feed gas in an amount sufficient means and Sludge aerobic digestion rate "either an oxygen enrichment of the sludge at a rate at least equal to 10 % of the value of the empirically determined specific acid uptake rate (SOUR), determined according to A process, which will be explained in more detail below, or an oxygen enrichment of the sludge with the relative amounts of aeration feed gas and wherein the sludge and aeration rate are sufficient to recover at least 0.03 lbs of oxygen per lb of volatile, suspended solids in the sludge Or it is any suitable alternative quantitative determination of the sludge / aeration feed gas ratio during the contact step, sufficient to ensure the presence of aerobic digestion in the first digestion zone. "This then corresponds to the definition aerobic digestion according to the explanation given above.
In der Ausdrucksweise der spezifischen Geschwindigkeit der Säuerstoffaufnähme können die Forderungen bezüglich der Anreicherung des Schlammes mit Sauerstoff, die für die aerobe Faulung notwendig ist, in geeigneter Weise in ÜbereinstimmungIn the expression of the specific rate of acid intake, the requirements for the enrichment of the sludge with oxygen, which is necessary for the aerobic digestion, suitably in accordance
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mit dem folgenden Verfahren festgelegt werden» Dieses ist ohne weiteres im Sinne einer Methode im Versuchsmaßstab zur Identifizierung des Sauerstoffbedarfes des Schlammes anwendbar« Der zu behandelnde Schlamm strömt dabei durch einen kleinen Versuchsbehälter mit einer ausreichenden Volumenströmungsgeschwindigkeit hindurch, um die vorbestimmte Schlammretentionszeit zu erreichen, die für die aerobe Faulung ausgewählt wurde© Diese Retentionszeit für die aerobe Faulung liegt erfindungsgemäß im Bereich von 4 bis 48 Stundene Dabei erfolgt die Berührung des Schlammes mit einem Belüftungsgas mit wenigstens 50 Vol»-% Sauerstoff· Die Belüftung wird in der Weise ausgeführt, indem eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff (D„0e) von wenigstens 2 mg/1 in dem Schlamm aufrechterhalten wird, gemäß Messung mit irgendeiner geeigneten D.O0-Meßsonde bekannter Bauarte Während der Belüf tung wird der Schlamm in dem Versuchsbehälter auf der vorbestimmten Temperatur gehalten, ausgewählt für die aerobe Pau-Diese Temperatur entspricht für die erfindungsgemäßeThe sludge to be treated flows through a small test vessel at a sufficient volumetric flow rate to reach the predetermined sludge retention time required for the sludge retention time © has been selected, the aerobic digestion This retention time for the aerobic digestion is according to the invention in the range of 4 to 48 hours e where contact of the sludge takes place with a ventilation gas comprising at least 50 vol »-% oxygen · the aeration is performed in such a manner by a Concentration of dissolved oxygen (D "0 e ) of at least 2 mg / l in the sludge is maintained, as measured by any suitable DO 0 measuring probe of known type. During the aerating, the sludge in the test vessel is kept at the predetermined temperature, excl Selected for the aerobic Pau-This temperature corresponds to the invention
aerobe Paulung dem Bereich von 35 0C bis 75 DC· Die vorhergehende Versuchsbehandlung des Schlammes, bei der eine Verdünnung des einströmenden Schlammes in den Versuchsbehälter mit Leitungswasser zur Erlangung des erforderlichen De0.-Wertes von wenigstens 2 mg/1 notwendig sein kann, wird bis zur Erreichung eines stationären Zustandes durchgeführt» Zur Erreichung eines solchen Zustandes kann eine längere Arbeitsweise des Versuchssystems in der Größenordnung von beispielsweise 5 bis 7 Tagen erforderlich sein«aerobic Paulung the range of 35 0 C to 75 D C · The foregoing experimental treatment of the sludge, wherein a dilution of the incoming sludge in the test tank with tap water to obtain the required D e 0. value of at least 2 mg / 1 be necessary can , is carried out until a stationary condition is reached »To achieve such a condition, a longer operation of the experimental system on the order of, for example, 5 to 7 days may be necessary«
Nach der Erlangung der stationären Arbeitsbedingungen in dem Versuchssystem wird dem Versuchsbehälter eine gemessene Schlammprobe entnommen und diese rasch belüftet, während die Temperatur der entnommenen Probe auf dem vorhergehenden Wert in dem Versuchsbehälter aufrechterhalten bleibt* Die Belüftung erfolgt dabei zum Beispiel durch ein kräftiges Aufrühren des Schlammes durch das Belüftungsgäs, welches wenigstens 50 Vol«-%After obtaining steady-state working conditions in the experimental system, a measured sludge sample is taken from the test vessel and aerated rapidly, while maintaining the temperature of the sample taken at the previous value in the test vessel. The aeration is carried out, for example, by vigorous stirring of the sludge the aeration gas, which is at least 50 vol% -%
Sauerstoff aufweist» Das Aufrühren des Schlammes geschieht in der V/eise, um den De 0·-Wert des belüfteten Schlammes auf etwa 7,0 mg/1 zu steigern· An dem Punkt,an dem die Konzentration an gelöstem Sauerstoff ungefähr 7,0 mg/1 erreicht hat, wird die Belüftung der Schlammprobe unterbrochen* Im Anschluß daran wird während der nachfolgenden Abnahme der Konzentration des gelösten Sauerstoffes in dem Schlamm von dem ?/ert von ungefähr 7,0 mg/1 bei der Beendigung der Belüftung bis hinunter zu der im v^esentlichen vernachlässigbaren Konzentration an gelöstem Sauerstoff die Zeit gemessen, die für die Abnahme der Konzentration an gelöstem Sauerstoff von einem Wert gleich 6,0 mg/1 auf einen Wert gleich 1,5 mg/1 erforderlich istffl Die Sauerstoffaufnahmegeschwindigkeit (OUR) der Schlammprobe wird dann in der Weise berechnet, indem die Änderung der Konzentration an gelöstem Sauerstoff während der Dauer der Messung, d«he, 4,5 mg/1 (= 6,0 mg/1 -1,5 mg/1), durch die Zeit, die erforderlich war, damit die Konzentration an gelöstem Sauerstoff von 6,0 mg/1 auf 1,5 mg/1 abnehmen konnte, dividiert wird· Aus dem sich ergebenden OUR-Wert wird die spezifische Sauerstoffaufnahmegeschwindigkeit C30UR) in der Y/eise berechnet, indem der OUR-Wert in den Einheiten mg/1/Zeit durch die Peststoffkonzentration der Schlammprobe in mg/1 dividiert wirde Der SOUR-Wert weist somit gemäß dieser Berechnung die Einheiten mg Sauerstoff/Zeit/mg Peststoffe aufe The slurry is stirred to increase the De 0 value of the aerated sludge to about 7.0 mg / l. At the point where the dissolved oxygen concentration is about 7.0 Subsequently, during the subsequent decrease, the dissolved oxygen concentration in the sludge is decreased from the value of about 7.0 mg / 1 at the completion of the aeration down to the substantially negligible dissolved oxygen concentration is the time required to decrease the dissolved oxygen concentration from 6.0 mg / 1 to 1.5 mg / 1ffl. the sludge sample is then calculated by measuring the change in the dissolved oxygen concentration during the period of the measurement, ie e , 4.5 mg / l (= 6.0 mg / l -1.5 mg / l) , by the time, the e In order to reduce the dissolved oxygen concentration from 6.0 mg / 1 to 1.5 mg / 1, the following is calculated: · From the resulting OUR value, the specific oxygen uptake rate (C30UR) is calculated as follows: the OUR value in units mg / 1 / time is divided by the concentration of the sludge sample in mg / l e The SOUR value thus indicates the units mg of oxygen / time / mg of pesticides per e
Auf der Grundlage der vorhergehenden Berechnung des SOUR-Parameters für den zu behandelnden Schlamm können die Menge und die Geschwindigkeit der Sauerstoffübertragurig von dem sauerstoffhaltigen Belüftungsgas auf den Schlamm bei der aeroben Faulung des gegenwärtigen Verfahrens ermittelt werden*' Um nun dem Atmungsbedarf (Säuerstoffverbrauch) des Schlammes für die aerobe Faulung zu genügen, und zwar auf der Grundlage von Überlegungen, eine angemessene Stabilisierung des Schlammes während der aeroben Faulung'vor der nachfolgenden anaeroben Faulung zu erlangen, muß die Anreicherung des Schlammes mitBased on the previous calculation of the SOUR parameter for the sludge to be treated, the amount and rate of oxygen transfer from the oxygen-containing aeration gas to the sludge during the aerobic digestion of the present process can be determined * to now accommodate the respiratory demand (acid consumption) of the sludge for the aerobic digestion, on the basis of considerations to obtain an adequate stabilization of the sludge during the aerobic digestion before the subsequent anaerobic digestion, the enrichment of the sludge with
Sauerstoff in der ersten Paulungszone bei dem gegenwärtigen Verfahren mit einer Geschwindigkeit ausgeführt werden, die wenigstens gleich 10 % des empirisch berechneten SOUR-Wertes ist* Unter bevorzugten praktischen Bedingungen...muß eine derartige Anreicherung des Schlammes mit Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit ausgeführt werden, die wenigstens gleich 50 % des empirisch berechneten SOUR-Wertes ist*Oxygen in the first buffing zone in the present process may be carried out at a rate at least equal to 10 % of the empirically calculated SOUR value. Under preferred practical conditions, such sludge enrichment must be carried out with oxygen at a rate which is at least equal to 50 % of the empirically calculated SOUR value *
Als Alternative bietet sich die folgende Möglichkeit· Auf der Grundlage der Überlegungen über die Sauerstoffmenge, die erforderlich ist, um eine' Einheitsmenge an flüchtigen suspendierten Feststoffen in einem gegebenen Schlamm biologisch abzubauen, und zwar gemäß den Bestimmungen für Schlammarten mit verschiedenen Charakteristiken, muß das Mischen des Schlammes und des sauerstoffhaltigen Belüftungseinsatzgases zum Zwecke der Durchführung der aeroben Paulung in der ersten Paulungszone bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den relativen Mengen an Bel'üftungseinsatzgas und Schlamm und bei der Belüftungsgeschwindigkeit durchgeführt werden, die zur Erlangung der Nutzanwendung ausreichen, d*tu, es handelt sich um die Aufnahme von wenigstens 0,03 lbs Sauerstoff durch den Schlamm je Ib der flüchtigen, suspendierten Peststoffe in dem Schlamm, d.er der aeroben Paulungszone zugeführt wurde* Der Mindestwert eines derartigen Berührungsverhältnisses ist mit einem Schwellenwert der aeroben Paulung assoziiert, der notwendig ist, um eine angemessene Stabilisierung des Schlammes in der ersten Paulungszone des erfindungsgemäßen Verfahrens vor der nachfolgenden anaeroben Paulung zu gewährleisten· Unter praktischen Bedingungen ist es im allgemeinen wünschenswert, die Anreicherung des Schlammes mit Sauerstoff bei den relativen Verhältnissen von Schlamm und Belüftungseinsatzgas und bei der Belüftungsgeschwindigkeit durchzuführen, die zur Erlangung der Nutzanwendung ausreichen· Es handelt sich dabei um die Aufnahme von 0,1 bis 0,35 lbs Sauerstoff durch den Schlamm je Ib der flüchtigen, suspendierten Peststoffe in dem Schlamm, der derAlternatively, the following possibility may be provided. Based on the considerations of the amount of oxygen required to biodegrade a unit of volatile suspended solids in a given sludge, as determined for sludge types having different characteristics, mixing must be carried out of the sludge and the oxygen-containing aeration feed gas for the purpose of carrying out the aerobic treatment in the first composting zone in the method according to the invention with the relative amounts of aeration feed gas and sludge and at the aeration rate sufficient to obtain the useful application is the ingestion of at least 0.03 lbs of oxygen by the sludge per pound of volatile suspended pesticides in the sludge fed to the aerobic pudding zone * The minimum value of such a contact ratio is at a threshold associated with the aerobic precipitation necessary to ensure adequate stabilization of the sludge in the first competing zone of the process of the invention before subsequent anaerobic precipitation. In practical conditions, it is generally desirable to enrich the sludge with oxygen at the relative proportions of Sufficient sludge and aeration feed gas and at the aeration rate sufficient to obtain the utility · It is the uptake of 0.1 to 0.35 lbs of oxygen by the sludge per lb of the volatile, suspended pesticides in the sludge that is the sludge
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aeroben Paulungszone zugeführt wurde* Derartige Gas/Schlamm-Berührungsverhältnisse bieten im allgemeinen die Möglichkeit, daß der Gehalt an flüchtigen, suspendierten Peststoffen in dem Schlamm, der der ersten Paulungszone bei dem gegenwärtigen Verfahren zugeführt wurde, auf aerobem Wege,,um etwa 5 bis 20 % in der ersten Paulungszone reduziert wird«, Im allgemeinen wird der Gehalt an flüchtigen, suspendierten Peststoffen in dem Schlamm, der der.aeroben Paulungszone'zugeführt wird, in wünschenswerter Weise um wenigstens 5 % in dieser Paulungszone reduziert, um einen teilweise hinreichend •stabilisierten Schlamm für die Weiterleitung zu der nachfolgenden anaeroben Paulung zu bekommen· Ein derartiges Mindestniveau der teilweisen Stabilisierung ist besonders wünschenswert j so daß die anaerobe Paulung in angemessener Weise darch die aerobe Paulung gegen verfahrenstechnische Störungen "gepuffert" ist, die sich auf Grund von Änderungen hinsichtlich der Art und Beschaffenheit des Schlammes ergeben können, der dem Gesamtprozeßsystem zugeleitet wird· Andererseits wird die Verringerung des Gehaltes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen in dem Einsatzschlamm, der der aeroben Paulungszone zugeführt wird, im Verlaufe der Behandlung in einer solchen Paulungszone in wünschenswerter Weise auf einem Wert vonIn general, such gas / sludge contact ratios offer the possibility that the content of volatile suspended particulate matter in the sludge fed to the first composting zone in the present process is aerobic by about 5 to 20% % is reduced in the first Paulungszone "in general, the content of volatile suspended Peststoffen in the slurry, the der.aeroben Paulungszone'zugeführt is reduced desirably at least 5% in this Paulungszone to a partially stabilized sufficiently • Such a minimum level of partial stabilization is particularly desirable, so that the anaerobic treatment is adequately "buffered" against aerobic deterioration due to procedural disturbances due to changes in the environmental conditions Type and condition On the other hand, in the course of treatment in such a panning zone, the reduction in the content of volatile, suspended pesticides in the feed slurry supplied to the aerobic potting zone is desirably set at a value of
. etwa 20 % oder weniger gehalten, um die synergistischen ¥or™ teile der vorliegenden Erfindung voll zu realisieren· Über derartige Vorteile wird im Detail weiter unten mehr gesagt und hierbei handelt es sich um eine unvorhergesehen hohe Gesamtproduktion an Methangas im Rahmen der zweiten anaeroben Paulungsbehandlung im Verhältnis zu einem bekannten, anaeroben Paulungssystem« Als eine Art Bilanz der vorhergehenden Überlegungen kann gesagt werden, daß das Mischen des Belüftungseinsatzgases und des Schlammes in der ersten Paulungszone in der bevorzugtesten Art und Weise mit den relativen Mengen an Belüftungseinsatzgas und Schlamm und bei der· Belüftungsgeschwindigkeit durchzuführen ist, die zur Erlangung der Nutzanwendung durch den Schlamm ausreichen· Es handelt sich, about 20 % or less in order to fully realize the synergistic ¥ or ™ parts of the present invention. More will be said about such advantages in detail below, and this is an unexpectedly high total production of methane gas in the second anaerobic Pauling treatment in Relationship to a known Anaerobic Pauling System "As a balance of the foregoing considerations, it can be said that the mixing of the aeration feed and sludge in the first buffing zone in the most preferred manner with the relative amounts of aeration feed gas and sludge and at the aeration rate It is sufficient to obtain the usefulness of the sludge
dabei um die Aufnahme von 0,15 bis 0,25 lbs Sauerstoff durch den Schlamm für jedes Ib an flüchtigen, suspendierten Feststoffen in dem Schlamm, der der ersten Faulungszone zugeführt wurde·thereby absorbing 0.15 to 0.25 lbs of oxygen through the slurry for each lb of volatile, suspended solids in the slurry fed to the first digestion zone.
Gemäß dem hier benutzten Sprachgebrauch bedeutet die Ausdrucksweise "anaerobe Faulung" den biologischen Abbau der Feststoffe in einem Schlamm, wobei die Durchführung dieses Abbaues ohne freien Sauerstoff erfolgt«As used herein, the phrase "anaerobic digestion" means the biodegradation of the solids in a slurry, which is carried out without free oxygen. "
Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Entdeckung, daß eine aerobe Faulungszone, die im Bereich der thermophilen oder fast thermophilen Temperatur arbeitet, in vorteilhafter Weise mit einer nachgeschalteten anaeroben Faulungszone integriert werden kann, um zu einer teilweisen Faulung des Schlammes in jeder der nachfolgenden Zonen zu gelangen, und daß eine derartige Integration zu einer wesentlichen Yerfahrensverbesserung über diejenige hinaus beiträgt, die zu erwarten sein würde, legt man die Überlegungen hinsichtlich der betreffenden Faulungsbehandlungen zugrund-e, wenn diese einzeln getrennt für sich durchgeführt werden, wie weiter unten näher erläutert wird»The present invention is based on the surprising discovery that an aerobic digestion zone operating at the thermophilic or near thermophilic temperature range can be advantageously integrated with a downstream anaerobic digestion zone to permit partial digestion of the sludge in each of the subsequent zones and that such integration contributes to a substantial improvement in the process beyond that which would be expected, one bases the considerations on the respective digestion treatments when they are carried out separately, as will be explained below.
Beim Verfahren gemäß dem früheren Stand der Technik ist kein Versuch unternommen worden, um eine aerobe und anaerobe Schlammfaulung bei erhöhter Temperatur in der Art und Weise zu kombinieren, wie sie aus zahlreichen Gründen gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird· Zunächst einmal ist das Fassungsvermögen der Behälter in Verbindung mit dem anaeroben Faulungsprozeß gemäß der weiter oben geführten Diskussion außerordentlich groß und es hat sich als notwendig herausgestellts große Mengen an Methangas für Heizzwecke zu erzeugen, um einen wirtschaftlichen Betrieb der riesigen Schlammfaulbehälter zu gewährleisten· Die Kombination eines anaeroben Schlammfaulbehälters mit einer aeroben Faulungsstufe würde somit in Anbetracht der Überlegungen über die Anforderungen an das Gesamt-In the prior art process, no attempt has been made to combine aerobic and anaerobic sludge digestion at elevated temperature in the manner contemplated for numerous reasons according to the present invention. First, the capacity is the container in connection with the anaerobic digestion process according to the further above discussion extraordinarily large and it has been found necessary s large quantities of methane gas to produce for heating purposes in order to ensure efficient operation of the giant digester · the combination of an anaerobic sludge digester with a aerobic digestion stage would thus, in view of the consideration of the requirements for the overall
fassungsvermögen der Behälter für das kombinierte Verfahren als nicht wünschenswert erscheinen Es wäre nämlich zu erwarten, daß die Anforderungen an das Fassungsvermögen der Behälter größer wären als im Hinblick auf das Passungsvermögen in Verbindung mit jedem Paulungsprozeß allein für sich* Eine derartige Vereinigung bzw« Kombination scheint auf den ersten Blick bloß die Punktionen zu verdoppeln, die normalerweise mit jedem der aeroben und anaeroben Paulungsprozesse verbunden sind, bei gestiegenen Anlagenkosten ohne erwarteten Vorteil bezüglich des Wirkungsgrades der Behandlung«The capacity of the containers for the combined process would appear to be undesirable. It would be expected that the requirements for the capacity of the containers would be greater than for the capacity to associate with each individual Pauling process alone. Such a combination would appear just doubling first glance, the punctures that edem aerobic and anaerobic Paulungsprozesse normally associated with j in increased equipment costs without due advantage in terms of the efficiency of treatment "
Darüber hinaus würde die Kombination aus einem anaeroben Schlammfaulbehälter mit einer aeroben Paulungsstufe auf Grund der erwarteten Unfähigkeit der anaeroben Paulungsbehandlung als nicht wünschenswert erscheinen, nur eine teilweise Paulungsbehandlung des Schlammes in dem kombinierten System zu liefern, und dies bei Schlammretentionszeiten (Dauer) unter den langen Retentionszeiten, die für die Arbeitsweise der "be-, kannten anaeroben Schlammfaulbehälter allein charakteristisch ßindo Wie weiter oben bereits gesagt wurde, sind lange Verweilszeiten während der anaeroben Paulung notwendig, um eine wirksame Erzeugung von Methangas und eine entsprechende Schlammstabilisierung zu bekommen» Wenn die Retentionszeit unter .anaeroben Bedingungen unter ihren normalen Wert gemäß einer Vollbehandlung in einem kombinierten aeroben/anaeroben Paulungsprozeß herabgesetzt werden würde, um auf diese Y/eise nur eine teilweise Paulung während der anaeroben Behandlung zu gewährleisten, hätte man eine übermäßig starke Verarmung an methanbildenden Bakterien während der anaerobeh Behandlungsstufe bei einer kurzen Verweilzeit zu erwarten, und zwar durch den Verlust dieser langsam wachsenden Spezies in dem Abfluß aus dem Schlammfaulbehälter, bei einer sich ergebenden Unzulänglichkeit der Schlammstabilisierung bei dem kombinierten Verfahren*In addition, the combination of an anaerobic sludge digestion tank with an aerobic pilling stage would appear to be undesirable due to the expected inability of the anaerobic potting treatment to provide only a partial pumination treatment of the sludge in the combined system, with sludge retention times (duration) among the long retention times As has been stated above, long residence times during anaerobic treatment are necessary in order to obtain efficient production of methane gas and adequate sludge stabilization. anaerobic conditions below their normal value according to a full treatment in a combined aerobic / anaerobic Pauling process would have been reduced, to ensure that only partial Paulung during anaerobic treatment it is to be expected that there will be an excessive depletion of methanogenic bacteria during the anaerobic treatment stage with a short residence time, due to the loss of these slow growing species in the effluent from the sludge digestion tank, with a consequent inadequate sludge stabilization in the combined process *
Zusätzlich zu den vorhergehenden Gründen würde das kombinierteIn addition to the previous reasons, the combined would
aerobe/anaerobe Paulungssystem vom Standpunkt der Betriebsstabilität aus nachteilig erscheinen, da jede der aeroben und anaeroben Paulungsbehandlungen allein für sich eine exakte Kontrolle und Regelung der Betriebstemperatur verlangen, wenn bei erhöhten Temperaturen gearbeitet wird, so daß die Kopplung der beiden betreffenden Paulungsprozesse in der Weise in Erscheinung treten würde, eine noch genauere Temperaturkontrolle zu erfordern, wobei die.Möglichkeit für ein Auftreten von verstärkten nachteiligen Effekten auf Grund einer Temperaturinstabilität und -Schwankung zu berücksichtigen ist·aerobic / anaerobic panning systems appear disadvantageous from the point of view of operational stability, since each of the aerobic and anaerobic potting treatments alone requires exact control and regulation of the operating temperature when operating at elevated temperatures, so that the coupling of the two potting processes in question is such Would require an even more precise temperature control, taking into account the possibility of increased adverse effects due to temperature instability and variability.
