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Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen und Vorrichtung
zur Ausfaulung von Abwasserschlämmen Bei der mechanischen und biologischen Behandlung
von organisch verschmutzten Abwässern, vor allem von häuslichen Abwässern, entsteht
immer Schlamm. Mit der Zunahme der Abwasseraufbereitung gewinnt die Behandlung von
Klärschlamm immer größere Bedeutung. Im allgemeinen wird der Klärschlamm nach den
gebräuchlichen Verfahren durch Eindicken in Absetzbecken soweit konzentriert, wie
es die physikalisch-chemische Beschaffenheit des Schlammes zuläßt. Durch das Eindicken
steigt der Feststoffgehalt derartiger Schlämme von z.B. 10 - 20 g/l auf 50 g/l an.
Da der Klärschlamm zum großen Teil organische Verbindungen enthält, die durch einen
Faulprozeß, der in sogenannten Faulttirmen stattfindet, bakteriell zum großen Prozentsatz
in sogenanntes 'IPaulgas" (hauptsächlich Methan) überführbar sind, wird dieser eingedickte
Klärschlamm in der Regel ausgefault.
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Mit dem Faulen tritt zugleich eine weitere Eindickung des Schlammes
ein. Außerdem werden beim Fallen die geruchsbelästigenden Stoffe des frischen Schlammes
beseitigt. Mit zunehmendem Belebtschlammanteil im Klärschlamm trennt sich das Faulwasser
immer schwieriger ab, so daß man auf die getrennte Abscheidung von Faulwasser mehr
oder weniger verzichten muß. Wegen des Fortfalls der Faulwasserabscheidrang ist
das Schlammvolumen nach dem Bauten fast gleichgroß wie das zugeführte Frischschlammvolumen,
Mit zunehmendem Belebtschlammanteil werden daher die für die Schlammaufbereitung
erforderlichen Einrichtungen umfangreicher. Auch der Betriebsmittelaufwand für das
größere Faulschlammvolumen wird höher. Der Feststoffgehalt des Baulschlammes liegt
meist bei 50 - 10Q g/l. Dies ergibt sich daraus, daß ein Teil des Faulschlammwassers
abgetrennt als sogenanntes ltBaulwasser aus den Faulanlagen in die Kläranlage zurückgeführt
wird.
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Dabei führen die toxischen Eigenschaften des Faulwassers unter Umständen
zu Schwierigkeiten in der biologischen Reinigungsstufe der Kläranlage.
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Bekanntlich sind die Aufwendungen für ei# Faulanlage üblicher Bauart
sehr hoch, Zu diesen hohen Investitionen kommen sodann noch die für die erforderliche
Entwässerung des dabei eih# tenen geruchs ärmeren Schlammes hinzu. Wegen dieser
hohen Aufwendungen für eine Faulanlage mit Entwässerung neigt man immer mehr dazu,
Frischschlamm nicht mehr zu faulen, sondern direkt zu entwässern und je nach Bedarfsfall
durch geeignete Maßnahmen ein einwandfreies lagerfähiges Endprodukt zu erzeugen.
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Die direkte Entwässerung von Frischschlamm muß wegen der möglichen
Geruchsbelästigung in gekapselten Einrichtungen durchgeführt werden.
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Die Geruchsbelästigung ist von Schlamm zu Schlamm verschieden, Bei
größeren Kläranlagen ergeben sich weiterhin Schwierigkeiten hin sichtlich der Speicherung
der Frischschlämme über Äas Wochenende, weil in den dafür erforderlichen großen
Räumen die leicht zersetzlichen organischen Anteile des Frischschlammes in *30genannte
"saure Gärung" übergehen. Durch diesen Vorgang wird der # hlamm erfahrungegemäß
schlechter entwässerbar, was nur durch hohe #fwendungen an Chemikalien ausgeglichen
werden kanne Es wurde nun gefunden, daß die vorgenannten Schwierigkeiten vermieden
werden köznen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nach welchem durch Vorentwässerung,
Faulung und Nachentwässerung von Schlämmen mit einem hohen Gehalt an organischer
Substanz, die bei der Aufbereitung häuslicher und industrieller Abwässer in der
mechanische und biologischen und gegebenenfalls einer NachI#lärstufe anfallen, in
besonders wirtschaftlicher Weise eine weitgehende Entwässerung des Endprodukts erreicht
wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der
in einer Kläranlage anfallende Schlamm oder die in einer Kläranlage anfallenden
Schlämme zusammen oder getrennt durch an sich bekannte
maschineller
Einrichtungen vorentwässert werden, daß der dabei erhaltene vorentwässerte Schlamm
(DiO stoff) so außgefault wird, daß beim Faulen kein Faulwasser mehr abgeschieden
wird und das der erhaltene Faulschlamm danach mit an sich bekannten Einrichtungen
nachentwässert wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausfaulung von Abwasserschlämmen,
in der die Faulung so durchgeführt werden kann, daß kein Faulwasser abgeschieden
wird.
