DD299583A7 - Verfahren zur mesophilen oder thermophilen aerob-enzymatischen konditionierung von fluessigen organischen stoffen - Google Patents

Verfahren zur mesophilen oder thermophilen aerob-enzymatischen konditionierung von fluessigen organischen stoffen Download PDF

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DD299583A7
DD299583A7 DD89331716A DD33171689A DD299583A7 DD 299583 A7 DD299583 A7 DD 299583A7 DD 89331716 A DD89331716 A DD 89331716A DD 33171689 A DD33171689 A DD 33171689A DD 299583 A7 DD299583 A7 DD 299583A7
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Friedrich-Schiller-Universitae
Gottfried Schramm
Ulrich Holesovsky
Peter Richardt
Steffen Ehrig
Karin Jobst
Hans-Juergen Blobel
Friedrich Kutzsche
Gerda Koschade
Rolf Nitzsche
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Mitteldeutsche Wasser- U. Umwelttechnik Ag Halle,De
Zentralinstitut Fuer Festkoerperphysik Und Werkstofforschung,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mesophilen oder thermophilen aerob-enzymatischen Konditionierung von fluessigen organischen Stoffen. Die Erfindung beschreibt die Konditionierung von fluessigen organischen Stoffen und Biomasse, insbesondere von kommunalen Klaerschlaemmen mit Hilfe von Chelatbildnern und Enzymen. Erfindungsgemaesz wird der Prozesz der Aufspaltung der organischen Substanz im aeroben Konditionierungsreaktor, unter Zugabe von Chelatbildnern und Enzymen, vor deren vollstaendigen Aufloesung nach einer Zeit von 0,5 bis 20 Stunden abgebrochen. Anschlieszend wird das Stoffgemisch einer unbeluefteten, offenen Nachreaktionsphase von 5 bis 15 Stunden ausgesetzt, wo eine biogene Flockenbildung erfolgt. Anschlieszend wird eine Fest-Fluessig-Trennung durchgefuehrt. Zur Beschleunigung der Nachreaktionen koennen Konditionierungsmittel zugesetzt werden. Die biogene Flockenbildung und die Entgasung im Nachreaktionsbehaelter koennen durch Umruehren oder eine Temperaturerhoehung verbessert werden. Der entwaesserte Schlamm besitzt einen hohen Heizwert. Er ist landwirtschaftlich gut verwertbar.{Konditionierung; Klaerschlamm; Enzyme; Chelatbildner; Flockenbildung, biogen; Fest-Fluessig-Trennung; aerob; organische Substanz; Biomasse; Nachreaktionsphase; Heizwert}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Konditionierung von flüssigen organischen Stoffen, insbesondere von kommunalen Abwasserschlämmen mit Hilfe von Chelatbildnern und Enzymen.
Darlegung des bekannten Standes der Technik
Die seit einigen Jahren bekannten Verfahren zur Schlammbehandlung unter Verwendung von Enzymen ermöglichen eine wesentliche Verkürzung der Stabilisierungszeiten gegenüber herkömmlichen Verfahren. Die Patentliteratur beinhaltet mehrere Verfahren, die den Abbau organischer Stoffe unter Verwendung von Enzymen in einer bestimmten, auf die Masse der Trockensubstanz bezogenen Menge, beschreiben. Aufgabe der bekannten enzymatischen Verfahren ist es, den zu behandelnden Belebtschlamm möglichst schnell zu einer stabilisierten Form abzubauen. Dabei sollen mit geringen Mengen von Fremdenzymen hohe Abbauleistungen bei positiver Beeinflussung der Entwässerungseigenschaften der enzymatisch behandelten Schlämme erreicht werden.
Bei dem Verfahren gemäß Patentschrift GB 1563335 werden 0,001-15% feinzerteilte Trockensubstanz und bis 5% der Tropkensubstanz hinzugefügte Enzyme sowie thermophile Mikroorganismen in einen Reaktionsbehälter geführt und belüftet,
wobei der Schlamm kontinuierlich bei einer Temperatur von 50 bis 70°C gehalten wird. ,
DE 2633514 betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Filtrierbarkeit und Sedimentationsneigung einer Aufschlämmung, wobei der Aufschlämmung unter Rühren ein Enzym oder eine Enzymgruppe zugesetzt wird.