Schließlich würde ein kombiniertes aerobes/anaerobes Paulungssystem nachteilig in Erscheinung treten, wenn man die Möglichkeit einer Verschleppung von gelöstem Restsauerstoff aus der ersten aeroben Behandlungsstufe in die nachgeschaltete zweite anaerobe Behandlungsstufe des Verfahrens in's Auge faßte Wie weiter oben bereits gesagt wurde, weisen die methanbildenden Bakterien, die in der anaeroben Paulungszone anzutreffen sind, · einen streng anaeroben Charakter auf und verhalten sich auf Änderungen in ihrer Umgebung äußerst empfindlich« Es ist gut bekannt, daß irgendeine signifikante Einführung von Sauerstoff in die anaerobe Paulungszone in nachteiliger Y/eise die Schlammstabilisierung durch Methanbildung beeinflussen und somit die Gefahr einer Sauerstoffentwicklung aus der Plüssigkeit in die methanhaltige Gasphase und die Bildung eines brennbaren Gasgemisches in dem Schiammfaulbehälter verursachen wird»Finally, a combined aerobic / anaerobic potting system would be detrimental in considering the possibility of carryover of dissolved residual oxygen from the first aerobic treatment stage to the downstream second anaerobic treatment stage of the process. As stated above, the methanogenic bacteria, are found to be of strictly anaerobic character and are extremely sensitive to changes in their environment. "It is well known that any significant introduction of oxygen into the anaerobic Pauling zone adversely affects sludge stabilization through methane formation and thus the risk of oxygen evolution from the liquid into the methane-containing gas phase and the formation of a combustible gas mixture in the sludge digestion tank will cause »
Im Gegensatz zu dem vorhergehend antizipierten Verhalten ist unerwartet festgestellt worden, daß die Verwendung einer thermophilen oder fast thermophilen aeroben Paulungszone vor einer mesophilen oder thermophilen anaeroben Paulungszone und die Arbeitsweise dieser betreffenden Behandlungszonen in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur ein arbeitsfähiges und wirtschaftliches Schlammbehandlungseystem ergeben, sondern auch zu einem Paulungssystem mit einzig-In contrast to the previously anticipated behavior, it has unexpectedly been found that the use of a thermophilic or near-thermophilic aerobic zone in front of a mesophilic or thermophilic anaerobic zone and the operation of these treatment zones in accordance with the method of the present invention not only provide a workable and economical sludge treatment system. but also to a pilling system with unique
artigen Gesamtprozeßverbesserungen im Verhältnis zu den Verfahren gemäß dem früheren Stand der Technik beitragen« Diese Verbesserungen sind dem Synergismus zuzuschreiben, der zwischen den aeroben und anaeroben Paulungszonen bei dem gegenwärtigen Prozeß erreicht wird« Zum Beispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage, eine thermische Betriebsstabilität in dem Gesamtschlammfaulungssystem zu liefern, die in Jeder für sich arbeitenden Paulungsstufe nicht erreicht werden kann«. Darüber hinaus liefert das integrierte erfindungsgemäße Paulungsverfahren einen in hohem Grade stabilisierten Schlamm, trotz einer merklichen Herabsetzung der Schlammretentionszeit für den Gesamtprozeß über die Dauer hinaus, die auf der Grundlage der antizipierten zusätzlichen Retentionszeitforderungen für die teilweisen Paulungsbehandlüngen der einzelnen Bestandteile erwartet werden würde© Besonders über~ raschend ist in dieser Hinsicht die Peststellung, daß die anaerobe Paulungszone bei diesem Verfahren in der Lage ist, bei Schlammretentionszeiten zu arbeiten, die wesentlich kürzer sind als diejenigen Zeiten, die für eine vollständige Stabilißierungsbehandlung des Schlammes in bekannten anaeroben Schlammfaulbehältern erforderlich sind, die alleine für sich arbeiten, und daß eine solche Arbeitsweise ohne Verlust an Hutzleistung im Hinblick auf die Versorgungseinrichtung oder die Behandlung erreicht wird? wie zu erwarten sein würde« Als Beispiel für Retentionszeiten, von denen in geeigneter Weise im Rahmen der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wurde, ist ein System einer Versuchsanlage unter Verkörperung des gegenwärtigen er— findungsgemäßen Verfahrens in zufriedenstellender Weise bei einer Schlammretentionszeit in der ersten aeroben Paulungsstufe von 24-48 Stunden und einer Retentionszeit (Dauer) in der zweiten anaeroben Paulungsstufe von 4 bis 5 Tagen betrieben worden* Die vorhergehenden Vorteile werden bei der vorliegenden Erfindung zusammen mit einer wesentlichen Herabsetzung der Anforderungen an das Passungs- bzw«. Aufnahmevermögen des Systems im Verhältnis zu einem bekannten anaerobenThese improvements are attributable to the synergism that is achieved between the aerobic and anaerobic Pauling zones in the current process. For example, the inventive method is capable of providing thermal stability in operation to the total sludge digestion system that can not be achieved in each working Paulungsstufe «. In addition, the integrated panning method of the present invention provides a highly stabilized sludge, despite a marked reduction in sludge retention time for the overall process over the duration that would be expected based on the anticipated additional retention time requirements for the partial pumice treatments of the individual components It is surprising in this respect that the anaerobic pilling zone in this process is capable of operating at sludge retention times that are significantly shorter than those required for complete stabilization treatment of the sludge in known anaerobic sludge digestion tanks used alone work, and that such an operation is achieved without loss of efficiency in terms of utility or treatment ? As would be expected "As an example of retention times suitably utilized in the present invention, a system of pilot plant embodying the present inventive method is satisfactorily at a mud retention time in the first aerobic panning stage of 24-48 hours and a retention time (duration) in the second anaerobic Paulungsstufe operated from 4 to 5 days * The foregoing advantages are in the present invention, together with a substantial reduction in the requirements for the fit or ". Absorbance of the system in relation to a known anaerobic
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Schlammfaulbehältersystem realisiert, aber unter Beibehaltung eines unerwartet großen Anteils der Methanerzeugung des bekannten anaeroben Schlammfaulbehälters für sich allein genommen* Hierüber wird weiter unten näher berichtet. Zum Beispiel kann das erfindungsgemäße System etwa 60 % des Passungsvermögens verwenden, das nach dem anaeroben Paulungssystem gemäß dem früheren Stand der Technik erforderlich ist· Es können jedoch ungefähr 75 % der Produktionskapazität an Methangas des letzteren Systems beibehalten werden«, Das gegenwärtige erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer wesentlich größeren Erzeugung an Methangas, als dem Bedarf an Heizgas für das Verfahren entspricht« Als Polge ergibt sich, daß eine in signifikanter Weise größere Menge an Abgasen mit einem'hohen Methangehalt für die-Weiterbeförderung von der Schlammfaulanlage im Verhältnis zu dem anaeroben Paulungssystem gemäß dem früheren Stand der Technik zur Verfugung steht« Schließlich ist bei dem gegenwärtigen Verfahren keine signifikante Verschleppung von Sauerstoff aus der ersten Paulungszone in die;; Gasphase der zweiten Paulungszone beobachtet worden·Mud septic tank system realized, but taken while maintaining an unexpectedly large proportion of methane production of the known anaerobic sludge digestion tank on its own * This will be further detailed below. For example, the system of the present invention can use about 60 % of the capacity required by the prior art anaerobic puming system. However, about 75 % of the methane gas production capacity of the latter system can be maintained. The present inventive method results "Polge results in a significantly greater amount of exhaust gases having a high methane content for onward transport from the sludge digestion plant relative to the anaerobic potting system according to US Pat Finally, in the present process, there is no significant carry-over of oxygen from the first zone of incineration to the first zone; Gas phase of the second zone of
Die Gründe für die unerwarteten Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie weiter oben beschrieben wurden, sind nicht voll verständlich. Es besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß das Fehlen eines signifikanten Verschleppens von Sauerstoff aus der ersten Paulungszone in die zweite Paulungszone der unerwartet hohen Sauerstoffaufnahmegeschwindigkeit des Schlammes in der ersten Paulungszone zuzuschreiben ist, was zu einer raschen und vollständigen Verarmung an irgendwelchem gelösten Sauerstoff in dem Schlamm beiträgt, der von der ersten zu der zweiten Paulungszone gelangt, bevor irgendeine nennenswerte Entwicklung von gelöstem Sauerstoff in die Gasphase in der zweiten Paulungszone vorkommen kann« Die eindruckvollen, niedrigen Schlammretentionszeiten (Dauer) bei dem gegenwärtigen Verfahren, im besonderen bei der anaeroben Paulungsbehandlung, können zusammen mit der für das VerfahrenThe reasons for the unexpected advantages according to the present invention as described above are not fully understood. However, there is a likelihood that the lack of significant carryover of oxygen from the first panning zone to the second pilling zone is attributable to the unexpectedly high rate of oxygen uptake of the sludge in the first pilling zone, which contributes to rapid and complete depletion of any dissolved oxygen in the mud which passes from the first zone to the second zone before any appreciable evolution of dissolved oxygen into the gaseous phase can occur in the second zone. "The impressive, low sludge retention times (duration) in the current method, especially in the anaerobic treatment, can be combined with the for the procedure
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charakteristischen thermischen Stabilität und der unerwartet hohen Methangaserzeugung während der anaeroben Behandlung eine Folge einer chemischen oder biologischen Akklimatisation des Schlammes und der Mikroorganismen in der aeroben Paulungszone darstellen^, wodurch die Wirkungsweise der nachfol- genden anaeroben Behandlungsstufe verstärkt wird« nichts"-destoweniger haben wir nicht den Wunsch,'durch irgendeine besondere Theorie zur Erklärung eines solchen Verfahrens gebunden au sein,, und folglich sind die weiter oben gemachten Ausführungen nicht in irgendeinem einschränkenden Sinne in bezug auf die vorliegende Erfindung ziu verwenden· Es gelten lediglich die wesentlichen Stufen und Eigenschaften, die hierin beschrieben und beansprucht sind«characteristic thermal stability and unexpectedly high methane production during anaerobic treatment are the result of chemical or biological acclimatization of the sludge and microorganisms in the aerobic zone, thereby increasing the efficiency of subsequent anaerobic treatment "nothing" -not least, we do not have the desire to be bound by any particular theory for explaining such process, and consequently, the above statements are not to be construed in any limiting sense to the present invention. Only the essential steps and features which are to be considered described and claimed herein. "
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläuterte In der Zeichnung zeigernThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments pointers in the following In the drawing,
Fig* 1j ein sohematisches Fließbild eines Faulungsverfahrens gemäß einer erfindungsgemäßen Verkörperung, wobei Wärme von den austretenden Medien aus jeder der er- sten und zweiten Faulungssonen wiedergewonnen wird;FIG. 1j shows a schematic flow diagram of a digestion process according to an embodiment of the invention, in which heat is recovered from the outgoing media from each of the first and second digestion zones; FIG.
Fig„ 2; stellt ein schematisches Fließbild eines Faulungsverfahrens gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Verkörperung dar, wobei sauerstoffverarmtes Faulungs gas, welches aus einer geschlossenen ersten Faulungs aone zum Austrag gelangt, in einer sekundären Be- . : handlungssauerstoffaufnahme von Wasser mit dem bio~ chemiechen Sauerstoffbedarf verwertet wird?Fig. 2; represents a schematic flow diagram of a digestion process according to another embodiment of the invention, wherein oxygen-depleted digestion gas, which passes from a closed first digestion aone for discharge, in a secondary loading. : action oxygen uptake of water with the bio ~ chemical oxygen demand is utilized?
Fig. 3: entspricht einem schematischen Fließbild?eines Fau- - ·lungsverfahrens gemäß, einer noch anderen erfindungsgemäßen Verkörperung, wobei der Schlamm aus den pri~?Fig. 3: corresponds to a schematic flow diagram ? according to a still further embodiment of the invention, wherein the sludge is from the pri ~?
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mären und sekundären Abwasaerbehandlungsstufen zu den Schlammfaulungszonen geleitet wirdjand secondary effluent treatment stages are directed to the sludge digestion zones
Fig» 4: stellt eine graphische Darstellung des Temperaturverlaufes des einströmenden Schlammes in die erste. Faulungszone dar, die notwendig ist, um eine Betriebstemperatur von'500C in der ersten Faulungszone aufrechtzuerhalten, aufgetragen als Funktion des Gesamtgehaltes an suspendierten Feststoffen (MLSS) in dem in die erste Faulungszone einströmen-' den Schlamm?Fig. 4: shows a graph of the temperature profile of the incoming sludge in the first. Faulungszone is necessary to maintain an operating temperature von'50 0 C in the first Faulungszone plotted as a function of the total content of suspended solids (MLSS) in the in the first Faulungszone 'inflowing sludge?
Fig· 5ϊ entspricht einem schematischen Fließbild einer noch anderen erfindungsgemäßen Verkörperung, wo-5 × corresponds to a schematic flow diagram of yet another inventive embodiment, where
bei ein geringerer Teil des in das Prozeßsystem einströmenden Schlammes in die zweite Faulungszone abgelenkt wird*with a smaller part of the sludge flowing into the process system being diverted into the second digestion zone *
Wir beschäftigen uns nunmehr mit Fig« 1e Es handelt sich um ein schematisches Fließbild eines Verfahrens gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Brfindunge Ein solches Verfahren eignet sich für die Behandlung von Schlamm in einer thermophilen oder fast thermophilen aeroben ersten Faulungsstufe, gefolgt von einer anschließenden mesophilen anaeroben Faulunge Der Schlamm kann aus einem Primärsedimentationsbe*- hälter, aus dem Klärbehälter einer Belebtschlamm-Abwasserbehandlungsanlage oder von einem Tropfkörper oder aus irgendeinem anderen schlammerzeugenden System herstammen. Dieser Schlamm tritt in den Behandlungsprozeß durch die Zuleitung 8 ein und wird nachfolgend in den Wärmeaustauschern 22 und 15 erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von 300C bis 350C. Diese Erwärmung geschieht vor der Einführung des Schlammes in die erste Faulungszone 10, um die Temperatur in der Faulungszone iia Bereich von 35°C bis 75°C undWe are dealing now with Figure "1 e It is a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the present Brfindung e Such a method is suitable for the treatment of sludge in a thermophilic or nearly thermophilic aerobic first Faulungsstufe, followed by a subsequent mesophilic anaerobic digestion The sludge may originate from a primary sedimentation tank, from the clarifier of an activated sludge wastewater treatment plant or from a trickling filter or from any other sludge-producing system. This sludge enters the treatment process through the supply line 8 and is subsequently heated in the heat exchangers 22 and 15, for example to a temperature of 30 0 C to 35 0 C. This heating occurs before the introduction of the sludge in the first digestion zone 10 to the temperature in the digestion zone iia range from 35 ° C to 75 ° C and
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vorzugsweise in dem thermophilen Bereich von 450C bis 75°C aufrechtzuerhalten* Der Schlamm in der Zuleitung 8 sprioht seiner Temperatur nach der Umgebungstemperatur» Er wird zunächst in dem Wärmeaustauscher 22 erwärmt, und zwar durch ©inen Durchgang des betreffenden Schlammes in einem indirekten Wärmeaustausch im Gegenstrom mit dem weiterhin stabilisierten Schlamm? der über die Zuleitung 24 aus der geschlossenen zweiten Paulungszon© 20 sum Austrag gelangt« Auf diese Art und Weise wird Wärme von dem weiterhin stabilisierten Schlamm wiedergewönnen und der sich ergebende, abgekühlte, stabilisierte Schlamm gelangt aus dem Wärmeaustauscher22 zum Austrag und wird über die Lei-preferably maintain in the thermophilic range of 45 0 C to 75 ° C * The slurry in the supply line 8 sprioht its temperature on the ambient temperature "He is first heated in the heat exchanger 22, through © inen passage of that sludge in an indirect heat exchange in countercurrent with the still stabilized sludge ? the sum via the feed line 24 from the closed second Paulungszon © 20 discharge reaches "In this manner, heat from the further wiedergewönnen stabilized sludge and the resulting, cooled, stabilized sludge passes from the Wärmeaustauscher22 for discharging and over the managerial
tung 25 zur endgültigen Beseitigung oder zum Zwecke einer ,anderen Endverwendung aus dem System herausgeführt. Der weiterhin stabilisierte Schlamm, der in den Wärmeaustauscher 22 über die Zuleitung 24 eintritt, kann in geeigneter Weise eine Temperatur von 35 0C bis 40 0C aufweisen, so daß der einströmende Schlamm, der den Wärmeaustauscher auf der Leitung 9 verläßt, auf eine Temperatur von 28 0C bis 30 G erwärmt wird« Über die Leitung 9 wird der teilweise erwärmte einströmende Schlamm weiterhin in -dem Wärmeaustauscher 15 auf eine Temperatur von 30 0C bis 35 0C erwärmt, und zwar durch einen indirekten Gegenstrom-Wärmeaustausch mit dem teilweise stabilisierten Schlamm, der aus der ersten Paulungszone 10 über die Zuleitung 14 zum Austrag gekommen ist und durch den Wärmeaustauscher über die Leitung 16 zur zweiten Paulungszone 20 gelangt·25 for final disposal or for the purpose of other end use. The still stabilized sludge entering the heat exchanger 22 via the supply line 24 may suitably have a temperature of 35 0 C to 40 0 C, so that the incoming sludge leaving the heat exchanger on the line 9, to a temperature is heated from 28 0 C to 30 G "via the line 9, the partially flowing slurry heated further in -the heat exchanger 15 to a temperature of 30 0 C to 35 0 C is heated, by indirect countercurrent heat exchange with the partially stabilized sludge which has come from the first Paulingzone 10 via the supply line 14 for discharge and passes through the heat exchanger via the line 16 to the second Paulungzone 20 ·
Als eine Alternative zu dem weiter oben beschriebenen Y/ärmeaustausch mit den Schlammproduktdurchflußmengen aus den betreffenden Paulungszonen kann der einströmende Schlamm vor der Einführung in die erste Paulungszone durch einen indirekten Wärmeaustausch mit einem geeigneten, von außen .zugeführten Wärmeübertragungsmedium, wie etwa Dampf oder Heißwasser, erwärmt werden, obgleich die Wärmerückgewinnung von den warmen Schlammproduktdurchflußmengen aus der betreffenden Paulungszone bevorzugt wird, da dieses Verfahren der Wärmerückgewinnung in wirksamer Weise dazu dient, um die Wärme innerhalb des Prozesses aufrechtzuerhalten und den Wärmeenergiebedarf für den Prozeß auf einen Mindestwert herabzusetzen. Obwohl ein Erwärmen des einströmenden Schlammes vor dessen Einführung in die erste Paulungszone im Rahmen der ausgedehnten praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung von keiner wesentlichen Bedeutung ist, kann es unter praktischen Einsatzbedingungen erwünscht sein, den thermischen Wirkungsgrad' des Verfahrens bei erhöhter Temperatur maximal zu verbessern« Die Erwünschtheit eines solchen Erwärmens des Schlammes, worüber weiter unten näher gesprochen wird, hängt von dem Gehalt an Peststoffen desAs an alternative to the above-described interchange of heat with the sludge product flow rates from the respective scrubber zones, the incoming sludge may be heated prior to introduction into the first scrubber zone by indirect heat exchange with a suitable externally supplied heat transfer medium, such as steam or hot water Although heat recovery from the warm mud product flow rates from the respective Pauling Zone is preferred, this method of heat recovery effectively serves to maintain heat within the process and minimize the thermal energy requirement for the process. Although heating of the incoming sludge prior to its introduction into the first compaction zone is of no significant importance in the broad practical application of the present invention, under practical conditions it may be desirable to maximally improve the thermal efficiency of the process at elevated temperature Desirability of such heating of the sludge, as will be discussed below, depends on the level of pesticides in the sludge
einströmenden Schlammes, von der Schlamrnretentionszeit in der aeroben Paulungszone und von anderen verfahrenstechnischen Parametern ab*of sludge retention time in the aerobic zone and other procedural parameters *
Der weiterhin erwärmte Schlamm, der aus dem Wärmeaustauscher 15 über die Zuleitung 11 ausgetragen wird, wird der ersten Paulungszone' 10 zusammen mit dem Belüftungseinsatzgas über die Zuleitung 17.als strömende Medien des Prozesses iür die erste Paulungszone zugeführte Das Belüftungseinsatzgas in der Zuleitung 17 enthält minimal wenigstens 20 VoI4*-% Sauerstoff, wobei wenigstens 50 YoI·-$ Sauerstoff und in wünschenswerter Weise wenigstens 80 Vole~% Sauerstoff in dem Belüftungseinsatzgas bevorzugt werden, um in geeigneter Weise eine hohe Stoffübergangs-Triebkraft und eine hohe Geschwindigkeit der Sauerstoff auf lösung in dem Schlamm bei den hohen Schlammtemperaturen in der ersten Paulungszone zu liefern, wie es erfindungsgemäß beabsichtigt ist« Die Zuleitung 17 weist einen Anschluß zu einer Quelle des sauerstoffhaltigen Beluftungseinsatzgases (nicht wiedergegeben) auf, die sich beispielsweise aus einer Druckluftversorgungsanlage zusammensetzen kann, oder, wenn das Belüftungseinsatzgas vorzugsweise einen hohen Sauerstoffgehalt aufweist, kann die Quelle für die Erzeugung eines solchen Beluftungseinsatzgases in geeigneter V/eise aus einer Tieftemperatursauerstoffanlage oder aus einem Versorgungsbehälter oder aus einer Adsorptionsluft-Trennschaukel bei adiabatischen Druckverhältnissen bestehen, wie sie in bekannter ¥/eise als Versorgungsquellen für ein an Sauerstoff angereichertes Gas zur Verfügung stehen«. Gemäß der Wiedergabe kann das sauerstoffhaltig^ Belüftungseinsatzgas über die Zuleitung 1.7 ebenfalls durch eine Heizvorrichtung 19 erwärmt werden, um bei der Aufrechterhaltung der Temperatur in der Paulungszone 10 auf.dem gewünschten Prozeßniveau mitzuwirken* Im Rahmen der allgemeinen erfindungsgemäßen Praxis kann Luft oder ein anderes Belüftungseinsatzgas mit einem geringen Sauerstoffge™ halt,, d.h.·, mit 20-50 VoI*-% Sauerstoff, in geeigneter Weise ver?/endet werden, wenn die autothermische Erwärmung des Schlam-The still heated sludge discharged from the heat exchanger 15 via the supply line 11 is supplied to the first compaction zone 10 together with the aeration feed gas via the supply line 17 as flowing media of the process to the first purge zone. The aeration feed gas in the supply line 17 is minimized at least 20 VoI 4 * -% oxygen, at least 50 Yoi · - $ oxygen and desirably at least 80 vol e ~% oxygen in the vent feed gas to be preferred in order to suitably high mass transfer driving force and a high rate of oxygen to The supply line 17 has a connection to a source of the oxygen-containing aeration feed gas (not reproduced), which may for example consist of a compressed air supply system, or if that Preferably, venting gas having a high oxygen content, the source for the production of such aeration feed gas may suitably consist of a cryogenic oxygen plant or supply tank or an adsorption air separation rocket at adiabatic pressure ratios, as known in the art as supply sources for a oxygen-enriched gas is available «. According to the representation, the oxygen-containing aeration feed gas can also be heated via the supply line 1.7 by a heating device 19 in order to assist in maintaining the temperature in the panning zone 10 at the desired process level. In the general practice of the invention, air or other aeration feed gas may be used a low oxygen content, ie, with 20-50% by volume of oxygen, be terminated in a suitable manner if the autothermal heating of the sludge
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mes in der aeroben Faulungszone nicht erforderlich ist, um die Temperatur in dieser Faulungszone in dem erforderlichen Bereich von 35 °C bis 75 °C aufrechtzuerhalten, sofern eine große Quelle einer von außen gelieferten Wärmeenergie, für die Erwärmung des Schlammes zur Verfügung steht, um die erforderliche hohe Temperatur in der aeroben Faulungszone aufrechtzuerhalten· Wie bereits weiter oben erwähnt würde, weisen die Wärmeverluste unter Zugrundelegung der Luft (oder bei Vorhandensein eines anderen Belüftungseinsatzgases mit einem geringen Sauerstoffgehalt) die Tendenz auf, sehr groß zu sein, so daß ein Belüftungseinsatzgas mit wenigstens 50 VpI·-% Sauerstoff und in wünschenswerter Weise mit wenigstens 80 VoI;-% Sauerstoff bevorzugt wird,.um die autothermische Schlammerwär-.mung in der aeroben Faulungszone zu unterstützen* Dabei wird dann die Menge an sauerstoffverarmtem Faulungsgas auf ein Minimum herabgesetzt, welches aus einer solchen Faulungszone abgelassen wird und ansonsten Wärmeenergie aus dem Prozeßsystem herausbringt» Außerdem wird ein Belüftungseinsatzgas mit.einem hohen Sauerstoffgehalt, dehe,· welches wenigstens 50 Vol.-% Sauerstoff enthält, bevorzugt, um den Umfang des Sauerstoffüberganges von dem Belüftungseinsatzgas zu dem Schlamm während der aeroben Faulung zu erhöhen und dadurch eine intensivere aerobe Faulung zu ermöglichen, als diese mit dem Belüftungseinsatzgas mit dem niedrigen Sauerstoffgehalt zui- verwirklichen ist« Unabhängig davon, ob nun ein Belüftungseinsatzgas mit einem hohen oder mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt (gemäß der Definition weiter oben) in der aeroben Faulungszone gemäß dem gegenwärtigen Prozeß verwendet wird, wird im allgemeinen bevorzugt, daß die aerobe Faulungszone mit einem Deckel geschlossen wird, um einen Gasraum zu bilden, der sich über dem Schlamm befindet und aus welchem das sauerstoffverarmte Abfallfaulungsgas abgelassen werden kann* Eine, derartige Anordnung bietet die Möglichkeit, ein kontrolliertes Ablassen des Abgases durchzuführen, zum Beispiel mit Hilfe eineäy kleinen Entlüftungsrohres durch den Deckel und unterin the aerobic digestion zone is not required to maintain the temperature in this zone of digestion in the required range of 35 ° C to 75 ° C, provided that a large source of externally supplied heat energy available for the heating of the sludge As already mentioned above, the heat losses due to the air (or in the presence of another low oxygen content venting gas) tend to be very large so that a vent feed gas has at least 50 VpI.-% oxygen and desirably with at least 80% by volume of oxygen is preferred to assist autothermal slurry heating in the aerobic digestion zone. The amount of oxygen-depleted digestion gas is then minimized is drained from such a digestion zone and otherwise emits heat energy from the process system. In addition, a high oxygen content vent feed gas containing at least 50 vol.% oxygen is preferred to increase the amount of oxygen transfer from the vent feed gas to the sludge during aerobic digestion and thereby allow for more intensive aerobic digestion than is achievable with the low-oxygen aeration feed gas. "Regardless of whether a high or low oxygen (as defined above) aeration feed gas is used in the aerobic digestion zone In the present process, it is generally preferred that the aerobic digestion zone be closed with a lid to form a headspace overlying the sludge and from which the deoxygenated waste digestion gas can be discharged Possibility to perform a controlled discharge of the exhaust gas, for example by means of a small vent pipe through the cover and under
