DE10059897A1 - Verfahren zur biologischen Reinigung von organisch belasteten Abwässern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von organisch belasteten Abwässern, bei dem die Abwasserinhaltsstoffe mittels eines durch einen Injektor in das zu reinigende Abwasser eingetragenen sauerstoffhaltigen Druckgases mikrobiell umgesetzt werden und das behandelte Abwasser anschließend von dem bilogischen Schlamm durch eine Membran- oder Ultrafiltration abgetrennt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dadurch, daß die Abwasserinhaltsstoffe mit Reinigungsstoff (5) oder mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft (5a) mikrobiell umgesetzt werden, die Reinigungsleistung bei verringertem Energieeinsatz wesentlich gesteigert und damit eine kostengüntigere Abwasserreinigung ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von organisch belasteten Abwässern, bei dem die Abwasserinhaltsstoffe mittels eines durch einen Injektor in das zu reinigende Abwasser eingetragenen sauerstoffhaltigen Druckgases mikrobiell umgesetzt werden und das behandelte Abwasser anschließend von dem biologischen Schlamm durch eine Membran- oder Ultrafiltration abgetrennt wird.

Bei einer derartigen, durch DE 37 09 174 C2 bekannten mikrobiellen Abwasserreinigung werden die Abwasserinhaltsstoffe mittels eines unter einem Überdruck in einem nach dem Schlaufenreaktorprinzip arbeitenden Druckbioreaktor erfolgenden Lufteintrags mikrobiell in unschädliche Stoffwechselprodukte und körpereigene Substanzen umgewandelt. Um einen wirkungsvollen Betrieb des Druckbioreaktors zur gewährleisten, wird das organisch belastete Abwasser, mit dem aus dem Reinigungsprozeß anfallenden Schlammkonzentrat und der mittels Kompressor zugeführten Druckluft in einer Mehrstoffdüsen-, Injektions- oder statischen Mischereieinrichtung intensiv vermischt. Der bei der mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe in dem Druckbioreaktor anfallende biologische Schlamm wird anschliessend in einer dem Druckbioreaktor nachgeschalteten, mit selektiv zu- und abschaltbaren Filtermodulen ausgerüsteten Membran- oder Ultrafiltereinrichtung in Flüssig- und Fest-Bestandteile getrennt. Das bei der Filtration anfallende Schlammkonzentrat wird zusammen mit dem greinigten Abwasser aus der Anlage abgezogen oder wieder in die Mischereieinrichtung des Druckbioreaktors eingespeist.

Die Leistung und Kapazität einer biologischen Abwasserreinigung ist wesentlich von der Sauerstoff-Eintragsrate in das organisch belastete Abwasser abhängig.

Entsprechend dem Henry'schen Gesetz kann umso mehr Sauerstoff in Lösung gebracht werden je höher sein Partialdruck an der Grenze Gas/Wasser ist.

Der in der Luft vorhandene Sauerstoffanteil von etwa 21% begrenzt den Sauerstoffpartialdruck und damit die Sauerstoffsättigungsgrenze und somit auch die Sauerstofflöslichkeit im Abwasser.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine biologische Abwasserreinigung der eingangs genannten Art mit optimierter Reinigungsleistung bei verringertem Energieaufwand zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abwasserinhaltsstoffe mit Reinsauerstoff oder mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft mikrobiell umgesetzt werden.

Vorteilhaft wird dazu der Reinsauerstoff oder die mit mehr als 21 Vol.-% Sauerstoff angereicherte Luft unter einem Überdruck vorzugsweise über den Abwasserzulauf und/oder über den Schlammrücklauf in die beispielsweise als Durchströmungsrohr mit mindestens einem Mischelement ausgebildeten Mischereieinrichtung eingebracht und kontinuierlich und vollständig zum einem Abwasser-Schlamm-Gasgemisch vermischt und anschließend im Reaktionsraum des Druckbioreaktors mikrobiell zu unschädlichen Stoffwechselprodukten und körpereigene Substanzen umgesetzt.

Der in dem Druckbioreaktor anfallende biologische Schlamm kann aus dem Bioreaktor abgezogen werden und/oder einer Filtereinrichtung, beispielsweise einer Membran- oder Ultrafiltereinrichtung, zugeführt werden. Das durch Filtration gereinigte Abwasser wird zusammen mit dem Schlammkonzentrat aus der Reinigungsanlage abgezogen bzw. das Schlammkonzentrat wird zumindest teilweise wieder in das in der Mischereieinrichtung des Druckbioreaktors eingebrachte Abwasser eingetragen.

Das bei der mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe in dem Druckbioreaktor gebildete Gas wird als Abgas aus dem Druckbioreaktor über eine mit einer Abgasreinigungseinrichtung geschalteten Regeleinrichtung abgeführt.