US 4267049 beschreibt die Umwandlung von behandeltem Schlamm zu verwertbaren Substanzen durch Hydrolyse des im Schlamm vorhandenen organischen Materials durch Zugabe von mindestens einem hydrolytischen Enzym und hydrolytische Enzyme produzierender Mikroc 'ganismen zum Schlamm, Selbstüberlassung mindestens eines Schlammes mit Enzymen oder Mikroorganismen und anschließend Trennung der Aufschlämmung in einem Abfluß und ein Feuchtprodukt.
Gemäß DD WP 234571 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem die enzymatisch zu behandelnden organischen Stoffe und die Biomasse einem Reaktionsmedium zugeführt werden, das je nach der Art und der Zusammensetzung der enzymatisch zu
behandelnden organischen Stoffe und der Biomasse 0,01 bis 1 Ma.-% hinzugefügte hydrolytische Enzyme und 0,005 bis 0,5 Ma.-% eines Chelatbildner, bezogen auf die Masse der organischen Trockensubstanz enthält und eine Temperaturvon 30 bis 60°C aufweist.
Das Reaktionsmedium stellt eine wäßrige Lösung enzymatisch bereits behandelter organischer Stoffe, wie Klärschlamm bzw. Güllle oder von Biomasse, wie Belebtschlamm bzw. Mikroorganismenkulturen, dar.
Werden diesem Reaktionsmedium organische Stoffe und Biomasse zugeführt, so kommt es durch die anwesenden hydrolytischen Enzyme rasch zu einer Hydrolyse der in den organischen Stoffen und der Biomasse enthaltenen organischen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Eiweiße, Fette) zu mikrobiell leicht verwertbaren niedermolekularen Verbindungen (Zucker, organische Säuren). Diese stehen den mit den organischen Stoffen und den als Biomasse dem Reaktionsmedium zugeführten Mikroorganismen zur Verwertung sofort zur Verfügung, so daß deren biochemische Aktivität dadurch stimuliert wird. Der im Reaktionsmedium enthaltene Chelatbildner beeinflußt die Stoffwechseltätigkeit der Mikroorganismen dahingehend, daß er durch seine permeabilisierende Wirkung eine starke einseitige Förderung ihrer Atmung auslöst und den Stoffaustausch durch ihre Zellwände beschleunigt.
Durch die plötzliche Zuführung der ein um mindestens 10°C Geringeres Temperaturniveau aufweisenden organischen Stoffe und der Biomasse in das 30 bis 6O0C warme Reaktionsmeoium kommt es infolge des auftretenden Temperaturshifts zur
verstärkten Abgabe von Exoenzymen durch die Mikroorganismen an das Reaktionsmedium und zur Auflösung von Prozessonzur Mikroorganismenselbstauflösung (Autolyse) und zur Mikroorganismenversporung. Durch die additive Wirkung derhydrolytischen Enzyme, des Chelatbildner und des Temperaturshifts wird ein schneller Abbau biologisch abbaubarer Stoffeund von Biomasse bzw. ein gesteigerter Stoffaustausch durch die Mikroorganismenzellwände sowie eine erhöhte Produktionvon Metaboliten ihres Stoffwechsels (Enzyme, Vitamine, organische Säuren, Antibiotika u.a.) erzielt.
Zur Entwässerung von Schlamm aus Kläranlagen werden neben der natürlichen Entwässerung bekannterweise auch Zentrifugen als eine Methode der maschinellen Schlammentwässerung angewendet. Der Einsatz von größeren Mengen „
polymerer Flockungsmittel ist erforderlich, um eine relativ hohe Feststoffkonzentration im Zentrifugenaustrag und einemöglichst geringe Zentratkonzentration zu erhalten.
Aussagen zum Entwässerungsverhalten konnten bisher nur durch aufwendige großtechnische Entwässerungsversuche gewonnen
werden. Die bisher im Labormaßstab ermittelten Kennwerte (Filterwiderstand, CST-Wert usw.) ließen nur bedingt eine Einschätzungdes Entwässerungsverhaltens zu. Mittels granulometrischer Messungen sowie der Erfassung des Oberflächenpotentials werdenhingegen Zustandsaussagen gewonnen, die eine Abschätzung des Entwässerungsergebnisses gestatten.
