DE2805054B2

DE2805054B2 - Verfahren zum Abbau von Schlamm

Info

Publication number: DE2805054B2
Application number: DE2805054A
Authority: DE
Inventors: Michael Stephen Dakar Gould; Ladislas Charles Amherst Matsch
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1980-03-27
Also published as: NO151358C; NL7801399A; AR214769A1; IT1105624B; GB1597395A; NO780424L; SE7801404L; FR2379485A1; DE2805054C3; SE428125B; JPS5399653A; DE2805054A1; PH15694A; BR7800726A; HK37683A; AU517067B2; JPS5756400B2; IT7847961A0; AU4028578A; CA1096064A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von Schlamm, bei dem wenigstens ein Teil des Schlamms durch mindestens zwei abgedeckte Abbau/onen geleitet und dabei unter Bildung von stabilisiertem Schlamm und Methangas nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt wird.

Für den Abbau von Schlamm werden derzeit in der l'r.ixis drei Verfahren in großem Umfang eingesetzt, und /war Abbau in Oxydationsteichen, anaerober Abbau und aerober Abbau.

Oxydationsteiche erfordern erhebliche l.andflächen und erlauben keine wesentliche Herabsetzung der Menge an ''athogenen in dem Schlamm.

Am weitesten verbreitet ist der anaerobe Abbau von Schlamm, wie er beispielsweise aus Absetzbecken, biologischen Filtern und Abwasserbelebungsanlagen abgezogen wird. Der Schlamm wird dabei in großen Abbaiiriiiimcn gesammelt, wo er ohne Wär»"v.ufuhr 20 bis K) T ige lang anaerob fermentiert wird Jurch den Abbau werden die festen Rückstände in eine ausreichend stabile Form überführt, so daß sie nhne größere Belästigungen zur l.andauffüllung benutzt werden können. Durch mechanische Rührwerke oder iimgewäl/us komprimiertes Abbaugas wird der Rauminhalt gemisch?, um die Schlummstabilisieriingsrcakiion /u steigern. Fs ist bekannt, daß erhöhte Temperaturen im inesophilen Bereich von 30'¹C bis 40'C eine Verkürzung der Verweildauer auf 12 bis 20 Tage gestatten, weil die Aktivität der für den Abbau verantwortlichen Organismen durch die Temperatur stark beeinflußt wird und /wischen JO" C und 40"C^- hochaktive mcsophile Mikroorganismen den dominanten Mikrobenstamin in dem ,iliziibauenden Schlamm darstellen. Die günstigsten Temperaturen für einen mesophilen Abbau liegen /wischen J>"C und 38°C bei minimalen Verweildauern von 12 bis 15 Tagen. Während des anaeroben Abbaus wird Methangas erzeugt, das für gewöhnlich in Veibienmiiigshe'zgeräten benutzt wird, um Wärmever lusle des anacroben Abbausyslems .iiis/ugleiche:i. jahreszeitliche Tempe iturschwaiikiingen und Fluktuationen der Schwebstoffkon/enlr.itioneii des einströmenden Schlamms haben erheblichen Einfluß auf die Methangaserzeugung und den Umfang der erforderlichen Wärmezufuhr. Wenn daher erhöhte Temperaturbedingungen in der anaeroben Abbauzone über das ganze Jahr hinweg aufrechterhalten werden sollen, ist in -. der Regel eine Hilfswärmequelle vorgesehen. Zweckmäßig wird der Abbauzone ein möglichst konzentrierter Schlamm zugeleitet, um Wärmeverluste in dem abgehenden stabilisierten Schlammstrom zu minimieren und dit= Methanproduktion in der Abbauzone zu

ι» maximieren. Selbst bei solchen Vorkehrungen ist es schwierig, erhöhte Temperaturen in der anaeroben Abbauzone auf wirtschaftliche Weise insbesondere während der Wintermonate aufrechtzuerhalten.

Bei dem anaeroben Abbauprozeß werden die

π behandelten Schlammfeststoffe nacheinander im wesentlichen drei getrennten Behandlungsphasen ausgesetzt, und zwar zunächst einer Periode der Lösliehmachung, sodann einer Periode intensiver Säureproduktion und schließlich einer Perioc!' intensiven Abbaus

_■» und Stabilisierung (Vergasung), jede dieser Verfahrensstufen ist durch die Produktion von verschiedenen Zwischen- und Endprodukten gekennzeichnet. Unter normalen Arbeitsbedingungen treten alle drei Phasen gleichzeitig auf. Die während der Vergasungsphase

.'"> erzeugten Gase sind vorwiegend Methan und Kohlendioxid. Sie machen normalerweise mehr als 95"/o des entwickelten Gases aus, wobei 65 bis 70% Methan vorhanden sind. Die Methaner/.eujjung ist auf die Zerlegung zahlreicher Verbindungen durch viele von-

iii einander abhängige biochemische Reaktionen zurückzuführen. Insbesondere werden die komplexen organischen Schlammbestandteile durch als Säurebildner bezeichnete Bakterien ohne Bildung von Methan in flüchtigen Säuren und Alkohole umgesetzt, die dann

i> durch andere, als Methanbildncr bezeichnete Bakterien in Methangas umgewandelt werden. Die säurebildenden Bakterien sind robust und gegenüber Prvzeßrnderungen in hohem Maße widerstandsfähig. Maßige Temperaturschwankungen andern ihre Stoffwechselaktivität

in iii ht nennenswert. Methanbildende Bakterien erfordern dagegen strikt aerobe Bedingungen; sie sind gegenüber Pro/eßanderungen, wie Schwankungen des pH-Wertes und dem Vorhandensein von Scnwermetallen. Detergenzien. Ammoniak und sulfiden, extrem

Γι empfindlich. Selbst sehr kleine Mengen von toxischen Metallen, wie Kupfer, unterbinden die Aktivität der Methanbildner. Die Säurcbildner beginnen /u dominieren. Der pH-Wert sinkt, wodurch die Aktivität tier Methanbildner zusätzlich beeinträchtigt wird. Auch darf

mi in der anacroben Abhau/one kein .Sauerstoff vorhanden scm. Hin unbeabsichtigtes Einleiten von I.lift in diese Zone beeinträchtigt die Methanfermentieriing und führt wegen tier Kombination des brennbaren Methangases mit Sauerstoff -ίι Brand oder Explosionsgefahr.

·") Besonders empfindlich sind die Melhanbildner ferner gegenüber Temperaiiirschwankungen. Bereits Schwankungen von nur einigen Graden vermindern ihre Aktivität und E.bcnsfähigkcil; sie haben ein relativ übermäßiges Wachstum von .Säurebildnern /ur Folge.

mi f!s kommt zu einer Ansammlung der sauren Abbau/wischenprodukte. Auch in diesem fall sinkt der pH-Wert in der Abbauzone. Die Aktivität der Methanbildner wird weiter vermindert. Dies führt zu schweren l'rozeßstö-Hingen. Es wird ein unzureichend stabilisierter Schlamm

in erhalten, der nicht ohne weitere Behandlung /ur I .andaiiffüllung oder für ähnliche Zwecke geeignet ist.

Um den geschilderten Störungen in der an.ieioben Ablwu/o'ie /u benennen, werden in ilicsi· /mn- oft

große Mengen an Kalk eingebracht, welche die Pufferwirkung verstärken und den pH-Wert erhöhen sollen. Diese Korrekturmaßnahme eignet sich jedoch in der Regel nur für kurzzeitige Fluktuationen oder l'rozeßstörungen. Sie bietet normalerweise keine Vorteile, wenn langzeitige Schwankungen oder Störbedingungen auftreten. Außerdem haben die Methanbildncr eine verhältnismäßig niedrige Wachslumsrate, was selbst bei mesophilen Temperaturen eine lange Verweildauer erforderlich macht. Wegen der niedrigen Wachstumsnitc besieht die Gefahr, daß die methiinbildendcn Organismen aus der Abbauzone ausgewaschen werden, wenn die Schlammfcststoffverwcildaucr unter den genannten Mindestwert gesenkt wird. Die langen Verweildauern bedingen ein großes Fassungsvermögen der Abbau/one.

Auch der aerobe Abbau von biologisch abbaufähigcm Schlamm läßt sich durch erhöhte Temperaturen beschleunigen. Wenn die Temperatur ausgehend von 35C ansteigt, nimmt die Population des mesophilen Mikroorganismen ab, während clic thcrmophilen Formen zunehmen. In dem thcrmophilen Dereich von 45"C bis 75'C herrschen Thcrmophilc vor; die meisten Mesophilen sind vernichtet. Oberhalb dieses Bereiches nehmen die Thcrmophilen ab. Bei 90 C wird das System im wesentlichen steril. Wegen der rascheren Oxydation des Schlammes wird innerhalb der gleichen Abbauzeit eine vollständigere Beseitigung von biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen (VSS) als bei Umgebungstemperatur erreicht. F.s wird ein stabilerer Rückstand erhallen, der ohne Belästigung beseitigt werden kann. Durch einen thcrmophilen Abbau werden pathogenc Bakterien im Schlamm wirkungsvoll vermindert oder beseitigt, wodurch potentielle gesundheitliche Gefährdungen vermieden werden.

Beim Einsatz von Diffusionsluftsystemen werden die Wäi meverlustc in der Regel sehr groß. Infolgedessen im ein aerober Abbau mit Luft typischerweise auf die Ausnutzung von mesophilen Mikroorganismen beschränkt. Weil Luft nur 21% Sauerstoff enthält und nur ungefähr 5 bis 10% des Sauerstoffs gelöst werden, ist eine sehr große I.uftmcngc notwendig, um den Sauerstoffbedarf zu decken. Die fühlbare Wärme der verbrauchten Luft und die latente Wärme, die erforderlich ist. um die verbrauchte Luft mit Wasserdampf zu sättigen, sind erheblich. Bei Umgebungstemperatur (20"C oder weniger) beträgt die Schlammverweildauer im Falle eines aeroben Abbaus mit Luft typischerweise 12 bis 20 Tage: zur Aufnahme des Schlamms sind sehr große Behälter erforderlich. Infolge der Wärmeverluste sind autotherme Wärmeeffektc gering. Eine unwirtschaftliche große Menge an externer Wärme ist erforderlich, um die Temperaturen auf brauchbaren Werten zu halten.

Wenn, wie bekannt, an Stelle von Luft ein mit Sauerstoff angereichertes Gas oder reiner Sauerstoff benutzt wird, ist die Gasmenge, die der aeroben Abbauzone zugeleitet wird und von dieser abgeht, gegenüber Luft wesentlich geringer. Wärnieverluste aufgrund des fühlbaren Aufwärmens des Gases und der Wasserverdampfung in das Gas sind so weit vermindert, daß die autotherme Wärme allein die Temperatur merklich höher als die Außentemperatur hält. Die Abbauzone kann daher im thermophilen Temperaturbereich bei minimaler Zufuhr von externer Wärme wirkungsvoll arbeiten. Weil die thermophile Stabilisierung wesentlich rascher als eine mesophile Stabilisierung erfolgt, wird die notwendige Verweildauer in der aeroben Abbauzonc stark vermindert. Dies gestattet die Benutzung kleinerer Becken, wodurch die Wärmcverlustc weiter hcrabgedrückt werden. Eine Verminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe von beispielsweise 80 bis 90% kann bei vergleichsweise kurzen Schlammvcrwcildauern in der Größenordnung von 3 bis 10 Tagen erzielt werden.

Trotz der erheblichen Attraktivität ist der thermophile aerobe Abbau im Vergleich zu einem anaeroben Abbau mit Nachteilen verbunden. Weil der thermophile aerobe Abbaupro/eß oxydierend ist, wird ein Biooxydations-Rcaktionsgas gebildet, das Kohlendioxid und Wasserdampf enthält, die nicht weiter nutzbar sind. Im Gegensatz dazu erzeugt ein anaerober Abbau Methangas als Reaktionsnebenprodukt. Außerdem erfordert die aerobe Abbauzone einen wesentlich größeren IEnergieaufwand für das Mischen und das Inkcinlaklhringcn von (jas und Schlamm, als dies bei dem anaeroben Abbausystem zum Mischen des Inhalts der Abbauzonc notwendig ist.