Die optimale Betriebstemperatur wird mittels einer mit Prozess- und/oder Fremdwärme gespeisten Wärmetauschereinrichtung gewährleistet.

Zudem ist der Druckbioreaktor mit einer üblichen Meß- und Regeltechnik ausgerüstet.

Durch den erfindungsgemäßen Gaseintrag mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 21 bis zu 100 Vol.-% in das mit Schadstoffen belastete und mit Schlammkonzentrat versetzte Abwasser wird bei gleichen Temperatur- und Druckverhältnissen eine dem steigenden Sauerstoffgehalt äquivalente höhere Sauerstoff-Sättigungsgrenze und damit eine bis zu fünffach höhere Löslichkeit von Reinsauerstoff im Vergleich zu Luft- Sauerstoff im Abwasser ermöglicht, wodurch der technische Reinigungsaufwand und der Energiebedarf wesentlich verringert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Wie in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt, wird organisch belastetes Abwasser 1 mittels eine Pumpe 2 und Reinsauerstoff 5 oder mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft 5a mittels eines Kompressors 4 und Schlammkonzentrat 6 einer Filtereinrichtung 13 in eine Mischereieinrichtung 3 eines Druckbioreaktors 7 eingespeist.

Das in der als Durchströmungsrohr mit mindestens einem Mischelement ausgebildeten Mischereieinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 eingespeiste organisch belastete Abwasser 1 wird mit dem Schlammkonzentrat 6 und dem Reinsauerstoff 5 und/oder mit der mit reinem Sauerstoff angereicherten Luft 5a intensiv vermischt und anschließend über eine in dem Druckbioreaktor 7 angeordnete Gaseintragsein-richtung, wie beispielsweise über einen Injektor, in den mittels des Kompressors 4 mit einem Überdruck von 1 bis 5 bar beaufschlagten Druckbioreaktor 7 eingebracht. Das bei der nunmehr erfolgenden mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe in dem Druckbioreaktor 7 entstehende Abgas 8 wird über ein Ventil 9 einer Abgasreinigungseinrichtung 8 zugeführt, in dieser gereinigt und/oder desodoriert sowie anschliessend aus der Anlage abgezogen. Der in dem Druckbioreaktor 7 vorliegende biologische Schlamm 11 kann über einen Anschluss 15 direkt aus dem Druckbioreaktor 7 abgezogen und/oder mittels einer Pumpe 12 einer Filtereinrichtung 13, beispielsweise einer Membran- oder Ultrafiltereinrichtung, zugeführt und mittels dieser Filtereinrichtung 13 in ausgangsseitig ableitbares, gereinigtes Abwasser 14 und in Schlammkonzentrat 6 getrennt werden.

Das Schlammkonzentrat 6 kann über einen Anschluss 15a aus der Anlage abgezogen und/oder über einen mit Prozess- und/oder Fremdwärme betriebenen Wärmetauscher 18 wieder in das in der Mischereieinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 eingebrachte Abwasser eingetragen werden.

Zur Ermittlung der Durchsatzmenge von organisch belastetem Abwasser ist der Mischereieinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 eine Durchflußmeßeinrichtung 16 vorgeschaltet. Durch den Wärmetauscher 18 kann die Reaktionswärme abgeführt oder die Betriebstemperatur des aus der mit zu- und abschaltbaren Filtermodulen ausgerüsteten Filtereinrichtung 13 in die Mischereinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 zugeführten Schlammkonzentrats 6 erhöht werden. Der Druckbioreaktor 7 ist zudem mit einer Meß- und Regeleinrichtung versehen. Durch eine mit der Filtereinrichtung 13 geschaltete Spüleinrichtung 17 werden die Filtermodule in variablen Zeitintervallen gespült, wodurch die Laufzeit und der Wirkungsgrad der Filtereinrichtung 13 erhöht wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von organisch belasteten Abwässern, bei dem die Abwasserinhaltsstoffe mittels eines durch einen Injektor in das zu reinigende Abwasser eingetragenen sauerstoffhaltigen Druckgases mikrobiell umgesetzt werden und das behandelte Abwasser anschließend von dem biologischen Schlamm durch eine Membran- oder Ultrafiltration abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserinhaltsstoffe mit Reinsauerstoff (5) oder mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft (5a) mikrobiell umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Reinsauerstoff (5) oder die mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft (5a) in den Abwasserzulauf eingetragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinsauerstoff (5) oder die mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft (5a) in den in Schlammrücklauf eingetragen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft (5a) einen Sauerstoffanteil von mehr als 21 Vol.-% aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinsauerstoff oder die mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Überdruck in das zureinigende Abwasser eingetragen werden.