Trotz des Einsatzes kostenintensiver Flockungsmittel wird oft kein Trockensubstanzgehalt im Zentrifugenaustrag erreicht, der
eine anschließende Schlammverbrennung ohne Zusatzbrennstoffe ermöglicht.
Bei der Schlammverbrennung wird das Volumen des Schlammes auf ein Mindestmaß reduziert. Die verbleibende Asche ist steril
und kann leicht endgültig beseitigt werden. Bei den bekannten Verfahren der Schlammverbrennung wird sowohl frischer
Belebtschlamm der Verbrennung zugeführt, wobei meist erhebliche Mengen Zusatzbrennstoff erforderlich werden, als auch
ausgefaulter Schlamm.
Die Verbrennung von ausgefaultem Schlamm erfordert zusätzliche Energie; wenn der Wassergehalt des Schlammkuchens zu
hoch ist. Zum Anfahren ist in jedem Fall ein Zusatzbrennstoff notwendig. Erhebliche Aufwendungen für Zusatzbrennstoffe und
Energie lassen die bekannten Methoden der Schlammverbrennung zu einer kostenintensiven Verfahrensweise werden, die sich
aber nicht zuletzt bei territorialen Deponieproblemen gegenwärtig und künftig erforderlich macht.
Bekannt ist gemäß DE 3429055 ein Verfahren zur Beseitigung von Schlämmen, insbesondere von Klärschlamm, wobei ein Teil
des Dickschlammes In einem Trockner auf einen bestimmten Trockensubstanzgehalt vorgetrocknet und der restliche
Dickschlamm unter Zuführung des Trockengutes verbrannt wird. DE 2916216 beschreibt ein Verfahren zur Verwertung von Schlämmen, bei welchem der Schlamm eingedickt, unter Zusatz einer
bestimmten Menge Feinkohle konditioniert, dann einer Filterpresse zugeführt und anschließend verascht, wird.
Die aufgezeigten Nachteile bei der Behandlung von Schlämmen im Hinblick auf ihre Vorbereitung zur Verbrennung wsrden
durch die letztgenannten Verfahren nur teilweise positiv beeinflußt.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, bei einer kurzen Reaktionsdauer und unter Einsatz geringster Mengen an Chemikalien die Aufwendungen für eine Schlammbeseitigung zu minimieren. Die aus der Behandlung anfallenden Endprodukte sollen landwirtschaftlich gut verwertbar oder deren Heizwert soll hoch sein.
Darregung des Wesens der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem flüssige organische Stoffe, vorzugsweise Abwasserschlämme, bei einer extrem kurzen Reaktionsdauer und unter Verwendung von Chelatbildnern und Enzymen derart behandelt werden, daß deren Partikelgrößen und Oberflächenaktivitäten eine blogene Flockung ermöglichen und die Feststoffe in einer nachgeschalteten Entwässerungsstufe von der flüssigen Phase leichter abgetrennt werden können. Die Endprodukte sollen gut selbstgängig kompostierbar oder mit einem hohen Heizwert verbrennbar sein. '
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu behandelnden flüssigen organischen Stoffe auf bekannte Weise in einem Bioreaktor mit 0,001 %, bezogen auf den organischen Anteil der Trockensubstanz, eines Chelatbildner, vorzugsweise eines Salzes der Nitrilotriessigsäure und mit 0,001 bis 1,5%, bezogen auf den organischen Anteil der Trockensubstanz, eines die organischen Komponenten der enthaltenen Feststoffe spaltenden Enzymes oder Enzymgemisches -/ersetzt und intensiv belüftet werden. In dieser Phase erfolgt eine Aufspaltung der organischen Substanz in kleinere Schlammpartikelgrößen und höhere spezifische Partikeloberflächen bei gleichzeitiger Erhöhung der Oberflächenaktivität. Lrfindungsgemäß wird der Prozeß der Aufspaltung der Substanz abgebrochen, wenn ca. 30...50% der Teilchen < 1 μπι und 40...70% der Teilchen <5μηι sind, sowie der Wert der Oberflächenladung der Schlammpartikel gegenüber Rohschlamm um ca. 15...30% höher ist. Zu diesem Zeitpunkt besitzen die Schlämme noch eine hohe Dispersionsstabilität. Das geschieht nach einer Reaktionszeit von 0,5 bis 20h. Das so behandelte Stoffgemisch wird anschließend in einem nachgeschalteten Reaktor einer unbelüfteten Nachreaktionsphase von 5 bis 15 h ausgesetzt. Die Möglichkeit einer Entgasung ist vorgesehen, was durch eine offene Bauweise des Nachreaktionsbehälters erreicht wird. In, dieser Nachreaktionsphase erfolgt die biogene Flockenbildung der oberflächenaktiven Schlammpartikel bei gleichzeitiger EntStabilisierung der Dispersion. Um die nachfolgende maschinelle Entwässerung optimal zu gestalten, ist die Nachreaktion abzubrechen, wenn nur noch 15.