Verbindung des Gasraumes mit der äußeren Gasumgebung« Dadurch kommt es zu einer Wärmerückhaltung in der aeroben Paulungszone im Verhältnis zu einer offenen Paulungszone, wobei das sauerstoffverarmte Belüftungsgas die Möglichkeit hat, aus dem behandelten Schlammvolumen frei in großer Menge in'die äußere Gasumgebung herauszutreten, d«ho, in die Umgebungsatmosphäre«. Wo ein Belüftungseinsatzgas mit einem hohen Sauerstoffgehalt in der aeroben Paulungszone verwendet wird, kann es erwünscht sein, für die Paulungszone einen Deckel vorzusehen, um einen Gasraum zu bilden, aus welchem das sauerstoffhaltige Belüftungsgas in den Kreislauf gegenüber dem Schlamm zurückgeführt werden kann, zum Beispiel durch Rückführung des Gases aus dem obenliegenden Gasraum zu einer Unterwassersprengvorrichtung, oder in welchem der Schlamm in den Kreislauf gegenüber dem'Belüftungsgas zurückgeführt werden kann, zum Beispiel mit Hilfe einer Oberflächenbelüftungsvorrichtung« Derartige Anordnungen für eine Rückführung des Belüftungsgases oder des Schlammes in den Kreislauf bieten die Möglichkeit, daß die aerobe Paulungsbehandlung dazu beiträgt, eine hohe Ausnützung des Sauerstoffgehaltes in dem Belüftungseinsatzgas zu verwirklichen, das der aeroben Paulungszone zugeleitet wurde»Combination of the gas space with the external gas environment "This results in a heat retention in the aerobic Paulungszone in relation to an open Paulungszone, the oxygen-depleted aeration gas has the opportunity to freely emerge from the treated sludge volume in 'the outer gas environment, d ho, in the ambient atmosphere «. Where a high oxygen content aeration feed gas is used in the aerobic Pauling Zone, it may be desirable to provide a lid for the Pauling Zone to form a headspace from which the oxygen-containing aeration gas may be recycled to the sludge, for example Returning the gas from the overhead gas space to an underwater blasting apparatus or allowing the sludge to recycle to the vent gas, for example by means of a surface aeration device. Such arrangements for recycling the aeration gas or sludge into the circuit provide the opportunity in that the aerobic potting treatment helps to realize a high utilization of the oxygen content in the aeration feed gas supplied to the aerobic pumice zone »
In der aeroben Paulungszone 10 werden die aus dem Schlamm und aus dem Belüftungseinsatzgas bestehenden strömenden Medien untereinander vermischte Wenn die Paulungszone 10 mit einem Deckel abgeschlossen ist und ein Belüftungseinsatzgas mit einem hohen Sauerstoffgehalt verwendet wird, kann eines der strömenden Medien, der Schlamm oder das Belüftungseinsatzgas, in wünschenswerter Weise gemäß den weiter oben gemachten Ausführungen und simultan mit dem Vermischen der Stoffe gegenüber dem anderen strömenden Medium in der Paulungszone in ausreichender. Menge und Geschwindigkeit für die aerobe Faulung des Schlammes in den Kreislauf zurückgeführt werden, während der gesamte G-ehalt des Schlammes an suspendierten Peststoffen (MLSS) wenigstens auf 20000 mg/1 gehalten wird«, Eine derartige Vermischung und Rückführung von strömenden Medien in den-Kreis-In the aerobic pumphead zone 10, the flowing media consisting of the slurry and the aeration feed gas are mixed together. If the potting zone 10 is closed with a lid and a high oxygen content aeration feed gas is used, one of the flowing media, the sludge or the aeration feed gas, desirably according to the embodiments set forth above, and simultaneously with the mixing of the substances with the other flowing medium in the Pauling zone in sufficient. The amount and rate of aerobic digestion of the sludge can be recirculated while keeping the total sludge content of suspended sludge (MLSS) at least 20000 mg / 1. "Such mixing and recirculation of flowing media in the sludge Circle-
lauf wird in geeigneter Weise durch die Rührvorrichtungen 12 bewirkt, die unter praktischen Einsatzbedingungen aus einer Unterwasserturbinensprengvorrichtung und einem Gasverdichter bestehen können, wobei der Gasverdichter eine Verbindung aufweist zu dem Gasdruckraum in der Paulungszone und zu der Gassprengvorrichtung, um das sauerstoffhaltige Belüftungsgas ge-_ genüber dem Schlamm in den Kreislauf zurückzuführen, oder als Alternative dazu können die Rührvorrichtungen 12 aus einer Oberflächenbelüftungsvorrichtung für die Rückführung des Schlammes gegenüber dem Belüftungsgas in dem Gasdruckraum der Paulungszone 10 bestehen· Die Rückführung eines der strömenden Medien, des Schlammes oder des Belüftungseinsatagases, gegenüber dem anderen strömenden Medium in der aeroben Faulungszone kann gemäß den weiter oben gemachten· Aussagen unter praktischen Einsätzbedingungen für wünschenswert angesehen werden, wo ein Belüftungseinsatzgas mit einem hohen Sauerstoffgehalt verwendet wird, um hohe Konzentrationen hinsichtlich der Sauerstoffauflösung in dem Schlamm und eine hohe Ausnutzung des in dem Belüftungseinsatzgas enthaltenen Sauerstoffes zu bekommen· Dennoch ist eine derartige Rückführung von Stoffen in den Kreisprozeß im Rahmen der ausgedehnten praktischen Einsatzbedingungen der vorliegenden Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung und in einigen -Fällen kann es möglich sein, eine angemessene Auflösung des Sauerstoffes in dem Schlamm und eine hohe Ausnützung des Sauerstoffes in dem Belüftungseinsatzgas bei einem einmaligen Durchlauf des Belüftungseinsatzgases durch die aerobe Paulungszone zu erzielen· Die relativen Verhältnisse' zwischen dem Belüftungseinsatzgas und dem zu berührenden Schlamm in der ersten. Paulungszone für die aerobe Paulung in dieser Zone können in geeigneter Weise in der Art festgesetzt werden, wie sie in der vorhergehenden Zusammenfassung beschrieben wurde· Die Grundlage hierfür stellt zum Beispiel eine empir-ische Bestimmung der spezifischen Sauerstoff auf nahmegeschwindigkeit (SOUR) des zu behandelnden Schlammes dar oder die Menge an Sauerstoff, die erforderlich ist,Run is suitably effected by the stirrers 12, which under practical conditions may consist of an underwater turbine blasting apparatus and a gas compressor, the gas compressor having a connection to the gas pressure space in the panning zone and to the gas blasting apparatus to discharge the oxygen-containing aerating gas Recirculating sludge, or alternatively, the agitators 12 may consist of a surface aeration device for returning the sludge to the aeration gas in the gas pressure space of the potting zone 10. The recirculation of one of the flowing media, sludge or aeration feedgas, with respect to the other Medium in the aerobic digestion zone may, according to the statements made above, be considered desirable under practical operating conditions where a high oxygen content vent feed gas However, such recirculation of materials into the cycle is not essential within the broad practical application conditions of the present invention, and is not essential to achieving high levels of oxygen dissolution in the sludge and high utilization of the oxygen contained in the aeration feed gas In some cases, it may be possible to achieve adequate dissolution of the oxygen in the slurry and high utilization of the oxygen in the aeration feed gas in a single pass of the aeration feed gas through the aerobic potting zone. The relative proportions between the aeration feed gas and the slurry to be contacted in the first. The Paulungszone for the aerobic Paulung in this zone can be suitably set in the manner as described in the preceding summary · The basis for this example, for example, an empirical determination of the specific oxygen take-up rate (SOUR) of the sludge to be treated or the amount of oxygen that is required
um eine Einheitsmenge an flüchtigen, suspendierten Peststoffen in einem solchen Schlamm biologisch abzubauen^ In einigen Systemen kann es wünschenswert sein, das Vorhandensein einer intensiven aeroben Paulung in der ersten Paulungszone durch die Aufrechterhaltung hoher Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff (DeO.) in dem Schlamm in der betreffenden Paulungszone au gewährleisten, zum Beispiel handelt es sich um wenigstens 2 mg/1, aber im allgemeinen ist. die Sauerstoffaufnahmegeschwindigkeit des Schlammes in der ersten Paulungszone des gegenwärtigen Prozesses ausreichend hoch, so daß die Aufrechterhai tung einer wesentlichen D.0e-Konzentration in dem mit Sauerstoff anzureichernden Schlamm für eine wirksame aerobe Paulung nicht notwendig iste In some systems, it may be desirable to detect the presence of intense aerobic precipitation in the first composting zone by maintaining high levels of dissolved oxygen (DeO.) in the sludge in the sludge For example, it is at least 2 mg / l but generally. the oxygen uptake rate of the sludge in the first process of the present Paulungszone sufficiently high so that the Aufrechterhai tung a significant concentration in the D.0 e to be enriched with oxygen for effective sludge aerobic Paulung is not necessary e
In der aeroben Paulungszone wird der Gesamtgehalt an suspendierten Peststoffen (IiLSS) des Schlammes wenigstens auf 20000 mg/1 aufrechtgehalten, um auf diese Weise die Beibehaltung der hohen Schlammtemperatur in der ersten Paulungszone zu ermöglichen» Dies ist notwendig, um einen zufriedenstellenden Grad der teilweisen Schlammstabilisierung in der aeroben Paulungszone bei kurzen Retentionszeiten (Dauer) zu erhalten*In the aerobic Pauling zone, the total sludge suspended solids content (IiLSS) is maintained at least at 20,000 mg / l to thereby maintain the high sludge temperature in the first pilling zone. This is necessary to achieve a satisfactory level of partial sludge stabilization in the aerobic Paulungszone with short retention times (duration) *
Unter den vorhergehenden Prozeßbedingungen wird der Schlamm in der ersten Paulungszone für eine Paulung auf einer Temperatur in dem Bereich von 35 C bis 75 0C und vorzugsweise in dem thennophilen Bereich von 45 °C bis 75 0C gehalten, um zu einem raschen biologischen Abbau des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen zu gelangen» In dieser Hinsicht ist einzusehen, daß die aerobe Paulung in dem fast thermophilen Temperaturbereich von 35 °C bis 45 0C in geeigneter Weise im Rahmen der ausgedehnten praktischen Einsatzbedingungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um zu Abbaugeschwindigkeiten der Peststoffe zu gelangen,· die, wenn auch nicht so rasch, wie die für den thermophilen Ablauf charakteristischen Geschwindigkeiten, hinreichend hoch sind, um zu einer angemessenen Schlammstabilisierung bei den liedri-Among the preceding process conditions of the mud in the first Paulungszone for Paulung at a temperature in the range of 35 C to 75 0 C and preferably in the thennophilen range from 45 ° C to 75 0 C is maintained in order of a rapid biodegradation to get content of the sludge volatile suspended Peststoffen "in this regard, it is appreciated that the aerobic Paulung can be in the almost thermophilic temperature range from 35 ° C to 45 0 C are suitably used in the context of extended practical use conditions of the present invention, in order to arrive at degradation rates of the pesticides which, although not as fast as the rates characteristic of the thermophilic process, are sufficiently high to provide adequate sludge stabilization in the leachate.
gen Schlammretentionszeiten zu gelangen, die für die erste .Paulungsbehandlung bei dem gegenwärtigen Verfahren charakteristisch sind·sludge retention times characteristic of the first purging treatment in the current process.
Die aerobe Paulungsbehandlung wird in der ersten Paulungszone während einer Schlammretentionszeit (Dauer) von 4 bis 48 Stunden fortgesetzt, um den Gehalt des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen teilweise zu reduzieren, der der ersten Paulungszone zugeführt wurde· Wie weiter oben bereits erwähnt wurde, wird die aerobe Paulungsbehandlung vorzugsweise derart durchgeführt, um den Gehalt des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Feststoffen, · der der ersten Paulungszone zugeführt wurde, um 5 % bis 20 % herabzusetzen, und dies aus Gründen, über die weiter oben bereits gesprochen wurde* Bei der aeroben Paulung ist die Schlammretentionszeit (Dauer) wenigstens gleich 4 Stunden, um zu einem ausreichenden Grad der teilweisen Stabilisierung in der ersten Paulungszone zu gelangen« Bei Retentionszeiten unter 4 Stunden wird der Umfang der Schlammstabilisierung, der bei der nachfolgenden anaeroben Behandlung erforderlich ist, unverhältnismäßig groß im Verhältnis zu dem Stabilisierungsniveau während der aeroben ersten Behandlung und die Retentionszeit des Gesamtsystems und die Erfordernisse im Hinblick auf das Fassungsvermögen beginnen damit, sich denjenigen Forderungen des bekannten anaeroben Paulungssystems anzunähern,, mit einem zunehmenden Verlust der unerwarteten Verbesserung bei diesen Verfahrensveränderlichen (d»h·, Retentionszeit des Gesamtsystems und Passungsvermögen). Die charakteristischen Verweilzeiten im Rahmen der aeroben Paulungsbehandlung erstrekken sich von 4 bis 48 Stunden· Aus entsprechend ähnlichen Gründen darf die Schlammretentionszeit in der aeroben Paulungszone 48 Stunden nicht übersteigen· Über einen derartigen Wert hinaus wird der Umfang der Schlammstabilisierung in der aeroben Paulungszone unangemessen groß in bezug auf die Reststabilisierung bei der nachfolgenden anaeroben Behandlung, so daßThe aerobic pumeration treatment is continued in the first pilling zone for a mud retention time (duration) of 4 to 48 hours to partially reduce the content of biodegradable, volatile, suspended pesticidal sludge fed to the first pilling zone. As previously mentioned Preferably, the aerobic pumination treatment is preferably carried out to reduce the sludge content of volatile suspended solids fed to the first panning zone by from 5% to 20 % for reasons already discussed above. In the case of aerobic pumination, the sludge retention time (duration) is at least equal to 4 hours in order to achieve a sufficient degree of partial stabilization in the first pilling zone. At retention times below 4 hours, the amount of sludge stabilization required in the subsequent anaerobic treatment is disproportionately large ß in relation to the stabilization level during the aerobic first treatment and the retention time of the entire system and the requirements in terms of capacity begin to approximate those demands of the known anaerobic Paulungssystems, with an increasing loss of unexpected improvement in these process variables (d » h, retention time of the entire system and passability). The typical residence times in the course of the aerobic panning treatment range from 4 to 48 hours. · For similar reasons, the sludge retention time in the aerobic potting zone must not exceed 48 hours. · Beyond such value, the amount of sludge stabilization in the aerobic potting zone becomes unduly large on the residual stabilization in the subsequent anaerobic treatment, so that
die Methangaserzeugung in der letzteren Behandlungsstufe die Tendenz aufweist, in ernsthafter Weise nachteilig herabgesetzt zu seine Und wiederum kommt es zu einer zunehmenden Einbuße an der unerwarteten Verbesserung der Retentionszeit des Gesamtsystems und der Anforderungen an das Passungsvermögen, erreichbar in Verbindung mit der Schlammretentionszeit während der aeroben Paulung im Bereich von 4 bis 48 Stundene Vorzugsweise liegt die Retentionszeit (Dauer) in dem'Bereich von 12 bis 30 Stunden und in geeigneter Weise im Bereich von 12 bis 24 Stunden» Dabei werden die vorhergehenden Überlegungen zugrunde gelegte the methane gas production in the latter treatment stage has a tendency to be disadvantageously lowered in a serious way e And again, there is an increasing loss of the unexpected improvement in the retention time of the overall system and the requirements of the Passungsvermögen, accessible in connection with the sludge retention time during the aerobic Paulung in the range of 4 to 48 hours e Preferably, the retention time (duration) in dem'Bereich 12 to 30 hours, and suitably in the range of 12 to 24 hours "the preceding considerations underlying
Im Anschluß an die weiter oben beschriebene aerobe Paulungsbehandlung werden der teilweise stabilisierte Schlamm aus der aeroben Zone-über die Leitung 14 und das sauerstoffverarmte Paulungsgas getrennt für sich aus der aeroben Zone über die leitung 18 zum Austrag gebracht« In dem Palis, wo das Belüftungseinsatzgas mit einem Gehalt an Sauerstoff von wenigstens 50 VoIe-% der ersten Paulungszone zugeführt wird, enthält das sauerstoffverarmte Paulungsgas, welches aus der aeroben Paulungszone ausgetragen wird, in wünschenswerter' Weise wenigstens 21 Vol©-% Sauerstoff, um zu einer in geeigneter Weise hohen Ausnützung des in dem Belüftungseinsatzgas enthaltenen Sauerstoffes zu gelangen, während der Energieaufwand für die Berührung zwischen dem Belüftungsgas und dem Schlamm zum Zwecke einer wirtschaftlichen Verfahrensweise auf -einem geeigneten, niedrigen ITiveau gehalten wird« Um nun eine hohe Sauerstoff-» ausnutzung zu gewährleisten, im besonderen, wenn ein Belüftungseinsatzgas mit einem hohen Sauerstoffgehalt verwendet wird, kann der Reinheitsgrad des Sauerstoffes des Abgases aus der Paulungszone über die Leitung 18 ohne weiteres auf einem geeigneten Mveau gehalten werden, indem die relativen Geschwindigkeiten der Einführung des Belüftungsgases über die Zuleitung 17 u-nd der Entlüftung über die Leitung 18 in geeigneter Weise reguliert werden«. Hierzu dienen zum Beispiel Gasströ-Following the aerobic pumination treatment described above, the partially stabilized sludge from the aerobic zone-via line 14 and the oxygen-depleted Pauling gas separately is discharged from the aerobic zone via line 18. "In the Palis, where the aeration feed gas is supplied to an oxygen content of at least 50 % by volume of the first Pauling zone, the oxygen-depleted Pauling gas discharged from the aerobic Paulungszone desirably contains at least 21% by volume of oxygen to produce a suitably high utilization of the oxygen contained in the aeration feed gas, while maintaining the energy expenditure for the contact between the aeration gas and the sludge at a suitable, low IT level, for the purpose of an economic procedure "In order to ensure high oxygen utilization, in particular if be a ventilation The oxygen content of the exhaust gas from the Pauling zone via the conduit 18 can be readily maintained at a suitable level by controlling the relative rates of introduction of the venting gas via the supply duct 17 and venting over the gas Line 18 are suitably regulated «. For example, gas streams are used for this purpose.
mungsregelventile entweder in den Eintrittsgaszuleitungen oder in den Abgasleitungen, unter Beteiligung eines Analysiergerätes zur Analyse der Reinheit des Sauerstoffes (nicht wiedergegeben) , das sich in der Abgasleitung 18 in einer solchen Art und Weise befindet, die für diejenigen, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind, gut bekannt ist·control valves either in the inlet gas supply lines or in the exhaust pipes, with the participation of an analyzer for analyzing the purity of the oxygen (not shown) located in the exhaust pipe 18 in such a manner as those skilled in the art are, well known ·
Es ist nun ermittelt worden, daß bei Aufrechterhaltung.des Schlammes in der aeroben Paulungszone gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer thermophilen Temperatur von wenigstens etwa 50-52 0C eine im wesentlichen vollständige Pasteurisation des Schlammes erreicht wird» Im Rahmen der ausgedehnten praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung wird der teilweise stabilisierte Schlamm aus der aeroben Paulungsaone 10 über die Leitung Ή bei einer Temperatur im Bereich zwischen 35 °C und 75 0C ausgetragen« Insofern als diese spezifische erfindungsgemäße Verkörperung von der mesophilen anaerOben Faulung in der geschlossenen zweiten Paulungszone 20 Gebrauch macht, kann Wärme in wünschenswerter Weise dem teilweise stabilisierten Schlamm über die Leitung 14 entnommen werden, um einen wirksamen Ablauf der anaeroben Schlammbehandlung bei einer niedrigeren Temperatur gegenüber derjenigen zu gewährleisten, von der in der ersten Paulungszone 10 Gebrauch gemacht wurde« Demgemäß strömt der Schlamm über die Zuleitung 14 durch den Wärmeaustauscher 15 in einem indirek-. ten Wärmeaustausch mit dem teilweise erwärmten einströmenden Schlamm, der in den Wärmeaustauscher 15 über die Zuleitung 9 eintritt» Der abgekühlte, teilweise stabilisierte, auf aerobem Wege behandelte Schlamm strömt sodann durch die Zuleitung 16 in die geschlossene zweite Paulungszone 20* Es gibt hierzu noch eine Alternative< > Dabei könnte der teilweise stabilisierte Schlamm in der Leitung 14 durch ein von außen zugeführtes Kühlmittel abgekühlt werden. Zu diesem Zweck könnte ein geklärtes Abwasser einer Abwasserbehandlungsanlage herangezogen werden* Außerdem kann während des Winters keine Notwendigkeit bestehen, von einem Wärmeaustausch Gebrauch zu machen, wieIt has now been determined that at Aufrechterhaltung.des sludge in the aerobic Paulungszone according to the present invention on a thermophilic temperature of at least about 50-52 0 C is reached a substantially complete pasteurization of sludge "In the context of the extended practice of the present Invention, the partially stabilized sludge is discharged from the aerobic Paulionsaone 10 via the line Ή at a temperature in the range between 35 ° C and 75 0 C. Insofar as this specific embodiment of the invention makes use of mesophilic anaerobic digestion in the closed second compaction zone 20, For example, heat may desirably be withdrawn from the partially stabilized sludge via line 14 to ensure efficient drainage of the anaerobic sludge treatment at a lower temperature than that used in the first bump zone 10 the sludge via the feed line 14 flows through the heat exchanger 15 in indirect one. The cooled, partially stabilized, aerobically treated sludge then flows through the supply line 16 into the closed second compaction zone 20 *. There is an alternative to this In doing so, the partially stabilized sludge in the conduit 14 could be cooled by an externally supplied coolant. For this purpose, a treated effluent from a wastewater treatment plant could be used * In addition, there may be no need to use heat exchange during the winter, such as
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dies durch den Wärmeaustauscher 15 geschieht, um den teilweise stabilisierten Schlamm abzukühlen* Hierbei können die Wärmeverluste an die Umgebung von der zweiten Paulungszone und durch den Strom des Schlammes von der ersten zur zweiten Faulungszöne in zufriedenstellender Weise das Fehlen eines solchen Wärmeaustauschers kompensieren» This is done through the heat exchanger 15 to cool the partially stabilized sludge * Here, the heat losses to the environment from the second zone and the flow of the sludge from the first to the second Faulungszöne satisfactorily compensate for the lack of such a heat exchanger.
Der teilweise stabilisierte Schlamm wird nach dem Eintritt in die zweite Paulungszone über die Zuleitung 16 in dieser Zone unter anaeroben Bedingungen auf einer Temperatur von 25 0C bis 45 0C unter Einhaltung einer ausreichend langen Sehlammretentionszeit (Dauer) gehalten, um zu einer weiteren Verringerung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen auf weniger als etwa 40 % und vorzugsweise auf weniger als 20 % des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen zu gelangen, der der ersten Paulungszone zugeführt wurde, und dabei Methangas zu bildene The partially stabilized sludge is held after entering the second Paulungszone via the supply line 16 in this zone under anaerobic conditions at a temperature of 25 0 C to 45 0 C while maintaining a sufficiently long Sehlammretentionszeit (duration), to further reduce the The content of biodegradable, volatile suspended solids sludge in the sludge may reach less than about 40 % and preferably less than 20% of the sludge's content of biodegradable, volatile, suspended pesticides fed to the first pilling zone, with the addition of methane gas form e
Im Rahmen der ausgedehnten praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur des Schlammes in der geschlossenen zweiten Paulungszone in dem Beereich von 25 0C bis 60 0C aufrechterhalten* Dieser Temperaturbereich beinhaltet sowohl den Arbeitsablauf in dem mesophilen Bereich von 25 0C bis 45 0C als auch den Arbeitsablauf in dem thermophilen Bereich von 45 0C bis 60 0C. Pur den Zweck eines in hohem Grade wirksamen Arbeitsablaufes wird die anaerobe Paulungszone während der mesophilen Arbeitsweise auf einer Schlammbehandlungstemperatur zwischen 35 .0C und 40 C und vorzugsweise zwischen 37 °C und 38 0G gehalten. Ein bevorzugter Arbeitstemperaturbereich für die anaerobe thermophile Faulung erstreckt sich von.45°C bis 50 0C. Ein Arbeitsablauf in den vorhergehenden bevorzugten Temperaturbereichen ergibt einen besonders raschen Abbau der biologisch abbaubaren, flüchtigen Feststoffe durch die mikrobiellen Kulturstämme, die hierfür in Präge kommen«In the context of the extended practice of the present invention, the temperature of the slurry in the closed second Paulungszone is maintained in the Beer calibration of 25 0 C to 60 0 C * This temperature range includes both the workflow in the mesophilic range of 25 0 C to 45 0 C. and the operation flow in the thermophilic range of 45 0 C to 60 0 C. Pur the purpose of an effective highly workflow is the anaerobic mesophilic Paulungszone during operation on a sludge treatment temperature between 35th 0 C and 40 C, and preferably maintained between 37 ° C and 38 0 G. A preferred operating temperature range for the anaerobic thermophilic digestion extends von.45 ° C to 50 0 C. An operation in the foregoing preferred temperature ranges produces a particularly rapid degradation of the biodegradable, volatile solids by the microbial culture strains which come into embossing therefor "
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Bei dem Arbeitsablauf in der anaeroben Faulungszone 20 wird der Inhalt dieser Zone in vorteilhafter Weise kontinuierlich durch Rührvorrichtungen 21 durchmischt. Dadurch wird eine große Zone des aktiven Abbaues und einer in signifikanter Weise zunehmenden Geschwindigkeit der Stabilisierungsreaktionen geschaffen. Die Verweilzeit des Schlammes in der.zweiten Paulungszone kann in geeigneter Weise in dem Bereich von 4 bis 12 Tagen und vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 9 Tagen liegen«, Schlammretentionszeiten (Dauer) in der zweiten Paulungszone von weniger als 4 Tagen können als unerwünscht angesehen werden, weil unterhalb eines solchen Wertes die Retentionszeit die Tendenz aufweist, in zunehmendem Maße un-.zulänglich zu werden, eine große lebensfähige Gesamtheit an methanbildenden Bakterien während der anaeroben Behandlung zu unterstützen, mit einem sich einstellenden nachteiligen Einfluß auf die Gesamtschlammstabilisierung des Paulungssystems. Andererseits wird bei Schlammretentionszeiten in der anaeroben Paulungszone von mehr als 12 Tagen die Retentionszeit für die zweite Paulungszone unnötig lang und es wird in zunehmendem Maße schwierig, die Vorteile der synergistischen Retentionszeit und der Erfordernisse im Hinblick auf das Pas~ sungsvermögen, die im Rahmen des erfindungsgemäßen, integrierten Verfahrens in dem ausgedehnten Retentionsbereich von 4 bis 12 Tagen verwirklicht werden können, zu erreichen.In the operation in the anaerobic digestion zone 20, the contents of this zone are mixed in an advantageous manner continuously by stirring devices 21. This creates a large zone of active degradation and a significantly increasing rate of stabilization reactions. The residence time of the sludge in the second panning zone may suitably be in the range of 4 to 12 days and preferably in the range of 5 to 9 days. Sludge retention times (duration) in the second panning zone of less than 4 days may be undesirable because retention time tends to become increasingly inadequate to support a large viable population of methanogenic bacteria during anaerobic treatment, with an adverse effect on the overall sludge stabilization of the potting system. On the other hand, with sludge retention times in the anaerobic zone of more than 12 days, the retention time for the second panning zone becomes unnecessarily long and it becomes increasingly difficult to obtain the benefits of synergistic retention time and pilling requirements associated with the present invention integrated method in the extended retention range of 4 to 12 days can be achieved.
