DE4030668A1 - Verfahren und anlage zum minimieren von biologischem schlamm - Google Patents
Verfahren und anlage zum minimieren von biologischem schlammInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung der Schlamm
anfallmenge biologisch gebildeter Schlämme durch Desintegration
im Rahmen einer biologischen Schlammbehandlung. Unter Desintegra
tion versteht man die mechanische Zerstörung der mikrobiellen
Zellwände.
In allen biologischen Abwasserreinigungsanlagen verstoffwechseln
Mikroorganismen die unterschiedlichsten Abwasserinhaltsstoffe und
wachsen darauf. Dieses Wachstum ist verbunden mit einer Vermeh
rung der Biomasse. In den meisten Fällen wird diese Biomasse als
Überschuß- oder Sekundärschlamm über ein Phasentrennsystem (Sedi
mentation oder Flotation, seltener Filteranlagen) dem System ent
nommen. Biologisch gebildeter Schlamm besteht aus (a) inerten,
(b) organischen Feststoffen, (c) Organismenzellen und (d) Wasser
intrazellulär (d1), adsorbiert an die Feststoff-Oberflächen (d2)
und freies, sogenanntes Zwickel-Wasser (d3).
In der Regel weist der Schlamm aus biologischen Abwasserreini
gungsanlagen einen hohen Wassergehalt von um oder über 99% auf.
Deshalb wird dieser Schlamm nach seiner Abtrennung aus dem Abwas
serstrom in einen Eindicker gegeben, in dem er statisch auf etwa
96 bis 98% Wassergehalt eindickt. Häufig wird der Überschuß
schlamm gemeinsam mit dem Primärschlamm aus einer Vorbehandlung
behandelt, indem er entweder direkt zunächst in die physikalisch
wirkende Vorklärung eingeleitet oder spätestens im Eindicker mit
ihm vermengt wird.
Stand der Technik ist weiterhin die Stabilisierung/Konditionie
rung dieses Schlammes zur Verbesserung der Wasser-Abtrennung aus
dem Schlamm vor einer mechanischen Entwässerung entweder chemisch
(bspw. durch Branntkalk), thermisch (bspw. durch Erhitzen) oder
biologisch (bspw. durch aerobe oder anaerobe Bakterientätigkeit
in ein- oder mehrstufigen Reaktoren oder -kombinationen).
Bei der chemischen Behandlung werden auf der einen Seite organi
sche Verbindungen oxidiert, wodurch eine Stabilisierung und Mine
ralisierung eintritt und das freie sowie ein Teil des gebundenen
Wassers bei der exothermen Reaktion verdampft. Die exotherme
Reaktion wirkt auf die organischen Feststoffe (b), die Zellen (c)
in gewissem Umfang und auf das Wasser (d1 bis d3). Eine mecha
nische Nachentwässerung wird i.d.R. nicht durchgeführt. Auf der
anderen Seite werden Chemikalien vor jeder maschinellen Entwässe
rung eingesetzt, um die vorhandenen Mikroflocken zu aggregieren
und stabiler gegen hydromechanische Einflüsse zu machen.
Bei der thermischen Behandlung werden durch Erhitzen des Schlamm-
Wasser-Gemisches die Eiweißverbindungen denaturiert; die Zellwän
de der Mikroorganismen brechen dadurch auf und der Zellinhalt
wird frei. Ein Teil des Wassers (d1 und d3) verdampft. Beim Er
hitzen entstehen Reaktionsprodukte, die zu extremen Geruchsbelä
stigungen führen. Neben dem erheblichen Energieaufwand ist das
der Grund dafür, daß die thermische Konditionierung nur noch
selten angewandt wird.
Bei der biologischen Behandlung wird der Schlamm entweder unter
Sauerstoffzufuhr autoxidiert - das Verfahren wird als aerob
thermophile Schlammbehandlung bezeichnet und wirkt auf die extra
zelluläre, organische Substanz (b), zerstört einige Zellen (c)
und verdampft vorwiegend das freie Wasser (d3) oder in einen ge
schlossenen Behälter eingebracht, in dem sich methanisierende Mi
kroorganismen aufkonzentriert haben, die die mit dem Schlamm ein
getragenen organischen Substanzen (b) und einen Teil der Zellen
(c) zu Methan, Kohlendioxid und Wasser (d3) mineralisieren.