„20%derTeilchen< 1 pm und30...40%derTeilchen <5μηι sind, wobei die Oberflächenladung gleichzeitig ein Minimum durchläuft. Die noch verbleibende Differenz an Oberflächenladung bis zur Einstellung des isoelektrischen Punktes kann im Interesse einer weiteren Reduzierung des Einsatzes an polymeren Flockungsmitteln im Gegensatz zur üblichen Praxis durch Zugabe von geeigneten anorganischen Substanzen erfolgen. Anschließend erfolgt eine Fest-Flüssig-Trennung mit bekannten Mitteln, z. B. mit Dekanterzentrifugen oder Schwerkrafteindickem.
Zur Beschleunigung der Aggregation und Verkürzung der Nachreaktionszeit kann die Nachreaktionsphase in einem erhöhten Temperaturbereich von 20...380C oder 45...75°C erfolgen. Die Temperaturerhöhung bewirkt eine Herabsetzung der Oberflächenspannungen, wodurch auch die Entgasung beschleunigt wird. Gleichzeitig wird die Stabilität der Flocken erhöht. Weiterhin kann ein Teilstrom des zu behandelnden Stoffgemisches vor der Belüftung abgezogen und derart aufbereitet werden,
daß die enthaltenen Eigenenzyme freigesetzt werden, was z. B. mittels Kugelmühlen erfolgen kann. Anschließend wird dieser Teilstrom ebenfalls dem aeroben Reaktionsprozeß zugeführt. Dadurch wird eine Reduzierung der Fremdenzymzugabe erreicht. Der Könditionierungsprozcß wird durch die Zugabe von Wirkstoffen (Enzyme, Chelatbildner) stark beschleunigt. Im Verlauf der enzymatischen Transformationsprozesse wird biologisch abbaubare Substanz lediglich partiell eliminiert (ca. 8 % gegenüber ca. 30% bei der Schlammfaulung und ca. 15... 20% bei der enzymatischen Schlammstabilisierung).
Der für den Konditionierungsprozeß erforderliche Temperaturbereich Im aeroben Reaktor (25... 380C) wird vorzugsweise durch Ausnutzung exothermer Stoffwechselprozesse der im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen erreicht. Dazu ist es notwendig, Luftsauerstoff mittels geeigneter Begasungseinrichtung in den Reaktor einzutragen und den Reaktorinhalt ständig mittefs geeigneter Fördereinrichtungen, wie z. B. Kreiselpumpen, umzuwälzen. Alternativ kann der genannte Temperaturbereich durch Zuführung von Fremdenergie in den aeroben Reaktor realisiert werden.
Ausführungsbetspiele Die Erfindung wird nachfolgend an vier Beispielen näher erläutert. Rohschlamm ainer kommunalen Kläranlage mit einem Feststoffgehalt von 4% wird in einem Rohschlammstapelbehälter
homogenisiert. Anschließend wird der Rohschlamm quasikontinuierlich über eine flexible Rohrleitung mit induktiver
Durchflußmengenmessung und einer Rohschlammbeschickungspumpe dem aeroben Konditionierungsreaktor zugeführt. Dabei erfolgt die Zugabe von 60g des in ca. 30I Leitungswasser vorgelösten Trlammoniumsalzes der Nitrilotriessigsäure. Weiterhin werden je Kubikmeter chelatbildnerhaltigen Rohschlammes 60g eines in ca. der lOOfachen Menge Leitungswasser
vorgelösten komplexen Enzympräparates, das ß-Glucanase, Amylasen, Proteasen und Lipasen enthält, ständig zudosiert. Etwaein Zehntel des Rohschlammes wird vor der Zugabe in den aeroben Reaktor in einer Kugelmühle behandelt. Hier erfolgt die
Freisetzung von Eigenenzymen, womit die Zugabemenge von Fremdenzymen verringert wird. Von einem Intensivbelüfter wird
der Schlamm im Konditionierungsreaktor kontinuierlich umgewälzt und mit Sauerstoff versorgt.