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Erfindungsgemäß wird der Frischschlamm, bestehend aus Vorklärschlamm
und Belebtschlamm, entweder getrennt oder gemeinsam der mechanischen Entwässerungsstufe,
vorzugsweise einer Zentrifugation, zugeführt und dgs dabei anfallende feststofffreie
bis feststoffarme Zentrat in die Kläranlage zurückgegeben. Als vorentwässerten Schlamm
(Dicksto# wird unter eventueller Zugabe von organischen Flockungsmitteln eine noch
pumpfähige Masse erhalten, deren Feststoffkonzentration größer als 15%, z.B. 25%
ist. Dieser Dickstoff wird in eine Faulanlage, die mit einer Rühr- und Räumeinrichtung
ausgestattet ist, gegeben und so die optimale Faulgasmenge in relativ kurzer Zeit
erzeugt. Je nach Beschickung der Faulanlage, deren Rühr- und Räumeinrichtung ununterbrochen
betrieben werden, wird Faulschlamm verdrängt und einer Nachentwässerung zugeführt.
Zur Nachentwässerung eignen sich alle bisher bekannten Einrichtungen und Verfahren,
wobei durch die anfallende große Gasmenge una durch den geringeren erforderlichen
Wärmeaufwand für die kleinere Schlaimenge, die der Faulanlage zugeführt wird, wesentlich
mehr Faulgas - eventuell auch für andere Zwecke - zur Verfügung steht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, bei Zugabe von Kalk zur
Vorentwässerung des Frischschlammes einen Teil der beim Faulen sich bildenden Kohlensäure
zu binden und so ein methanreicheres Faulgas zu erzeugen. Dieses Verfahren zeichnet
sich vornehmlich durch eine im Vergleich zu konventionellen Faultürmen viel kleinere
und anders gestaltete Faulanlage aus, bei der Schwierigkeiten der bisher üblichen
Bauweise - Verstopfung, Schwimmschlammerzeugung, schlechte DurchmSchung und begrenzte
Entleerung - nicht mehr auftreten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, das anfallende alkalische
Faulschlamm-Zentrat getrennt einer Nitrifikation zuzuführen, wozu die benötigte
Luft aus dem Raum der Frischschlatnmentwässerung entnommen werden kann, so daß auf
diese Weise gleichzeitig die Geruchsfreihei t dieses Anlagenteils erreicht werden
kann.
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Weiterhin können bei diesem Verfahren durch Zugabe von Eisensalzen
zur Frischschlammentwässerung Sulfide gebunden werden, womit gleichfalls das dadurch
bedingte Geruchsproblem gelöst ist und der Faulprozeß ohne Störung ablaufen kann.
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Das Vefahren gestattet es, sich in jeder Beziehung an die örtlichen
Verhältnisse einer Kläranlage anzupassen und entweder eine Verbrennung oder eine
Trocknung des Faulschlammes anzuschließen.
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Dabei erspart man die hohen zusätzlichen Kosten für den Energiebedarf
einer Trocknungsanlage oder die Zugabe von Brennstoff, weil die wesentlich größere
Gasmenge dafür zur Verfügung steht.
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Bei kleineren Anlagen, bei denen wegen der unteren Beistungsgrenze
der Entwässerungseinrichtungen, beispielsweise bei Zentrifugen, nur halbechichtig
gearbeitet wird, kann mit der gleichen Entwässerungs, einrichtung auch die Frischschlammentwässerung
in der anderen Schichthälfte durchgeführt werden.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die bei der
Entwässerung abgetrennten Wässer beim Mischen mit häuslichem Abwasser in der mechanischen
Vorreinigung einen Teil der flockbaren organischen Substanz und der Feststoffe der
häuslichen Abwässer mit ausflocken, so daß dadurch die biologische Reinigungsstufe
weniger belastet wird. Diese Auswirkung wird um so größer je mehr durch eine nachfolgende
Nitrifikation der Stickstoffausstoß der Kläranlage und durch Abbau organischer Stoffe
infolge Denitrifikation in der Vorklärung die Belastung der Belebtschlammstufe herabgesetzt
werden.