Hach dem Abschluß der anaeroben Behandlung des Schlammes in der zweiten Paulungszone 20 wird der anfallende, weiterhin stabilisierte Schlamm aus der zweiten Paulungszöne. über die Leitung 24 ausgetragen. Es findet in dem Wärmeaustauscher 22 ein entsprechender Wärmeaustausch zur Y/ärmerückgewinnung durch den einströmenden Schlamm vor dem endgültigen Austragen des Schlammes aus dem Prozeß über die Leitung 25 statt. Das in der zweiten Paulungszone 20 als ein Produkt der biochemischen Reaktionen in dieser Zone gebildete Methangas wird aus der anaeroben Behandlung über die Leitung 23 ausgetragen. In dieser Leitung 23 befindet sich ein Mengenregelungsventil 26*After the completion of the anaerobic treatment of the sludge in the second zone of the zone 20, the resulting, still stabilized sludge from the second shade of honeys becomes. discharged via the line 24. There is a corresponding heat exchange in the heat exchanger 22 for the recovery of Y / through the incoming sludge before the final discharge of the sludge from the process via the line 25. The methane gas formed in the second zone 20 as a product of the biochemical reactions in this zone is discharged from the anaerobic treatment via line 23. In this line 23 is a flow control valve 26 *
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Wie weiter oben bereite besprochen wurde, ist die kontinuierliche Arbeitsweise eines anaeroben Schlammfaulbehälters bei hohen Durchsatz strömen und bei optimalen Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur im Rahmen bekannter praktischer Einsatzbedingungen der inneren Uatür nach schwierig aufrechtzuerhalten gewesen« Schwankungen der Umgebungstemperatur rufen in typischer Weise eine Änderung sowohl der Temperatur des einströmenden Schlammes als·auch des Wärmeverlustes des Schlammfaulbehälters hervor, was wiederum zu unerwünschten Temperaturschwankungen innerhalb des Schlammfaulbehälters führt«, Derartige Temperaturschwankungen beeinflussen gemäß der Diskussion die relativen Wachstumsgeschwindigkeiten der säurebildenden und methanbildenden Bakterien« Die säurebildenden Bakterien sind in typischer Weise sehr abgehärtet und mäßig starke Temperaturschwankungen ändern ihre Stoffwechselaktivität in keinem signifikanten Grade. Die methanbildenden Bakterien sind andererseits außerordentlich empfindlich gegenüber den Umgebungsbedingungen. Wenn die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur in der anaeroben Fäulungszone durch sogar geringfügige Temperaturschwankungen gestört ist, ergibt sich mit großer Wahrscheinlichkeit eine Instabilität hinsichtlich der Aktivität und des Wachstums der methanbildenden Bakterien. Als Folge wird die Aktivität der säurebildenden Bakterien vorherrschen« Es kommt dann zu einer gleichzeitigen Anhäufung von sauren Zwischenprodukten der Zersetzung und zu einer Erniedrigung des pH-Wertes in der Paulungszone* ?/enn der pH-Wert abfällt, wird die Aktivität, der methanbilden-, den Bakterien weiterhin herabgesetzt und eine schwere Störung des Prozeßablaufes veranlaßt*As discussed above, the continuous operation of an anaerobic sludge digestion vessel at high flow rates and at optimum temperatures above ambient has been difficult to maintain within known practical service conditions of the internal door. Variations in ambient temperature typically cause a change in both temperature "Such temperature fluctuations, as discussed, affect the relative rates of growth of the acid-producing and methanogenic bacteria." The acid-producing bacteria are typically very hardy and moderately strong Temperature fluctuations do not change their metabolic activity to any significant degree. On the other hand, the methanogenic bacteria are extremely sensitive to environmental conditions. If the maintenance of a constant temperature in the anaerobic fouling zone is disturbed by even slight temperature fluctuations, there is a high probability of instability in the activity and growth of the methanogenic bacteria. As a result, the activity of the acid-forming bacteria will predominate. "A concomitant accumulation of acidic intermediates of decomposition and a decrease in pH in the panning zone will occur. When the pH drops, the activity that produces methane will increase. , the bacteria continues to be reduced and causes a serious disruption of the process flow *
Der Versuch zur Lösung der weiter oben beschriebenen Störung des Verfahrens in der bekannten anaeroben Paulungszone umfaßt im allgemeinen den Zusatz von großen Kalkmengen zu dem Schlammfaulbehälter, um die Pufferung zu verstärken und dadurch den pH-Wert in dem Schlammfaulbehälter zu erhöhen. Durch eine Erhöhung des pH-Wertes und durch eine Drosselung der Eintrags-The attempt to solve the above-described disorder of the process in the known anaerobic Pauling zone generally involves the addition of large amounts of lime to the sludge digestion tank to enhance buffering and thereby increase the pH in the sludge digestion tank. By increasing the pH and by reducing the intake of
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menge an Schlamm je Zeiteinheit besteht mitunter die Möglichkeit, den Schlammfaulbehälter unter Beseitigung einer derartigen Störung wieder in den normalen Betrieb zurückzubringen. Diese Korrektur eignet sich jedoch im allgemeinen nur im Falle von kurzfristigen Schwankungen oder Prozeßstörungen und meistens nicht im Falle langfristiger Schwankungen oder Störungsbedingungen·amount of sludge per unit time is sometimes the ability to return the sludge digester with the elimination of such a disorder back to normal operation. However, this correction is generally only suitable in the case of short-term fluctuations or process disturbances and usually not in the case of long-term fluctuations or interference conditions.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Regelung und Aufrechterhaltung der erhöhten Arbeitstemperaturen in der Paulungszone bei minimalen Temperaturschwankungen unabhängig von den klimatischen Bedingungen durch die Integration einer thermophilen oder fast thermophilen aeroben Paulungsbehandlung mit einer nachfolgenden anaeroben Schlammbehandlung erreichte Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die thermophile oder fast thermophile aerobe Faulung im allgemeinen in der Lage, mehr als genug Wärme zu liefern, um auf thermischem Y/ege die anaerobe Behandlung zu stabilisieren» Dies geschieht auf Grund des Wärmeinhaltes des teilweise stabilisierten Schlammstromes aus der aeroben Paulungszone auf dem ?/ege zu der anaeroben Behandlung. Als Folge können Temperaturschwankungen in der anaeroben Paulungszone des gegenwärtigen Verfahrens im wesentlichen in der V/eise eliminiert werden, indem solche Verfahrensparameter geändert werden, wie zum Beispiel die Schlammretentionszeit (Dauer) in der aeroben Paulungszone, der Gehaita des Schlammes an Peststoffen, der der aeroben Paulungszone zugeführt wird, und der Umfang des Wärmeaustausches bei dem Erwärmen des Eintragsschlammes vor dessen Einführung in die aerobe Paulungszone.In the method according to the invention, the regulation and maintenance of the elevated working temperatures in the potting zone are achieved with minimal temperature variations, regardless of the climatic conditions, through the integration of a thermophilic or near-thermophilic aerobic panning treatment followed by anaerobic sludge treatment. In the process of the invention, the thermophilic or near thermophilic aerobic Digestion is generally able to provide more than enough heat to stabilize the anaerobic treatment on thermal Y / ege. This is due to the heat content of the partially stabilized sludge stream from the aerobic compaction zone to the anaerobic treatment. As a result, temperature variations in the anaerobic zone of the present process can be substantially eliminated, by altering such process parameters as, for example, the sludge retention time (duration) in the aerobic compaction zone, the sludge content of the sludge, the aerobic one Pauling zone is supplied, and the extent of heat exchange in the heating of the sludge entry before its introduction into the aerobic Paulungszone.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil entsprechend dem erfindungsgemäßen integrierten Verfahren über den Nutzen hinaus,, der der Stabilität der Arbeitstemperatur zuzuschreiben ist, liegt in der Fähigkeit eines solchen Systems, eine sporadisch auftretende Störung zu kompensieren, wie etwa eine Überlast, ohne dabei .eine Einbuße an Wirkungsgrad des Verfahrens hinnehmenAnother important advantage of the integrated method of the present invention beyond the usefulness attributable to the stability of the working temperature is the ability of such a system to compensate for a sporadic disturbance, such as overload, without sacrificing efficiency of the procedure
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zu müssen. In einer bekannten anaeroben Paulungszone geschieht nicht nur die Anfangslöslichmachungsphase des Faulungsprozesses rasch, sondern auch die mikrobielle Tätigkeit der fakultativen säurebildenden Bakterien erfolgt mit einer hohen Geschwindigkeit· Nach dem Eintreten einer plötzlichen hohen Belastung durch Feststoffe in dem bekannten anaeroben Paulungssystem geschehen die Löslichmachung und die Azidifikation bei einer schnelleren Geschwindigkeit, als die methanbildenden Bakterien die sauren Zwischenprodukte verwenden können» Als Polge davon kommt es zu einer Anhäufung von sauren Bestandteilen in der Paulungszone, zu einer Erniedrigung des pH-Wertes in der Paulungszone und zu einer Tendenz zum Sauerwerden des Schlammfaulbehälterinhaltes. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fördert die vorgeschaltete thermophile oder fast thermophile aerobe Behandlung die rasche LösliGhmachung der biologisch abbaubaren Spezies in dem Schlamm, so daß nach dem Eintreten einer Überlast in der aeroben Paulungszone sowohl eine schnelle Löslichmachung in dieser aeroben Paulungszone geschieht als auch eine Stabilisierung der am stärksten flüchtigen Schlammbestandteile zu verzeichnen ist«, Dadurch kommt es zu einem Ausgleich der plötzlichen Überlast und der nachfolgende Einfluß auf die nachgeschaltete anaerobe Paulungszone wird in hohem Maße gemindert. Bei der weiteren Behandlung empfängt die anaerobe Paulungszone einen teilweise stabilisierten Schlamm, in dem die säurebildenden und die methanbildenden Bakterien in einem Gleichgewicht wachsen können»to have to. Not only does the initial solubilization phase of the digestion process occur rapidly in a known anaerobic zone, but also the microbial activity of the facultative acid-forming bacteria occurs at high speed. After the occurrence of a sudden high solids loading in the known anaerobic Pauling system, solubilization and acidification occur At a faster rate than the methanogenic bacteria can use the acidic intermediates. As poles there is an accumulation of acidic components in the panning zone, a lowering of the pH in the panning zone, and a tendency to become soaked in sludge dewater contents. In the process of the present invention, the upstream thermophilic or near-thermophilic aerobic treatment promotes rapid dissolution of the biodegradable species in the sludge such that upon onset of overload in the aerobic compaction zone both rapid solubilization occurs in this aerobic compaction zone and stabilization of the This results in a compensation of the sudden overload and the subsequent influence on the downstream anaerobic Paulungszone is greatly reduced. Upon further treatment, the anaerobic pilling zone will receive a partially stabilized sludge in which the acidifying and methanogenic bacteria may grow in balance. "
Insofern als die aerobe Paulung bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Schlammbehandlungsverfahren vorzugsweise von einer thermophilen Paulungszone Gebrauch macht, kann das "Verfahren, welches in dem U.S.-Patent Hr. 3926794 beschrieben und beansprucht wird, erteilt am 16. Dezember 1975 an M".P. Vahldieck, hier aufgenommen entsprechend dem einschlägigen Umfange, in vorteilhafter Weise in Verbindung mit dem Verfahren der gegenwärtigen Erfindung für die Behandlung eines AbwassersInasmuch as the aerobic coloring preferably makes use of a thermophilic panning zone in the present inventive sludge treatment process, the "process described and claimed in U.S. Patent No. 3,926,794 issued December 16, 1975 to M" .P. Vahldieck, incorporated herein by reference to the relevant scope, advantageously relates to the method of the present invention for treating a sewage
- Haunter Abtrennung mit Hilfe des biochemischen Sauerstoffbedarfes (BSB) daraus durch das Belebtschlammverfahren und zur Behandlung des sich ergebenden Abfallbelebtschlammes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.Haunter separation using the Biochemical Oxygen Demand (BOD) therefrom by the activated sludge process and to treat the resulting waste activated sludge according to the method of the invention.
Auf Grund der Vorgeschichte der vorliegenden Erfindung wird die Belebtschlammsekundärbehandlung des Abwassers in bekannter Weise wie folgt durchgeführt· Ein Abwasser mit dem. entsprechenden biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB), wobei wir es beispielsweise mit einem städtischen Abwasser zu tun haben, kann zunächst einer Behandlung ausgesetzt werden, wie etwa einer Befreiung von Grobsanden und einer primären Sedimentation zur Abtrennung eines primären Schlammes aus dem Abwasser, bestehend aus biologisch abbaubaren, suspendierten Peststoffen· Dadurch kommt es zur Bildung eines an Peststoffen verarmten primären Abwassers, welches anschließend dem sekundären Behandlungssystem zugeführt werden kann· Im Rahmen der Sekundärbehandlung werden das primäre Abwasser und der Zirku·» lationsschlamm vermischt und bei einer ausreichenden Geschwin-Due to the history of the present invention, the activated sludge secondary treatment of the waste water is carried out in a known manner as follows. corresponding biochemical oxygen demand (BOD), for example urban wastewater, may first be subjected to treatment such as gross sands clearance and primary sedimentation to separate a primary sludge from wastewater consisting of biodegradable, suspended pesticides · This results in the formation of a pollutant-depleted primary effluent, which can then be fed to the secondary treatment system · In the secondary treatment, the primary effluent and the circulating sludge are mixed and mixed at a sufficient rate.
digkeit und hinreichend lange genug belüftet, um zu einer gemischten Flüssigkeit mit einem reduzierten Gehalt an biochemischem Sauerstoffbedarf zu gelangen. Im A_nschluß daran wird die gemischte Flüssigkeit in die gereinigte Flüssigkeit und den Belebtschlamm getrennt und wenigstens ein Hauptanteil des Belebtschlammes wird zurückgeführt, wobei ein Vermischen mit dem primären Abwasser erfolgt und wir den weiter oben erwähnten Zirkulationsschlamm erhalten. Dieses Abwasserbehandlungssystem kann in geeigneter Weise in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, wobei der Primärschlamm und der nicht zurückgeführte Belebtschlamm der ersten Paulungszone entsprechend dem gegenwärtigen Verfahren als Eintragschlamm dieser ersten Zone zugeführt werden.and aerated sufficiently long enough to arrive at a mixed liquid with a reduced level of biochemical oxygen demand. At the end of this, the mixed liquid is separated into the purified liquid and the activated sludge, and at least a major portion of the activated sludge is recycled, mixing with the primary waste water, and we obtain the above-mentioned circulating sludge. This wastewater treatment system may suitably be used in conjunction with the process of the present invention wherein the primary sludge and unreturned activated sludge are fed to the first potting zone according to the current process as sludge from that first zone.
Gemäß der Beschreibung in dem weiter oben erwähnten Patent . , von Vahldieck wird Sauerstoffgas für die thermophile Faulung des Belebtschlammes in einer warmen geschlossenen Faulungs-As described in the above mentioned patent. , von Vahldieck uses oxygen gas for the thermophilic digestion of activated sludge in a warm closed digestion
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zone verwendet und das Abgas aus der Paulungszone findet wenigstens zu einem hauptsächlichen Teil als Bestandteil des BeTUftungsgases in einer kühleren geschlossenen Zone zur Belebtschlamrasekundärbehandlung des Abwassers Verwendung« Entsprechend der Beschreibung dieses Patentes ist, um die hohe Stoffübergang-Triebkraft zu bekommen,' die notwendig ist, damit sich der Sauerstoff in wirksamer Weise während der aeroben Faulung bei erhöhter Temperatur, auflösen kann, ein Sauerstoffgas mit einer relativ hohen Reinheit als Belüftungsgas · für die Paulungsbehandlurg zu verwenden· Bei den erhöhten Temperaturen erzeugt die größere Geschwindigkeit des biochemischen Abbaues des Schlammes in der aeroben Paulungszone erhebliche Mengen an Kohlendioxid als gasförmiges Reaktionsprodukt. Da die Löslichkeit von Kohlendioxid bei den hohen Temperaturen verhältnismäßig gering ist, die für die aerobe thermophile'Paulung charakteristisch sind, gelangt eine signifikante Menge an Kohlendioxid in dem aeroben Schlammfaulbehälter in die Gasphase» Dadurch wird die wirksame Konzentration an Sauerstoff in dem Belüftungsgas in dem Schlammfaulbehälter, erniedrigt« Darüber hinaus wird bei hohen thermophilen Temperaturen die Sauerstoffkonzentration in der Gasphase in der Paulungszone des weiteren durch V/asserdampf reduziert, der sich in dem Belüftungsgas befindet, und zwar auf Grund des relativ hohen Dampfdruckes des Y/assers bei solchen Temperaturniveaus·zone is used and the waste gas from the pumice zone finds at least a major part as a constituent of the vent gas in a cooler closed zone for activated sludge secondary treatment of the waste water. "According to the description of this patent, to get the high mass transfer driving force, which is necessary for the oxygen to effectively dissolve during aerobic digestion at elevated temperature, to use a relatively high purity oxygen gas as a vent gas for the Paulung treatment. At the elevated temperatures, the greater rate of biochemical degradation of the sludge produces in the aerobic Paulungszone significant amounts of carbon dioxide as a gaseous reaction product. Since the solubility of carbon dioxide is relatively low at the high temperatures characteristic of the aerobic thermophilic digestion, a significant amount of carbon dioxide in the aerobic sludge digestor enters the gas phase. Thereby, the effective concentration of oxygen in the aeration gas in the sludge digestion vessel becomes In addition, at high thermophilic temperatures, the oxygen concentration in the gas phase in the panning zone is further reduced by vapor pressure present in the vent gas due to the relatively high vapor pressure of the water at such temperature levels.
Die vorhergehenden Einflüsse reduzieren die Triebkraft für den Sauerstoff-Stoffübergang von der Gasphase zu dem Schlamm in der thermophilen Paulungszone* Die Triebkraft für den Sauerstoff-Stoffübergang auf die flüssige Schlammphase wird ebenfalls als Polge der geringeren Sauerstofflöslichkeit bei den erhöhten thermophilen Temperaturwerten reduziert. Aus diesen Gründen ist aus dem Vahldieckschen Patent zu entnehmen, daß das sauerstoffhaltige Gas, welches der thermophilen Paulungszone zugeleitet wc d, in wünschenswerter Weise eine Sauer-The foregoing influences reduce the driving force for the oxygen to mass transfer from the gas phase to the sludge in the thermophilic potting zone. The driving force for the oxygen mass transfer to the liquid sludge phase is also reduced as a result of the lower oxygen solubility at the elevated thermophilic temperature values. For these reasons, it can be seen from the Vahldieckschen patent that the oxygen-containing gas supplied to the wc thermophilic Paulungszone d, desirably an oxygen
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Stoffkonzentration von wenigstens 80 V!ol·-^ aufweist. Im Eahmen einer solchen Arbeitsbeschränkung kann das verbrauchte Belüftungsgas aus der thermophilen Paulungszone in vorteilhafter Weise als Oxydationsmittel in einem Belebtschlaiam« sekundärbehandlungssystem verwendet werden· Fig. .2 entspricht einem schematischen Fließbild entsprechend einer anderen erfindungsgemäßen Verkörperung, Diese Darstellung zeigt ein Schema einer Behandlung, bei der die Aussagen des Vahldieckschen Patentes in vorteilhafter Weise in Verbindung mit den praktischen erfindungsgemäßen Einsatzbedingungen verwendet werden können.Concentration of at least 80 V! Ol · - ^ has. In the context of such a work restriction, the spent aeration gas from the thermophilic potting zone can be advantageously used as an oxidizing agent in an activated sludge secondary treatment system. Fig. 2 corresponds to a schematic flow diagram according to another embodiment of the present invention the statements of the Vahldieck patent can advantageously be used in conjunction with the practical conditions of use according to the invention.
Wie wollen uns nun mit Fig, 2 beschäftigen* Über die Rohrleitung 1Ot tritt' Wasser, welches den biochemischen Sauerstoffbedarf aufweist, sum Beispiel Schmutzwasser, in die Belüftungszone 102 ein· Über die Zuleitung 118 (gestrichelte linie)- tritt zunächst Gas mit einem Sauerstoffgehalt von wenigstens 40 Vol«-% Sauerstoff in die Zone 102 ein und Zirkulationsbelebtschlamm gelangt ebenfalls in die Zone 102 über die Rohrleitung 108, die über eine Pumpe 109 verfügt» Über die Zuleitung 150 wird ebenfalls überstehende Flüssigkeit aus dem Schlammverdicker 151 der geschlossenen Belüftungszone 102 zugeleitet· In dieser Figur sind die Rohrleitungen für den Transport der Flüssigkeiten und des Schlammes durch ausgezogene Linien wiedergegeben, wohingegen die Rohrleitungen für die Gase durch gestrichelte Linien gekennzeichnet werden. Aus Gründen einer einfachen Darstellung werden die Ventile nicht wiedergegeben, aber die entsprechende Verwendung dieser Ventile bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung wird sehr gut von denjenigen zu verstehen sein, die auf diesem Gebiet der Technik versichert sind. Die weiter oben erwähnten Stoffströme werden in der Belüftungszone 102 durch mechanische Rührwerke 103 innig miteinander vermischt. Die Rührwerke 103 können aus Kreiselmischern bzw« SehneHruhrerη mit Motorantrieb bestehen, angebracht in der Hähe der OberflächeHow we now want to deal with Fig, 2 over the pipe 1Ot occurs' water, which has the biochemical oxygen demand, for example, dirty water, in the aeration zone 102 via the supply line 118 (dashed line) - first enters gas with an oxygen content of At least 40% by volume of oxygen enter the zone 102 and circulation activated sludge also passes into the zone 102 via the pipeline 108, which has a pump 109. Via the supply line 150, supernatant liquid is also supplied from the sludge thickener 151 to the closed aeration zone 102. In this figure, the pipelines for the transport of the liquids and the sludge are shown by solid lines, whereas the pipelines for the gases are indicated by dashed lines. For ease of illustration, the valves will not be reproduced, but the appropriate use of these valves in the practice of the present invention will be very well understood by those who are assured of the art. The streams mentioned above are intimately mixed in the aeration zone 102 by mechanical agitators 103. The agitators 103 may consist of centrifugal mixers or "SehneHruhrerη motorized, mounted in the Hähe the surface
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der Flüssigkeit oder unterhalb der Oberfläche untergetaucht· Das Sauerstoffgas kann dabei durch die Rohrleitung 118 ent-* weder über oder unter der Flüssigkeit eingeführt werden. Eine derartige Apparatur ist denjenigen nicht unbekannt, die auf diesem Gebiet der Technik gut versiert sind, und ist auszuwählen, um eine große Berührungsfläche zwischen den strömenden Medien mit einem minimalen Arbeitsaufwand zu erreichen· Wenn das Sauerstoffgas in die Flüssigkeit hineinperlt oder hineindiffundiert, müssen die Blasen klein sein, so daß ihre Gesamtoberfläche groß und ihr Auftrieb gering ist. Die Auf»· lösung des Sauerstoffes wird ebenfalls in der Y/eise unterstützt, indem die Begasungsröhrchen bis zu einer Tiefe in die Flüssigkeit eingetaucht werden, wo sich der hydrostatische Effekt in signifikanter Weise bemerkbar macht.submerged in the liquid or below the surface. The oxygen gas can be introduced through the pipe 118 either above or below the liquid. Such an apparatus is not unknown to those well versed in the art and is to be selected to achieve a large area of contact between the flowing media with a minimum of work. When the oxygen gas bubbles into or diffuses into the liquid, the bubbles must be small, so that their total surface is large and their buoyancy is low. Dissolution of the oxygen is also assisted by immersing the gassing tubes in the liquid to a depth where the hydrostatic effect is significantly noticeable.
Unter bevorzugten praktischen Einsatzbedingungen sind Elemente in geeigneter Weise für eine kontinuierliche Rezirkulation des einen strömenden Mediums gegenüber den anderen strömenden· Medien in der Belüftungszone 102 vorgesehen· Beispielsweise kann ein Verdichter (nicht wiedergegeben) mit dem Gasraum in der Belüftungszone durch geeignete Rohrleitungen verbunden werden, um das Belüftungsgas dem unteren Teil der Zone zurückzuführen, wo die Freisetzung in Form von kleinen Gasblasen mit Hilfe einer bekannten Sprengvorrichtung erfolgt. Als Alternative hierzu können die weiter oben erwähnten Rührvorrichtungen ebenfalls zur Rezirkulation der strömenden Medien eingesetzt werden, wie im Falle der Oberflächenbelüftungsschnellrührer. Die Belüftungsvorrichtungen werden im allgemeinen hinsichtlich ihrer Nennleistung ausgelegt durch den sogenannten "Standardluftübertragungswirkungsgrad". Durch diesen Begriff wird die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung gekennzeichnet, Sauerstoff -aus der Luft in Leitungswasser mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff gleich KuIl bei einem Druck von 1 Atmosphäre und einer Temperatur von 20 0C aufzulösen. Geeignete Vorrichtungen sind die, die über einen Standardluftübertra-In preferred practical conditions of use, elements are suitably provided for continuous recirculation of the one flowing medium over the other flowing media in the aeration zone 102. For example, a compressor (not shown) may be connected to the headspace in the aeration zone by suitable conduits the aeration gas is due to the lower part of the zone where the release takes place in the form of small gas bubbles by means of a known explosive device. Alternatively, the stirring devices mentioned above can also be used for recirculation of the flowing media, as in the case of the surface aeration agitators. The aeration devices are generally rated for nominal performance by the so-called "standard air transfer efficiency". By this term, the performance of the device is characterized, oxygen -auslösung from the air in tap water containing dissolved oxygen equal to KuIl at a pressure of 1 atmosphere and a temperature of 20 0 C to dissolve. Suitable devices are those which, via a standard air transfer
gungswirkungsgrad von wenigstens 1,5 Ib O2 Pferdestärkenstunde (PSh.) und vorzugsweise von wenigstens 3,0 verfügen. Pur diese Zwecke entspricht die für die Auslegung verwendete leistung der gesamten nutzbaren Energie, die sowohl für das Umrühren der Flüssigkeit als auch für die Gas/Flüssigkeit-Berührung verbraucht wurde.tion efficiency of at least 1.5 Ib O 2 horsepower hour (PSh.) And preferably of at least 3.0. For these purposes, the power used for the design corresponds to the total usable energy consumed for both the stirring of the liquid and the gas / liquid contact.