Bei einer diskontinuierlichen Belüftung wird zusätzlich eine Umwälzung mittels einer Kreiselpumpe durchgeführt. Die Schlammtemperatur des Rohschlammes wird durch die exothermen Stoffwechselprozesse der im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen von 20°C auf ca. 3O0C erhöht und bleibt annähernd konstant. Durch die biologischen Stoffwechselprozesse
und die mechanische Beanspruchung durch den Intensivbelüfter erfolgt eine Aufspaltung der organischen Substanz in kleinere
Partikelgrößen der Schlammteilchen und höhere spezifische Partikeloberflächen. Die Aufspaltung der organischen Substanz im Konditionierungsreaktor erfolgt nicht wie bei der enyzmatlschen Schlammstabilisierung bis zu deren vollständigen Auflösung. Der Prozeß wird nach 4 Stunden abgebrochen. Zu diesem Zeitpunkt besitzen die verkleinerten Schlammpartikel eine hohe Oberflächenaktivität. Der so vorbehandelte Schlamm wird nach Zugabe von kationischen polymeren Flockungshilfsmitteln (Zetag 92, Fa. ACM/BRD)
in einen offenen Nachreaktionsbehälter überführt. Es erfolgt eine intensive Aggregation der Schlammpartikel. Außer der
Umwälzung wird die Entgasung durch eine erhöhte Temperatur von etwa 38"C durch Fremderwärmung beschleunigt. Gleichzeitig wird dadurch die Aggregation beschleunigt. Nach 10 Stunden Nachreaktionsdauer wird der behandelte Schlamm einer mobilen Dekanterzentrifugenanlage zugeführt und
entwässert.
Der Abscheidegrad der Feststoffe beträgt 97-99%. Das anfallende Schlammwasser mit einem Trockensubstanzgehalt von
weniger als 0,1 Ma.-% Trockensubstanz wird dem Zulauf einer Abwasserbehandlungsanlage zugeleitet. Der entwässerte
Schlamm besitzt einen Trockensubstanzgehalt von ca. 32 Ma.-% Trockensubstanz und somit einen hohen Heizwert, eine
feinstkrümelige Struktur und eine geringe Wasserwiederaufnahmefähigkeit. Er ist fast vollständig geruchsfrei. Der hohe
Heizwert ermöglicht eine Verbrennung ohne (energieautarke Verbrennung) bzw. mit stark reduziertem Einsatz zusätzlicher
Energie.
Unter Berücksichtigung der Schwermetallgrenzkonzemration kann der entwässerte Schlamm mit einem hohen1 Anteil P und N
landwirtschaftlich direkt verwertet, kompostiert oder deponiert werden.
Rohschlamm einer kommunalen Kläranlage mit einem Feststoffgehalt von 4% wird in einem Rohschlammstapelbehälter
homogenisiert. Anschließend wird der Rohschlamm quasikontinuierlich über eine flexible Rohrleitung mit induktiver
Durchflußmengenmessung und einer Rohschlammbeschickungspumpe dem aeroben Konditionierungsreaktor zugeführt. Dabei erfolgt die Zugabe von 60g des in ca. 301 Leitungswasser vorgelösten Triammoniumsalzes der Nitrilotriessigsäure. Weiterhin werden je Kubikmeter chelatbildnerhaltigen Rohschlammes 60g eines in ca. der lOOfachen Menge Leitungswasser
vorgelösten komplexen Enzympräparates, das ß-Glucanase, Amylasen, Proteasen und Lipasen enthält, ständig zudosiert. Etwaein Zehntel des Rohschlammes wird vor der Zugabe in den aeroben Reaktor in einer Kugelmühle behandelt. Hier erfolgt die
Freisetzung von Eigenenzymen, womit die Zugabemenge von Fremdenzymen verringert wird. Von einem Intensivbelüfter wird
der Schlamm im Konditionierungsreaktor kontinuierlich umgewälzt und mit Sauerstoff versorgt.