Fs ist auch bekannt (DF-OS 15 84 958). abzubauenden Klärschlamm in tier Weise nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen auszusetzen, daß der Schlamm oben in einen ersten 1 aulturm eingeleitet wird, der in seinen·, oberen Teil aerob ist und in dem die Abbau^cdingungen nach unten zunehmend anaerob werden, sowie daß der Schlamm an der Übergangsstelle zwischen der aeroben und der anaeroben Zone abgezogen und für einen anaeroben Abbau oben auf einen zweiten Faulturm aufgegeben wird. Der anaerob weiter abgebaute Klärschlamm wird dann in der Mitte des zweiten Faiilturms entnommen und in gleicher Weise durch einen dritten und gegebenenfalls weitere Fauliürmc geleitet, wobei aus den Faultürmcn jeweils unten im wesentlichen vollständig abgebauter Schlamm abgezogen wird. Damit sollen auch die bei der üblichen Schlammfaulung zurückbleibenden Huminstoffc vollständig zersetzt werden. Der Rückstand soll nicht mehr brennbar und überwiegend aus mineralischen Bestandteilen zusammengesetzt sein. Um die aeroben Bedingungen im oberen Teil des ersten Faulturms aufrechtzuerhalten, wird ein gut durchlüftetcr Klärschlamm eingesetzt. In diesem Faulturm geht der Abbau dann nach unten über fakultativ-aeroben, fakultativ-anaerobcn in rein anaeroben Abbau über. Die Entnahme der aerob faulenden Substanz aus dem mittleren Teil des ersten Faulturms erfolgt unter Vermeidung einer Durchwirbelung und Vermischung mit abgestorbener Substanz. Daraus folgt, daß in den ersten Far'turm selbst kein Belüftungsgas eingeblasen wird und auch nicht cingebiasen werden darf, weil andernfalls in dem Faulturm zusammen mit dem aus dem unteren anaeroben Teil des Faulturms hochsteigenden Methan ein explosives Gasgemisch gebildet wird. Der gut durchlüftete Klärschlamm verliert aber in dem ersten Faulturm rasch seinen aeroben Charakter. Ein Vorklärschlamm, wie er bei dem bekannten Verfahren einem stromaufwärts von dem ersten Faulturm angeordneten Vorklärbecken entnommen wird, hat nämlich eine Sauerstoffaufnahmerate von etwa 200 bis 300 mg/l/h. Wenn nun der dem ersten Faulturm zugehende Schlamm einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff von 9 mg/1 hat, was bei einer konventionellen Begasung mit Luft dem Sättigungswert entspricht, wird der Sauerstoffgehalt des Schlamms innerhalb einer Schlammverweildauer von nur wenig mehr als 2 Minuten verbraucht. Dies ist extrem kurz im Vergleich zu einer Gesamtverweildauer von Monaten, die bei dem bekannten

Verfahren notwendig ist, um die Huminstoffe vollständig zu zersetzen. Das bekannte Verfahren ist infolgedessen im wesentlichen mit den gleichen Problemen behaftet, wie sie oben in Verbindung mit dem rein anaeroben Abbauverfahren diskutiert sind. Tatsachlich ί wurde in der Folgezeit von der Fachwelt eine komumierte aerobe und anaerobe Schlammstabilisation nicht aufgegriffen; vielmehr wurde in der Praxis auch weiterhin immer nur eine allein aerobe oder anaerobe Behandlung in Betracht gezogen. m

Der F.rfindiing liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlammabbauverfahren mit aufeinanderfolgender aerober und anaerobe^ Schlammbehandlung zu schaffen, bei dem eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit bei vollkommener Stabilisation unter mög- r> liehst geringem F.nergieaufwand erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da 15

a) in eine erste abgedeckte Abbauzone der Schlamm und ein mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthalten- '" des Belüftungsgas eingeleitet und unter Aufrechterhaltiing eines Gehalts der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1 sowie einer Gesamtsehwebstoffkonzentration des Schlamms von mindestens 20 000 mg/1 gemischt "' werden,

b) der Schlamm in der ersten Abbauzone während des Mischvorgangs bei einer Temperatur im thermo- -.hilen Bereich von 45 C bis 75"C gehalten wird,

c) das Mischen im thermophilcn Temperaturbereich für eine Schlammverweildaucr von 4 bis 48 Stunden unter teilweiser Verminderung des Gehalts des in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen fortgeführt wird. ^!l

el) teilstabilisierter Schlamm und an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21% aus der ersten Abbauzone getrennt ausgetragen werden und

e) dei ieilstabilisierte Schlamm aus der Verfahrens- ^4{| stufe d) in einer zweiten abgedeckten Abl~auzone bei einer Temperatur von 30'C bis 60⁰C unter anaeroben Bedingungen für eine Feststoffverweildauer von etwa 4 bis 12 Tagen gehalten wird und die ausreicht, um den Gehalt des Schlammes an ^4> biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf unter ungefähr 40% des Gehalts des in der Verfahrensstufe a) in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter abzusenKen. '"

Aufgrund der Verfahrensführung nach der Erfindung wird im Vergleich zu dem bekannten kombinierten aeroben und anaeroben Schlammabbauverfahren eine ganz ungewöhnliche Stabilität des Gssamtprozesses erreicht. Dies erlaubt in überraschender Weise eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit bei vollkommener Stabilisation oder Pasteurisierung des Schlamms. Insbesondere kann die thermophile aerobe Abbaustufe wegen des Wärmeinhalts des von der aeroben zur anaeroben Stufe geleiteten, teilstabilisierten Schlammstroms mehr als genug Wärme beisteuern, um die anaerobe Stufe unabhängig von klimatischen Bedingungen thermisch zu stabilisieren. Temperaturstörungen in der anaeroben Zone lassen sich daher praktisch eliminieren, indem Parameter wie die Schlammverweiidauer in der aeroben Zone, der Feststoffgehalt des der aeroben Zone zugeführten Schlamms und das Maß eines Wärmeaustausch^, aufgrund dessen der Einsatzschlamm vordem Eintritt in die aerobe Zone erwärmt wird, geändert werden. Auf diese Weise kann die anaerobe Abbauzone typischerweise unabhängig von jahreszeitlichen Außentemperaturschwankungen bei einer Temperatur betrieben werden, die von dem optimalen Temperaturzustand nicht mehr als 1 Grad abweicht. Des weiteren ist die Toleranz gegenüber toxischen Metallen in dem zugeführten Schlamm erhöht. Dies dürfte darauf zurückzufünren sein, daß die Metalle nur in einer löslichen lonenform toxisch wirken, die Metallionen aber in der aeroben Abbaustufe bei der vorgesehenen Schlammverweildauer und der thermophilen Temperatur für die anaerobe Stufe unschädliche Komplexverbindungen bilden. Die thermophile aerobe Abbaustufe ist ferner in der Lage, sporadische Störungen, beispielsweise Stoßbelastungen, aufzufangen, ohne daß der Wirkungsgrad des Prozesses leidet. Kommt es bei einer konventionellen anaeroben Abbauzone zu einer plötzlichen hohen Feststoffbelastung, laufen das Löslichmachen und das Ansäuern mit rascherer Geschwindigkeit ab, als die methanbildenen Bakterien die sauren Zwischenprodukte nutzen können. Infolgedessen sammeln sich in der Abbauzone saure Bestandteile an. Der pH-Wert fällt. Ein Sauerwerden des Inhalts der Abbauzone droht einzutreten. Bei dem vorliegenden Verfahren fördert die stromaufwärtige thermophile aerobe Stufe nicht nur ein rasches Löslichmachen von biologisch abbaufähigem Material im Schlamm; vielmehr neigt diese Stufe auch dazu, die Population an mesophilen säurebildcnden Bakterien zu vermindern. Anschließend gestattet die aerobe Abbaustufe ein erneutes Wachsen dieser Organismen. Ihre Population ist jedoch kleiner und steht in besserem Gleichgewicht mit der Population der methanbildenden Organismen. Wenn daher eine Stoßbelastung der aeroben Zone einsetzt, kommt es zu einem raschen Löslichmachen in der aeroben Abbauzone sowie zu einer Stabilisierung der flüchtigsten Schlammanteile, wodurch die Stoßbelastung geglättet und deren Einfluß auf die stromabliegende anaerobe Zone stark vermindert wird. Bei der weiteren Behandlung nimmt die anaerobe Zone einen teilstabilisierten Schlamm auf, bei dem die säurebildenden und die methanbildenden Bakterien in gegenseitigem Gleichgewicht wachsen können.

Die bei der anaeroben Faulung störenden Stoffe werden in der aeroben Stufe bevorzugt oxydiert. Wegen der hohen Temperatur in der aeroben Stufe, bei der nitrifizierende Bakterien nicht lebensfähig sind, erscheint der freigesetzte Stickstoff als Ammoniak, der zusammen mit dem ebenfalls freigesetzten CO2 Ammoniumbikarbonat bildet, das ein ausgezeichnetes Puffermedium für die gegenüber pH-Wertänderungen äußerst empfindliche anaerobe Stufe darstellt Im Vergleich zu einem konventionellen, rein anaeroben Abbau reichen Abbauzonen mit wesentlich geringerem, z. B. nur 60% des Wertes bekannter Anlagen betragenden Fassungsvermögen aus, die jedoch näherungsweise 75% der Methanproduktionskapazität der bekannten Anlagen haben. Es wird daher wesentlich mehr Methan erzeugt, als für Heizzwecke innerhalb des Prozesses erforderlich ist, so daß relativ große Mengen an Gas mit hohem Methangehalt für andere Zwecke zur Verfügung stehen. Schließlich zeigte es sich, daß Sauerstoff nicht in nennenswertem Umfang von dem Schlamm der ersten Abbauzone in die Gasphase der zweiten Abbauzone übertragen wird. Dies dürfte darauf zurückzuführen

sein, daß die erhöhten Temperaturen in der anaeroben zweiten Abbauzone für ausreichend intensive anaerobe bakteriologische Bedingungen sorgen, um den Gehalt des von der ersten in die zweite Abbauzone geleiteten Schlamms an gelöstem Sauerstoff durchgreifend abzubauen, bev^- gelöster Sauerstoff in nennenswertem Umfang in.Yürhalb der zweiten Abbauzone in die Gasphase übergehen kann. Die überraschend kurzen Verweildauern des vorliegenden Verfahrens, insbesondere in der anaeroben Abbaustufe, können zusammen mit der thermischen Stabilität des Prozesses und dem überraschend hohen Methanproduktionsvermögen der anaeroben Stufe die Folge einer chemischen oder biologischen Akklimatisierung des Schlamms und der Mikroorganismen in der aeroben Abbauzone sein, die für eine Verbesserung des Wirkungsgrades der anschließenden anaeroben Behandlungsstufe sorgt.

Vorzugsweise hat der in die erste Abbauzone eingeleitete Schlamm eine Gesamtschwebstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 000 mg/1. Dies gewährleistet eine hohe Geschwindigkeit des biologischen Schlammabbaus bei guter Sauerstofflöslichkeit.

Im Hinblick auf eine Minimierung der Gesamtbehandlungsdauer und des Tankfassungsbedarfs erwies sich eine Schlammverweildauer in der ersten Abbauzone zwischen 12 und 24 Stunden als besonders vorteilhaft.

]e nach den im Einzelfall gegebenen Verfahrensparametern kann es zweckmäßig sein, für eine Maximierung des thermischen Wirkungsgrads des Verfahrens den Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzone zu erhitzen, um die thermophile Temperatur in der aeroben Abbauzone aufrechtzuerhalten.

Für einen Betrieb mit besonders hohem Wirkungsgrad wird vorzugsweise die Temperatur in der anaeroben Abbauzone für einen mesophilen Abbau im Bereich von 35°C bis 40°C gehalten. Wegen der hervorragenden Betriebsstabilität ist entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform eine weitere Verkürzung der Behandlungsdauer möglich, indem die Temperatur in der anaeroben Abbauzone für einen thermophilen Abbau im Bereich von 45°C bis 50⁰C gehalten wird.

Vorzugsweise ist die Schlammverweildauer in der anaeroben Abbauzone ausreichend gewählt, um den Gehalt des Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf weniger als ungefähr 20% des Gehalts des in die aerobe erste Abbauzone eingeleiteten Schlamms an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter herunterzudrücken.

Die Stabilisationsgeschwindigkeit in der anaeroben zweiten Abbauzone läßt sich weiter dadurch erhöhen, daß der Schlamm in der zweiten Abbauzone gemischt wird, indem Methangas entgegen dem dort befindlichen Schlamm umgewälzt wird.