Der weiter oben erwähnte Sauerstoff wird eingeführt und gelangt in Berührung mit der durchsmischten Flüssigkeit in ausreichender Menge und bei einer entsprechenden Geschwindigkeit, um den Gehalt an gelöstem Sauerstoff (DO) in der durchmischten Flüssigkeit wenigstens auf 0,5 mg/1 aufrechtzuerhalten. Auch wird die Temperatur der Flüssigkeit vorzugsweise wenigstens auf 15 0C gehalten, so daß Einrichtungen bei kalten Witterungsbedingungen notwendig sein 'können, um eine niedrigere.Temperatur in der Belüftungszone 102 zu verhindern. Zum Beispiel handelt es sich um Einrichtungen für das Erwärmen des ankommenden Abwassers über die Rohrleitung 101. Die Konstruktion und die Arbeitsweise der Abwasserbelüftungszone 102 können derart sein, wie sie in irgendeinem der U.S.-Patente .Hr · 3547811, 3547812 oder 3547815 beschrieben sind.The above-mentioned oxygen is introduced and comes into contact with the mixed liquid in an amount sufficient and at a corresponding rate to maintain the dissolved oxygen (DO) content in the mixed liquid at least 0.5 mg / l. Also, the temperature of the liquid is preferably maintained at least at 15 ° C., so that equipment may be necessary in cold weather conditions to prevent a lower temperature in the aeration zone 102. For example, there are means for heating the incoming wastewater via the pipeline 101. The construction and operation of the wastewater treatment zone 102 may be as described in any of US Pat. Nos. 3,547,811, 3,547,812 or 3,547,815.
Die mit Sauerstoff angereicherte gemischte Flüssigkeit wird aus der geschlossenen Belüftungszone 102 ausgetragen und über die Rohrleitung 104 in den Klärbehälter 105 gebracht, um dort in die gereinigte überstehende Flüssigkeit und den Belebtschlamm getrennt zu werden. Unverbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas wird aus der Belüftungszone 102 über die Rohrleitung 119 zum Austrag gebracht und kann zum Beispiel in die Atmosphäre abgelassen werden. Dieses Gas wird aus der Belüftungszone bei einer derartig einregulierten Geschwindigkeit ausgetragen, daß der Sauerstoffgehalt dieses Gases nicht mehr als 40 % des Gesaratsauerstoffgehaltes des Gases ausmacht, welches der geschlossenen aeroben Faulungszone (worüber weiter unten diskutiert wird) zugeleitet wurde.The oxygen-enriched mixed liquid is discharged from the closed aeration zone 102 and taken via the conduit 104 to the clarifier 105 for separation into the purified supernatant and activated sludge. Unconsumed oxygen-containing gas is discharged from the aeration zone 102 via the conduit 119 and may be discharged to the atmosphere, for example. This gas is discharged from the aeration zone at a rate regulated such that the oxygen content of this gas is not more than 40 % of the total oxygen content of the gas supplied to the closed aerobic digestion zone (discussed below).
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Doch kehren wir nun zu dem Klärbehälter 105 zurück· Die überstehende gereinigte Flüssigkeit wird über die Rohrleitung 106 ausgetragen und der Belebtschlamm durch die Rohrleitung 107 entnommen· Dieser Schlamm enthält konzentrierte Mikroorganismen in dem Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen (MLSS) in der Konzentration von etwa 10000 bis 40000 mg/1. Der größere Teil des Belebtschlammes, beispielsweise wenigstens 85 %, wird über die Rohrleitung 108 und die Pumpe 109 der Belüftungszone zurückgeführt, vorzugsweise, bei einer Strömungsgeschwindigkeit relativ zu dem den biochemischen Sauerstoffbedarf aufweisenden Abwasser derart, daß das Volumenverhältnis zwischen dem Zirkulationsschlamm und dem den biochemischen Sauerstoffbedarf aufweisenden Abwasser gleich 0^1:0,5 ist. Die Strömungsgeschwindigkeiten in die geschlossene Belüftungszone 102 sind vorzugsweise-derart', daß die Gesamtkonzentration der suspendierten Peststoffe (MLSS) darin gleich 4000 bis 12000 mg/1 und der Gehalt an flüchtigen, suspendierten Peststoffen (MLVSS) gleich 3000- bis 10000 mg/1 ist. Die Berührungszeit zwischen der Flüssigkeit und den Feststoffen mit dem Belüftungseinsatzgas in der Belüftungszone 102 für eine organische Eahrstoff-Absorption/Assimilation beträgt zwischen 30 Minuten und 24 Stunden. Diese Zeit variiert in Abhängigkeit von der Konzentration des Abwassers (Gehalt an biochemischem Sauerstoffbedarf),· der Art der Verschmutzung, dem Gehalt an Feststoffen während der Belüftung und der Temperatur. Diese Zusammenhänge sind für diejenigen, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind, verständlich.However, let us now return to the clarification tank 105. The supernatant purified liquid is discharged via the piping 106 and the activated sludge is taken out through the piping 107. This sludge contains concentrated microorganisms in the total content of suspended solids (MLSS) in the concentration of about 10,000 to 40000 mg / l. The greater part of the activated sludge, for example at least 85 %, is returned to the aeration zone via conduit 108 and pump 109, preferably at a flow rate relative to the effluent having biochemical oxygen demand such that the volume ratio between the circulation sludge and the biochemical oxygen demand having effluent equal to 0 ^ 1: 0.5. The flow rates into the closed aeration zone 102 are preferably such that the total concentration of suspended solids (MLSS) therein is 4000 to 12000 mg / l and the volatile suspended solids content (MLVSS) is 3000 to 10000 mg / l , The contact time between the liquid and the solids with the aeration feed gas in the organic nutrient absorption / assimilation zone 102 is between 30 minutes and 24 hours. This time varies depending on the concentration of the waste water (content of biochemical oxygen demand), · the type of pollution, the content of solids during aeration and the temperature. These relationships are understandable to those versed in this field of technology.
Der gesamte Schlamm, der in dem Klärbehälter 105 getrennt wurde, wird nicht der Belüftungszone 102 zurückgeführt. Dafür gibt es zwei Gründe, Erstens erzeugt das Belebtschlammverfahren ein.e größtmögliche Ausbeute an Mikroorganismen, weil nämlich die Masse an neuen Zellen, die aus den Verunreinigungen in dem Abwasser synthetisiert wurden, größer ist als die Masse an Zellen, die während der Behandlung durch Autoxydation entstanden sind. Zweitens enthält das Abwasser normalerweise keineThe total sludge separated in the clarifier 105 is not returned to the aeration zone 102. There are two reasons for this. First, the activated sludge process produces a maximum yield of microorganisms, because the mass of new cells synthesized from the impurities in the wastewater is greater than the mass of cells that are produced during the treatment by autoxidation have arisen. Second, the wastewater does not normally contain any
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biologisch abbaubaren Peststoffe, die .sich absetzen und mit der Biomasse akkumulieren. Daher muß ein geringer Bruchteil des Belebtschlammes beseitigt werden, um die Gesamtheit an Mikroorganismen und die Nährstoffversorgung (biochemischer Sauerstoffbedarf) zu kompensieren und die Akkumulation der inerten Peststoffe in dem System zu unterdrücken· Die Schlammverluste durch Austrag machen in der Regel weniger als 3 % der gesamten abgetrennten Schlammenge aus und kaum mehr als 15 %. .biodegradable pesticides that settle and accumulate with the biomass. Therefore, a small fraction of the activated sludge must be removed to compensate for the total microorganism and nutrient supply (biochemical oxygen demand) and to suppress the accumulation of inert pesticides in the system. Sludge loss by discharge is typically less than 3 % of the total separated sludge amount and hardly more than 15 %. ,
Während der Abfallschlamm einen kleinen Bruchteil der in dem Klärbehälter abgetrennten Gesamtfest stoffe darstellt, hand-elt es sich nichtsdestoweniger oftmals um eine große absolute Menge an Material. Unabhängig von der anfallenden Menge repräsentiert die Beseitigung dieses Schlammes einen signifikanten Teil der Kosten für die Abwasserbehandlung und außerdem wird dadurch ein ernsthaftes ökologisches Problem aufgeworfen. Der Schlamm ist fäulnisfähig und in hohem Grade biologisch aktiv und enthält oftmals pathogene Bakterien. 3s besteht die Möglichkeit, den Schlamm in geeigneter Weise als.Düngemittel und/oder zur Landaufschüttung zu verwenden, aber vor einem derartigen Einsatz muß eine hinreichende Stabilisierungdes Schlammes vorgenommen werden, um Unannehmlichkeiten und Gefahren für die Gesundheit zu vermeiden. Darüber hinaus muß der ' hohe Wassergehalt des Schlammes (zum Beispiel 96-98 %) herabgesetzt werden.While the waste sludge is a small fraction of the total solids separated in the clarifier, it is nonetheless often a large, absolute amount of material. Regardless of the amount produced, disposal of this sludge represents a significant part of the cost of wastewater treatment and, in addition, poses a serious ecological problem. The sludge is decayable and highly biologically active and often contains pathogenic bacteria. It is possible to suitably use the sludge as a fertilizer and / or landfill, but prior to such use sufficient stabilization of the sludge must be made to avoid health hazards and dangers. In addition, the high water content of the sludge (for example 96-98 %) must be reduced.
Der Abfallschlamm wird über die Rohrleitung 111 dem Klärbehälter 105 aus dem Schlammrezirkulationskreislauf entnommen, mit einem Gehalt an IdLSS (Gesamtgehalt an suspendierten Peststoffen) von 10000 bis 40000 mg/1. Dies geschieht anfänglich etwa bei'derselben Temperatur wie derjenigen des .Abwassers in der Belüftungszone 102, beispielsweise bei einer Temperatur von 15 0C bis 25 0C. Der Weitere Transport erfolgt zu einem Sindickungsbehälter 151» Der Eindickungsbehälter 151 bewirkt eine Schlammkonzentration auf einen MLSS-Gehalt zwischen 20000The waste sludge is taken from the sludge recirculation loop via the pipeline 111 to the clarifier 105, containing from 10000 to 40,000 mg / l of IdLSS (total suspended solids content). This is done initially about bei'derselben temperature as that of the .Abwassers in the aeration zone 102, for example at a temperature of 15 0 C to 25 0 C. The further transport is carried out at a Sindickungsbehälter 151 "The Eindickungsbehälter 151 causes a sludge concentration to a MLSS Salary between 20000
2 08 442 -so60000 mg/1. Über die Rohrleitung 152 erfolgt die Weiterleitung des. eingedickten Schlammaustrages zu dem Schlammfaul ungs sy st em.2 08 442 -so 60000 mg / l. Via the pipeline 152, the forwarding of the thickened sludge discharge to the sludge digestion system takes place.
In einigen Fällen, so zum Beispiel bei der Abwasserbehandlung bei Vorhandensein einer hohen Umgebungstemperatur und bei hohen Peststoffkonzentrationen in dem dem Klärbehälter ent-s . nommenen Austrag, kann das Eindicken des AbfallSchlammes aus dem Klärbehälter nicht notwendig sein und der Schlamm in der Rohrleitung 111 in geeigneter Weise über die Rohrleitung 153 den Behälter 151 umgehen und im Anschluß daran in die Rohrleitung 152 eintreten, um zu dem Schlammfaulungssystem befördert zu werden. Der Überlauf des Sindickers (die überstehende Flüssigkeit) wird über die Rohrleitung I50 zu der Belüftungszone 102 befördert, wie bereits weiter oben beschrieben wurde.In some cases, such as wastewater treatment in the presence of a high ambient temperature and at high concentrations of pesticide in the clarifier ent-s. The effluent sludge from the clarifier may not be necessary to thicken the waste sludge and the sludge in the pipe 111 may suitably bypass the tank 151 via the pipe 153 and subsequently enter the pipe 152 to be sent to the sludge digestion system. The overflow of the sinker (the supernatant liquid) is conveyed via piping I50 to the aeration zone 102, as already described above.
Der eingedickte Schlamm in der Rohrleitung 152 kann erwärmt werden, wenn dies notwendig sein sollte, bevor er in die aerobe Paulungszone 110 eingeführt wird. Diesem Zweck dient der-,Methankessel 130. Im Sinne einer Alternative könnte der Schlamm mit dem stabilisierten Schlammaustrag aus der anaeroben Paulungszone 120b in einer solchen Art und V/eise einem Wärraeaustauschverfahren unterworfen werden,'das: demjenigen ähnlich ist, welches weiter oben in Verbindung mit der in Abbildung 1 wiedergegebenen Verkörperung näher beschrieben wurde. Der Abfallschlamm wird dabei einer geschlossenen ersten Fau-· lungszone 110 entweder kontinuierlich oder chargenweise über die Zuleitung 152 zugeführt. Die aer.obe Paulungszone 110 wird auf einer Temperatur in dem Bereich von 35 0C bis 75 0C und vorzugsweise in dem thermophilen Bereich von 45 0C.bis 75 .C gehalten.. Ein bevorzugter Bereich für die autothermische Arbeitsweise in der aeroben Paulungszone erstreckt sich von 50 0C bis 65 0G. Die erhöhte Temperatur in der geschlossenen ersten Paulungszone 110 kann auch in der Weise aufrechterhalten werden, indem eine äußere Wärmeenergie zugeführt wird.The thickened sludge in the conduit 152 may be heated, if necessary, before being introduced into the aerobic compaction zone 110. This purpose is served by the methane boiler 130. Alternatively, the sludge containing the stabilized sludge discharge from anaerobic anaerobic zone 120b could be subjected to a heat exchange process similar to that discussed above was described in more detail with the embodiment shown in Figure 1. The waste sludge is fed to a closed first expansion zone 110 either continuously or batchwise via the supply line 152. The aer.obe Paulungszone 110 is at a temperature in the range of 35 0 C to 75 0 C and preferably in the thermophilic range of 45 0 75 C.bis held .C .. A preferred range for the autothermal operation in the aerobic Paulungszone extends from 50 0 C to 65 0 G. the increased temperature in the closed first Paulungszone 110 can also be maintained in such a manner by an external heat energy is supplied.
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Diesem Zweck dient beispielsweise eine in geeigneter Weise erwärmte Flüssigkeit, die sich in einem Wärmeaustauscher befindet (nicht wiedergegeben'), der im Innern der Paulungszone angebracht ist. Wegen der Neigung der Peststoffe zum Anhaften und Verstopfen dürfen die Oberflächen für den Wärmeaustausch, die sich·innerhalb des Schlammfaulbehälters befinden, nicht verzweigt oder dicht beieinander angeordnet sein, sondern sie können in vorteilhafter Weise in die Behälterwand eingebettet oder daran angebracht sein. .This purpose is served, for example, by a suitably heated liquid located in a heat exchanger (not shown) located inside the potting zone. Because of the tendency of the pesticides to adhere and clog, the heat exchange surfaces located within the sludge dewatering container must not be branched or close together, but may be advantageously embedded in or attached to the container wall. ,
.Über die Rohrleitung 117 wird ein zweites Sauerstoffgas mit einem Sauerstoffgehalt von wenigstens 80 Vol.-% der geschlossenen ersten Faulungszone 110 zugeleitet. Wie weiter unten näher beschrieben wird, weist dieses Gas eine ausreichende Menge auf, um einen Teil des ersten Sauerstoffgases zu bilden, das der'Belüftungszone 102 über die Rohrleitung 118 zugeleitet wurde·Via the pipeline 117, a second oxygen gas having an oxygen content of at least 80% by volume is fed to the closed first digestion zone 110. As will be described in more detail below, this gas has a sufficient amount to form part of the first oxygen gas that has been supplied to the aeration zone 102 via the conduit 118.
Vorzugsweise wird die erhöhte Temperatur in der geschlossenen .ersten Faulungszone 110 auf autothermischem Wege erhalten, ohne dabei Wärmeaustauscher wie zum Beispiel 130 zu benötigen. Der konzentrierte Schlamm, der in charakteristischer V/eise gemäß dem Sauerstoffbelüftungsverfahren des U.S.-Patentes ilr. 3547813 gewonnen wird, eignet sich sehr gut für einen Betrieb unter autothermischen Bedingungen, und zwar wegen seines reduzierten Wassergehaltes relativ zu seinem· biologisch ' abbaubaren "Brennstoff"-Gehalt. Darüber hinaus reduzieren hohe Feststoffkonzentrationen· die Größe eines Schlamrafaulbehälters und daher werden die' WärmeleitVerluste durch die Wände des. Schlammfaulbehälters·herabgesetzt.-Wie weiter oben bereits .gesagt wurde, muß der Gesamtgehalt des Schlammes an suspendierten Feststoffen (IvILSS) in der Faulungszone wenigstens 20000 mg/1 ausmachen. Derartige Überlegungen bilden dabei die Grundlage hierfür»· . . .Preferably, the elevated temperature in the closed first digestion zone 110 is obtained by autothermal means, without requiring heat exchangers such as 130. The concentrated slurry that is characteristically in accordance with the oxygen aeration method of U.S. Patent ilr. 3547813 is very well suited for operation under autothermal conditions because of its reduced water content relative to its biodegradable "fuel" content. In addition, high solids concentrations reduce the size of a mud dump tank and therefore the heat conduction losses through the walls of the sludge digester are reduced. As previously stated, the total sludge solids content (IvILSS) in the digestion zone must be at least 20,000 make up mg / 1. Such considerations form the basis for this ». , ,
Die oberen Grenzen für die Feststoffkonzentrationen in dem aeroben Paulschlammbehälter werden im allgemeinen durch zweiThe upper limits for the solids concentrations in the aerobic Paul mud tank are generally given by two
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Faktoren bedingt· Ganz allgemein hängt die Maximalkonzentration von der Fähigkeit der bekannten Sedimentations- und Eindickungsapparate ab, den Wassergehalt zu verringern« Flotations· apparate, Fliehkraftabscheider und Schwerkrafteindicker erzeugen oftmals Gesamtkonzentrationen an suspendierten Feststoffen in der Größenordnung von 60000 mg/1· Die Feststoffanteile können des weiteren heraufgesetzt werden, indem, ein primärer Schlamm oder ein konzentrierter· Abfall aus einer Quelle außer dem Abwasser zugesetzt wird. Der zweite Faktor, durch welchen die Feststoffkonzentrationen begrenzt werden, besteht in der zunehmenden Schwierigkeit, in dem Faulschlammbehälter Sauerstoff zu lösen und die Feststoffe zu durchmischen. Eine "bevorzugte obere Grenze liegt bei 80000 mg/1 und sehr bevorzugt werden 60000 mg/1, um zu gewährleisten, daß eine angemessene Anreicherung des Schlammes mit Sauerstoff ausgeführt werden kann, ohne dabei einen übermäßig hohen Energieaufwand für das Vermischen des Belüftungsgases mit dem Schlamm betreiben zu müssen. .Factors Conditionally · Generally speaking, the maximum concentration depends on the ability of the known sedimentation and thickening apparatuses to reduce the water content. «Flotation apparatus, centrifugal separators and gravity thickeners often produce total suspended solids concentrations of the order of 60000 mg / l can be further increased by adding a primary sludge or concentrated waste from a source other than wastewater. The second factor limiting the concentration of solids is the increasing difficulty of dissolving oxygen in the digester and mixing the solids. A preferred upper limit is 80,000 mg / l, and most preferably 60,000 mg / l, to ensure that adequate oxygenation of the slurry can be carried out without undue energy expenditure for mixing the aeration gas with the slurry to operate.
Die Konstruktion des Faulschlammbehälters wirkt sich ebenfalls auf die Aufrechterhaltung der erhöhten Temperaturen aus und Betonwände werden gegenüber Metallwänden bevorzugt, weil bei den Betonwänden geringere Wärmeverluste durch die Wärmeleitfähigkeit auftreten. Die Wärmeverluste können des weiteren in der Weise verringert werden, indem die Behälter unterirdisch verlegt werden und Erde.gegen irgendwelche exponierten senkrechten Behälterwände angehäuft wird. Eine Wärmedämmung durch Beton niedriger Dichte oder Schaumkunststoff kann über einem Metalldeckel in Anwendung gebracht werden, wenn dies erforderlich sein sollte.The design of the digested sludge tank also has an effect on maintaining the elevated temperatures and concrete walls are preferred over metal walls because of the lower heat losses due to the thermal conductivity of the concrete walls. The heat losses can be further reduced by placing the containers underground and accumulating soil against any exposed vertical container walls. Thermal insulation by low density concrete or foam plastic may be applied over a metal lid, if necessary.
Vorzuziehen ist ebenfalls, die vorliegende Erfindung in aeroben und anaeroben Faulschlarambehältern mit einem Oberfläche/ Volumen-Verhältnis kleiner als 0,8 ft2/ft3 (2,62 m2/m3) praktisch durchzuführen. Zu diesem Zweck bezieht sich der Begriff "Oberfläche" auf die gesamte Wandoberflache des geschlossenenIt is also preferable to practice the present invention in aerobic and anaerobic digester drums having a surface area to volume ratio of less than 0.8 ft 2 / ft 3 (2.62 m 2 / m 3 ). For this purpose, the term "surface" refers to the entire wall surface of the closed
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Faulschlammbeliälters einschließlich des Deckels, des Bodens und der Seitenwände. Oberfläche/Volumen-Verhältnisse größer als 0,8 führen zu großen Verlusten durch Wärmeleitung durch die Wände in bezug auf die Wärmemenge, die notwendigerweise in dem Paulschlammbehälter aufrechterhalten werden muß. Derartige Wärmeverluste bedingen mit großer Wahrscheinlichkeit die Notwendigkeit für eine Wärmedämmung an den Wänden, die der Einwirkung der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt sind.Digested sludges including the lid, the bottom and the side walls. Surface area / volume ratios greater than 0.8 result in large losses through heat conduction through the walls in relation to the amount of heat that must necessarily be maintained in the Paul mud tank. Such heat losses most likely necessitate the need for thermal insulation on the walls exposed to the ambient atmosphere.
Die- Retentionszeit (Dauer) des Schlammes in dem aeroben Paulschlammbehälter beeinflußt ebenfalls die erhöhten Temperaturen, im besonderen die autothermischen Temperaturen, die aufrechterhalten werden können« Es ist einzusehen, daß zahlreiche Paktoren in die Beziehung zwischen der Schlammverweilz'eit und der Temperatur eingehen, wie zum Beispiel die A/bbaubarkeit des Schlammes und die Schlamrakonzentration (Konzentration an Peststoffen). Im Rahmen der allgemeinen praktischen Einsatzbedingungen der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Schlammretentionszeit in der ersten Paulungszone von 4 bis 48 Stunden« Vorzugsweise liegt die Schlammverweilzeit (Dauer) in der ersten Paulungszone in dem Bereich von 12 bis 30 Stunden und in geeigneter Weise im Bereich von 12 bis 24 Stunde».The retention time (duration) of the sludge in the aerobic Paul mud tank also affects the elevated temperatures, in particular the autothermal temperatures that can be maintained. "It will be appreciated that numerous factors enter into the relationship between sludge residence time and temperature, such as for example, the buildability of the sludge and the sludge concentration (concentration of pesticides). Within the general field of use of the present invention, the sludge retention time in the first buffing zone ranges from 4 to 48 hours. Preferably, the sludge residence time (duration) in the first buffing zone is in the range of 12 to 30 hours and suitably in the range of 12 to 24 hours ».