Alle drei Arten, den Schlamm zu behandeln, weisen gravierende
Probleme auf: Bei chemischen Verfahren werden Zusatz- und Zu
schlagstoffe eingesetzt, die die Schlammenge aufgrund inerter
Stoffe (a) erhöhen, was angesichts fehlender Deponiekapazitäten
unvorteilhaft ist. Bei der thermischen Behandlung findet zwar ei
ne Auflösung der Schlammstrukturen durch Zerstörung der Zellen
statt, gleichzeitig werden aber Produkte gebildet, die weitrei
chende Abluftreinigungsmaßnahmen erforderlich machen. Bei der
biologischen Behandlung werden nur die extrazellulären Bestand
teile des Schlammes und gegebenenfalls lysierte Zellen minerali
siert; es verbleibt in der Regel ein Anteil organischer Trocken
substanz von 40 bis 50% an den Feststoffen. Meist wird deshalb
ein Eindicker nachgeschaltet, bevor der Schlamm mechanisch ent
wässert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Anlage zum Minimieren von biologischem Schlamm vorzuschlagen, die
neben den bekannten Techniken der Schlamm-Wasser-Trennung die
Verminderung des organischen Feststoffgehaltes durch Mineralisie
rung in den Vordergrund stellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in ei
ner biologischen Abwasserbehandlung durch Zellwachstum gebildete
Schlamm durch mechanische Zellwand-Zerstörung aufgebrochen wird
und die freigelegten Zellinhalte bzw. -wandfragmente einer ande
ren anaeroben oder aeroben Mikroorganismen-Kultur zugeführt wer
den.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nicht nur die extra
zellulären organischen Feststoffe (b), sondern auch die Zellen
(c) vollständig zu Methan und/bzw. Kohlendioxid sowie Wasser ver
stoffwechselt und mineralisiert. Durch die vollständige Heraus
nahme organischer Stoffe aus dem Schlamm sinkt das Wasserbin
dungsvermögen (d2) rapide. Zellgebundenes Wasser (d1) ist bis auf
Organismen aus der biologischen Nachbehandlung nicht mehr vorhan
den. Das freie Wasser (d3) kann ungehindert abfließen.
Die erfindungsgemäße Anlage bietet somit die Vorteile einer wei
tergehenderen Wasserabtrennung aus dem Schlamm, einer Verminde
rung der Feststoffmasse im Schlamm und bei der anaeroben biolo
gischen Nachbehandlung einer Erhöhung der Biogasmenge durch Erhö
hung der verfügbaren organischen Substanz.
Das Verfahren kann in bestehende Schlammbehandlungsanlagen inte
griert werden. Dazu ist ein Desintegrator und in bevorzugter Aus
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Flotator einzubauen.
Der Flotator führt eine weitergehende Schlamm-Wasserabtrennung
vor der biologischen Nachbehandlung herbei, wodurch der Reakti
onsraum für die biologische Behandlung um den abgetrennten Was
seranteil multipliziert mit der Verweildauer des Schlammes im Re
aktor vermindert werden kann und die Wärmemenge gesenkt werden
kann, die notwendig ist, um den Schlamm auf optimale Temperaturen
in der biologischen Nachbehandlung zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Desintegrator
der biologischen Schlamm-Nachbehandlung nachgeschaltet sein. Dann
bekommt der Desintegrator erfindungsgemäß die Aufgabe, die gesam
te aus dem Reaktor ausgetragene Biomasse, die sich aus dem zu
fließenden Schlamm-Wasser-Gemisch und infolge der Verstoffwechs
lung der darin enthaltenen extrazellulären organischen Substanz
gebildeten Biomasse zusammensetzt, aufzubrechen. Der desinte
grierte Schlamm-Massenstrom wird daran anschließend in die biolo
gische Schlamm-Nachbehandlung zurückgeführt. Das Wasser und die
inerten Feststoffe werden dort oder in einem zwischengeschalteten
Phasentrenner (Eindicker oder Flotator) aus dem Schlamm-Wasser
gemisch abgetrennt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung
schematisch wiedergegebener Ausführungsbeispiele beschrieben. In
der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Fließbild einer Abwasserreinigungsanlage mit
einer anaeroben Schlammbehandlung des Primär
schlammes und einer chemischen Behandlung des Se
kundärschlammes;
Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfah
rens mit den Anlagenelementen Desintegrator und
Flotator mit den entsprechenden Verrohrungen;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in Fig. 1 schematisch im Fließbild gezeigte Kläranlage hat
nur beispielhaften Charakter. Sie weist eine anaerobe Schlammbe
handlung des feststoffreichen Primärschlammes und eine separate
chemische Behandlung des weitgehend mineralisierten Sekundär
schlammes durch Kalkung auf. Die Schlammentwässerung schließt
sich der Stabilisierung/Konditionierung an.