Zwecks Steuerung der Temperatur in der aeroben Abbauzone kann das dieser Zone zugeführte Belüftungsgas erhitzt werden. Der Heizenergiebedarf läßt sich im übrigen dadurch minimieren, daß der Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzone durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der zweiten Abbauzone ausgetragenen, weiter stabilisierten Schlamm erhitzt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Temperatur in der anaeroben Abbauzone im Bereich von 35° C bis 40° C gehalten wird und der erhitzte Schlamm vor dem Einleiten in die ««o.robe erste Abbauzone durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der ersten Abbauzone ausgetragenen, teilstabilisierten Schlamm weiter erhitzt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Abbauzone mit einer Ansäuerungsteilzone und einer Methanfermentationsteilzone versehen, und es wird teilstabilisierter Schlamm aus der ersten Abbauzone in die Ansäuerungsteilzone eingeleitet und zum Ansäuern des Schlamms dort für eine Schlammverweildauer von 24 bis 60 Stunden gehalten, während angesäuerter Schlamm aus der Ansäuerungsteilzone ausgetragen und in die Methanfermentationsteilzone eingeführt sowie dort bei einer Temperatur zwischen 35⁰C und 40⁰C für eine Schlammverweildauer von 4 bis 8 T;igen gehalten wird. Dies gestattet eine besonders gute Anpassung an die jeweils günstigsten Verfahrensbedingungen für die Ansäuerung des Schlamms und die anschließende Methanfermentation. Der Schlamm wird vorzugsweise in der Methanfermentationsteilzone auf einer Yempet atur zwischen 37°C und 38°C gehalten, während vorteilhaft der Schlamm in der Ansäuerungsteilzone auf einer Temperatur zwischen 45°C und 75°C gehalten und der angesäuerte, aus der Ar.säuerungsteilzone ausgetragene Schlamm vor Einleiten in die Methanfermentationsteilzone auf eine Temperatur von 35'C bis 40"C gekühlt wird.

Der in die erste Abbauzone eingeleitete Schlamm kann zweckmäßig aus Primärschiamm und Überschußschlamm einer Abwasserbelebungsanlage bestehen.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das in die erste Abbauzone eingeleitete Belüftungsgas mindestens 80 Vol.-% Sauerstoff enthält, das aus der ersten Abbauzone abgezogene Abbaugas einen Sauerstoffgehalt von mindestens 40% hat und mindestens 35% des Sauerstoffgehaits des in die erste Abbpuzone eingeleiteten Belüftungsgases ausmacht, und dieses Abbaugas in eine abgedeckte Begasungszone einer Abwasserbelebungsanlage als mindestens der größere Teil des einer Begasungszone zugeführten Belüftungsgases eingeleitet wird, während der Überschußschlamm der Abwasscrbelebungsanlage in die erste Abbauzone eingespeist wird. Durch eine solche Prozeßführung kann das Abbaugas aus Jer aeroben ersten Abbauzone für den Überschußsciilamm der Belebungsanlage analog einem bekannten Abwasserbehandlungsverfahren (LIS-PS 39 26 794 und entsprechende DE-PS 25 28 800) als Oxydationsmittelgas für die Abwasserbelüftung genutzt werden.

Ist in Abhängigkeit von den jeweiligen Klimabedingungen eine externe Wärmezufuhr erforderlich, um die Abbauzonen auf den vorgesehenen Arbeitstemperaturen zu halten, wird vorzugsweise ein Teil des aus der zweiten Abbauzone ausgetragenen Methangases mit sauerstoffhaltigetn Gas gemischt und unter Bildung von Wärme verbrannt, mittels deren der Schlamm in mindestens einer der beiden Abbauzonen auf erhöhter Temperatur gehalten wird. Insbesondere kann zweckmäßig durch Verbrennen von Methangas mit sauerstoffhaltigem Gas der Schlamm in der ersten Abbauzone auf der Temperatur von 45° C bis 75° C gehalten werden.

Unter Schlamm wird vorliegend ein Gemisch aus einer flüssigen Phase und einer mindestens teilweise biologisch abbaufähigen Feststoffphase verstanden. Der Schlamm läßt sich durch seinen Gehalt an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen (VSS) kennzeichnen. Darunter wird die Verringerung an Feststoffen verstanden, die maximal erzielbar ist, indem der Schlamm mit Orhaltigem Gas bei Außentemperatur belüftet wird, beispielsweise bei 20° C und einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1. Es wird davon ausgegangen, daß eine maximale Verringerung

des Fes'stoffgehaltes nach einer Begasungsdauer von 30 Tagen erreicht wird (»Water Pollution Control«, W. W. Eckenfelder und D. L. Ford, The Pemberton Press, 1970, Seite 152). Durch Bestimmen der VSS-Werte des Frischschlamms sowie nach 30tägiger Begasung kann der biologisch abbaufähige Anteil der insgesamt vorhandenen flüchtigen Schwebstoffe wie folgt errechnet werden:

VSS (frisch) - VSS (30 Tage)
VSS (frisch)

Untei stabilisiertem Schlamm wird ein Schlamm mit vermindertem Gehalt an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen im Anschluß an eine Abbaubehandlung verstanden. Die Schlammverweildaticr bezeichnet die mittlere Zeitdauer τ (in Tagen oder Stunden), während deren der Schlamm in einer Abbauzoie vorhanden ist; sie wird entsprechend der Formel

errechnet, wobei

V_tl = Volumen des in der Abbauzone behandelten Schlamms (m^!) und

Q, = volumetrische Durchflußmenge des der Abbauzone zugeführten Schlammes (mVTag oder m Vh).

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispiclen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig.! ein Fließschema eines Abbauprozesses entsprechend einer Ausführungsform, bei der Wärme aus den abfließenden Strömen beider Abbauzonen zurückgewonnen wird.

F i g. 2 ein Fließschema einer abgewandelten Ausführungsform, bei der aus der ersten Abbauzonc ausgetragenes, an Sauerstoff verarmtes Abbaugas für die Sauersioffanreicherungs-Nachbehandlung von BSB-haltigem Wasser ausgenutzt wird,

Fig. 3 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, bei der Schlamm von der primären und der sekundären Abwasserbehandlungsstufe den Schlammabbauzonen zugeleitet wird,

Fig.4 eine graphische Darstellung der Temperatur des in die erste Abbauzone gelangenden Schlammes, die notwendig ist, um dort eine Arbeitstemperatur von 50⁰C aufrechtzuerhalten, aufgetragen als Funktion der Gesamtschwebstoff konzentration (MLSS) des in die erste Abbauzone einströmenden Schlammes und

F i g. 5 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, bei der ein kleinerer Teil des in die Anlage einströmenden Schlammes zu der zweiten Abbauzone abgeleitet wird.

F i g. 1 zeigt ein Fließschema eines Schlammabbauverfahrens, bei dem sich an eine erste thermophile aerobe Abbaustufe ein mesophiler anaerober Abbau anschließt. Schlamm, der beispielsweise von einem primären Absetzbecken, dem Klärbecken einer nach dem Belebungsverfahren arbeitenden Abwasserbehandiungsanlage, einem Rieselfilter oder einem anderen schiammerzeuger.den System kommen kann, tritt über eine Leitung 8 ein und wird nacheinander in Wärmetauschern 22 und 15 beispielsweise auf eine Temperatur von 30° C bis 35° C erhitzt, bevor er in die erste abgedeckte Abbauzone 10 eingeleitet wird, um

dort die Temperatur auf einem Wert im thermophilen Bereich von 45⁰C bis 75⁰C zu halten. Der Außentemperatur aufweisende Schlamm in der Leitung 8 wird zunächst im Wärmetauscher 22 erhitzt, indem er in indirekten Wärmeaustausch mit dem im Gegenstrom durchgeleiteten weiter stabilisierten Schlamm gebracht wird, der eine zweite abgedeckte Abbauzone 20 übeeine Leitung 24 verläßt. Auf diese Weise wird Wärme aus dem weiter stabilisiertem Schlamm zurückgewon nen. Der erhaltene gekühlte, stabilisierte Schlamm verläßt den Wärmeaustauscher 22 und wird über eine Leitung 25 zur endgültigen Beseitigung oder zu anderer Verwendung ausgetragen. Der in den Wärmetauscher 22 über die Leitung 24 eintretende Schlamm kann zweckmäßig eine Temperatur von 35° C bis 40⁰C haben, so daß der einströmende Schlamm, der den Wärmetauscher über eine Leitung 9 verläßt, auf eine Temperatur von 28°C bis 30°C erhitzt wird. Dieser Schlamm wird im Wärmetauscher 15 auf eine Temperatur von 30" C bis 35°C weiter erhitzt, indem er im Gegenstrom in indirekten Wärmeaustausch mit dem teilstabilisierten Schlamm gebracht wird, der aus der ersten Abbauzone 10 über eine Leitung 14 ausgetragen und vom Wärmetauscher aus über eine Leitung 16 in die zweite Abbauzone 20 gelangt.

Als Alternative zu dem erläuterten Wärmeaustausch mit Schlammproduktströmen aus den betreffenden Abbauzonen kann der zufließende Schlamm vor dem Eintritt in die erste Abbauzone durch indirekten Wärmeaustausch mit einem extern zugeführten Heizmedium, beispielsweise Dampf oder Heißwasser, erhitzt werden, obwohl eine Wärmerückgewinnung aus den warmen Abbauzonenproduktströmen bevorzugt wird, weil dadurch die Wärme innerhalb des Prozesses wirkungsvoll ausgenutzt und der Heizenergiebedarf des Prozesses minimiert wird. Das Erwärmen dos einströmenden Schlammes vor dem Einleiten in die erste Abbauzone kann je nach dem Feststoffgehalt des einströmenden Schlammes, der Schlammverweildauer in der aeroben Abbauzone und anderen Prozeßparametern in der Praxis erwünscht sein, um den thermischen Wirkungsgrad des unter erhöhter Temperati;· ibkufenden Prozesses zu maximieren.

Der weiter erhitzte Schlamm, der den Wärmetauscher 15 über eine Leitung 11 verläßt, wird in die erste Abbauzone 10 zusammen mit Belüftungsgas von einer Leitung 17 eingeleitet. Das Belüftungsgas in der Leitung 17 enthält mindestens 50 und vorzugsweise mindestens 80 Vol.-% Sauerstoff, um für eine hohe Stoffübergangstriebkraft und Sauerstofflösungsgeschv. indigkeit in dem Schlamm bei den vorliegend vorgesehenen hohen Schlammtemperaturen in der ersten Abbauzone zu sorgen. Die Leitung 17 ist an eine (nicht gezeigte) Belüftungsgasquelle angeschlossen. Bei dieser Quelle kann es sich beispielsweise um eine Tieftemperatur sauerstoffanlage, einen Vorratsbehälter oder eine mit einem adiabatischen Druckkreisprozeß arbeitende Adsorptionsluftzerlegungsanlage handeln. Das Belüftungsgas kann in der Leitung 17 auch mittels einer Heizeinrichtung 19 erhitzt werden, um die Temperatur in der Abbauzone 10 auf dem gewünschten Wert zu halten.

In der aeroben Abbauzone 10 werden der Schlamm und das Beiüftur.gsgas gemischt; gleichzeitig wird eines dieser Fluide gegenüber dem anderen Fluid in ausreichender Menge und mit genügender Geschwindigkeit umgewälzt, um den Gehalt des Schlamms an gelöstem Sauerstoff auf mindestens 2 mg/1 und die

Gesamtschwebstoffkonzentration (wILSS) des Schlamms bei mindestens 20 000 mg/1 zu halten. Für das Mischen und Umwälzen ist eine Kontakteinrichtung 12 vorgesehen, die in der Praxis eine eingetauchte Turbine und einen Gaskojipressor aufweisen kann, der an den Gaskopfraum in der Abbauzone und an die Gaseinblasvorrichtung angeschlossen ist, um das sauerstoffhaltige Belüftungsgas gegenüber dem Schlamm umzuwälzen. Statt dessen kann auch eine Oberflächenbelüftungsvorrichtung vorhanden sein, die den Schlamm gegenüber dem Belüftungsgas im Gaskopfraum der Abbauzone 10 umwälzt. Das gegenseitige Umwälzen der Fluide in der aeroben Abbauzone wird vorzugsweise benutzt, um im Schlamm einen hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff zu erhalten und den Sauerstoff des Belüftungsgases weitgehend auszunutzen. In einigen Fällen kann es möglich sein, für ausreichenden gelösten Sauerstoff im Schlamm und für hohe Ausnutzung des Sauerstoffs im Belüftungsgas zu sorgen, indem Belüftungsgas nur einmal durch die aerobe Abbauzone hindurchgeleitet wird. Der Gehalt des Schlammes in der ersten Abbauzone an gelöstem Sauerstoff sollte mindestens 2 mg/1 betragen, um den thermophilen Mikroorganismen im Schlamm ausreichend Sauerstoff für eine rasche Zerlegung der biologisch abbaufähigen Schlammbestandteile zur Verfügung zu stellen. Die Gesamtschwebstoffkonzentration des Schlamms beträgt mindestens 20 00 mg/1, um, basierend auf kinetischen Erwägungen, eine hohe Geschwindigkeit des biologischen Schlammabbaus in der aeroben Abbauzone zu erzielen, um gleichlaufend damit die Reaktionswärme aus dem exothermen aeroben Abbau auf einem ausreichenden Wert zu halten, damit die Temperatur des Schlamms in der ersten Abbauzone innerhalb des thermophilen Bereiches bleibt, und um ein befriedigendes Maß an j5 Teilschlammstabilisierung in der Abbauzone bei kurzen Verweildauern zu erzielen.