Die erste Paulungszone 110 verfügt über mechanische Rührwerke 112, die derselben Ausführung entsprechen können, wie sie als Rührer 103 in der Belüftungszone 102 verwendet wurden, zusammen mit Einrichtungen für die kontinuierliche Rezirkulation eines der strömenden Medien in der Porm des zweiten Gases und des Belebtschlammes gegenüber den anderen'strömenden Medien in der Paulungszone. .The first Pauling zone 110 has mechanical stirrers 112 that may correspond to the same design used as stirrer 103 in the aeration zone 102, along with means for the continuous recirculation of one of the flowing media in the second gas and activated sludge stalls other 'streaming media in the Pauling Zone. ,
Das zweite Gas besteht wenigstens zu 80 % aus Sauerstoff und gelangt in die geschlossene aerobe Paulungszone 110. und wird dort mit dem darin befindlichen Schlamm in einer ausreichenden Menge und bei der Geschwindigkeit für die aerobe Paulung des Schlammes vermischt, während der Gesamtgehalt des SchlammesThe second gas is at least 80 % oxygen and enters the closed aerobic zone of ash 110 where it is mixed with the sludge therein in an amount sufficient and at the rate of aerobic pumination of the sludge, while the total content of the sludge
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an suspendierten Peststoffen wenigstens auf 20000 mg/1 aufrechterhalten wird. 'at least 20000 mg / l is maintained on suspended pesticides. '
Sauerstoffverarmtes Paulungsgas mit einer Reinheit von wenigsttens 40 % Sauerstoff tritt über die Rohrleitung 118 aus der geschlossenen Paulungszone 110 mit einer derartigen Geschwindigkeit aus, daß der Sauerstoffgehalt dieses- Gases wenigstens 35 % des Sauerstoffgehaltes an Sauerstoffeinsattigas ausmacht, welches über die Rohr'lttung 117 eintritt. Das Gas in der Rohrleitung 118 wird der geschlossenen Belüftungszone 102 zugeleitet, wenigstens als Hauptbestandteil des weiter oben erwähnten ersten Gases unter Befriedigung des Sauerstoffbedarfes für die biochemische Anreicherung des Abwassers mit Sauerstoff, ^enn erforderlich, kann eine äußere ergänzende Quelle zur Lieferung des sauerstoffhaltigen Gases benutzt werden, um äen sauerstoffhaltigen Gasstrom in der.Rohrleitung zu steigern.Oxygen-depleted Pauling gas having a purity of at least 40% oxygen exits tubing 118 from closed Pauling zone 110 at a rate such that the oxygen content of this gas is at least 35 % of the oxygen content of oxygenate gas entering via tubing 117. The gas in conduit 118 is fed to the closed ventilation zone 102, at least as a main component of the above-mentioned first gas under satisfaction of the oxygen demand for biochemical enrichment of the waste water with oxygen, ^ hen necessary, using an external supplementary source for supplying the oxygen-containing gas be to increase AEEN oxygen-containing gas stream in der.Rohrleitung.
Nachdem das gewünschte Niveau der aeroben Paulungsbehandlung in der Paulungszone 110 beendet ist, wird der teilweise stabilisierte Schlamm aus der ersten geschlossenen Paulungszone über die Rohrleitung 114 ausgetragen und dem Teil des integrierten Systems zur anaeroben Behandlung zugeführt. Bei dieser Verkörperung setzt sich die zweite anaerobe Paulungszone aus einer Säuerungsunterzone 12Qa und· einer Methanvergärungsunterzone 120b zusammen. Der teilweise stabilisierte"Schlamm in der Rohrleitung 114 wird aus der ersten Paulungszone 110 der Säuerungsunterzone 120a zugeführt und darin während einer Schiammretentionszeit von 24 bis 60 Stunden gemäß den Erfordernissen für die Schlammsäuerung gehalten. Der Inhalt der Unterzone 120a wird kontinuierlich durch Rühreinrichtungen 121a gemischt, um eine gleichmäßige A.bbaugeschwindigkeit der Kohlehydrate, Fette, und Proteine zu niederen Fettsäuren-in dieser Unterzone aufrechtzuerhalten, lach dem Abschluß der notwendigen Retentionszeit (Dauer) in der Unterzone 120a wird der gesäuerte Schlamm über die Rohrleitung 126 aus dieser Unter-After the desired level of aerobic pumination treatment in the potting zone 110 is completed, the partially stabilized slurry from the first closed potting zone is discharged via the conduit 114 and fed to the part of the integrated anaerobic treatment system. In this embodiment, the second anaerobic compaction zone is composed of an acidification subzone 12Qa and a methane fermentation subzone 120b. The partially stabilized sludge in the tubing 114 is supplied from the first gum zone 110 to the acidification subzone 120a and held therein for a sludge retention time of 24 to 60 hours according to the slurry acidification requirements. The contents of the subzone 120a are continuously mixed by agitation means 121a to maintain a uniform rate of carbohydrate digestion, fats, and proteins to lower fatty acids in this subzone, upon completion of the necessary retention time (duration) in subzone 120a, the acidified sludge will be removed from this subsector via pipeline 126.
zone ausgetragen· Wenn die Temperatur des die Unterzone 120a verlassenden Schlammes über derjenigen liegt, die für die optimalen Werte einer Methanerzeugung gilt, wird die Temperatur des gesäuerten Schlammes in wünschenswerter Weise herabgesetzt, um eine zufriedenstellende Punktion der methanbildenden Unterzone 120b zu gewährleisten. Folglich gelangt der Schlamm über die Rohrleitung 126 in dem Wärmeaustauscher 115 zu einem V/ärmeaustausch mit einem Kühlmittel, welches über die Rohrleitung 160 durch den Wärmeaustauscher hindurchtritt« Der sich ergebende, teilweise abgekühlte, teilweise stabilisierte Schlamm, der aus dem Wärmeaustauscher 115 zum Austrag gelangt, strömt schließlich durch die Rohrleitung 127 in die-Unterzone 120b, in der die Methanvergärung erfolgt« Das für den Wärmeaustausch verwendete Kühlmedium in der Leitung 160 kann in geeigneter Weise aus einem Kühlwasserstrom bestehen, beispielsweise kann hierfür ein Teil des Abwassers aus dem sekundären Klärbehälter über die Leitung 106 herangezogen werden oder gemäß der weiter oben beschriebenen Verkörperung der in das Paulungssystem einströmende Schlammeintrag.When the temperature of the sludge leaving sub-zone 120a is above that which is the optimum value for methane production, the temperature of the acidified sludge is desirably lowered to ensure a satisfactory puncture of methane-forming sub-zone 120b. As a result, the slurry passes through the conduit 126 in the heat exchanger 115 for heat exchange with a coolant passing through the heat exchanger through the conduit 160. The resulting, partially cooled, partially stabilized slurry exiting the heat exchanger 115 for discharge , Finally, flows through the pipe 127 in the sub-zone 120 b, in which the methane fermentation takes place. "The used for the heat exchange cooling medium in the conduit 160 may suitably consist of a cooling water flow, for example, this can be a part of the wastewater from the secondary clarifier over the line 106 or according to the above-described embodiment of the inflowing into the potting system mud entry.
Die anaerobe Paulungsunterzone 120b besteht aus der methanerzeugenden Paulungsbehandlung des Verfahrens. Um eine optimale Punktionsweise zu erreichen, wird der Schlamm in der Methanvergärungsunterzone 120b auf einer Temperatur von 35 °C bis 40 0C und vorzugsweise von 37 0C bis 38 0C gehaltene Der Inhalt der Unterzone 120b wird kontinuierlich durch Rühreinrichtungen, 12ib. gemischt· Dadurch kommt es zur Herausbildung einer umfangreichen Zone eines wirksamen Abba-ues und einer signifikanten Zunahme der Geschwindigkeit der Stabilisierungsreaktionen in dieser Unterzone. Die Schlammretentionszeit (Dauer) in der Methanvergärungsunterzone 120b liegt vorzugsweise zwischen 4 und 8 Tagen, wobei die weiter oben diskutierten Überlegungen zutreffen, die die Verweildauer des Schlammes in der anaeroben zweiten Paulungszone regeln. Das auf Grund der xn der Unterzone 120b ablaufenden biochemischen Reaktionen erzeugte Methangas wird aus dieser Unterzone über die Rohr-The anaerobic Pauling subzone 120b consists of the methane-producing Pauling treatment of the process. In order to achieve an optimal puncture way, the sludge in the methane fermentation sub-zone 120b at a temperature of 35 ° C to 40 0 C and preferably from 37 0 C to 38 0 C held The content of the sub-zone 120b is continuously agitating means, 12ib. This results in the formation of an extensive zone of effective degradation and a significant increase in the rate of stabilization reactions in this sub-zone. The mud retention time (duration) in the methane fermentation subzone 120b is preferably between 4 and 8 days, with the considerations discussed above governing the residence time of the mud in the anaerobic second pilling zone. The methane gas produced due to the xn of the sub-zone 120b biochemical reactions is from this sub-zone on the pipe
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leiturigi-128 entnommen,'- wobei diese Leitungein Mengenregelüiigsventil 129 aufweist»Ein Teil dieses der Unterzone 120b entnommenen Methangases kann über die-Rohrleitung 132 dem Kessel 130 zugeleitet werden, während der restliche Teil des Methangases über die Rohrleitung 131 aus dem Verfahren herausgenommen wird, um-einer weiteren Behandlung · und/öder aiideren< Endverwendungszwecken zugeführt-zu werden. Der weiterhin stabilisierte Schlamm, der nicht mehr als 40% des ursprünglichen Gehaltes des einströmenden Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen-, suspendierten Feststoffen und vorzugsweise nicht mehr als 20 % davon aufweist, wird aus dem Verfahren über die Rohrleitung 133 ausgetragen·leiturigi-128 removed, '- said Leitungein Mengenregelüiigsventil having 129 »A portion of this the lower zone 120b removed methane gas can be supplied via the pipe 132 to the boiler 130, while the remaining part of the methane gas through the pipe 131 is removed from the process, in order to be supplied for further treatment and / or for other <end-uses. The still-stabilized slurry having not more than 40% of the initial content of the inflowing sludge of biodegradable volatile suspended solids, and preferably not more than 20 % thereof, is discharged from the process via the pipeline 133.
Fig. 3 entspricht einem schematischen Fließbild einer anderen erfindungsgemäßen Verkörperung, wobei Schlamm von den primären und sekundären Abwasserbehandlungsstellen dem Schlammfaulungssystem zugeführt wird· Diese Verkörperung veranschaulicht eine verfahrenstechnische Reihenfolge im Rahmen der vorliegenden Erfindung, bei der eine thermophile aerobe erste Faulungszone mit einer thermophilen anaeroben zweiten Faulungszone integriert ist· Bis jetzt ist die thermophile anaerobe Faulung im Rahmen der kommerziellen Praxis nicht allgemein verwendet worden. Der Grund für eine derartige begrenzte Verwendung besteht darin, daß die Probleme j die bei der bekannten mesophilen anaeroben Arbeitsweise, :nämlich die vorhandene thermische Instabilität und die außerordentliche Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Verfahrensbedingungen, worüber weiter oben bereits diskutiert wurde, bei der thermophilen anaeroben Faulung in einem sogar noch kritischeren Umfange anzutreffen sind. Es ist' in der Tat der Fall, daß wegen der ungleichmäßigen Stabilität des Arbeitsablaufes der thermophilen anaeroben Faulung diesem Schlammbehandlungsverfahren bis heute bei den kommerziellen Schlammfaulungsanwendungen wenig Auf-Fig. 3 corresponds to a schematic flow diagram of another embodiment of the invention wherein sludge from the primary and secondary effluent treatment sites is fed to the sludge digestion system. This embodiment illustrates a process sequence within the scope of the present invention wherein a thermophilic aerobic first digestion zone having a thermophilic anaerobic second digestion zone So far, thermophilic anaerobic digestion has not been widely used in commercial practice. The reason for such a limited use is that the problems in the known mesophilic anaerobic operation, namely the thermal instability present and the extraordinary sensitivity to changes in the process conditions, which have already been discussed above, in the thermophilic anaerobic digestion in an even more critical extent. It is indeed the case that, because of the uneven stability of the thermophilic anaerobic digestion process, this sludge treatment process is still poorly used in commercial sludge digestion applications.
τ> Si- ' Berlin,d.8.3.1979 54 354/13 τ> Si Berlin, d.8.3.1979 54 354/13
merksamkeit geschenkt worden ist. Diese Probleme einer Instabilität der Funktionsweise und einer unverhältnismäßigen Empfindlichkeit gegenüber VerfahrensSchwankungen sind bei der thermophilen aeroben/anaeroben erfindungsgemäßen Verkörperung in derselben Art und Weise überwunden, wie weiter oben in Verbindung mit den Verkörperungen der gegenwärtigen Erfindung unter Verwendung einer anaeroben mesophilen zweiten Faulungsstufe beschrieben wurde.been given attention. These problems of instability of operation and disproportionate sensitivity to process variations are overcome in the thermophilic aerobic / anaerobic embodiment of the present invention in the same manner as described above in connection with the embodiments of the present invention using an anaerobic mesophilic second digestion step.
In Fig. 3 strömt das rohe Abwasser, welches sich zum Beispiel aus städtischen Abwässern, aus industriellen Abwässern und aus Regenwaoser zusammensetzt, über die Rohrleitung 24O der primären Sedimentationszone 24I zue Diese Sedimentationszone 241 kann in geeigneter Weise aus einem Schwerkraftklärbehälter einer bekannten Bauart bestehen, die auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt ist* In der Sedimentationszone wird das einströmende Abwasser in ein primäres Abwasser mit einem reduzierten biochemischen Sauerstoffbedarf, welches über die Rohrleitung 201 der Belüftungszone 202 zugeführt wird, und in einen Schlammaust.rag, bestehend aus abgesetztem Schlamm, getrennt, der aus der Sedimentationszone 24I über, die Rohrleitung 242 entfernt wird. Über die Rohrleitung 218 tritt ebenfalls sauerstoffhaltiges Belüftungsgas in die Belüftungszone 202 ein, über die Rohrleitung 250 gelangt die überstehende Flüssigkeit aus dem Schlammeindicker in die Belüftungszone 202 und über die Rohrleitung 208 wird der Belebtschlamm zurückgeführt. In der Belüftungszone 202 befinden sich Vorrichtungen 203 für das Durchmischen und zur Rezirkulation der strömenden Medien. Dadurch kommt es zu einem Durchmischen der verschiedenen strömenden Medien, die der Belüftung3zone zugeleitet wurden. Es bildet sich eine gemischte Flüssigkeit heraus und gleichzeitig kommt es zu einer kontinuierlichen Rezirkulation'eines Bestandteiles der gemischten Flüssigkeiten undIn Fig. 3, the raw sewage, which is composed, for example, from urban waste water from industrial waste waters and from Regenwaoser flows through the pipe 24O of the primary sedimentation zone 24I to e This sedimentation zone 241 can appropriately consist of a Schwerkraftklärbehälter a known type, well known in the art * In the sedimentation zone, the incoming effluent is transferred to a primary effluent having a reduced biochemical oxygen demand, which is supplied via piping 201 to aeration zone 202, and to a sludge tower consisting of settled sludge, separated from the sedimentation zone 24I via, the pipe 242 is removed. Oxygen-containing aeration gas likewise enters the aeration zone 202 via the pipeline 218, the supernatant liquid from the sludge thickener passes via the pipeline 250 into the aeration zone 202, and the activated sludge is returned via the pipeline 208. In the aeration zone 202 are devices 203 for the mixing and the recirculation of the flowing media. This causes a mixing of the various flowing media that has been fed to the aeration3zone. A mixed liquid is formed and at the same time there is a continuous recirculation of a component of the mixed liquids and
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des sauerstoffhaltigen Belüftungsgases gegenüber den anderen in dieser Behandlungszone vorhandenen strömenden Medien» Wie weiter oben bereits besprochen, können die für das Mischen und die Rezirkulation der strömenden Medien vorgesehenen Vor- . . .of the oxygen-containing aeration gas compared to the other flowing media present in this treatment zone. As already discussed above, the advantages provided for mixing and recirculating the flowing media. , ,
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richtungen in geeigneter Weise aus einer Tauchgasdurchblaseinrichtung in Kombination mit einem Tauchrührerlaufrad oder aus einem Oberflächenbelüftungsrührer bestehen. Nach der erforderlichen Belüftungszeit von beispielsweise 2. bis 6 Stunden gelangen eine gemischte Flüssigkeit mit einem verarmten biochemischen Sauerstoffbedarf und ein sauerstoffverarmtes Belüftungsgas mit einem Gehalt an Sauerstoff von wenigstens 21 ToI.-% aus der Belüftungszone -202 über die Rohrleitungen 204 bzw. 219 zum Austrag.directions suitably consist of a Tauchgasdurchblaseinrichtung in combination with a Tauchrührerlaufrad or from a surface aeration stirrer. For example, after the required aeration time of, for example, 2 to 6 hours, a mixed fluid having a depleted biochemical oxygen demand and an oxygen-depleted aeration gas containing at least 21% by weight of oxygen from the aeration zone -202 will be discharged via the lines 204 and 219, respectively ,
Die mit Sauerstoff angereicherte, gemischte Flüssigkeit mit einem verarmten biochemischen Sauerstoffbedarf gelangt über die Rohrleitung 204 in die sekundäre Sedimentationszone 205, in welcher Belebtschlamm von der gereinigten Flüssigkeit abgetrennt wird· Die gereinigte Flüssigkeit gelangt über die Rohrleitung 206 aus dem Verfahren zum Austrag. Der abgesetzte Belebtschlamm wird der sekundären Sedimentationszone 203 über die Rohrleitung 207 entnommen. Eine größere Menge dieses entnommenen Schlammes wird als Zirkulationsschlamm über die Rohrleitung 208 mit Hilfe der Umwälzpumpe 209 der Belüftungszone 202 zurückgeführt. Der übrige Teil des nicht zurückgeführten Schlammes, der zwischen 3 % und 10 % des Schlammes in der Rohrleitung 207 ausmachen kann, gelangt über die Rohrleitung 252 in den Schlammeindi.cker 251 >The oxygen-enriched, mixed liquid having a depleted biochemical oxygen demand passes via the pipeline 204 into the secondary sedimentation zone 205, in which activated sludge is separated from the purified liquid. The purified liquid passes out of the process for discharge via the pipeline 206. The settled activated sludge is taken from the secondary sedimentation zone 203 via the pipeline 207. A larger amount of this withdrawn sludge is recycled as circulating sludge via the pipeline 208 by means of the circulation pump 209 of the aeration zone 202. The remainder of the non-recirculated sludge, which may constitute between 3 % and 10% of the sludge in the pipeline 207, passes via the pipeline 252 into the sludge ind. 251>
In dem Schlammeindicker 251 befindet sich eine weitere Schlammabsetzeindickungszone, in der der Schlamm auf Feststoffwerte zwischen 2 % und β % konzentriert wird, d.h.,· es handelt sich um MLSS-Werte zwischen 20000 und 6OOOO mg/1. Der eingedickte Schlammaustrag wird über die Rohrleitung 245 weitergeleitet und mit primärem Schlamm über die Rohrleitung 242 aus der primären, Sedimentationszone 241 vereingt, wobei sich der kombinierte Schlammstrom über die Rohrleitung 211 ergibt.' Die überstehende Flüssigkeit aus dem Schlammeindicker 251 wird über die Rohrleitung 250 der Belüftungszone 202 zugeführt, wie weiter oben bereits beschrieben worden ist.In the sludge thickener 251 is another sludge settling thickening zone in which the sludge is concentrated to solids values between 2% and β % , ie, it is MLSS values between 20000 and 60000 mg / l. The thickened mud effluent is passed via the conduit 245 and intertwined with primary mud via the conduit 242 from the primary sedimentation zone 241 resulting in the combined mud stream via the conduit 211. " The supernatant liquid from the sludge thickener 251 is supplied via the pipeline 250 to the aeration zone 202, as has already been described above.
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Der kombinierte Schlammstrom über die Rohrleitung 211 kann teilweise, wenn dies gewünscht werden sollte, durch einen indirekten Wärmeaustausch mit dem warmen stabilisierten Schlamm, der aus der zweiten Faulungszone 220 ausgetragen wurde, erwärmt werden, wie weiter unten näher beschrieben wird· Anschließend gelangt dieser Schlamm in die erste . Paulungszone 210 über die Rohrleitung 248, Vor der Einführung in die erste Paulungszone 210 kann der Schlamm in der Rohrleitung 248 durch den mit Methangas geheizten Heizapparat 231 weiter erwärmt werden, der das Methangas für die Verbrennung über die Rohrleitung 227 empfängt.The combined slurry stream via the pipe 211 may be partially heated, if desired, by indirect heat exchange with the warm stabilized slurry discharged from the second digestion zone 220, as further described below. Subsequently, this slurry enters the first . Pauling Zone 210 via Pipeline 248. Prior to introduction to the first Pauling Zone 210, the sludge in the pipeline 248 may be further heated by the methane gas heated heater 231, which receives the methane gas for combustion via the pipeline 227.
Wenn die Umgebungstemperaturbedingungen ausreichen, um die Notwendigkeit für die Erwärmung des. einströmenden Schlammes in das Paulungssystem zu eliminieren, kann der Schlamm um den Färmeaustauscher 244 und den Heizapparat 231 herumgeführt werden, wozu die Umgehungsrohrleitungen 261 bzw. 263 vorgesehen sind.If the ambient temperature conditions are sufficient to eliminate the need to heat the incoming sludge into the potting system, the sludge may be circulated around the heat exchanger 244 and the heater 231, to which the bypass pipes 261 and 263, respectively, are provided.
In der geschlossenen ersten Paulungszone 210 wird die thermophile aerobe Paulung des einströmenden Abfallschlammes ausgeführt. Über die Rohrleitung 217 wird der Paulungszone 210 Belüftungsgas mit einem Gehalt an Sauerstoff von wenigstens 50 VoI♦-# und vorzugsweise mit einem Sauerstoffgehalt von wenigstens 80 VoI*-^ zugeleitet. Mechanische Rührer 212 mischen und rezirkulieren simultan kontinuierlich das einströmende Schlammgemisch gegenüber dem sauerstoffhaltig gen Gasβ Die Zuführungsgeschwindigkeit des Belüftungsgases und die Energieaufnahme der mechanischen Rühreinrichtungen 212 sind derart beschaffen, daß Sauerstoff in dem Schlamm in der ersten Paulungszone 210 in ausreichender Menge und Geschwindigkeit aufgelöst wird, um den Atmungsanforderungen des Schlammes während der aeroben Paulung in der ersten Paulungszone 210 zu genügen.In the closed first Pauling zone 210, the thermophilic aerobic treatment of the incoming waste sludge is carried out. Via the pipeline 217, the pollen zone 210 is supplied with aeration gas having an oxygen content of at least 50% by volume and preferably with an oxygen content of at least 80% by volume. Mechanical stirrers 212 simultaneously mix and continuously recirculate the incoming sludge mixture over the oxygen-containing gas. The supply rate of the aeration gas and the energy intake of the mechanical agitators 212 are such that oxygen in the sludge in the first composting zone 210 is dissolved in sufficient quantity and velocity to meet the respiration requirements of the sludge during the aerobic treatment in the first zone of Pauling 210.
Der Schlamm verbleibt in der ersten Paulungszone 210 bei einer .The mud remains in the first Paulingzone 210 at a.
- GI-- GI
thermophllen Temperatur von 45 0C bis 75 °C 4 bis 48 Stunden lang, um zu einer teilweisen Verringerung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigenj suspendierten Peststoffen zu gelangen. Der teilweise stabilisierte Schlamm wird aus der aeroben Faulungszone 210 über die Rohrleitung 216 zum Austrag gebracht und das sauerstoffverarmte Paulungsgas getrennt davon aus der Faulungszo-ne 210 über die Rohrleitung 218 abgelassen.thermophllen temperature of 45 0 C to 75 ° C for 4 to 48 hours to degradable to a partial reduction in the content of the sludge of biologically to reach flüchtigenj suspended Peststoffen. The partially stabilized slurry is discharged from the aerobic digestion zone 210 via the conduit 216 and the oxygen-depleted Pauling gas is separately discharged therefrom from the digestion zone 210 via the conduit 218.
Über die Zuleitung 216 gelangt der teilweise stabilisierte Schlamm aus der ersten Paulungszone in die geschlossene zweite Paulungszone 220. -Via the supply line 216, the partially stabilized sludge from the first composting zone passes into the closed second compaction zone 220.
Die zweite Paulungszone 220 besteht aus einem thermophilen anaeoben Paulschlamm^behalter» Zur Erreichung einer optimalen Arbeitsweise wird der Schlamm in dieser Paulungszone auf einer. Temperatur in dem anaeroben thermophilen Temperaturbereich zwischen 40 0C und 60 0C und vorzugsweise zwischen 45 0C und 50 C gehalten« Als Folge der thermophilen Behandlungsweise sowohl in der ersten als auch in der zweiten Paulungszone kann bei dieser erfindungsgemäßen Verkörperung der teilweise stabilisierte Schlamm aus der ersten Paulungszone direkt der zweiten Paulungszone zugeführt werden, wie der Wiedergabe ohne einen Erwärmungs- oder Abkühlungs-Wärmeaustausch zwischen den Zonen entnommen werden kann, sofern die-thermophilen Temperaturen in den betreffenden Paulungszonen hinreichend nahe beieinander liegen. Als Alternative hierzu kann es in einigen Fällen erwünscht sein, die zweite. Paulungszone bei hinreichend höheren oder niedrigeren Temperaturen relativ zu der ersten aeroben Paulungszone zu betreiben so daß ein Erwärmen oder Abkühlen des teilweise stabilisierten Schlammes nach der aeroben Paulung zwischen den Paulungszonen günstig ist. Das Erwärmen kann mit Hilfe eines Heizapparates mit Methangasheizung ähnlich dem Heizapparat 231 erfolgen; das Abkühlen kann durch einen Wärmeaustausch des teilweise stabilisierten Schlammes aus der ersten Paulungszone mit dem einströmendenThe second potting zone 220 consists of a thermophilic anaerobic pumice slurry. "In order to achieve optimum performance, the sludge in this potting zone becomes one. Temperature in the anaerobic thermophilic temperature range between 40 0 C and 60 0 C, and preferably maintained between 45 0 C and 50 C. As a result of the thermophilic treatment in both the first and in the second Paulungszone can in this embodiment of the present invention, the partially stabilized sludge the first zone of Pauling be supplied directly to the second zone of the Pauling, as the reproduction can be removed without a heating or cooling heat exchange between the zones, provided that the thermophilic temperatures in the respective Paulungszonen are sufficiently close to each other. Alternatively, it may be desirable in some cases, the second. To operate Paulungzone at sufficiently higher or lower temperatures relative to the first aerobic Paulungszone so that heating or cooling of the partially stabilized sludge after the aerobic Paulung between the Paulungszonen is favorable. The heating can be done by means of a heater with methane gas heating similar to the heater 231; The cooling may be accomplished by heat exchange of the partially stabilized sludge from the first bomber zone with the incoming one
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Schlamm, der dem Paulungssystem zugeführt wird, ausgeführt werden, wie weiter oben in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Verkörperungen gemäß den Darstellungen in Fig. -ή und 2 beschrieben wurde· Da es sogar während der thermophilen anaeroben Paulung kritischer ist als in der mesophilen anaeroben Paulung, zu gewährleisten, daß in der Paulungszone keine Temperaturschwankungen vorkommen, kann es zusätzlich wünschenswert sein, einen gut isolierten Behälter als Schlammbehandlungsbehälter für die thermophile anaerobe Behandlung zu benutzen. Dadurch besteht eine entsprechende Sicherheit gegen schwerwiegende klimatische Schwankungen.Be carried out sludge which is supplied to the Paulungssystem as further -ή above in connection with the inventive embodiments according to the illustrations in FIGS. And described 2 * Since it is critical even during the thermophilic anaerobic Paulung than in the mesophilic anaerobic Paulung, In addition, to ensure that there are no temperature variations in the Pauling Zone, it may additionally be desirable to use a well-insulated container as a sludge treatment tank for thermophilic anaerobic treatment. As a result, there is a corresponding security against serious climatic fluctuations.
