DE1658083A1 - Behandlungsverfahren fuer gaer- und faulfaehige Abwaesser - Google Patents

Description

• 1.) Stand der Technik In der Abwasserreinigung ist als kleinräumiges biologisches Verfahren der Abbau der Schmutzstoffe mittels Sauerstoffzufuhr, d.h. durch aerobe - sauerstoffliebende Mikroorganismen (sei es als biologischer Rasen in Tropfkörpern oder als Belebtschlammflocke in Belebungsanlagen) bekannt. Bei diesen biologischen Klärverfahren (im folgenden als aerobes oder aerob-biologisches Verfahren bezeichnet) stösst der Abbau der Verschmutzung u.a. auf Schwierigkeiten, wenn das Abwasser einseitig stark durch Eiweiss-oder Kohlenhydratverbindungen - wie sie in bestimmten gewerblichen Betrieben (Molkereien, Stärkefabriken, Zuckerfabriken etc.) anfallen - verschmutzt ist. Die hier aufgeführte Möglichk eit, die bei aerob-biologischen Verfahren auftretenden Schwierigkeiten zu reduzieren bzw. zu beseitigen, liegt darin, in einer anaerob-biologischen Anlage die Kohlenhydrat- bzw. Eiwe issverbindungen in aerobbiologisch besser abbaubare Verbindungen zu Überführen. Die anaerob-biologischen Vorgänge werden in dieser Art bisher lediglich in den weiträumigen Abwasserstapelteichverfahren zum Abbau der Verschmutzung genutzt. Hier wird -z.B. bei einer Zuckerfabrik- das gesamte Abwasser in z.T. mehrere hunderttausend Kubikmeter fassenden Teichen gestapelt und sich selbst überlassen, bis ein den Anforderungen entsprechender Abbau (Dauer ca. 6 - 9 Monate) erreicht ist. In einigen Fällen ist dieses weiträumige Stapelteichverfahren mit einem kleinräumigen aerob-biologischen Verfahren gekoppelt, d.h. der aerobe Endabbau wird, da die Stapelzeit zwischen zwei Kampagnen nicht fÜr einen ordnungsgemässen Abbau ausreicht, in Tropfkörpern oder Belebungsanlagen durchgeführt. Sinn und Aufgabe des hier beschriebenen und bisher nicht angewandten Verfahrens ist, den weiträumigen und langwierigen anaeroben Vorgang durch ein,kleinräumiges und steuerbares anaerob-biologisches Kurzzeitverfahren, d.h. eine anaerob-biologische Belebtschlammanlage zu ersetzen. Durch Wärmezugabe und optimale Durchmischung werden die anaerob-biologischen Vorgänge (Gärung und Faulung) beschleunigt, durch die-Zugabe von Neutralisationsmittel der den Übergang von der Gärung zur Faulung verzögernde pH-Anfall ausgeglichen. Die Erprobung und Anwendung meines Kurzzeitverfahrens.hat gezeigt, dass es gelingt, durch Steuerung des pH-Wertes Gärung und Faulung in gleichen Becken schrittweise nebeneinander ablaufen zu lassen: In den anaerob-biologischen Belebungsbecken sind Gärungs-und Fäulniserreger nebeneinander vorhanden, je nach der pH-Wert-Steuerung wird der eine oder andere Vorgang forciert.
• Damit ist mein kleinräumiges Kurzzeitverfahren nicht nur ein in eine andere Dimensionierung versetztes Stapelteichverfahren. Da beide Vorgänge in einem kleinen Schwankungsbereich praktisch nebeneinander verlaufen, ist hier darüber hinaus etwas grundsätzlich Neues geschaffen, das unter den "natürlichen"Bedingungen des Stapelteichverfahrens nicht vor sich gehen kann. Je nach der Konzentration und Zusammensetzung des Abwassers wird nach einer bestimmten Um- und Abbauzeit der Punkt erreicht, in dem der nachfolgende aerob-biologische Vorgang störungsfrei und den Anforderungen entsprechend verläuft. Durch eine Verlängerung des anaerob-biologischen Vorganges kann darüber hinaus die Abbaufähigkeit des Ab- wassers (Erhöhung der BSB 5-Raumbelastung bei der aerobbiologischen Stufe) weiter verbessert werden. 2.) AusfÜhrungsbeispiel In der Zuckerfabrik zu Sehnde A.G., Sehnde, Landkreis - Burgdorf, wird seit Oktober 1967 das von mir entwickelte Verfahren der anaerob-biologischen Abwasserbehandlung erstmals großtechnisch eingesetzt. Es ist einer - seit 1962 bestehenden - aerob-biologischen Kläranlage vorgeschaltet. In dieser konventionellen Kläranlage wurden bisher die frischen Restabwässer und das überschüssige Schlammtransportwasser aerob-biologisch, jedoch unzureichend, d.h. nicht den zu stellenden Einleitungsbedingungen entsprechend gereinigt. Die anaerob-biologische Stufe besteht z.Z. aus einem rechteckigen, ca. 2 Meter tiefen Erdbecken mit einem Inhalt von ca. 900 m3. Bei einem durchschnittlichen Abwasseranfall von 600 m3/d beträgt die Aufenthaltszeit ca. 1, 5 Tage.
• Die Durchmischung wird im vorliegenden Fall mit Druckluft vorgenommen. Von dem Kompressor der aerob-biologischen Anlage ist eine Luftleitung bis zu einem, auf dem Beckengrund liegenden, ca. 2 Meter langen, gelochten Rohr geführt.