Die Schlammtemperatur von 45°C bis 75°C in der ersten Abbauzone stellt eine rasche Oxydation des Gehaltes des Schlammes an flüchtigen Schwebstoffen sicher. Der thermophile Abbau wird für eine Schlammverweildauer in der ersten Abbauzone von 4 bis 48 Stunden fortgesetzt, um den Gehalt des in diese Zone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen teilweise zu vermindern. Die 4-, Schlammverweildauer in der aeroben Abbaustufe sollte mindestens 4 Stunden betragen, um dort eine ausreichende Teilstabilisierung herbeirjführen. Bei kürzeren Verweildauern wird das Maß der in der anschließenden anaeroben Behandlungsstufe erforderlichen Schlamm-Stabilisierung unverhältnismäßig groß gegenüber dem Stabilisierungsgrad in der aeroben Stufe; die Gesamtsystemverweildauer und der Tankfassungsbedarf beginnen, sich den Werten von konventionellen anaeroben Abbausystemen zu nähern; die unerwartete Verbesse- -,5 rung dieser Prozeßparameter, die für einen Betrieb bei Verweildauern von vier Stunden oder mehr charakteristisch sind, geht zunehmend verloren. Aus ähnlichen Gründen sollte die Schlammverweildauer in der aeroben Abbauzone 48 Stunden nicht überschreiten. t,o Oberhalb dieses Wertes wird das Ausmaß der Schlammstabilisierung in der aeroben Abbauzone übermäßig groß gegenüber der restlichen Stabilisierung in der stromabliegenden anaeroben Stufe. Die in der letztgenannten Stufe notwendigen Verweildauern zur « Aufrechterhaltung einer zweckentsprechend großen Population von Methanbildnern in der Abbauzone neigen dazu, wesentlich länger zu werden, als dies im Hinblick auf einen wirkungsvollen Betrieb erwünscht ist Wiederum geht die unerwartete Verbesserung hinsichtlich der Gesamtsystemverweildauer und des Tankfassungsbedarfs zunehmend verloren, die bei einem Verweildauerbereich von 4 bis 48 Stunden erzielbar ist. Vorzugsweise wird mit einer Verweildauer im Bereich von 12 bis 24 Stunden gearbeitet

Teilstabilisierter Schlamm wird aus de^r aeroben Zone über die Leitung 14 ausgetragen, während an Sauerstofi verarmtes Abbaugas mit mindestens 21% Sauerstoffgehalt und vorzugsweise mindestens 40% Sauerstoffgehalt aus der aeroben Zone über eine Leitung 18 gesondert abgeführt wird. Die Sauerstoffkonzentration in der Leitung 18 kann leicht auf dem geeigneten Wert gehalten werden, indem die relativen Durchflußmengen des über die Leitung 17 zugeführten Gases und des übet die Leitung 18 abgehenden Gases geregelt werden. Für diesen Zweck können beispielsweise Gasstromregelventile in der Gaseintritts- und/oder Gasaustrittsleitung vorgesehen sein, die in bekannter Weise von einem Sauerstoffkonzentrationsanalysator beeinflußt werden der in der Austrittsleitung 18 sitzt.

Dadurch, daß der Schlamm in der aeroben Abbauzone unter thermophilen Prozeßbedingungen gehalter wird, läßt sich eine im wesentlichen vollständige Pasteurisierung des Schlamms erreichen. Der über die Leitung 14 abgehende, teilstabilisierte Schlamm hat eine Temperatur im thermophilen Bereich zwischen 45°C und 75" C. Weil bei dieser Ausführungsform eir mesophiler anaerober Abbau in der zweiten abgedeck ten Abbauzone 20 vorgesehen ist, wird dem teilstabili sierten Schlamm in der Leitung 14 vorzugsweise Wärms entzogen, um einen wirkungsvollen Betrieb dei anaeroben Schlammbehandlungsstufe sicherzustellen Der Schlamm durchläuft für dieser. Zweck der Wärmetauscher 15. Alternativ läßt sich der teilstabili sierte Schlamm in der Leitung 14 auch mittels eine: extern zugeführten Kühlmediums kühlen, beispielsweise mit dem geklärten Abfluß einer Abwasserbehandlung* anlage. Beim Betrieb im Winter ist es gegebenenfalli nicht erforderlich, eine Wärmeaustauschstufe tun Kühlen des teilstabilisierten Schlammstromes vorzuse hen, weil Wärmeverluste an die Umgebung von dei zweiten Abbauzone und dem von der ersten zur zweiter Abbauzone fließenden Schlammstrom eine solchi Kühlstufe zufriedenstellend kompensieren können.

Der über die Leitung 16 in die Abbauzone 2( eingeleitete, teilstabilisierte Schlamm wird dort unte anaeroben Bedingungen bei Temperaturen von 30" C bi: 45°C für eine ausreichend lange Schlammvcrweildaue gehalten, um den Gehalt des Schlammes an biologiscl abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf weniger al: ungefähr 40% und vorzugsweise weniger als 20% de: Gehaltes des in die erste Abbauzone eingeleitetei Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigei Schwebstoffen herrabzudrücken; außerdem wird Me thangas gebildet.

Die Temperatur des Schlammes in der zweite! abgedeckten Abbauzone wird im Bereich von 30⁰C bi 60°C gehalten. Dies umfaßt sowohl einen Betrieb in mesophilen Bereich von 3O⁰C bis 45°C als auch eil Arbeiten im thermophilen Bereich von 45° C bis 6O⁰C Für einen Betrieb mit besonders hohem Wirkungsgrai wird die anaerobe Zone beim mesophilen Arbeiten be einer Schlammbehandlungstemperatur zwischen 35°( und 40°C sowie vorzugsweise zwischen 37°C und 38"( gehalten. Ein bevorzugter Arbeitstemperaturbereich fü den anaeroben thermophilen Abbau liegt zwischei

45° C und 50⁰C Ein Betrieb in den vorstehend genannten bevorzugten Temperaturbereichen sorgt für einen besonders schnellen Abbau der biologisch abbaufähigen flüchtigen Stoffe durch die betreffenden Mikrobenstämme.

Beim Betrieb der anaeroben Abbauzone 20 wird der Inhalt der Abbauzone mittels einer Rühreinrichtung 21 ständig gemischt, wodurch eine große Zone für den aktiven Abbau ausgebildet und die Geschwindigkeit der Stabilisierungsreaktionen bedeutend erhöht wird. Die to Verweildauer des Schlammes in der zweiten Abbauzone liegt im Bereich von 4 bis 12 Tagen und vorzugsweise zwischen 5 und 9 Tagen. Schlammverweildauern in der zweiten Abbauzone von weniger als 4 Tagen sind unzweckmäßig; die Verweildauer reicht immer weniger aus, um in der anaeroben Stufe eine große lebensfähige Population von Methanbildnern aufrechtzuerhalten; das Gesamtschlammstabilisierungsverhalten des Abbausystems wird nachteilig beeinflußt Andererseits wird bei Verweildauern in der anaeroben Abbaustufe von mehr ?n als 12 Tagen die Verweildauer in der zweiten Abbauzone überflüssig lang; es wird zunehmend schwieriger, die synergistischen Vorteile des integrierten Prozesses hinsichtlich Verweildauer und Tankraumbedarf zu verwirklichen, die innerhalb des Verweildauerbereichs von 4 bis 12 Tagen erzielt werden.

Nachdem die anaerobe Schlammbehandlung in der Abbauzone 20 abgeschlossen ist, wird der weiter stabilisierte Schlamm die Leitung 24 ausgetragen und mi: einströmendem Einsatzschlamm im Wärmetauscher 22 zum Wärmeaustausch gebracht, bevor der Schlamm die Anlage über die Leitung 23 endgültig verläßt. Das in der Abbauzone 20 aufgrund der dort durchgeführten biochemischen Reaktionen gebildete Methangas verläßt die anaerobe Behandlungsstufe über eine Leitung 23, in der ein Stromregelventil 26 liegt.

F i g. 2 zeigt ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, das erkennen läßt, wie das aus der US-PS 39 26 794 bekannte Vorgehen mit dem vorliegenden Verfahren vorteilhaft kombiniert werden kann.

Entsprechend Fig.2 gelangt BSB-haltiges Wasser, beispielsweise kommunales Abwasser, über eine Leitung 101 in eine abgedeckte Begasungszone 102. Der Begasungszone 102 werden ferner ein erstes Gas, das mindestens 40 Vol.-% Sauerstoff enthält, über eine Leitung 118 (gestrichelt) und belebter Rücklaufschlamm über eine Leitung 108 zugeführt, in der eine Pumpe 109 sitzt. Überstehende Flüssigkeit von einem Schlammeindicker 151 geht über eine Leitung 150 gleichfalls in die abgedeckte Begasungszone 102. In F i g. 2 sind flüssig- w keit- und schlammführendc Leitungen ausgezogen dargestellt, während gasführende Leitungen gestrichelt gezeichnrt sind. Der Einfachheit halber sind Ventile nicht dargestellt. Die genannten Ströme werden in der Begasungszone 102 mittels einer mechanischen Rühr- »5 einrichtung 103 gründlich gemischt. Die Rühreinrichtung kann motorisch angetriebene, nahe der Flüssigkeitsoberfläche sitzende oder in die Flüssigkeil eintauchende Impeller aufweisen; das Sauerstoffgas kann über die Leitung 118 über oder unter dem Flüssigkeitsspiegel w> zugeführt werden. Vorrichtungen dieser Art sind bekannt; sie sollten so gewählt sein, daß eine große Kontaktfläche zwischen den Fluiden bei minimalem Energieaufwand erhalten wird. Wird das Sauerstoffgas in die Flüssigkeit eingeblasen oder zum Eindiffundieren gebracht, sollten die Blasen so klein sein, daß ihre Gesamtoberfläche groß und ihr Auftrieb gering ist. Das Lösen von Sauerstoff wird auch dadurch unterstützt.

daß die zum Einbringen des Gases vorgesehene Anordnung in die Flüssigkeit so tief eintaucht, daß der hydrostatische Effekt eine Rolle spielt

In der Begasungszone 102 wird ständig ein Medium gegenüber den anderen Medien umgewälzt Beispielsweise kann mit dem Gasraum der Begasungszone ein Kompressor (nicht gezeigt) verbunden sein, um Belüftungsgas zum unteren Teil der Zone umzuwälzen und in Form von kleinen Blasen über ein Belüftungsgerät konventioneller Art freizusetzen. Alternativ kann die genannte Mischeinrichtung auch zum Umwälzen der Fluide benutzt werden, wie dies bei Oberflächenbegasungsimpellern der Fall ist Begasungsgeräte werden nach ihrem Lufl-Normalübergangswirkungsgrad bemessen, der die Fähigkeit des Gerätes kennzeichnet, Sauerstoff aus Luft in Leitungswasser zu lösen, das keinen gelösten Sauerstoff enthält, unter Atmospnärendruck steht und eine Temperatur von 20⁰C hat Geeignete Geräte haben einen Luft-Normalübergangswirkungsgrad von mindestens 032 kg Oj/kWh und vorzugsweise einen Wirkungsgrad von mindestens 1,85 kg O₂/kWh. Bei der für die Bemessung des Gerätes herangezogenen Energie handelt es sich um die Gesamtenergie, die sowohl für das Umrühren der Flüssigkeit als auch für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit verbraucht wird.

Die Medien werden in ausreichender Menge und Geschwindigkeit umgewälzt, um den Gehalt der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff auf mindestens 0,5 mg/1 zu halten. Die Flüssigkeitstemperatur wird ferner vorzugsweise auf mindestens 15° C gehalten, so daß bei kaltem Wetter Mittel erforderlich sein können, um eine niedrigere Temperatur in der Begasungszone 102 zu vermeiden. Beispielsweise kann das ankommende Abwasser in der Leitung 101 erhitzt werden. Aufbau und Arbeitsweise di Abwasserbegasungszone 102 können in der aus den US-PS 35 47 811,35 47 812 oder 35 47 815 bekannten Weise gewählt sein.