Bei einer diskontinuierlichen Belüftung wird zusätzlich eine Umwälzung mittels einer Kreiselpumpe durchgeführt. Die Schlammtemperatur des Rohschlammes wird durch die exothermen Stoffwechselprozesse der im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen von 20°C auf ca. 3O0C erhöht und bleibt annähernd konstant. Durch die biologischen Stoffwechselprozesse
und die mechanische Beanspruchung durch den Intensivbelüfter erfolgt eine Aufspaltung der organischen Substanz in kleinere
Partikelgrößen der Schlammteilchen und höhere spezifische Partikeloberflächen. Die Aufspaltung der organischen Substanz im Konditionierungsreaktor erfolgt nicht wie bei der enzymatischen Schlammstabilisierung bis zu deren vollständigen Auflösung. Der Prozeß wird nach 4 Stunden abgebrochen. Zu diesem Zeitpunkt besitzen die verkleinerten Schlammpartikel eine hohe Oberflächenaktivität. Der so vorbehandelte Schlamm wird in einen offenen Nachreaktionsbehälter überführt. Infolge der hohen Oberflächenaktivität
der Schlammpartikel vollzieht sich eine Rückaggregation der Schiammteilchen. Aufgrund der während der Reaktionsphasegebildeten feinen Primärteilchen können so scherstabile Agglomerate gebildet werden. Die Entgasung wird durch eine erhöhte
Temperatur von etwa 380C durch Fremderwärmung beschleunigt. Gleichzeitig verläuft so die Aggregation schneller. Nach
10 Stunden Nachreaktionsdauer wird der Schlamm nach einer Zudoslerung von Primärflockungsmitteln (FeCI3) mit kationischenpolymeren Flockungsmitteln versetzt (Zetag 92, Fa. ACM/BRD) und maschinell (z.B. Dekanter) entwässert.
Der Abscheidegrad dar Feststoffe beträgt 97-89%. Das anfallende Schlammwasser mit einem Trockensubstanzgehalt von weniger
als 0,1 Ma.-% Trockensubstanz wird dem Zulauf einer Abwasserbehandlungsanlage zugeleitet. Der entwässerte Schlamm besitzteinen Trockensubstanzgehalt von ca. 32Ma.-% Trockensubstanz und somit einen hohen Heizwert, eine feinstkrümelige Struktur undeine geringe Wasserwiederaufnahmefähigkeit. Er ist fast vollständig geruchsfrei. Der hohe Heizwert ermöglicht eine Verbrennungohne (energieautarke Verbrennung) bzw. mit stark reduziertem Einsatz zusätzlicher Energie.
Unter Berücksichtigung der Schwermetallgrenzkonzentration kann der entwässerte Schlamm mit einem hohen Anteil P und N
landwirtschaftlich direkt verwertet, kompostiert oder deponiert werden.
Rohschlamm einer kommunalen Kläranlage mit schwer abbaubaren Inhaltsstoffen mit einem Feststoffgehalt von 3% wird in einem Rohschlammstapelbehältor homogenisiert. Anschließend wird der Rohschlamm quasikontinuierlich über eine flexible Rohrleitung
mit induktiver Durchflußmengenmessung und einer Rohschlammbeschickungspumpe dem aeroben Konditionierungsreaktorzugeführt. Dabei erfolgt die Zugabe von 60g des In ca. 3Ol Leitungswasser vorgelösten Triammoniumsalzes der Nitrilotriessigsäure.