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In Abbildung 1 ist das Fließschema einer Anlage zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise schematisch dargestellt.
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Die Anlage setzt sich zusammen aus der Abwasseraufbereitungsanlage
1, der Vorentwässerungsstufe für Frischrohlaim 3, der Faulanlage 6, der Nachentwässerungsstufe
8, dem Gasometer 10 und der Nitrifikationsanlage 14.
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Die Anlage wird wie folgt betrieben: Der in der Abwasseraufbereitungsanlage
1 anfallende Frischschlamm, bestehend aus Vorklärschlamm und Belebtschlamm, wird
über Leitung 2 in die Vorentwässerungsstufe 3 abgeführt. Aus dieser Vorentwässerungsstufe
3 wird eine etwa 25 sige Suspension über leitung 5 der Faulanlage 6 zugeführt. Das
bei der Vorentwässerung erhaltene Klarwasser, welches gewisse Anteile an Feststoff
enthalten kann, wird über Leitung 4 direkt in die Vorklärung der Kläranlage zurückgeführt.
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Der in der Faulanlage 6 beim Faulen anfallende Faulschlamm wird über
Leitung 7 der Nachentwässerungsstufe 8 zugeführt. Bei der #achentwässerung ist es
möglich, das beim Baulen anfallende Faulgas, welches über Leitung 9 zum Gasometer
10 gelangt, über Leitung 11 zu entnehmen und zu verwerten. Als Endprodukt fällt
bei der Nachentwässerung ein Dickstoff an, der über leitung 12 zur Halde oder zur
Lagerung oder zur Abfuhr verwendet werden kann. Außerdem fällt bei der Faulschlammentwässerung
über Leitung 13 ein MBtstofffreies bis schwach feststoffhaltiges Filtrat oder Zenit
an, welches der Nitrifikationsanlage 14 zur Nitrifikation zugeführt wird. Die für
die Nitrifikation erforderliche Gebläseluft wird aus der Vorentwässerungsstufe über
Leitung 16 entnommen. Das nach der Nitrifikation erhaltsne einwandfreie geklärte
Zentrat oder Filtrat wird über Leitung 15 der Kläranlage zurückgeführt.
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Für den Fall, daß eine getrennte Entwässerung von Vorkläraschlamm
und Belebtschlamm durchgeführt worden soll, werden diese Schläiio getrennt aus den
entsprechenden Änfallstellen der Vorontwäsiorungsstufe zugeführt.
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In Abbildung 2 ist die Faulanlage 6 der Abbildung 1, beispi.lswois.
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und schematisch im Vertikalschnitt dargestellt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus dem Behälter 1, dessen
Verhältnis von Höhe zu Durchmesser stete kleiner als 1 ist, der Räumvorrichtung
2 und der Rühreinrichtung 3. Die Rühreinrichtung wird von mehreren Gitterstäben
gebildet. Der vorentwässerte Schlamm (Dickstoff) wird mittels einer Pumpe über Leitung
4 in den Behälter 1 der Vorrichtung gepumpt, durch Rühren mit der Rühreinrichtung
3 wird für eine stete Erneuerung der Oberfläche und für ein besseres Ableiten der
entstehenden Faulgase an den Gitterstäben der Rühreinrichtung 3 gesorgt. Die Faulgase
sammeln sich im Gasraum 11, entweichen über Leitung 5 und werden einem Gasometer
oder einer weiteren Verwendung zugeführt. Der ausgefaulte Schlamm wird am Boden
des Behälters mit der Räumeinrichtung 2 nach der Mitte transportiert und über Leitung
6 mit einer Pumpe entnommen. Für den gasdichten Abschluß des Behälters sind an der
Durchführung der Antriebswelle 7 und am Beckenrand die Wassertassen 8+9 angebracht.
Die Rühr- und Räumeinrichtung wird mit der Antriebseinrichtung 10 angetrieben. Sie
ist auf einer feststehenden Brücke 11 angeordnet. Die Lagerung der Antriebswelle
erfolgt in einem unteren Lager 12 und einem oberen Lager 13.