Die mit Sauerstoff angereicherte Mischflüssigkeit gelangt von der Begasungszone 102 über eine Leitung 104 in ein Klärbecken 105, wo sie in gereinigte, überstehende Flüssigkeit und in belebten Schlamm getrennt wird. Nicht verbrauchtes saucrstoffhaltiges Gas verläßt die Begasungszone 102 über eine Leitung 119 und kann beispielsweise in die Atmosphäre entlüftet werden. Dieses Gas wird aus der Begasungszone in einer Durchflußmenge ausgetragen, die so geregelt ist, daß sein Sauerstoffgehalt nicht mehr als 40% des Gesamtsauerstoffs ausmacht, der in die (;.n folgenden erläuterte) abgedeckte aerobe Abbauzone eingeführt wird. Aus dem Klärbecken 105 wird überstehende gereinigte Flüssigkeit über eine Leitung 106 abgezogen, während belebter Schlamm über eine Leitung 107 ausgetragen wird. Der belebte Schlamm enthält Mikroorganismen in konzentrierter Form entsprechend einem Gesamtschwebstoffgehalt (MLSS) von ungefähr 10 000 bis 40 000 mg/1. Der größere Teil des belebten Schlammes, beispielsweise mindestens 85%, wird über die Leitung 108 und die Pumpe 109 zu der Begasungszone zurückgeführt, und zwar vorzugsweise in einer solchen Durchflußmenge bezogen auf das BSB-haltige Abwasser, daß das Volumenverhältnis von Rücklaufschlamm zu BSB-haltigem Abwasser zwischen 0,1 und 0,5 liegt. Die Durchflußmengen der in die Begasungszone 102 eingeleiteten Medien sind vorzugsweise so bemessen, daß die Gesamtschwebstoffkonzentration dort zwischen 4000 und 12 000 mg/1 liegt und der Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen (MLVSS) 3000 bis

10 000 mg/1 beträgt Die Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer in der Begasungszone 102 für die Absorption und Assimilation von organischen Stoffen liegt zwischen 30 Minuten und 24 Stunden. Sie schwankt in Abhängigkeit von dem BSB-Gehalt des Abwassers, der Art der Schmutzstoffe, dem Feststoffgehalt in der Begasungszone und der Temperatur.

Das Belebungsverfahren erzeugt insgesamt einen Überschuß an Mikroorganismen, weil die Masse der aus den Verunreinigungen im Abwasser synthetisierten ι ο neuen Zellen größer als die Masse der Zellen ist, die während der Behandlung eine Selbstoxidation erfahren. Außerdem enthält das Abwasser normalerweise biologisch nicht abbaufähige Feststoffe, die sich absetzen und zusammen mit der Biomasse ansammeln. Infolgedessen muß ein kleiner Anteil des belebten Schlammes ausgeschieden werden, um für ein Gleichgewicht zwischen der Mikroorganismenpopulation und der Zufuhr von organischen Stoffen (BSB) zu sorgen sowie um die Ansammlung von inerten Feststoffen innerhalb des Systems zu unterdrücken. Der Abschlamm macht für gewöhnlich weniger als 3% des insgesamt abgetrennten Schlamms und selten mehr als 15% aus.

Zwar stellt der Abschlamm einen kleinen Anteil der im Klärbecken abgetrennten Gesamtfeststoffe dar; gleichwohl bildet er oft absoiut gesehen eine große Stoffmenge. Unabhängig von der Menge stellt die Beseitigung dieses Schlammes einen erheblichen Teil der Kosten der Abwasserbehandlung dar; daneben bildet der Srhlamm ein erhebliches ökologisches Problem. Der Schlamm ist faulbar und in hohem Maße biologisch aktiv; oft enthält t, pathogene Bakterien. Der Schlamm ist als Düngemittel und/oder zur Geländeauffüllung potentiell get.gnet Vor einer solchen Anwendung muß er jedoch gut stabilisiert werden, um Belästigungen und gesundheitliche Risiken zu vermeiden. Sein hoher Wassergehalt (z. B. 96 bis 98%) muß verringert werden.

Der Abschlamm wird aus dem Klärbecken 105 über die Schlammumwälzschleife in einer Leitung Ul abgezogen. Er hat eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 10 000 bis 40 000 mg/1 sowie anfänglich ungefähr die gleiche Temperatur wie das Abwasser in der Begasungszone 102, d.h. 15°C bis 25°C. Der Abschlamm wird dem Schlammeindicker 15Ί zugeleitet. Dieser konzentriert den Schlamm auf eine Gesamtschwebstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 000 mg/1. Der unten abgezogene, eingedickte Schlamm wird dem Schlammabbausystem über eine ><> Leitung 152 zugeführt.

In einigen Fälleti, beispielsweise bei einer Abwasserbehandlung bei hoher Außentemperatur, kann ein Eindicken des Abschlammes aus dem Klärbecken nicht notwendig sein; der Schlamm in der Leitung 111 kann y, df.nn über eine Leitung 153 an dem Schlammeindicker

151 vorbeigeführt werden und anschließend in die Leitung 152 gelangen, um in das Schlammabbausystem zu gelangen. Der Überlauf des Schlammeindickers wird über die Leitung 150 der Begasungszone 102 zugeführt. f,o

Der eingedickte Schlamm in der Leitung 152 kann vor dem Einleiten in eine aerobe Abbauzone UO mittels eines Methanheizkessels 130 erhitzt werden. Statt dessen kann der Schlamm auch mit dem stabilisierten Schlammabfluß aus einer anaeroben Abbauzone 1206 in μ Wärmeaustausch gebracht werden. Abschlamm wird in die erste abgedeckte Abbauzone 110 aus dsr Leitung

152 entweder kontinuierlich oder intermittierend

eingeleitet Die aerobe Abbauzone UO wird auf einer Temperatur im thermophilen Bereich von 45° C bis 75°C gehalten. Wenn ein autothermer Betrieb in der aeroben Abbauzone erzielt wird, kann die Schlammtemperatur in der Abbauzone zweckmäßig im Bereich von 55°C bis 65" C gehalten werden. Es ist schwierig, Abbautemperaturen über 65° C autothermisch aufrechtzuerhalten. Die erhöhte Temperatur in der Abbauzone 110 kann auch erreicht werden, indem externe Wärme zugeführt wird, beispielsweise indem man ein erhitztes Fluid in einem nicht gezeigten Wärmetauscher umwälzt der in der Abbauzone sitzt Wegen der Neigung der Feststoffe, Oberzüge zu bilden und Verstopfungen zu verursachen, sollten innerhalb der Abbauzone angeordnete Wärmetauscheroberflächen nicht kompliziert oder in engen Abständen angeordnet sein; vorteilhafterweise können sie in die Wand des Tanks eingebettet oder mit dieser verbunden sein.

Ein^xzweites Sauerstoffgas, das mindestens 80 VoI.-% Sauerstoff aufweist wird der erwärmten Abbauzone 510 über eine Leitung 117 zugeführt Die Menge dieses Gases reicht aus, um für einen Teil des ersten Sauerstoffgases zu sorgen, das in die Begasungszone 102 über die Leitung 118 eingeleitet wird.

Vorzugsweise wird die erhöhte Temperatur in der Abbauzone 110 autothermisch erzielt, ohne daß Wärmetauscher wie der Methanheizkessel 130 notwendig werden.

Der konzentrierte Schlamm, wie er bei dem Sauerstoffbegasungsverfahren nach der US-PS 35 47 813 üblicherweise anfällt, eignet sich für einen autothermischen Betrieb besonders gut, da er einen gegenüber dem Gehalt an biologisch abbaufähigem »Brennstoff« verminderten Wassergehalt hat. Außerdem wird mit hohen Feststoffkonzentrationen die Größe des Abbautanks kleiner, wodurch auch Wärmeleitverluste durch die Wände des Abbautanks hindurch verringert werden. Aufgrund solcher Erwägungen wird auch bei der Ausführungsfonr nach Fig. 2 der Gesamtschwebstoffgehalt des Schlammes in der aeroben Abbauzone 110 auf mindestens 20 000 mg/1 gehalten.

Die oberen Grenzwerte für die Feststoffkonzentration in der aeroben Abbauzone werden im wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt. Allgemein hängt die Maximalkonzentration von der Fahlheit von konventionellen Absetz- und Eindickeinrichtungen ab, den Wassergehalt zu vermindern. Flotationseinrichtungen, Zentrifugalscheider und Schwerkrafteindicker sorgen oft für Gesamtschwebstoffkonzentrationen von 60 000 mg/1. Der Feststoffgehalt kann ferner dadurch erhöht werden, daß Frischschlamm oder konzentrierter Abfall aus einer anderen Quelle als dem Abwasser zugemischt werden. Der zweite Faktor, der die Feststoffkonzentrationen begrenzt, ist die zunehmende Schwierigkeit, in der Abbauzone Sauerstoff zu lösen und die Feststoffe zu mischen. Ein bevorzugter oberer Grenzwert ist 60 000 mg/1, wodurch sichergestellt wird, daß der gelöste Sauerstoff in dem Schlamm ausreichend gleichförmig verteilt wird. Außerdem lassen sich in den meisten Fällen Temperaturen, die nahezu den maximalen aeroben, thermophilen Abbaugeschwindigkeiten entsprechen, autothermisch erzielen, wenn der Feststoffgehalt nicht höher als 60 000 mg/1 ist. Bei einer weiteren Steigerung der Feststoffkonzentration würde mehr CO? in den Gasraum der Abbauzone gelangen; der Sauerstoffpartialdruck des Belüftungsgases würde unnötig vermindert.

Die Konstruktion des Abbautanks beeinflußt ebenfalls die autothermischen Temperaturwerte. Betonwände sind wegen der geringeren Wärmeleitungsverluste von Beten gegenüber Metallwänden vorzuziehen. Der Wärmeverlust läßt sich weiter herabdrücken, indem der Tank unterirdisch eingebettet und Erde gegen alle freiliegenden lotrechten Tankwände aufgeworfen wird. Falls erforderlich, kann eine Wärmeisolation, beispielsweise ein Bitcn von niedriger Dichte oder ein Schaumstoff, über eine metallische Abdeckung aufgebracht werden.

Vorzugsweise werden für das vorliegende Verfahren aerobe und anaerobe Abbautanks verwendet, die ein Oberflächen/Volumen-Verhältriis von weniger als 2,62 m²/m³ haben. Dabei umfaßt der Begriff »Oberfläche« die gesamte Wandoberfiäche des abgedeckten Abbautanks einschließlich Boden, Deckel und Seitenwänden. Oberflächen/Volumen-Verhältnisse von mehr als 2,62 m²/m³ führen zu großen Wärmeleitungsverlusten durch die Wände hindurch, bezogen auf die Menge der im Abbautank erforderlichen Wärme. Ein derartiger Wärmeverlust erfordert normalerweise eine Wärmeisolation auf den der Außenatmosphäre ausgesetzten Wänden. Außerdem bedingen größere Oberflächen/Volumen-Verhältnisse im allgemeinen Abbautanks mit kleineren Abmessungen, bei denen eine Begasung und/oder eine gleichförmige Durchmischung schwierig ist.

Die Verweildauer des Schlammes in der aeroben Abbauzone beeinflußt ebenfalls die autothermischen Temperaturwerte, die aufrechterhalten werden können. Das Verhältnis von Verweildauer und Temperatur wird von zahlreichen Faktoren bestimmt, unter anderem von der Abbaufähigkeit und der Stärke (dem Feststoffgehalt) des Schlammes.

Die Abbauzone 110 ist mit einem mechanischen Rührwerk 112 ausgestattet, das von der gleichen Art wie das Rührwerk 103 in der Begasungszone 102 sein kann. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um in der Abbauzone das z\.eite Gas oder den belebten Schlamm gegenüber den anderen Fluiden ständig umzuwälzen.

Das mindestens 80% Sauerstoff enthaltende zweite Gas wird der abgedeckten aeroben Abbauzone 110 in ausreichender Menge und Geschwindigkeit zugeleitet, um den Gehalt des Schlammes an gelöstem Sauerstoff bei mindestens 2 mg/1 zu halten.

Ein an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 40% wird aus der Abbauzone 110 über die Leitung 118 in einer solchen Durchflußmen^e abgezogen, daß sein Sauerstoffgehalt mindestens 35% des Sauerstoffgehalts des Sauersto'feinsatzgases ausmacht, das über die Leitung 117 eip.strömt. Das Gas in der Leitung 118 gelangt zu der abgedeckten Begasungszone 102, wobei mindestens ein größerer Teil des erwähnten ersten Gases den Sauerstoff stellt, der für die biochemische Sauerstoffanreicherung des Abwassers erforderlich ist. Falls notwendig, kann zusätzliches sauerstoffhaltiges Gas von einer externen Quelle aus zugeführt werden, um den sauerstoffhaltigen Gasstrom in der Leitung 118 zu vergrößern.