In den Fig. 2 und 3 sind die Blockschaltbilder des erfindungs
gemäßen Verfahrens gezeigt: Der aus der Abwasserreinigungsanlage
(7) in Sedimentern abgetrennte Primär- und/oder Sekundärschlamm
wird in ein Stapelbecken (1) eingeleitet; dort findet eine Pha
sentrennung statt. Das abgetrennte Wasser aus dem Schlamm wird
entweder in die Abwasserreinigungsanlage zurückgeleitet oder ei
ner separaten Aufbereitung (6) zugeführt. Der eingedickte Schlamm
(A) gelangt nun in den Desintegrator (2) und wird vor einer vor
zugsweisen anaeroben biologischen Behandlung (4) anaerob mittels
Faulgas flotiert (3) und dadurch aufkonzentriert. Der Schlamm er
fährt dann die übliche Behandlung. Anstelle der anaeroben Behand
lung kann in einer Ausführungsvariante auch eine aerob thermophi
le Schlammbehandlung alleine oder mit nachgeschalteter anaerober
Behandlung erfolgen.
Fig. 3 zeigt, daß ein Teilstrom des biologisch behandelten
Schlammes als Ausführungsvariante zusätzlich auf den Desintegra
tor zurückgeführt werden kann, um neugebildete oder verbliebene
Biomasse zusätzlich zu desintegrieren.
Claims (16)
1. Verfahren zur Minimierung biologisch gebildeten Schlammes,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm mechanisch desinte
griert und einer biologischen Nachbehandlung unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schlamm nach einer biologischen Behandlung desintegriert und
der biologischen Behandlung erneut zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der desintegrierte Schlamm anaerob stabilisiert und das dabei
produzierte Biogas verwertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schlamm aerob stabilisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der desintegrierte Schlamm in ein Beruhigungs
gefäß eingeleitet, die aufschwimmende Feststoffmasse dekan
tiert und der biologischen Nachbehandlung zugeführt sowie die
verbleibende Wasserphase einer separaten oder der ursprüngli
chen biologischen Abwasserbehandlung zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schlamm unter Hochdruck desintegriert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schlamm durch Mahlvorgänge desintegriert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schlamm mehrfach in den Desintegrator ein
geleitet und anschließend erst der biologischen Nachbehand
lung zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß in dem Beruhigungsgefäß der desin
tegrierte Schlamm mittels dem produzierten Biogas flotiert
wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 und 4 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß in dem Beruhigungsgefäß der desin
tegrierte Schlamm mittels Luft oder Sauerstoff flotiert wird.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bestehend aus we
nigstens einem den biologisch gebildeten Schlamm aufnehmenden
Stapelbecken (1), einer Einrichtung zur Desintegration (2)
des biologisch gebildeten Schlammes, einem Beruhigungsgefäß
zur Abtrennung der Feststoffphase aus dem Schlamm-Wasser-Ge
misch (3) und einer oder mehreren nachgeschalteten Einrich
tungen (4) zur biologischen Weiterbehandlung des desintegrier
ten Schlammes, dadurch gekennzeichnet, daß der Desintegrator
(2) den in die biologische Nachbehandlung zulaufenden (A) und
ablaufenden (B) Schlamm aufnehmen kann.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sta
pelbecken (1) den biologisch gebildeten Schlamm eindickt und
das abgetrennte Schlamm-Wasser-Gemisch einer separaten (6)
oder der ursprünglichen biologischen Abwasserbehandlung (7)
zugeführt wird.
13. Anlage nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Beruhigungsbecken (3) als geschlossene Flotationszel
le ausgebildet ist und das Flotat in die biologische Nachbe
handlung eingeleitet wird, während das Schlamm-Wasser-Gemisch
in das Stapelbecken (1) gelangt.
14. Anlage nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Austrag aus der biologischen Nachbehandlung in ein
Stapelbecken II (5) gelangt und der dort aufkonzentrierte
Schlamm ebenfalls dem Desintegrator (2) zugeführt werden
kann.
15. Anlage nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Desintegrator zusätzlich zu chemischen, biochemischen
und thermischen Schlammkonditionierungsanlagen in die
Schlammbehandlung integriert wird.
16. Anlage nach den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Desintegration des Primärschlammes möglich ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4030668A DE4030668A1 (de) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Verfahren und anlage zum minimieren von biologischem schlamm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4030668A DE4030668A1 (de) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Verfahren und anlage zum minimieren von biologischem schlamm |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4030668A1 true DE4030668A1 (de) | 1992-04-02 |
Family
ID=6415146
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE4030668A Withdrawn DE4030668A1 (de) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Verfahren und anlage zum minimieren von biologischem schlamm |
Country Status (1)
Country | Link |
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8130 | Withdrawal |