• Für die Aufwärmung des Gärfaulbeckens werden ungekühlte Fallwässer und überschüssige Kondensate, also Abwärme, die z.Z. noch direkt in die zugeführten Abwässer gegeben wird, verwendet. Die pH-Steuerung erfolgt mit Nalkmilch. In dieser Anlage verlaufen die anaeroben Vorgänge optimal bei 25 30 00, für die nachfolgende aerobe Stufe sind jedoch 15 18 00 am besten. Die günstigsten Ergebnisse für die Gesamtbehandlung werden bei einem Temperaturbereich zwischen 18 - 22 0 G, gemessen am Ablauf der anaeroben Stufe, erzielt. Der in dem anaerob-biologischen Becken durch die Gärungsvorgänge entstehende pff-Abfall wird bei ca. 6 - 6,5 PR durch Kalkmilchg#aben auf 7,5 - 8 pH aufgebessert: Die Faulung kann nur bei Werten über dem Neutralpunkt (7 pH) erfolgen, während die Gärung in diesem Bereich - relativ - schwächer ist. Sinkt der pH-Wert unter 7 ab, ist dies ein Zeichen stürmisch verlaufender Gärung und die Faulung kommt praktisch zum Erliegen.
• Durch den relativ geringen Schwankungsbereich zwischen 6 und 8 PH werden jedoch weder die Gärungs- noch die Fäul- niserreger abgetötet, sondern kÖnnen mit der SteuerMM des EH-Wertes jeweils wieder aktiviert werden.
• Auf diese Weise werden in dem anaerob-biologischen Becken die Kohlenhydrate und Eiweisse (z.B. auch Aminosäuren) in aerob-biologisch gut verwertbare Verbindungen abgebaut. Primär ist die Umwandlung dieser Stoffe durch anaerobe Prozesse. Sekundär wird daneben naturgemäss auch ein Teil der Verschmutzung abgebaut; im vorliegenden Fall erfolgt bei einer 1,5-tägigen anaeroben Behandlung eine Eliminierung von ca. 30 % der Verschmutzung (gemessen als BSB 5 = biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen).
• Wie meine entsprechenden Versuche zeigten, wirkt sich eine weitere Verlängerung der anaeroben Behandlung noch günstiger auf die aerob-biologische Abbaufähigkeit aus. Daher ist vorgesehen, die Anlage-der Zuckerfabrik Sehnde auf das für diese Verhältnisse errechnete Optimum von 3 - 5 Tage anaerobe Behandlung zu vergrössern. Die vorges'chaltete anaerob-biologische Stufe bringt jeder aerob-biologischen Stufe folgende Hauptvorteile: 1.) Das Abwasser wird aerob-biologisch abbaufähiger.
• Während im vorliegenden Fall bisher aerob maximal ein ca. 70%iger relativer (in mg/1 BSB 5 ) als auch absoluter (kg/m3-d BSB 5 ) Abbau möglich war, wird künftig eine Einleitungskonzentration von 30 - 50 mg/1 BSB5 erreicht werden. 2.) Die Belastung der aerob-biologischen Kläranlage kann bei der Aufbereitung anaerob behandelter Abwässer gesteigert werden. In einem halbtechnischen Versuch wurde eine mögliche Steigerung um das 2,5-fache gefunden. Die Belebtschlnmmstruktur der aerob-biologischen Stufe wird verbessert: Während bei der Verarbeitung frischer Zuckerfabriksabwässer ein sehr fädiger und daher schlecht sedimentierbarer Schlamm vorlag, kann es nach der Abwasservorbehandlung höchstens noch zu einer geringfügigen Ausbildung von Fadenorganismen kommen (je nach dem Maß der anaeroben Behandlung). 4.) Die Steuerung der aerob-biologischen Kläranlage wird verbessert: Während bisher durch keine analytische Sofortmethode die jeweilige Belastung der Kläranlage festgestellt werden konnte, ist es jetzt durch ein relativ konstantes Verhältnis des BSB 5 zum Gehalt der wasserdampfflüchtigen organischen Säuren möglich. 5.) Durch die anaerobe Vorstufe wird ein Teil der Verschmutzung voll eliminiert und braucht daher in der aeroben Stufe nicht mehr abgebaut zu werden. Da bei Betrieben mit Überschusswärme die anaerobe Stufe sehr viel weniger an Energie (Strom) verbraucht als eine aerobe Stufe, liegt hier ein entscheidender Kostenvorteil. 6.) Bei Betrieben, die derzeit noch auf das weiträumige Stapelteichverfahren angewiesen sind, um eine ordnungsgemässe Reinigung des Abwassers zu erreichen, kommen aussergewöhnlieh bedeutsame Platz- und Zeitersparnisse zum Tragen: Die z.B. bei Zuckerfabriken für den Gesamtabwasseranfall von 80 - 100 Betriebstagen bemessene Stapelfläche kann durch einen für den Anfall von maximal 5 Betriebstagen bemessenen anaeroben Behandlungsraum ersetzt werden. Allein diese Platzersparnis beträgt 95 %.
• Da das Langzeitverfahren mit erheblichen Geruchsbelästigungen verbunden sein kann, die witterungsbedingt vor allem im Frühjahr und Sommer zum Tragen kommen, bringt das von mir entwickelte anaerobe Kurzzeitverfahren auch in diesem Punkt entscheidende Vorteile.

Claims (1)

1. Patentanspruch Behandlungsverfahren für gär- und faulfähige Abwässer, bei denen durch Steuerung des pH-Wertes und der Temperatur bei optimaler Durchmischung der anaerobe Um- und Abbau der im Abwasser enthaltenen Kohlenhydrate und Eiweißstoffe vorgenommen wird, um aerob-biologisch besser abbaubare Verbindungen zu erhalten, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass die anaeroben Vorgänge (saure Gäru'ng und alkalische Faulung) durch Steuerung der pH-Werte innerhalb enger Bereiche über und unter den Neutralpunkt (PH 7) nebeneinander im gleichen Becken ablaufen.