Teilstabilisierter Schlamm, der im wesentlichen vollständig pasteurisiert ist, wird von der Abbauzone 110 über eine Leitung 114 dem anaeroben Behandlungsteil zugeführt. Die zweite anaerobe Abbauzone umfaßt eine Säurebildungsteilzone 120a und die Abbauzone 1206, welche als Metha fermentationsteilzone bezeichnet werden soll. Der in der Leitung 114 ankommende teilstabilisierte Schlamm wird in die Säurebildungsteilzone 120a eingeleitet und dort für eine Schlammverweildauer von 24 bis 60 Stunden gehalten, um für die notwendige Ansäuerung des Schlammes zu sorgen. Der Inhalt der Teilzone 120a wird durch ein Rührwerk 121a ständig gemischt, um Kohlehydrate, Fette und Proteine in gleichförmiger Geschwindigkeit zu niedrigeren Fettsäuren abzubauen. Der angesäuerte Schlamm wird dann aus der Teilzone 120a über eine Leitung 126

ίο ausgetragen. Da die Temperatur des die Zone 120a verlassenden Schlammes noch immer in der oder nahe dem thermophilen Temperaturbereich von 45° C bis 75° C und damit über den optimalen Methanbildungswerten liegt, wird die Schlammtemperatur im allgemeinen gesenkt, um einen befriedigenden Betrieb der methanbildenden Abbauzone 1206 zu gewährleisten. Der Schlamm wird daher durch eben Wärmetauscher 115 im Gegenstrom zu einem Kühlmittelstrom geleitet, der den Wärmetauscher über eine Leitung 160 durchfließt Der den Wärmetausc!"· ;r 115 verlassende Schlamm strömt dann über eine Leitung 127 zu der Methanfermentationsteilzone. Das Wärmeaustauschmedium in der Leitung 160 kann zweckentsprechend ein Kühlwasserstrom sein, beispielsweise ein Teil des Abflusses, der das Nachklärbecken über die Leitung 106 verläßt, oder der dem Abbausystem zufließende Einsatzschlammstrom.

Für einen optimalen Betrieb wird der Schlamm in der Methanfermentationsteilzone auf einer Temperatur

jo zwischen 35° C und 40° C sowie vorzugsweise zwischen 37°C und 38°C gehalten. Der Inhalt der Zone 1206 wird mittels eines Rührwerks 1216 ständig gemischt, wodurch für eine große aktive Zerlegungszone gesorgt und die Geschwindigkeit der dort ablaufenden Stabili-

j-i sierungsreaktionen wesentlich erhöht wird. Der Schlammverweildauer in der Methanfermentationsteilzone liegt vorzugsweise zwischen 4 Tagen und 8 Tagen. Methangas, das durch die in der Abbcuzon^ 1206 ablaufenden biochemischen Reaktionen erzeugt wird,

4(i verläßt diese Zone über eine Leitung 128, in der ein St/ ;mregelventil 129 liegt. Ein Teil dieses ausgetragenen Methangases kann dem Methanheizkessel 130 über eine Leitung 132 zugeführt werden, während der restliche Teil aus dem Prozeß in einer Leitung 131

4) abgezogen wird, um eine weitere behandlung zu erfahren und/oder anderen Endverbrauchsstufen zugeführt zu werden. Der weiter stabilisierte Schlamm wird über eine Leitung 133 abgeführt.

Fig. 3 zeigt ein Fließschema einer weiteren Ausfüh-

Vi rungsform, bei der Schlamm von Abwasservor- und -nachbehandlungssxufen dem Schlammabbausystem zugeführt wird. Dabei ist eine thermophile aerobe erste Abbaur-tufe mit einer thermophilen anaeroben zweiten Abbaustufe integriert. Bisher war ein thermophiler

v> anaerober Abbau 'venig mehr als eine LaLoratoriumskuriositat. Die oben diskutierten, mit einem mesophilen anaeroben Betrieb verbundenen Probleme bekannter Anlagen bezüglich thermischer Instabilität und extremer Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Pro-Mi zeßbedingungen sind bei einem thermophilen anaeroben Abbau noch stärker ausgeprägt. Daher he! dieser Schlammbehandlungsprozeß bisher bei kommerziellen Schlammabbauanwendungen wenig Beachtung gefunden. Die Probleme der Betriebsinstabilität und übermä-

hi ßiger Empfindlichkeit gegenüber Prozeßschwankungen werden bei der thermophilen aeroben/anaeroben Ausführungsform auf die gleiche Weise überwunden, wie dies in Verbindung mit den Ausführun^sformen

beschrieben ist, die eine anaerobe mesophile zweiten Abbaustufe vorsehen. Bei der Anordnung nach F i g. 3 strömt Rohabwasser, das beispielsweise aus kommunalem Abwasser, industriellem Abwasser oder Regenwasser besteht, über eine Leitung 240 in eine primäre Absetzzone 241 ein, die aus einem Schwerkraftklärbekken von konventioneller Art bestehen kann. Dort wird das Abwasser in einen Primärabfluß mit vermindertem BSB-Gehalt, der über eine Leitung 201 in eine Begasungszone 202 gelangt, und einen abgesetzten Schlammstrom getrennt, der aus der Zone 241 über eine Leitung 242 abgeführt wird. Der Begasungszone 202 werden ferner über eine Leitung 218 ein sauerstoffhaltiges Belüftungsgas, über eine Leitung 250 überstehende Schlammeindickerflüssigkeit und über eine Leitung 208 belebter Rücklaufschlamm zugeleitet. Eine Misch- und Umwälzeinrichtung 203 befindet sich in der Begasungs-7nnp 202. um di? ^v?rschi?d?n?n, d?r Β6^σ?.?ϋπ^σ5?οπ? zugeführten Fluide zu mischen und die gebildete Mischlüssigkeit oder das sauerstoffhaltige Belüftungsgas gegenüber den anderen Fluiden umzuwälzen. Nach einer Begasungsdauer von beispielsweise 2 bis 6 Stunden werden eine an BSB verarmte Mischflüssigkeit und ein an Sauerstoff verarmtes Belüftungsgas mit mindestens 21 Vol.-% Sauerstoff aus der Begasungszone 202 über Leitungen 204 bzw. 219 ausgetragen.

Die mit Sauerstoff angereicherte Mischflüssigkeit in der Leitung 204 gelangt zu der sekundären Absetzzone 205, wo belebter Schlamm von der gereinigten Flüssigkeit abgetrennt wird; letztere verläßt den Prozeß über eine Leitung 206. Der abgesetzte Schlamm wird über eine Leitung 207 abgeführt. Ein größerer Teil dieses Schlammes wird als Rücklaufschlamm zu der Begasungszone 202 über die Leitung 208 zurückgeführt, in der eine Umwälzpumpe 209 sitzt. Der verbleibende Teil, der 3% bis 10% des Schlammes in der Leitung 207 ausmachen kann, gelangt über eine Leitung 252 zu einem Schlammeindicker 251.

Der Schlammeindicker 251 konzentriert den Schlamm auf einen Feststoffgehalt zwischen 2% und 6%, so daß die Gesamtschwebstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 000 mg/1 liegt. Der eingedickte Schlammunterstrom wird über eine Leitung 245 abgeführt und mit Primärschlamm in der Leitung 242 von der primären Absetzzone 241 vereinigt, so daß ein kombinierter Schlammstrom in einer Leitung 211 entsteht. Die überstehende Flüssigkeit aus dem Schlammeindicker 251 wird über eine Leitung 250 der Begasungszone 202 zugeführt.

Der Schlammstrom in der Leitung 211 kann durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Schlamm aus einer zweiten Abbauzone 220 teilaufgewärmt werden; er gelangt dann über eine Leitung 248 zu einer ersten Abbauzone 210. Zuvor kann der Schlamm in der Leitung 248 mittels einer Heizeinrichtung 231 weiter erhitzt werden, in der Methangas verbrannt wird, das über eine Leitung 227 zuströmt.

Wenn die Außentemperaturbedingungen ein Erhitzen des dem Abbausystem zugeführten Schlammes unnötig machen, kann der Schlamm den Wärmetauscher 244 und die Heizeinrichtung 231 über Umgehungsleitungen 261 bzw. 263 umgehen.

In der ersten abgedeckten Abbauzone 210 wird der thermophile aerobe Abbau des zuströmenden Abschlammes in der erläuterten Weise durchgeführt Belüftungsgas, das mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff und vorzugsweise mindestens 80 Vol.-% Sauerstoff enthält, gelangt über eine Leitung 217 zu der Abbauzone 210, in der ein mechanisches Rührwerk 212 sitzt.

Abbaugas verläßt die Abbauzone über die Leitung 218. Teilstabilisierter Schlamm wird von der aerober Abbauzone 210 über eine Leitung 216 in die zweite abgedeckte Abbauzone 220 eingebracht. Bei de Abbauzone 220 handelt es sich um eine thermophili anaerobe Abbauzone, in der der Schlamm auf eine Temperatur zwischen 40⁰C und 60⁰C sowie Vorzugs weise zwischen 45°C und 50⁰C gehalten wird. Weil it

ίο beiden Abbauzonen ein thermophiler Betrieb erfolgt kann der teilstabilisierte Schlamm von der erster Abbauzone unmittelbar der zweiten Abbauzone züge leitet werden. Statt dessen kann es in einigen Fället erwünscht sein, in der zweiten Abbauzone mit höherei

ii oder niedrigeren Temperaturen gegenüber der erstet aeroben Abbauzone zu arbeiten und für diesen Zweck den teilstabilisierten Schlamm zwischen den Zonen zi erhitzen nrfer v\\ kühlen Das F.rhil^en kann mit pinp Heizeinrichtung ähnlich der Einrichtung 231 durchge führt werden. Zum Abkühlen kann ein Wärmeaustauscl des teilstabilisierten Schlamms mit dem einströmendet Schlamm erfolgen, wie dies in Verbindung mit det F i g. I und 2 erläutert ist. Da es bei einem thermophilet anaeioben Abbau noch kritischer als beim mesophilet

2^r> anaeroben Abbau ist, in der Abbauzone Temperatur Schwankungen zu vermeiden, kann zweckmäßig ein gu isolierte" Tank vorgesehen werden, was Sicherhei gegenüber starken klimatischen Schwankungen bietet.

In der Abbauzone 220 wird der Schlamm mittels eine:

so mechanischen Rührwerkes 221 ständig gemischt Methangas wird über eine Leitung 223 ausgetragen. Eit Teil des Methangases wird über die Leitung 227 de Heizeinrichtung 231 zugeführt und verbrannt, um der Schlamm in der ersten Abbauzone auf der Temperatut von 45°C bis 75°C zu halten. Der verbleibende Teil wire über eine Leitung 228 ausgetragen. Der weitet stabilisierte Schlamm wird aus der zweiten Abbauzone über eine Leitung 225 ausgetragen und wird über den Wärmetauscher 244 geleitet. Er verläßt die Anlage über

jo eine Leitung 243.

Aufgrund der Unterschiede hinsichtlich der Schlamm quellen weicht die biologische Aktivität in der aeroben Abbauzone gemäß Fig.3 stark von der biologischen Aktivhät in der aeroben Zone der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ab. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der dem Abbausystem als Einsatzschlamm zugeführ te Schlamm allein belebter Schlamm aus dem Sekunda ren Abwasserbehandlungssystem, während im Falle der Ausführungsform gemäß Fig.3 der einströmende Schlamm sowohl Sekundärschlamm von der Bp'?bt schlammbehandlungsstufe als auch Rohschlamm von der Rohabwasser-Absetzstufe umfaßt Weil das organi sehe Material des Sekundärschlamms in erster Linie aus lebensfähigen Mikroorganismen besteht, umfaßt det aerobe Abbau dieses Schlamms die verschiedenen biochemischen Reaktionsstufen der Zellenlysis, der Assimilation von Lysisprodukten für die Synthese von neuem lebensfähigem Material, und der Respiration Rohschlamm besteht dagegen in erster Linie au nichtlebensfähigem organischem Material, das die im Schlamm vorhandenen Mikroorganismen als Nährstof nutzen können. Dementsprechend erfährt während de: aeroben Abbaus eines Rohschlammes die Mikrobenpopulation des Schlammes eine beträchtliche Zellsynthe sephase zusätzlich zur Zellenlysis, zur Assimilation von Lysisprodukten und zur Respiration. Daher findet det aerobe Abbau des Rohschlammes mit einem größeren Maß sowohl an Zellsynthese als auch an Zellrespiration

als bei dem aeroben Abbau von Sekundärschlamm statt. Außerdem führt der aerobe Abbau von Rohschlamm zu einer kleineren Gesamtverminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe, als dies bei einer vergleichbaren Schlammverweildauer beim aeroben Abbau von Sekundärschlamm der Fall ist. Die resultiy ende Verminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe im Schlamm während des Abbaus stellt eine Differenz hinsichtlich der rivalisierenden Abbauprozesse von Zellsynthese und Zellrespira- in tion dar.