In der zweiten Paulungszone 220 wird der Schlamm kontinuierlich durch mechanische Rühreinrichtungen 221 gemischt, um eine hohe Stabili^ierungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Methangas, welches als Polge der während der anaeroben Paulung vorkommenden biochemischen Reaktionen erzeugt wird, wird aus der zweiten Paulungszone über die Rohrleitung 223 abgelassen. DiesesMethangas kann mit sauerstoffhaltigem Gas, wie zum Beispiel mit Luft oder mit dem säuerstoffverarmten Paulungsgas aus der aeroben Paulungszone, gemischt und als Heizgas verbrannt werden, um Wärme zu liefern, damit der Schlamm in einer Paulungszone oder in beiden Paulungszonen auf der erhöhten Temperatur gehalten werden kann.In the second panning zone 220, the slurry is continuously mixed by mechanical agitators 221 to maintain a high rate of stabilization. Methane gas, which is produced as a poling of the biochemical reactions occurring during anaerobic annealing, is drained from the second maceration zone via the conduit 223. This methane gas can be mixed with oxygen-containing gas, such as with air or with the acid-depleted Pauling gas from the aerobic Pauling zone, and burned as a heating gas to provide heat so that the sludge can be maintained at an elevated temperature in a panning zone or in both potting zones ,
In dem vorliegenden Verfahren wird gemäß der Wiedergabe ein · Teil des Methangases über die Rohrleitungen 223 und 227 dem Methangaskessel 231 zugeführt und dort verbrannt, um die Wärme für die Aufrechterhaltung des Schlammes in der ersten Paulungszone auf der thermophilen Temperatur, von 45 0C bis 75 0C zu liefern. Das restliche Methangas wird dem Paulungssystem über die Rohrleitung 228 entnommen und abgeführt..Der weiterhin stabilisierte Schlamm aus der anaeroben Paulungszone, der nicht mehr als 40 % des Gehaltes des "über die Rohrleitung 248 dem Paulungssystem zugeführten Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen undIn the present process, according to playback a · part of the methane gas via conduits 223 and 227 supplied to the methane gas boiler 231 where it is burnt in order the heat for maintaining the sludge in the first Paulungszone on the thermophilic temperature of 45 0 C to 75 0 C to deliver. The remaining methane gas is withdrawn and removed from the panning system via pipe 228. The still stabilized sludge from the anaerobic scrubber zone containing no more than 40 % of the content of the biodegradable, volatile, suspended sludge sludge fed to the potting system via tubing 248 and
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vorzugsweise nicht mehr als 20 % davon aufweist, wird aus der zweiten Faulungszone über die Bohrleitung 225 ausgetragen. Dieser Schlammaustrag durchläuft dann den Wärmeaustauscher 244 zur Wärmerückgewinnung aus dem ausgetragenen Schlamm, Schließlich gelangt der so behandelte Schlamm über die !Rohrleitung 243 zum Austrag aus dem Behandlungssystem·preferably not more than 20 % thereof is discharged from the second digestion zone via the drill pipe 225. This sludge discharge then passes through the heat exchanger 244 for heat recovery from the discharged sludge, Finally, the sludge thus treated passes through the pipe 243 for discharge from the treatment system ·
Die Beschaffenheit der biologischen Aktivität in der aeroben Fauliangszone in der soeben beschriebenen erfindungsgemäßen Verkörperung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich in signifikanter Weise von der biologischen Aktivität in der aeroben FauXungszone der weiter oben beschriebenen erfindungsge«· mäßen Verkörperung gemäß Fig. 2, und zwar auf Grund der unterschiedlichen Schlammquellen· Bei der Verkörperung gemäß Pig. 2 handelt es sich bei dem Schlamm, der dem Faulungssystem als einströmendes Einsatzgut zugeführt wirds ausschließlich um Belebtschlamm von dem sekundären Abwas-Eerbehandlungssystemj wohingegen sich bei der Verkörperung gemäS Fig. 3 der einströmende Schlamm sowohl aus dem sekundären Schlamm der Belebtschlammbehandlung als auch aus dem primären Schlamm der Rohabwassersedimentationsbehandlung zusammensetzt. Da das organische Material des sekundären Schlammes in der Hauptsache aus lebensfähigen Mikroorganismen besteht, setzt sich die aerobe Faulung dieses Schlammes aus den verschiedenen biochemischen Reaktionsstufen der Zellauflösung, der Assimilation der Auflösungsprodukte zur Synthese von neuem, lebensfähigem Material und der At-. mung zusammen«, Der primäre Schlamm besteht andererseits in der Hauptsache aus einem nicht lebensfähigen organischen Material, welches von den Mikroorganismen in dem Schlamm als jtfährstoff verwendet werden kann. Während der aeroben Faulung eines primären Schlammes erfährt folglich die mikrobielle Population des Schlammes eine wesentliche PhaseThe nature of the biological activity in the aerobic fouling zone in the embodiment according to the invention just described according to FIG. 3 differs significantly from the biological activity in the aerobic growth zone of the embodiment of the invention described above according to FIG of different mud sources · In the embodiment according to Pig. 2 is in the slurry that is supplied to the Faulungssystem as inflowing feedstock s whereas the inflowing sludge primary exclusively activated sludge from the secondary the sanitation Eerbehandlungssystemj in embodying acc Fig. 3, both of the secondary sludge to the activated sludge treatment, as well as from the Mud of raw sewage sedimentation treatment is composed. Since the organic material of the secondary sludge consists mainly of viable microorganisms, the aerobic digestion of this sludge consists of the various biochemical reaction stages of cell dissolution, the assimilation of the dissolution products to the synthesis of new, viable material and the At-. On the other hand, the primary sludge consists mainly of a non-viable organic material which can be used by the microorganisms in the sludge as the nutrient. Thus, during the aerobic digestion of a primary sludge, the microbial population of the sludge undergoes an essential phase
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einer Zellsynthese zusätzlich, zu der Zellauflösung, der Assimilation der Auflösungsprodukte und der Atmung, Als Folge davon findet die aerobe Faulung des primären Schlammes in einem größeren Umfange sowohl hinsichtlich der ZeIlsynthese als auch der Zellatmung statt, als dies bei der aeroben Faulung des sekundären Schlammes der Fall ist. Darüber hinaus führt die aerobe Faulung des primären Schlammes zu einer geringeren Gesamtreduktion der biologisch abbaubaren, flüchtigen Feststoffe, als dies bei der aeroben Eaulung des sekundären Schlammes der Fall ist, wobei als Grundlage eine vergleichbare Schlammretentionszeit (Dauer) fur die Faulung angenommen wird· Die Gesamtverringerung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen Feststoffen während der Faulung repräsentiert eine Differenz in den miteinander konkurrierenden Faulungspro« zessen der Zellsynthese und der Zellatmung.As a result, the aerobic digestion of the primary sludge takes place to a greater extent both in terms of synthesis and cellular respiration than in the aerobic digestion of the secondary sludge Case is. In addition, the aerobic digestion of the primary sludge leads to a lower overall reduction of the biodegradable, volatile solids than is the case with the aerobic digestion of the secondary sludge, based on a comparable sludge retention time (duration) for digestion. The overall reduction The sludge content of biodegradable volatile solids during digestion represents a difference in competing digestion processes of cell synthesis and cellular respiration.
M© Zellatmung während der Schlammfaulung weist einen exothermen Charakter auf und aus den weiter oben diskutierten Gründen verfügt der primäre Schlamm über ein höheres Wärmeers eugungs vermögen je Raumgewicht der biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Feststoffe, die im Rahmen der Faulung entfernt werden, als dies bei dem sekundären Sclilamm der Fall ist· Folglich ist eine kleinere Gesamtverringerung der flüchtigen, suspendierten. Feststoffe erforderlich, um während der aeroben Faulung bei dem primären Schlamm eine gegebene Temperatur zu erreichen und aufrechtzuerhalten, als dies für den sekundären Schlamm zutrifft. Somit kann die erfindungsgemäße Verkörperung gemäß Wiedergabe in Fig. 3, wobei sich der Schlamm, der dem Faulungssystem zugeleitet wird, sowohl aus dem primären Schlamm als'auch aus dem sekundären Schlamm zusammensetzt* bei einer gegebenen Temperatur mit einer geringeren Reduzierung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Fest-Cellular respiration during sludge digestion is exothermic, and for the reasons discussed above, the primary sludge has a higher heat dissipation capacity per volume weight of biodegradable, volatile, suspended solids removed during digestion than at the secondary chain is therefore the case. Consequently, a smaller total reduction of the volatile, suspended. Solids required to reach and maintain a given temperature during the aerobic digestion of the primary sludge, as is the case with the secondary sludge. Thus, the embodiment of the present invention, as shown in Fig. 3, wherein the sludge fed to the digestion system is composed of both the primary sludge and the secondary sludge * at a given temperature with a lesser reduction in the sludge content volatile, suspended solids
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stoffen in der aeroben Faulungszone durchgeführt werden, als dies für die aerobe Paulungszone in der Verkörperung gemäß Fig. 2 zutrifft, wobei nur sekundärer Schlamm zum Einsatz gelangt· Eine geringere Reduzierung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen in der aeroben Paulungszone des Paulungssystems erfordert jedoch, daß die Schlammfetentionszeit (Dauer) in der anaeroben Paulungszone in entsprechender Weise vergrößert wird, um zu einem gegebenen Gesamtniveau der Entfernung von flüchtigen, suspendierten Peststoffen zu gelangen. Da ein größerer Teil der Gesamten·?; f er nung von flüchtigen, suspendierten Peststoffen in einem solchen Falle in der anaerpben Faulungszone bewirkt wird, kann daher" das System bei der Behandlung des primären' ,Schlammes in der anaeroben Faulungszone größere Methangasmengen erzeugen, vergleicht man die Umstände mit dem Pauluagssystem, bei dem nur sekundärer Schlamm behandelt wird. Somit ist die erfindungsgemäße Verkörperung gemäß Pig, 3 ihrer inneren Natur nach in der Lage, größere Mengen an Methangas zu liefern, als dies für das System der Fig. 2 zutrifft, aber auf Kosten einer größeren Schlainmretentionszeit (Dauer) in der anaeroben Faulungszone in dem ersterwähnten Falle, ' .in the aerobic digestion zone, as is the case for the aerobic Pauling zone in the embodiment of Figure 2, using only secondary sludge. · A lesser reduction in the sludge content of biodegradable, volatile, suspended particulate matter in the aerobic maceration zone of the potting system, however, requires that the sludge retention time (duration) in the anaerobic compaction zone be increased correspondingly to arrive at a given overall level of volatile volatilized particulate removal. Since a larger part of the total · ?; Thus, in the event of volatile suspended solids being produced in the anaerobic digestion zone, "the system may produce larger amounts of methane gas in the treatment of the primary sludge in the anaerobic digestion zone, as compared with the Pauluag system in which Thus, according to Pig, 3, the embodiment of the present invention is capable, by its nature, of delivering greater quantities of methane gas than is the case with the system of Figure 2, but at the expense of a greater sludge retention time (duration). in the anaerobic digestion zone in the first-mentioned case, '.
Mit Bezug auf die vorhergehende Diskussion steht die Leistungsfähigkeit für die Erwärmung des in das Paulungssystem einströmenden Schlammes vor der Einführung des Schlammes in die aerobe Faulungszone bei jeder der weiter oben beschriebenen, veranschaulichenden, erfindungsgemäßen Verkörperungen zur Verfügung, Bei einer gegebenen Anwendung kann, eine derartige Erwärmung notwendig sein oder nicht· Dabei besteht eine Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel dem Gehalt des Schlammes an Feststoffen, der Umgebungstemperatur, Der Schlammretentionszeit (Dauer)With respect to the preceding discussion, the performance for heating the sludge entering the potting system prior to the introduction of the sludge into the aerobic digestion zone is provided in each of the illustrative embodiments of the present invention described above. In a given application, such heating may occur necessary or not · There is a dependency on various factors, such as the content of the sludge of solids, the ambient temperature, the sludge retention time (duration)
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In der aeroben Faulungszone und der Art und Zusammensetzung des anzutreffenden Schlammes. Fig. 4 entspricht einer grajahischen Darstellung der Temperatur des in die erste geschlossene Paulungszone einströmenden Schlammes als Punktion des Ge samt gehalt es des in die erste geschlossene Faulungszone einströmenden Schlammes an suspendierten Fest- ~ stoffen (MLSS). Diese Temperaturwerte sind notwendig, um autothermisch eine Arbeitstemperatur von 500C in der ersten Faulungszone während einer Schlammretentionszeit (Dauer) von 24 Stunden aufrechtzuerhalten. Diese graphische Darstellung repräsentiert einen biologischen sekundären Schlamm mit einem Verhältnis des Gehaltes an flüchtigen, suspendierten- Peststoffen zu einem Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen (VSS/TSS) von 0,79 und mit einem biologischen V/ärmeinhalt von I4OOO BTU/lb an entfernten flüchtigen, suspendierten Peststoffen.In the aerobic digestion zone and the type and composition of the sludge encountered. 4 corresponds to a graph of the temperature of the sludge flowing into the first closed Pauling zone as a puncture of the total content of sludge of suspended solids (MLSS) flowing into the first closed digestion zone. These temperature values are necessary to autothermally maintain a working temperature of 50 ° C. in the first digestion zone during a sludge retention time (duration) of 24 hours. This graph represents a biological secondary sludge having a volatile suspended solids content ratio of 0.79 total solids suspended solids (VSS / TSS) and having a biological volumetric content of IOOOOO BTU / lb at remote volatiles. suspended pesticides.
Der graphischen Darstellung gemäß Fig. 4 ist zu entnehmen, daß die thermophile Arbeitsweise erreicht werden kann, ohne den in das Faulungssystem einströmenden Schlamm erwärmen zu müssen, bevor die Einführung des Schlammes in die aerobe Paulungszone erfolgt, wenn der einströmende Schlamm über eine ausreichende Konzentration an Peststoffen verfügt. Wenn beispielsweise ein Schlamm mit einer Gesamtkonzentration an Peststoffen von 3 % aufzuschließen ist, muß die Temperatur des der thermophilen aeroben Paulungszone zageführten Schlammes nur etwa 160C ausmachen, um eine autothermische Arbeitsweise aufrechtzuerhalten.The graph of Fig. 4 shows that the thermophilic operation can be achieved without having to heat the sludge flowing into the digestion system before the introduction of the sludge into the aerobic Paulungszone occurs when the incoming sludge over a sufficient concentration Has pesticides. For example, if a slurry having a total concentration of Peststoffen unlock is 3%, the temperature of the zageführten thermophilic aerobic sludge Paulungszone must only about 16 0 C make up to maintain autothermal operation.
Alle weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verkörperungen sind in der Lage, ein vollständig pasteurisiertes Schiammprodukt zu liefern, da in jedem dieser Fälle der gesamte, ,in das Faulungssystem einströmende Schlamm durch eine aerobe Paulungszone hindurchläuft, in welcher hoheAll of the embodiments of the present invention described above are capable of providing a fully pasteurized sludge product, since in each of these instances all of the sludge entering the digestion system passes through an aerobic compaction zone in which high sludge flows
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Temperaturen in der Größenordnung von wenigstens 50°C bis 520C verwendet v/erden können, um zu einer vollständigen Schlammpasteurisierung zu gelangen. Es kann jedoch Anwendungen geben, bei denen die Endverwendung des Schlammes kein vollständig pasteurisiertes Produkt erfordert, oder wo der Schlamm selbst wegen des Fehlens irgendeiner merklichen Konzentration an pathogenen Organismen darin keine Pasteurisierung erfordert· Fig. 5 entspricht einem schematischen Fließbild einer anderen erfindungsgemäßen Verkörperung, die innerhalb des ausgedehnten Geltungsbereiches der vorliegenden Erfindung liegt, wobei ein geringerer Teil des in das Faulungssyatem einströmenden Schlammes der zweiten Fauluagszone zugeleitet wird» Dieses Verfahren eignet sich für die weiter oben erwähnten Schlammfaulungsanwendungen, bei denen eine vollständige Pasteurisierung des Schlammes nicht erforderlich ist. Bei der in Fig. 5 wiedergegebenen Verkörperung wird ein größerer Teil des in das Faulungseystem über die Zuleitung 311 einströmenden Schlammes der geschlossenen ersten Faulungszone 310 über die Zuleitung 331 zugeführt«, Vor der Einführung des Schlammes in die erste Faulungszone 310 kann dieser auf dem Wege über die Zuleitung 331 erwärmt werden, v/enn dies erwünscht sein sollte, unter Verwendung des mit Methangas geheizten Kessels 330.Temperatures of the order of at least 50 ° C to 52 0 C used v / to earth ground in order to achieve full Schlammpasteurisierung. However, there may be applications where the end use of the sludge does not require a fully pasteurized product or where the sludge itself does not require pasteurization because of the absence of any appreciable concentration of pathogenic organisms therein. FIG. 5 corresponds to a schematic flow diagram of another embodiment of the invention Within the broad scope of the present invention, a minor portion of the sludge flowing into the digestion sys- tem is fed to the second faucet zone. This method is suitable for the above mentioned sludge digestion applications where complete pasteurization of the sludge is not required. In the reproduced in Fig. 5 embodiment, a greater part of the inflow into the digestion system via the feed line 311 sludge of the closed first digestion zone 310 via the supply line 331 is given before the introduction of the sludge in the first digestion zone 310 this on the way the supply line 331 may be heated, if desired, using the methane gas fired boiler 330.
Über die Eohrleitung 317 wird sauerstoffhaltiges Belüftungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von wenigstens 50 Vol.-^ und vorzugsweise von.wenigstens 80-VoI,-^ der aeroben Faulungszone 310 augeleitet. Der in diese Faulungszone einströmende Schlamm wird in geeigneter Weise durch die Rühreinrichtungen 312 gemischt und kontinuierlich gegenüber dem sauerstoffhaltigen Belüftungsgas in dieser Zone rezirkuliert. Das Mischen des Schlammes und des Belüftungsgases erfolgt dabei in ausreichender Menge und Geschwindigkeit für dieOxygen-containing aeration gas having an oxygen content of at least 50% by volume and preferably at least 80% by volume of the aerobic digestion zone 310 is introduced via the conduit 317. The sludge flowing into this digestion zone is suitably mixed by the agitators 312 and continuously recirculated against the oxygen-containing aeration gas in this zone. The mixing of the sludge and the aeration gas takes place in sufficient quantity and speed for the
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aerobe Schlammfaulung in der Paulungszone 310. Der Schlamm wird dabei in der aeroben Paulungszone auf der thermophilen Temperatur zwischen 45°C und 75°C 4 bis 48 Stunden lang aufrechterhalten. Über die Rohrleitung 318 gelangt das sauerstoffverarmte Paulungsgas aus der ersten Paulungszone zum Austrag und über die Rohrleitung 316 wird der Schlamm mit einem teilweise verarmten Gehalt an biologisch abbaubaren, suspendierten Peststoffen aus der Paulungszone getrennt für sich ausgetragen.aerobic sludge digestion in the Pauling zone 310. The sludge is maintained in the aerobic Paulungszone at the thermophilic temperature between 45 ° C and 75 ° C for 4 to 48 hours. Via the pipe 318, the oxygen-depleted Paulungsgas from the first Paulingzone for discharge and via the pipe 316, the sludge with a partially depleted content of biodegradable, suspended suspended pests from the Paulungszone separately discharged.
Der teilweise stabilisierte Schlamm wird dann über die Rohrleitung 316 der geschlossenen zweiten Paulungszone 320 zugeführt, in der mesophile Temperaturbedingungen vorliegen. Da die Temperatur des aus der ersten Paulungszone ausgetragenen Schlammes zwischen 450G und 750C liegt, wird die Temperatur dieses Schlammes in geeigneter Weise vor der Einführung in die zweite Paulungszone gesenkt, so daß die bevorzugten mesophilen Temperaturbedingungen für die mesophile anaerobe Faulung in der zweiten Paulungszone aufrechterhalten werden können. In der Veranschaulichung gemäß Fig. umgeht der kleinere Teil des in das Paulungssystem einströmenden Schlammes den Methangas-Kessel 330 und die aerobe Paulungszone 310 über die Rohrleitung 329 und es erfolgt ein direktes Mischen mit dem warmen Schlamm über die Rohrleitung 316. Die Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden Schlammuingehungsstromes wird in der Weise einreguliert, daß die . Temperatur des kombinierten Schlammstromes, der der anaeroben Paulungszone 320 zugeführt wird, ausreicht, um eine Arbeitstemperatur in der Paulungszone 320 zwischen 35°C und 400C aufrechtzuerhalten.The partially stabilized slurry is then supplied via the conduit 316 to the closed second potting zone 320 in which mesophilic temperature conditions exist. Since the temperature of the discharged from the first Paulungszone sludge between 45 0 G and 75 0 C, the temperature of this slurry is lowered in a suitable manner prior to introduction into the second Paulungszone, so that the preferred mesophilic temperature conditions for the mesophilic anaerobic digestion in the second zone of Pauling can be maintained. In the illustration of Figure 1, the minor portion of the mud entering the potting system bypasses the methane gas kettle 330 and the aerobic pumble zone 310 via the pipe 329 and direct mixing with the warm mud via the pipe 316. The flow rate of the incoming slush slurry stream is adjusted in such a way that the. Temperature of the combined sludge stream, which is supplied to the anaerobic Paulungszone 320, sufficient to maintain a working temperature in the Paulungszone 320 between 35 ° C and 40 0 C.
In der zweiten Paulungszone wird der Schlamm durch Rezirkulation des Methangases gegenüber dem Schlamm in dieser Paulungszone gemischt, um die Stabilisierungsgeschwindig-In the second Pauling zone, the sludge is mixed by recirculation of the methane gas over the sludge in this zone of the sludge to increase the stabilization rate.
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.·. ' 54 354/13. ·. '54 354/13
keit in der zweiten Faulungszone in wirksamer Weise auf hohen Werten zu halten. Über die Rohrleitung 323 wird Methangas, welches als Folge der biochemischen Reaktionen in der zweiten Faulungszone 320 erzeugt wird, aus dieser Zone abgelassen. Über eine Abzweigung erfolgt die Zuführung dieses Gases in den Strömungskreis 340 mit einem Verdichter 326 und das sich ergebende komprimierte Methangas wird dem. Schlamm in der zweiten Paulungszone zugeleitet, zum Beispiel unter Verwendung von Durchblasvorrichtungen (nicht wiedergegeben)· Damit wird dann das Mischen des Schlammes und die Rezirkulation bewirkt. Von der Rohrleitung 323-kann ein Teil des Methangases über die Rohrleitung 327 dem mit Methangas geheizten Kessel 330 zugeführt werden und der Rest des Gases gelangt über die Rohrleitung 328 aus dem Faulungssystem zum Austrag, Der weiterhin stabilisierte Schlamm, der weniger als 40 % des ursprünglich vorhandenen Gehaltes des in das Faulungssystem über die Zuleitung 331 einströmenden Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Feststoffen enthält, wird aus der zweiten Faulungszone über die Rohrleitung 325 zur weiteren Behandlung (zum Beispiel zur Entwässerung) und/oder endgültigen Beseitigung ausgetragen.in the second digestion zone to effectively maintain high levels. Via the pipeline 323, methane gas, which is generated as a result of the biochemical reactions in the second digestion zone 320, is discharged from this zone. Via a branch, the supply of this gas into the flow circuit 340 with a compressor 326 and the resulting compressed methane gas is the. Mud is supplied in the second zone, for example using blowing devices (not shown). This then causes mixing of the sludge and recirculation. From pipe 323, part of the methane gas may be supplied via pipe 327 to the methane-heated boiler 330 and the remainder of the gas passes via pipe 328 from the digestion system for discharge. The still stabilized sludge, which is less than 40 % of the original existing content of the sludge flowing into the digestion system via the supply line 331 of biodegradable, volatile, suspended solids is discharged from the second digestion zone via the pipe 325 for further treatment (for example, for drainage) and / or final disposal.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nun folgenden Beispiele näher veranschaulicht:The advantages of the present invention are further illustrated by the following examples:
Dieses Beispiel vergleicht die Leistungsfähigkeit der gegen* wärtigen Erfindung bei Durchführung gemäß der Verkörperung in Fig. 2 mit einem bekannten anaeroben System, welches einen, hohen Durchsatz aufweist. Die weitere Beschreibung beruht auf der Behandlung eines AbfallSchlammes von einer Abwasserbehandlungsanlage mit einer Kapazität von 10 χ 10 Gallonen pro Tag (MGD). Das . schematische Fließbild in Fig.2This example compares the performance of the present invention when practiced according to the embodiment of Fig. 2 with a known anaerobic system having a high throughput. The further description is based on the treatment of a waste sludge from a wastewater treatment plant with a capacity of 10 χ 10 gallons per day (MGD). The . schematic flow diagram in Fig.2
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dient dabei als Bezugsgrundlage·serves as reference basis ·
Über die Bohrleitung 111 wird ein kombiniertes, zu 50 % aus primärem Schlamm und zu 50 % aus sekundärem Schlamm bestehendes Eintragsgut mit einer Ausgangstemperatur von 18°C dem Paulungssystem gemäß Pig. 2 zugeführt. Der Schlamm wird mit einem Gesamtgehalt an suspendierten Peststoffen von 39400 mg/1 und einem Verhältnis der flüchtigen, suspendierten Peststoffe zu dem Gesamtgehalt an suspendierten Peststoffen von.12% dem System mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,09 MGD zugeführt. Um den Schlamm in der aero. ben Paulungszone 110 auf einer Arbeitstemperatur von 500C 24 Stunden lang aufrechtzuerhalten, wird der einströmende Schlamm unter Verwendung des Methangas-Kessels 130 auf etwa 230C,erwärmtβ Auf der Grundlage eines Umwandlungswirkungsgrades des Heizwertes des Methangases in Färme werden ungefähr 25000 ft^ Methangas pro Tag, erzeugt in der anaeroben Paulungszone, benötigt, um den Kessel 130 mit Heizgas zu versorgen.About the drill line 111 is a combined, consisting of 50 % of primary sludge and 50 % of secondary sludge entry material with a starting temperature of 18 ° C the Pauling system according to Pig. 2 supplied. The sludge is blended with a total suspended matter content of 39400 mg / l and a ratio of volatile, suspended pesticides to the total suspended solids content of. 12% fed to the system at a flow rate of 0.09 MGD. To the mud in the aero. ben Paulungszone maintain at an operating temperature of 50 0 110 C for 24 hours, the inflowing sludge using the methane gas boiler 130 to about 23 0 C is erwärmtβ on the basis of a conversion efficiency of the heating value of the methane gas in Färme be about 25,000 ft ^ methane gas per day, generated in the anaerobic Paulungszone, needed to supply the boiler 130 with heating gas.