Die zelluläre Respiration beim Schlammabbauprozeß ist exotherm; aus den oben diskutierten Gründen hat Rohschlamm ein höheres Wärmeerzeugungsvermögen je Gewichtseinheit an biologisch abbaufähigen fluchtigen Schwebstoffen, die beim Abbau beseitigt werden, als dies bei Sekundärschlamm der Fall ist. Dementsprechend ist bei Primärschlamrn im Vprgleirh 711 .SpWiinrJärschlamm eine niedrigere resultierende Verminderung der flüchtigen Schwebstoffe erforderlich, um in der aeroben Abbaustufe einen bestimmten Temperaturpegel zu erreichen und aufrechtzuerhalten. So kann die Ausführungsform nach Fig. 3 bei einer gegebenen Temperatur mit einem niedrigeren Grad an Verminderung von flüchtigen Schwebstoffen in der aeroben Abbauzone betrieben werden, als die aerobe Zone nach F i g. 2. Eine geringere Verminderung von abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen in der aeroben Zone des Abbausystems erfordert ihrerseits, daß die Schlammverweildaver in der anaeroben Abbauzone entsprechend verlängert wird, um eine gegebene Gesamtbeseitigung von flüchtigen Schwebstoffen zu erzielen. Weil ein erhöhter Anteil der Gesamtbeseitigung von flüchtigen Schwebstoffen in einem solchen Falle in der anaeroben Abbauzone erfolgt, kann das Primärschlamm verarbeitende System in der anaeroben Abbauzone mehr Methan erzeugen als das Abbausystem, bei dem nur Sekundärschlamm verarbeitet wird. Die Ausführungsform nach F i g. 3 ist daher von Haus aus in der Lage, größere Methanmengen als das System nach Fig. 2 zu liefern; dies geht aber auf Kosten einer erhöhten Schlammverweüdauer in der aeroben Abbauzon.·.

Jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele bietet die Möglichkeit, den zufließenden Schlamm zu erhitzen, bevor er in die aerobe Abbauzone eingeführt wird. Ob ein solches Erhitzen notwendig ist oder nicht, hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise den Schlammfeststoffgehalt, der Außentemperatur, der Schlammverweüdauer in der aeroben Abbauzone und der Art des zu behandelnden Schlammes. Fig.4 zeigt die Temperatur des in die erste Abbauzone einströmenden Schlammes, die erforderlich ist, um dort eine Arbeitstemperatur von 50⁰C bei einer Schlammverweildauer von 24 Stunden aufrechtzuerhalten, als Funktion der Gesamtschwebstoffkonzentration des der ersten Abbauzone zugehenden Schlammes. Die Kurve A stellt einen kombinierten Primär- und Sekundärschlammstrom dar, bei dem das Verhältnis von Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen zu Gesamtschwebstoffen (WS/TSS) 0,75 beträgt und der biologische Wärmein- _Μ halt bei 47 χ 10⁶ J/kg beseitigte flüchtige Schwebstoffe (VSS) liegt Die Kurve B gilt für einen nichtkombinierten Sekundärschlamm mit einem VSS/TTS-Verhältnis von 0,79 und einem Wärmeinhalt von 33 χ 10* J/kg beseitigte flüchtige Schwebstoffe.

Wie aus den Kurven hervorgeht, erfordert bei gegebener Gesamtschwebstoffkonzentration der kombinierte Schlamm der Kurve A eine höhere Einlaßtemperatur für die aerobe Abbauzone als der Sekundärschlamm gemäß Kurve B. Infolgedessen kann ein Erhitzen des Schlammes vor dem Einleiten in die erste Abbauzone besonders dann günstig sein, wenn der Schlamm einen wesentlichen Anteil an Primärschlamm aus einer Abwasserbehandlungsanlage enthält.

Fig.4 zeigt ferner, daß ein thermophiler Betrieb erreicht werden kann, ohne daß der Schlamm vor dem Einleiten in die aerobe Abbauzone erhitzt zu werden braucht, wenn der Schlamm hinreichend eingedickt ist. Wenn beispielsweise ein kombinierter Schlamm (Kurve A) mit einer Gesamtfeststoffkonzentration von 4% abgebaut werden muß, braucht die Temperatur des in die thermophile aerobe Zone eingeführten Schlammes nur ungefähr 15° C zu betragen.

Die beschriebenen Ausführungsformen liefern einen vollständig pasteurisierten Produktschlamm, da in allen Fällen der ir! dss Abb2'js*'stsrri einströmende Schlsnirri durch die thermophile aerobe Zone hindurchgeleitet wird, deren hohe Temperatur eine vollständige Schlammpasteurisierung gewährleistet. Es kann jedoch Anwendungsfälle geben, in denen kein vollständig pasteurisierter Schlamm erforderlich ist oder der Schlamm selbst keine Pasteurisierung notwendig macht, weil keine nennenswerten Konzentrationen an Pathogenen vorliegen. F i g. 5 zeigt ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform, bei der ein kleinerer Teil des einströmenden Schlammes zu der zweiten Abbauzone umgeleitet wird und die sich für derartige Anwendungsfälle eignet. Dabei wird ein größerer Teil des über eine Leitung 311 eintretenden Schlammes einer ersten abgedeckten Abbauzone 310 über eine Leitung 331 zugeführt. Der Schlamm in der Leitung 331 kann, falls erwünscht, mittels eines methanbeheizten Kessels 330 erhitzt werden.

Sauerstoffhaltiges Belüftungsgas wird der mit einer Rühreinrichtung 312 versehenen aeroben Abbauzone 310 über eine Leitung 317 zugeleitet. An Sauerstoff verarmtes Abbaugas wird aus der Abbauzone 310 über eine Leitung 318 ausgetragen. An biologisch abbaufähigen Schwebstoffen verarmter und voll pasteurisierter Schlamm gelangt über eine Leitung 316 zu einer zweiten abgedeckten Abbauzone 320, die im mesophiien Temperaturbereich arbeitet. Weil die Temperatur des die erste Abbauzone verlassenden Schlammes zwischen 45°C und 75°C liegt, muß seine Temperatur vor dem Einleiten in die Abbauzone 320 gesenkt werden. Ein kleinerer Teil des einströmenden Schlammes umgeht einen methanbeheizten Kessel 330 und die Abbauzone 310 in einer Leitung 329; er wird unmittelbar mit dem warn.en Schlamm in der Leitung 316 gemischt. Die Durchflußmenge des umgeleiteten Schlammes wird so eingestellt, daß die Temperatur des kombinierten Schlammstromes, der der anaeroben Abbauzone 320 zugeht ausreicht um eine Arbeitstemperatur zwischen 35° C und 40° C in der Zone 320 aufrechtzuerhalten.

Methangas verläßt die Abbauzone 320 über eine Leitung 323. Ein Nebenstrom dieses Gases wird in eine Leitungsschleife 340 abgeleitet in der ein Kompressor 326 sitzt Komprimiertes Methangas wird dem Schlamm in der Abbauzone 320 beispielsweise über eine nicht dargestellte Einblasvorrichtung zugesetzt um für das Mischen und Umwälzen des Schlammes zu sorgen. Von der Leitung 323 kann ein Teil des Methangases über eine Leitung 327 za dem methanbeheizten Kesse! 330 gehen; der restliche Teil wird über eine Leitung 328 abgeführt Der weiter stabilisierte Schlamm wird über eine Leitung 325 ausgetragen. Die Vorteile des

erläuterten Verfahrens lassen sich anhand der folgenden Beispiele deutlich machen:

Beispiel [

In diesem Beispiel ist das Betriebsverhalten der Ausführungs'orm gemäß F i g. 2 einem konventionellen anaeroben Hochleistungssystem gegenübergestellt. Die weitere Erläuterung geht von der Behandlung des Abschlamms einer Abwasserbehandlungsanlage mit einer Kapazität von 3,8 χ ΙΟ⁷ l/Tag bezogen auf das Fließschema nach F i g. 2 aus.

Ein Gemisch aus 50% Primärschlamm und 50% Sekundärschlamm, das anfänglich eine Temperatur von ι > 18°C hat, wird über die Leitung 111 in das Abbausystem nach Fig.2 eingeleitet. Der Schlamm, der eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 39 400 mg/1 und ein Verhäiiiiis von MÜcniigeu Schwebstoffen iu Gesamtschwebstoffen von 72% aufweist, wird in einer >o Durchflußmenge von 3,4 χ 10⁵ l/Tag eingeführt. Um den Schlamm in der aeroben Abbauzone 110 bei einer 24stündigen Verweildauer auf einer Arbeitstemperatur von 50⁰C zu halten, wird der einströmende Schlamm mittels des Methanheizkessels 130 auf ungefähr 23°C >> erhitzt. Ausgehend von einem Wirkungsgrad von 50% für die Umsetzung des Heizwertes von Methangas in Wärme sind für die Speisung des Heizkessels 130 ungefähr 710 mVTag des in der anaeroben Abbauzone erzeugten Methangases erforderlich. j₍₎

In der aeroben Abbauzone wird eine Verringerung des Gehaltes an flüchtigen Schwebstoffen von näherungsweise 8% erzielt (16% biologisch abbaufähige flüchtige Schwebstoffe; die biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe machen ungefähr 50% des r, Gesamtgehaltes an flüchtigen Schwebstoffen aus), so daß über die Leitung 114 der Säurebildungsteilzone 120a ein teilabgebauter Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von 26 100 mg/1 zugeleitet wird. Diese Teilzone wird bei einer 24stündigen Verweildauer bei thermophiler Temperatur betrieben. In dieser Stufe erfolgt iine 10%ige Verminderung des Anteils der einströmenden flüchtigen Schwebstoffe. Ein Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von 23 500 mg/1 geht über die Leitung 126 an die αϊ Abbauzone \20b, die eine Methanfermentationsteilzone darstellt. Aus dem ausgetragenen Schlamm wird im Wärmetauscher 115 ausreichend Wärme abgezogen, um in der Abbauzone 1206 eine Arbeitstemperatur von 38° C sicherzustellen. to

Die Methanfermentationsteilzone wird mit einer 5tägigen Schlammverweildauer betrieben, was für das integrierte System zu einer Gesamtverminderung der flüchtigen Schwebstoffe von 40% (Verringerung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe um 80%) führt Die Methanfermentationsteilzone erzeugt ungefähr 2070 m³ Methangas pro Tag, was einen Gesamtheizwert von 12 600 kWh/Tag darstellt. Nach Abzug des Methangases für den Betrieb des Methanheizkessels 130 stehen 1360 m³ Methangas pro Tag, entsprechend einem Gesamtheizwert von 8500 kWh/ Tag, zur Abgabe aus dem Schlammabbausystem zur Verfugung.

Wenn der kombinierte Schlamm in der Menge von 3,4 χ tO⁵ I/Tag statt dessen einem konventionellen f;. anaeroben Hochleistungsabbautank zugeführt wird, ist eine ungefähr 13tägige Schlammverweildauer notwendig, um. die gleiche Verminderung der flüchtigen Schwebstoffe r.< erzielen. Obwohl vo;· dem konventionellen Hochleistungsabbautank 3625 m³ Methangas je Tag, entsprechend ungefähr 22 600 kWh/Tag, erzeugt werden, sind bei einer 50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme ungefähr 17 600 kWh/Tag an Heizenergie erforderlich, um die optimalen Arbeitstemperaturbedingungen in dem Hochleistungstank aufrechtzuerhalten. Das konventionelle System erfordert daher im Vergleich zu der Ausführungsform nach F i g. 2, basierend auf der notwendigen Verweildauer, 86% mehr Tankraum; außerdem stehen unter normalen Arbeitsbedingungen ungefähr 40% weniger Methan zur Abgabe zur Verfügung.

Beispiel II

Dieses Beispiel betrifft die Ausführungsform nach Fig. 5. Der zuströmende Einsatzschiamm besteht aus 50% Primär- und 50% Sekundärschlamm aus einer Abwasserbehandlungsanlage in einer Menge von 2,27 χ 10⁵ l/Tag. Der Schlammstrom in der Leitung 311 hat eine Temperatur von 20° C und eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 4% (VSS/TSS = 0,75); er wird in einen Teilstrom von 1,74 χ 10' l/Tag, der über die Leitung 331 der thermophilen aeroben Abbauzone 310 zugeht, und einen Teilstrom von 5.J χ ΙΟ⁴ l/Tag aufgeteilt, der den Umgehungsstrom in der Leitung 329 bildet. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist es in diesem Falle nicht erforderlich, den Schlamm vor dem Einleiten in die Abbauzone 310 zu erhitzen. Die Verweildauer in der Abbauzone 310 beträgt ungefähr 24 Stunden; thermophile Temperaturen werden autothermisch erreicht. Ein pasteurisierter Schlamm wird bei einer Temperatur von 50⁰C aus der Abbauzone 310 in der Leitung 316 ausgetragen und mit dem kühlen Umgehungsstrom aus der Leitung 329 gemischt. Dieser kombinierte Schlammstrom fließt dann der anaeroben Abbauzone 320 zu, wo der Schlamm in Abwesenheit von Sauerstoff ungefähr 8 Tage lang gehalten wird, was zu einer Gesamtverminderung der flüchtigen Schwebstoffe von ungefähr -^0% (80%ige Verminderung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe) führt. Die Abbauzone 320 erzeugt Methangas in einer Menge von ungefähr ?040 mVTag, was ungefähr 11 700 kWh/Tag entspricht. Dieses Methan kann in vollem Umfang aus dem Prozeßsystem abgegeben werden.

Wenn der kombinierte zuströmende Einsatzschlamm von 2.27 χ 10⁵ l/Tag statt dessen einem konventionellen anaeroben Hochleistungsabbautank zugeführt wird, ist eine ungefähr 15tägige Verweildauer notwendig, um die gleiche Verminderung des Gehaltes an flüchtigen Schwebstoffen zu erzielen. Obwohl von dem konventionellen anaeroben Abbautank täglich 2550 m³ Methangas entsprechend ungefähr 14 700 kWh/Tag erzeugt werden, sind bei einer 50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme ungefähr 13 200 kWh/Tag notwendig, um in dem Hochleistungstank die optimale anaerobe Arbeitstemperatur aufrechtzuerhalten. In diesem Falle benötigt daher ein konventionelles anaerobes Abbausystem eine ungefähr 65% längere Schlammverweildauer, während nur resultierende Gasenergie entsprechend 1500 kWh/Tag gegenüber 11 700 kWh/Tag bei dem kombinierten System erzeugt werden. Nach Ausnutzung des intern erzeugten Methangases als Wärmequelle steht infolgedessen bei dem konventionellen System wesentlich weniger Methangas zur Abgabe zur Verfugung.

Beispiel

Dieses Beispiel vergleicht das Betriebsverhalten der Ausführungsform nach Fig. 1 mit einem konventionellen anaeroben Hochleistungssystem.

Ein Sekundärschlamm aus einem der Sauerstoffanreicherung dienenden Abwasserbehandlungssystem, der anfänglich eine Temperatur von 15° C hat, wird zunächst im Wärmetauscher ',12 durch den Abfluß der anaeroben Abbauzone 20 erhitzt, worauf eine weitere Erhitzung durch den Abfluß der therm jphilen aeroben Abbauzone 10 im Wärmetauscher 15 en'olgt. Im Wärmetauscher 22 wird die Temperatur des einströmenden Schlammes von I5°C avf ungefähr 25° C gesteigert, während die Temperatur des stabilisierten Schlammes aus der Abbauzone 20 von ungefähr 35° C auf 25°C gesenkt wird. Im Wärmetauscher 15 wird die Temperatur des einströmenden Schlammes auf ungefähr 30"C gesteigert, während die: Temperatur des die Abbauzone 10 verlassenden Schlammes von ungefähr 50⁰C auf 45°C gesenkt wird. Der einströmende Schlamm hat eine Gesamtschwebstoffkonzentration von 34 400 mg/1 und ein Verhältnis von flüchtigen Schwebstoffen zu Gesamtschwebstoffen von 78%. Er wird in die Abbauzone 10 in einer Menge von 2,27 χ 10⁵ l/Tag eingeleitet. In der Abbauzonc 10 wird eine Arbeitstemperatur von 50°C während einer Schlammverweildauer von 24 Stunden aufrechterhalten.

Eine Verminderung von ungefähr 16% der flüchtigen Schweostoffe (Senkung von 32% der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffe) wird in der aeroben Stufe erzielt, so daß ein teilstabilisierter Schlamm mit einem Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von 22 500 mg/1 über die Leitung 16 in die Abbauzone 20 eingespeist wird.

Die anaerobe Abbauzone 20 arbeitet mit einer Verweildauer von 8 Tagen, was zu einer Gesamtverminderung der flüchtigen Schwebstoffe von 42% (Vermin derung der biologisch abbaufähigen flüchtigen Schweb-

Hi stoffe von 84%) für das integrierte System führt. Die Abbauzone 20 erzeugt ungefähr 1470 m¹ Methangas je Tag entsprechend einem Gesamtheizwert von ungefähr 8200 kWh/Tag. Das gesamte Methangas steht zur Abgabe zur Verfügung.

ι=· Wird dagegen der mit 2,27 χ 10⁵ l/Tag einströmende Schlamm einem konventionellen anaeroben Hochleistungsabbautank zugeführt, ist eine Schkmmverweildauer von mindestens 14 Tagen notwendig, um die gleiche Verminderung des Gehalts an flüchtigen

2(i Schwebstoffen zu erzielen. Obwohl bei einem derartigen konventionellen Hochleistungssystem 2400 m^J Methangas je Tag, entsprechend ungefähr 13 800 kWh/ Tag, erzeugt werden, sind bei einer 50%igen Umwandlung des Heizwertes in Wärme ungefähr 13 200 kWh je

-'j Tag erforderlich, um im Hochleistungstank optimale Arbeitstemperaturbedingungen aufrechtzuerhalten. Das konventionelle anaerobe System benötigt daher ungefähr 55% mehr Tankraum; es kann eine Methangasenergie von ungefähr 7600 kWh/Tag weniger

in abgeben als die Anlage nach Fi g. 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum. Abbau von Schlamm, bei dem wenigstens ein Teil des Schlamms durch mindestens zwei abgedeckte Abbauzonen geleitet und dabei ; unter Bildung von stabilisiertem Schlamm und Methangas nacheinander aeroben und anaeroben Bedingungen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in eine erste abgedeckte Abbauzone der '" Schlamm und ein mindestens 50 Vol.-% Sauerstoffenthaltendes Delüftungsgas eingeleitet und unter Aufrechterhaltung eines Gehalts der Mischflüssigkeit an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 mg/1 sowie einer Gesamtschweb- '' Stoffkonzentration des Schlammes von mindestens 20 000 mg/1 gemischt werden,

b) der Schlamm in der ersten Abbauzone während des iMischVorgangs bei einer Temperatur im thermophiien Bereich von 45⁼C bis 75⁼C ~ gehalten wird,

c) das Mischen im thermophiien Temperaturbereich für eine Schlammverweildauer von 4 bis 48 Stunden unter teilweiser Verminderung des Gehalts des in die erstr Abbauzone eingeleite- "'' ten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen fortgeführt wird,

d) teilstabilisierter Schlamm und an Sauerstoff verarmtes Abbaugas mit einem Sauerstoffgehalt . m mindestens 21% aus der ersten ^!" Abbauzone getrennt abgetragen werden und

e) der leilstabilisieric Schlamm aus der Verfahrensstufe d) in einer ^weiten abgedeckten Abbauzone bei einer Temperatur von 30°C bis 60⁰C unter anaeroben Bedingungen für eine '' Feststoffverweildaiier von etwa 4 bis 12 Tagen gehalten wird und die ausreicht, um den Gehalt des Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf unter ungefähr 40% des Gehalts des in tier Verfahrensstufe a) "' in die erste Abbaii/onc eingeleiteten Schlammes :in biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter abzusenken.

2. Verfahren nach Anspruch I, daduich gekenn- r. zeichnet, daß der in die erste Abbau/onc eingeleitete Schlamm eine Gesiimtschwcbstoffkonzentration zwischen 20 000 und 60 (K)O mg/1 hat.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlamniverwcildauer in ><i der ersten Abl/uu/one zwischen 12 und 24 Stunden beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm vor dem füpleilen in die erste Abbau/onc ■· erhitzt wird, um die Temperatur in der Verfahrensstufe b) aufrechtzuerhalten.

■">. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall die Temperatur in der Verfahrensslufe e) für einen ·>» mesophilen Abbau in der zweiten Abbau/onc im Bereich von )5"C bis 40"C gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, dal) die Temperatur in der Verfahrensslufe e) für einen Ihermophilen Abbau in »>· der /weiten Abbauzone im Bereich von 4¹J"C bis ■Ί0Τ gehalten wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammverweildauer in der Verfahrensstufe e) ausreichend gewählt ist, um den Gehalt des Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen auf weniger ais ungefähr 20% des Gehalts des in der Verfahrensstufe a) in die erste Abbauzone eingeleiteten Schlammes an biologisch abbaufähigen flüchtigen Schwebstoffen weiter herunterzudrücken.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der zweiten Abbauzone gemischt wird, indem Methangas entgegen dem dort befindlichen Schlamm umgewälzt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgas vor dem Einleiten in die erste Abbauzone zwecks Aufrechterhaltung der Temperatur in der Verfahrensstufe b) erhitzt wird.

10. Verfahren n:ich einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzonc durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der zweiten Abbauzone alisgetragenen, weiter stabilisierten Schlamm erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Verfahrensstiife e) im Bereich von 35°C bis 40'C gehalten wird und daß der erhitzte Schlamm vor dem Einleiten in die erste Abbauzonc durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der ersten Abbaiizone aufgetragenen, teilstabilisierien Schlamm weiter erhitzt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abbauzone mit einer Ansäiierungsteil/one und einer Mcthunfcrmcntationstcil/ouc versehen ist, teilstabilisierter Schlamm aus der ersten Abbaiizonc in die Aiisaucrungstcil/one eingeleitet und zum Ansäuern des Schlammes dort für eine ivchiammverweilduuer von 24 bis 60 Stunden gehalten wird, angesäuerter Schlamm aus der Ansäiieningsteil/one ausgetragen und in die Mclhanfcrmciitaiionsteilzone eingeführt sowie dort bei einer temperatur zwischen 33¹C und K)'C für eine Schlammverweii>wi"r von I l)is 8 tagen gehalten wird.

I 3. Verfahren nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der Melhanfermcntationstcil/one auf einer Temperatur zwischen 37'('und IK'C gehalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oiler I 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der Ansäiicrungstcil/one auf einer Temperatur zwischen ti'C und 7^r)'C gehalten und der angesäuerte, .ins der Ansäiieningstcilzone aiisgciragcnc Schlamm vor umleiten in die MclIianfcrmcnlalionMcilzoiic ;iuf eine Temperatur von 3^r>C bis 10 C gekühlt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dal) der in die erste Abbau/om* eingeleitete Sclilmtitt aus l'rimiirschlamni und (iberschiißsclilainm einer Abwasserbelebungsanlage besieht.

16. Verfahren nacii einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in die erste Abhaii/onc eingeleitete llelüftungsgas mi.idestens 80 Vol. % Sauerstoff enthalt, das aus der ersten Abbaii/mic abgezogene Abhaugas einen Sauerstoffgehalt von mindestens 40% hat und

mindestens 35% des Sauerstoffgehalts des in die erste Abbauzone eingeleiteten Belüftungsgases ausmacht, und dieses Abbaugas in eine abgedeckte Begasungszone einer Abwasserbelebungsanlage als mindestens der größere Teil des einer Begasungszone zugeführten Belüftungsgases eingeleitet wird, während der Oberschußschlamm der Abwasserbelebungsanbge in die erste Abbauzone eingespeist wird.

17 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus der zweiten Abbauzone ausgetragenen Methangases mit sauerstcffhaltigem Gas gemischt und unter Bildung von Wärme verbrannt wird, mittels derer der Schlamm in mindestens einer der beiden Abbauzonen auf erhöhter Temperatur gehalten wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verbrennen von Methangas mit sauerstoffhaltigem Gas der Schlamm in der ersten Abbauzone auf der Temperarjr von 45"C bis 75°C gehalten wird.