In der aeroben Paulungszone wird eine ungefähr 8%ige Verringerung des Gehaltes an flüchtigen, suspendierten PeststoffenIn the aerobic Pauling Zone, there is an approximately 8% reduction in the volatile suspended solids content
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erzielt (Gehalt an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen gleich 16 %; der Gehalt an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen entspricht ungefähr 50 % des Gesamtgehaltes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen), so daß ein teilweise aufgeschlossener Schlamm mit*einem Gehalt an flüchtigen, suspendierten Peststoffen von 26100 mg/1 über die Rohrleitung 114 der Säuerungsunterzone 120a zugeführt wird« Diese Unterzone arbeitet bei der"thermophilen Temperatur unter Einhaltung einer 24stündigen Schlammretentionszeit (Dauer). In dieser Behandlungsstufe erfolgt eine 10%ige Verringerung des Gehaltes des einströmenden Schlammes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen. Über die Rohrleitung 126 gelangt dann ein Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen, suspendierten Peststoffen von 23500 mg/1 in die Methanvergärungsunterzone 120b zum Austrag» In dem Wärmeaustauseher 115 wird dem ausgetragenen Schlamm genügend Wärme entzogen, um eine Arbeitstemperatur in der Methanvergärungsunterzone 120b von 38 0C zu gewährleisten.(content of biodegradable, volatile suspended solids equal to 16%, content of biodegradable, volatile, suspended substances corresponds to approximately 50% of the total volatile volatile substance content), so that a partially digested sludge with volatile content "This sub-zone operates at the" thermophilic temperature, maintaining a 24-hour sludge retention time (duration). "At this stage of treatment, there is a 10% reduction in the level of incoming sludge Via the pipeline 126, a sludge containing 23500 mg / l volatile suspended solids is then discharged to the methane fermentation subzone 120b for discharge. In the heat recovery device 115, enough heat is extracted from the discharged sludge to carry out an operation temperature in the methane fermentation subzone 120b of 38 0 C.
Die Schlammverweilzeit (Dauer) in der Methanvergärungsunterzone 120b liegt bei 5 Tagen* Es ergibt sich eine Gesamtverringerung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen von .40 % für das integrierte System (Verringerung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbauba-. ren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen von 80 %). Die Methanvergärungsunterzone erzeugt ungefähr 73000 fο Methangas pro Tag, was einem Gesamtheizwert von 43 x 10 BTU pro Tag entspricht. Da 25000 ft^ Methangas pro Tag benötigt werden, um den Methangas-Kessel 130 zu betreiben, stehen 48000 ft Methangas pro Tag mit einem Gesamtheizwert von 29 x 10 BTU pro Tag zur Verfügung, um von dem Schlammfaulungssystem weitergeleitet zu werden.The sludge dwell time (duration) in the methane fermentation subzone 120b is 5 days *. There is an overall reduction in the sludge content of volatile suspended solids of .40 % for the integrated system (reduction in sludge biodegradable volatiles content) , suspended pesticides of 80 %). The methane fermentation subzone generates about 73,000 fο of methane gas per day, which equates to a total calorific value of 43 x 10 BTU per day. Since 25,000 ft-1 methane gas per day is needed to operate the methane gas boiler 130, 48,000 ft of methane gas per day with a total calorific value of 29 x 10 BTU per day is available to be routed from the sludge digestion system.
Wenn der kombinierte Schlamm mit der Strömungsgeschwindigkeit von 0,09 MGD, auf dem die. obige Beschreibung beruht, statt dessen einem bekannten anaeroben Schlammfaulbehälter zugeführtWhen the combined sludge with the flow rate of 0.09 MGD on which the. above description is instead fed to a known anaerobic sludge digester
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wird, welcher einen hohen Durchsatz aufweist, würde eine Schlammretentionszeit (Dauer) von ungefähr 13 Tagen notwendig sein, um dieselbe Verringerung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen Peststoffen zu erreichen. Obwohl 128000 ft^ Methangas pro Tag entsprechend etwa 77 x 10 BTU pro Tag in dem bekannten anaeroben Schlammfaulbehälter mit dem hohen Durchsatz erzeugt werden, werden ungefähr 60 χ 10· BTU pro Tag an Wärmemenge benötigt, und dies bei einer"50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme, um optimale Arbeitstemperäturbedingungen in dem Schlammfaulbehälter mit dem hohen Durchsatz aufrechtzuerhalten· Somit erfordert das bekannte System im Vergleich zu der weiter oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verkörperung ein um 86 % größeres Fassungsvermögen, legt man die Forderungen an die Retentionszeit (Dauer) zugrunde. Es stehen -zur Weiterleitung unter normalen Arbeitsbedingungen ungefähr 40 % weniger Methangas zur Verfugung.For example, with high throughput, a mud retention time (duration) of about 13 days would be necessary to achieve the same reduction in the level of volatile sludge sludge. Although 128,000 ft 3 of methane gas per day, corresponding to about 77 x 10 BTU per day, are produced in the known high throughput anaerobic sludge digester, about 60 x 10 x BTU per day of heat is required, with a 50% conversion of the Heat value in heat to maintain optimum working temperature conditions in the sludge dewatering vessel at high throughput. Thus, the known system requires 86 % greater capacity than the above-described embodiment of the present invention, assuming the retention time (duration) requirements. There are about 40 % less methane gas available for on-line use under normal working conditions.
Dieses Beispiel beschreibt eine spezifische Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung gemäß der Verkörperung in Abbildung 5· Der einströmende Schlammeintrag weist eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,06 MGD auf. Der Eintrag setzt sich aus einem kombinierten Schlamm mit 50 % primärem Schlamm und 50 % sekundärem Schlamm von einer-Abwasserbehandlungsanlage zusammen. Der über die Zuleitung 311 einströmende Schlammstrom, der eine Temperatur von 20 C und einen Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen von 4 % aufweist (VSS/TSS = 0,75), wird unterteilt. Dabei wird ein Teil des Schlammes mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,046 MGD über die.Zuleitung 331 direkt der thermophilen, aeroben Faulungszone zugeleitet und ein anderer Teil des Schlammes mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,014 MGD als Umgehungsstrom über.die Rohrleitung 329 geführt. Insofern als die Temperatur und die Konzentration des Schlammes an suspendierten FeststoffenThis example describes a specific operation of the present invention according to the embodiment in Figure 5. The incoming sludge entry has a flow rate of 0.06 MGD. The entry is composed of a combined sludge with 50 % primary sludge and 50 % secondary sludge from a wastewater treatment plant. The sludge stream flowing in via the feed line 311, which has a temperature of 20 ° C. and a total suspended solids content of 4 % (VSS / TSS = 0.75), is subdivided. In this case, a portion of the sludge with a flow rate of 0.046 MGD over die.Zuleitung 331 directly fed to the thermophilic aerobic digestion zone and another part of the sludge with a flow rate of 0.014 MGD as a bypass flow über.die pipe 329 out. Insofar as the temperature and concentration of the sludge on suspended solids
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über die Zuleitung 311 hinreichend hoch sind, um die autothermische Arbeitsweise in der thermophilen, aeroben Paulungszone 310 zu fördern, besteht in diesem einen Falle keine Notwendigkeit, den Schlamm vor der Einführung in die aerobe Paulungszone zu erwärmen,. Die Retentionszeit (Lauer) in der ersten Paulungszone 310 liegt bei ungefähr 24 Stunden und gemäß der Beschreibung werden die thermophilen Temperaturen in dieser ersten Paulungszone auf autothermischem Y/ege erzielte Über die Bohrleitung 31 έ gelangt ein pasteurisierter Schlamm mit einer Temperatur von 5Ö°G aus der aeroben Paulungszone zum Austrag« Es findet dann ein Mischen mit dem kalten Schlammumgehungsstrom über die Rohrleitung 329 statt. Dieser kombinierte Schlammstrom gelangt sodann in die anaerobe Paulungszone 320, in v/elcher der Schlamm ohne Vorhandensein von Sauerstoff ungefähr 8 Tage lang bleibt* Es kommt dabei zu einer ungefähr 40%igen Verringerung des Gesamtgehaltes an flüchtigen Peststoffen (80$ige Verringerung des Gehaltes des Schlammes an biolo~ gisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen)c Die anaerobe Faulungszone erzeugt Methangas mit einer Geßchwindigkeit von ungefähr 72000 ft pro Tag. Dies entspricht etwa 40 χ 10 BTU pro Tag. Das gesamte erzeugte Methangas steht zur Weiterleitung aus diesem Behandlungssystem zur Verfügung,In this case, there is no need to heat the sludge prior to introduction into the aerobic compaction zone, in this case there is no need to heat the sludge prior to introduction into the aerobic compaction zone. The retention time (lurking) in the first pilling zone 310 is about 24 hours and, as described, the thermophilic temperatures in this first pilling zone are achieved on autothermal Y / ege Via the drilling line 31έ, a pasteurized sludge with a temperature of 5 ° .GEG The aerobic Paulungszone for discharge "Then there is a mixing with the cold mud bypass stream via the pipe 329 instead. This combined mudstream then enters the anaerobic zone 320 in which the sludge remains in the absence of oxygen for approximately 8 days. * This results in an approximately 40% reduction in the total volatile substance content (80% reduction in the Sludge on biodegradable, volatile, suspended pesticides) c The anaerobic digestion zone produces methane gas at a velocity of approximately 72,000 ft per day. This equates to about 40 χ 10 BTUs per day. All the methane gas produced is available for onward transmission from this treatment system,
Wenn der kombinierte einströmende Schlammeintrag mit der Strömungsgeschwindigkeit von 0,06 MGD statt dessen einem bekannten anaeroben Paulschlammbehälter, der sich durch einen hohen Durchsatz auszeichnet, zugeführt werden würde, würde eine Schlammretentionszeit (Dauer) von ungefähr 15 Tagen notwendig sein, um dieselbe Verringerung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen Peststoffen zu erzielen. Obwohl 90000 ft·3 Methangas pro Tag entsprechend etwa 50 χ 10 BTU pro Tag" durch den bekannten anaeroben SchlammfaulbehälterIf the combined inflow sludge entry at the 0.06 MGD flow rate instead would be supplied to a known anaerobic Paul mud tank characterized by high throughput, a sludge retention time (duration) of about 15 days would be required to achieve the same reduction in content the sludge of volatile substances. Although 90,000 ft.sup.- 3 methane gas per day is equivalent to about 50.times.10.sup.-4 BTU per day by the known anaerobic sludge digestion tank
2 08 442 -?4- ' Berlin,d.8.3.19792 08 442 -? 4- 'Berlin, d.8.3.1979
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erzeugt werden, werden ungefähr 45 x 10 BTU pro Tag benötigt, und dies bei einer 50#igen Umwandlung des Heizwertes in Färme, um optimale anaerobe Arbeitstemperaturbedingungen in dem Sohlammfaulbehälter mit dem hohen Durchsatz aufrechtzuerhalten. Somit erfordert in diesem Falle ein bekanntes anaerobes Faulungssystem eine ungefähr 65 % längere Schlamm retentionszeit (Dauer), erzeugt aber nur eine Gesamtgasener gie, die 5 χ 10 BTU pro Tag äquivalent ist, im Vergleich mit den 40 χ 10 BTU pro Tag bei dem kombinierten System· Folglich verfügt nach der Benutzung des im Innern erzeugten Methangases als Wärmequelle das bekannte System über wesent lich weniger Methangas zur Weiterleitung, als dies bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist.approximately 45 x 10 BTU per day are needed, and this is done with a 50% conversion of calorific value to the farms to maintain optimal anaerobic working temperature conditions in the high throughput sludge digestion vessel. Thus, in this case, a known anaerobic digestion system requires approximately 65 % longer sludge retention time (duration), but only produces a total gaseous energy equivalent to 5 x 10 BTU per day, compared to the 40 x 10 BTU per day in the combined System · Consequently, after the use of the methane gas generated in the interior as the heat source, the known system has substantially less methane gas for the forwarding than is the case with the method according to the present invention.
Baispiel 3 · " Example 3 · "
Dieses Beispiel vergleicht die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung bei einer Anwendung der Verkörperung gemäß Fig. 1 mit einem bekannten anaeroben System, gekennzeichnet durch einen hohen Durchsatz.This example compares the performance of the present invention to an embodiment of the embodiment of FIG. 1 with a known anaerobic system characterized by a high throughput.
Ein sekundärer Schlamm von einem Sauerstoffaufnahme-Abwas-8erbehandlungssystem mit einer Ausgangstemperatur von 150C wird zunächst in dem Wärmeaustauscher 22 durch Y/ärmeaustausch mit dem Austrag aus dem anaeroben Faulachlammbehälter und dann weiter in dem Wärmeaustauscher 15 durch Wärmeaustausch mit dem Austrag aus dem thermophilen aeroben Faul schlammbehälter erwärmtν Der erste Wärmeaustausch in dem Wärmeaustauscher 22 erhöht die Temperatur des einströmenden Schlammes von 15°C auf etwa 250C, wohingegen die Temperatur des stabilisierten Schlammaustrages aus der anaeroben Faulungsaone 20 von etwa 35PC auf 25°C erniedrigt wird. Der zweite Wärmeaustausch in dem Wärmeaustauscher 15 erhöht die Temperatur des einströmenden Schlammes auf etwa 30°C, wohin gegen die Temperatur des Schiammaustrages aus der aerobenA secondary sludge from an oxygen receiving the sanitation 8erbehandlungssystem with an initial temperature of 15 0 C is first in the heat exchanger 22 by Y / ärmeaustausch with the effluent from the anaerobic Faulachlammbehälter and then in the heat exchanger 15 aerobic by heat exchange with the effluent from the thermophilic The first heat exchange in the heat exchanger 22 increases the temperature of the incoming sludge from 15 ° C to about 25 0 C, whereas the temperature of the stabilized sludge discharge from the anaerobic digestion A 20 is lowered from about 35 P C to 25 ° C. The second heat exchange in the heat exchanger 15 increases the temperature of the incoming sludge to about 30 ° C, where against the temperature of the Schiammaustrages from the aerobic
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Faulungszone 10 von etwa 500C auf 45°C herabgesetzt wird. Der einströmende Schlamm weist einen Gesamtgehalt an Feststoffen (MLSS) von 34400 mg/1 auf und wird durch ein Verhältnis des Gehaltes desFaulungszone 10 is reduced from about 50 0 C to 45 ° C. The incoming sludge has a total solids content (MLSS) of 34400 mg / l and is represented by a ratio of the content of the
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Schlammes an flüchtigen, suspendierten Feststoffen zu dem Gesamtgehalt des Schlammes an suspendierten Peststoffen von 78 % gekennzeichnet. Dieser Schlamm wird der ersten Paulungszone mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,06 MGD zugeführt. In der aeroben ersten Paulungszone wird eine Arbeitstemperatur von 50 °G bei einer Schlammretentionszeit (Dauer) von 24 Stunden aufrechterhalten, ·Mud of volatile, suspended solids to the total sludge content of 78 % suspended solids. This slurry is fed to the first Pauling zone at a flow rate of 0.06 MGD. In the first aerobic zone, a working temperature of 50 ° G is maintained with a sludge retention time (duration) of 24 hours.
In der aeroben Paulungszone wird eine ungefähr I6%ige Verringerung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen (Verringerung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen um 32 %) erzielt, so daß ein teilweise stabilisierter Schlamm mit einem Gehalt des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen .von 22500 mg/1 nach einem Wärmeaustausch mit dem einströmenden Schlamm in dem Wärmeaustauscher 15 über die Rohrleitung 16 der anaeroben Paulungszone 20 zugeführt wird.In the aerobic potting zone, an approximately I6% reduction in the sludge content of volatile, suspended pesticides (32 % reduction in biodegradable, suspended pesticidal sludge content of the sludge ) is achieved so that a partially stabilized sludge containing Slurry of volatile suspended solids of 22500 mg / l after heat exchange with the incoming sludge in the heat exchanger 15 is supplied via the conduit 16 to the anaerobic compaction zone 20.
Die anaerobe Paulungszone arbeitet mit einer Verweilzeit (Dauer) des Schlammes von 8 Tagen. -Dies führt zu einer Gesamtverringerung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Peststoffen von 42 % (Verringerung des Gehaltes des Schlammes an biologisch abbaubaren, flüchtigen, suspendierten Peststoffen von 84 %) für das integrierte System. Die anaerobe Paulungszone 20 liefert ungefähr 51800 ft^ Methangas pro Tag, was einem Gesamtheizwert von etwa 28 χ 10 BTU pro Tag entspricht. Das gesamte Methangas steht zur Weiterleitung von dem Paulungssystem zur Verfügung.The anaerobic maceration zone works with a residence time (duration) of the sludge of 8 days. This results in a total reduction of the sludge content of volatile suspended solids of 42 % (reduction of biodegradability of biodegradable, suspended solids sludge to 84 %) for the integrated system. Anaerobic Pauling Zone 20 provides approximately 51800 ft-1 methane gas per day, which corresponds to a total calorific value of approximately 28 x 10 BTU per day. All methane gas is available for onward transmission from the Pauling system.
Wenn der gemäß der weiter oben angegebenen Beschreibung mit der Strömungsgeschwindigkeit von 0,06 MGD in das Paulungssystem einströmende Schlamm statt dessen einem bekannten . anaeroben Paulschlammbehälter mit hohem Durchsatz zugeleitet werden würde, würde wenigstens eine Schlainmretentionszeit (Dauer) von 14 Tagen notwendig sein, um dieselbe Verringerung des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen, suspendierten Pest-Instead, if the slurry entering the potting system at the flow rate of 0.06 MGD, as described above, would be a known one. At least one Schlain retention time (duration) of 14 days would be necessary to deliver the same reduction in the sludge content of volatile, suspended pesticide to high-throughput anaerobic Paul mud reservoirs.
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stoffen zu erzielen. Obgleich 846OO ft^ Methangas pro Tag in einem solchen bekannten System mit hohem Durchsatz erzeugt werden, entsprechend etwa 47 x 10 BTU pro Tag, werden ungefähr 45 x 10 BTU pro Tag benötigt, um optimale Arbeitstemperaturbedingungen in dem Schlammfaulbehälter mit dem hohen Durchsatz aufrechtzuerhalten. Dabei wird von einer Umwandlung des Heizwertes in Wärme von 50 % ausgegangen· Das bekannte anaerobe Behandlungssystem erfordert daher ein um etwa 55 % höheres Passungsvermögen (Behälteraufnahmekapazität) und hat etwa 26 χ 10 BTU des Methangases pro Tag weniger weiterzubefordern, als dies für das entsprechende, weiter oben beschriebene System der vorliegenden Erfindung zutrifft.to achieve substances. Although 846,000 ft-1 methane gas per day is produced in such a known high throughput system, corresponding to about 47 x 10 BTU per day, about 45 x 10 BTU per day is needed to maintain optimum operating temperature conditions in the high throughput sludge digestion tank. It is assumed that a conversion of the calorific value into heat of 50 % · The known anaerobic treatment system therefore requires about 55 % higher fitting capacity (container holding capacity) and has about 26 χ 10 BTU of methane gas per day weiterzubefordern less than that for the corresponding above described system of the present invention applies.
Obwohl die bevorzugten Verkörperungen im Detail beschrieben worden sind, ist einzusehen, daß andere Verkörperungen mit entsprechenden Modifikationen der beschriebenen Merkmale und Eigenschaften ins Auge gefaßt werden können, die sich innerhalb des Geltungsbereiches der vorliegenden Erfindung befinden. Beispielsweise kann die aerobe Paulungsbehändlung gemäß dem vorliegenden Verfahren in Reihenbehandlungsbehältern oder in einem unterteilten Becken ausgeführt werden, wobei die Reihenbehälter für die einzelnen Bestandteile oder die einzelnen Volumina in dem unterteilten Becken im Sinne von Unterzonen der aeroben Paulungszone funktionieren. In einer solchen Art und Weise kann die aerobe Paulungszone in der Porm eines Schlammfaulraumes mit Mehrfachkammern für stufenweise, im Parallelstrom geführte Schlammassen und Belüftungsgase angeordnet werden. Eine derartige Konfiguration einer aeroben Paulungszone ist denjenigen sehr gut bekannt, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind. Eine Beschreibung einer solchen Konfiguration findet sich beispielsweise in dem weiter oben erwähnten U.S.-Patent Nr. 3926794, erteilt an I.P. Vahldieck. .Although the preferred embodiments have been described in detail, it will be understood that other embodiments can be envisioned with corresponding modifications to the described features and characteristics which are within the scope of the present invention. For example, according to the present method, the aerobic bagging operation may be carried out in series treatment tanks or in a subdivided tank, with the single component row tanks or individual volumes in the subdivided basin functioning as subzones of the aerobic zone. In such a manner, the aerobic potting zone may be placed in the mold of a sludge digging room having multiple chambers for stepwise, parallel flow sludge and aeration gases. Such a configuration of an aerobic zone is well known to those skilled in the art. A description of such a configuration can be found, for example, in U.S. Patent No. 3,926,794, issued to I.P. Vahldieck. ,
Claims (18)
rechtsuerhalten.characterized in that the sludge is heated prior to introduction into the first composting zone in order to maintain the temperature in the first compaction zone.
rechtsuerhalten.
rechtzuerhalten·Method according to any one of items 1, 2 or 3, characterized in that the aeration feed gas is heated prior to introduction into the first buffing zone to allow the tempering therein;
rechtzuerhalten ·
Stufe f) 4 bis 12 Tage beträgt.35. The method according to item 28, characterized in that the sludge retention time (duration) of the sludge in
Stage f) is 4 to 12 days.
gemischt wird, ..o The method according to item 28, characterized in that the sludge in the second Pauling zone by circulation of methane gas over the existing sludge
mixed, ..
weiterhin stabilisierten Schlamm, der aus der zweiten Paulungszone zum Austrag gelangt, erwärmt wird,39, method according to item 28, characterized in that the sludge prior to introduction into the first Pauling zone by an indirect heat exchange with a
further stabilized sludge coming out of the second zone of incineration is heated,
400C gehalten und der erwärmte Schlamm des weiteren vor der Einführung in die erste Paulungszone durch einen
indirekten Wärmeaustausch mit dem teilweise stabilisierten Schlamm, der aus der ersten Paulungszone zum Austrag gelangt, erwärmt ..wird.40, method according to item 39 », characterized in that the temperature in stage f) ranges from 35 ° C to
40 0 C held and the heated mud of the other before the introduction of the first Paulingzone by a
Indirect heat exchange with the partially stabilized sludge coming out of the first Pauling zone is heated.
zusammensetzt, wobei der teilweise stabilisierte Schlamm aus der ersten Paulungszone der Azidifikations-Unterzone zugeführt wird und in dieser Unterzone während
einer Schlammretentionszeit von 24 bis 60 Stunden zum Zwecke der Schlammazidifikation verbleibt, wobei der
azidifizierte Schlamm daran anschließend aus der
Azidifikations-Unterzone ausgetragen wird und in die
Methanvergärungs-Unterzone gelangt und dort auf einer Temperatur von 350C bis 400C während einer Schlammretentionszeit 4 bis 8 Tage verbleibt.41. Method according to item 28, characterized in that the second "digestion zone consists of an acidification subzone and of a methane fermentation subzone
wherein the partially stabilized sludge from the first compaction zone is supplied to the acidification sub-zone and in this sub-zone during
a sludge retention time of 24 to 60 hours for the purpose of Schlammazidifikation remains, the
acidified sludge subsequently from the
Azidification sub-zone is discharged and in the
Methane fermentation sub-zone and there remains at a temperature of 35 0 C to 40 0 C during a sludge retention time 4 to 8 days.
azidifizierte Schlamm, der aus der Azidifikations-Unterzone zum Austrag gelangt, auf eine Temperatur von 350C bis 4O0C abgekühlt wird, bevor die Einführung in die Methanvergärungs-Unterzone erfolgt.Method according to item 4-1, characterized in that the sludge in the acidification sub-zone is kept at a temperature of between 45 ° C and 75 ° C and the sludge
acidified sludge, which passes from the Azidifikations sub-zone to the discharge, is cooled to a temperature of 35 0 C to 4O 0 C, before the introduction takes place in the methane of fermentation sub-zone.
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