Weiterhin werden je Kubikmeter chelatbildnerhaltigen Rohschlammes 60g eines in ca. der 1 (Machen Menge Leitungswasser
vorgelösten komplexen Enzympräparates, das ß-Glucanase, Amylasen, Proteasen und Lipas,en enthält, ständig zudosiert. Etwa ein
Zehntel des Rohschlammes wird vor der Zugabe in den aeroben Reaktor in einer Kugelmühle behandelt. Hier erfolgt die Freisetzung
von Eigenenzymen, womit die Zugabemenge von Fremdenzymen verringert wird. Von einem Intensivbelüfter wird der Schlamm im
Konditionierungsreaktor kontinuierlich umgewälzt und mit Sauerstoff versorgt. Bei einer diskontinuierlichen Belüftung wird zusätzlich eine Umwälzung mittels einer Kreiselpumpe durchgeführt. Die Schlammtemperatur wird durch die exothermen Stoffwechselprozesse der im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen
innerhalb von 20 Stunden von 2O0C auf 50"C erhöht. Die biologischen Stoffwechselprozesse und die mechanische
Beanspruchung durr.'i den Intensivbelüfter bewirken eine Aufspaltung der organischen Substanz in kleinere Schlammpartikel
und höhere genetische Partikeloberflächen.
Der so vorbehandelte Schlamm wird in einen offenen Nachreaktionsbehälter überführt. Infolge der hohen Oberflächenaktivität
der Schlammpartikel vollzieht sich eine Rückaggregation der Schlammteilchen. Aufgrund der während der Reaktionsphasegebildeten feinen Primärteilchen können so scherstabile Agglomerate gebildet werden. Durch Zufuhr von Fremdenergie wirddie Schlammtemperatur von 5O0C konstant gehalten, so daß die Aggregation schneller verläuft. Gleichzeitig wird somit die
Entgasung beschleunigt. Nach 15 Stunden Nachreaktionsdauer wird der Schlamm mit kationischen polymeren Flockungsmitteln (Zetag 92, Fa. ACM/BRD)
versetzt und maschinell (z.B. Dekanter) entwässert.
Der Abscheidegrad der Feststoffe beträgt 97-99%. Das anfallende Schlammwasser mit einem Trockensubstanzgehalt von
weniger als 0,1 Ma.-% Trockensubstanz wird dem Zulauf einer Abwasserbehandlungsanlage zugeleitet. Der entwässerte
Schlamm besitzt einen Trockensubstanzgehalt von ca. 32 Ma.-% Trockensubstanz und somit einen hohen Heizwert, eine
feinstkrümelige Struktur und eine geringe Wasserwiederaufnahmefähigkeit. Er ist fast vollständig geruchsfrei. Der hohe
Heizwert ermöglicht eine Verbrennung ohne (energieautarke Verbrennung) bzw. mit stark reduziertem Einsatz zusätzlicher
Energie.
Unter Berücksichtigung der Schwermetallgrenzkonzentration kann der entwässerte Schlamm mit einem hohen Anteil P und N
landwirtschaftlich direkt verwertet, kompostiert oder deponiert werden.
Gülle einer Schweinemastanlage mit einem Feststoffgehalt von 6% wird in einem Behälter homogenisiert. Anschließend wird
die Gülle quasikontinuierlich über eine flexible Rohrleitung mit induktiver Durchflußmengenmessung und einer
Beschickungspumpe dem aeroben Konditionierungsreaktor zugeführt. Dabei erfolgt die Zugabe von 60g des in ca. 3Ol LejtungswasservorgelöstenTriammoniumsalzesder Nitrilotriessigsäure. Weiterhin werden je Kubikmeter chelatbildnerhaltiger Gülle 60g eines in ca. der lOOfachen Menge Leitungswasser vorgelösten komplexen Enzympräparates, das ß-Glucanase, Amylasen, Proteasen und Lipason enthält, ständig zudosiert. Etwa ein Zehntel der Gülle wird vor der Zugabe in den aeroben Reaktor in einer Kugelmühle behandelt. Hier erfolgt die Freisetzung von Eigenenzymen, womit die Zugabemenge von Fremdenzymen verringert wird. Von einem Intensivbelüfter wird die Gülle in Konditionierungsreaktor 0,5h kontinuierlich
umgewälzt und mit Sauerstoff versorgt.
Bei einer diskontinuierlichen Belüftung wird zusätzlich eine Umwälzung mittels einer Kreiselpumpe durchgeführt. Die Temperatur wird durch die exothermen Stoffwechselprozesse der im Gülleschlamm enthaltenen Mikroorganismen von 20°C auf
ca. 3O0C erhöht und bleibt annähernd konstant Die biologischen Stoffwechselprozesse und die mechanische Beanspruchungdurch den Intensivbelüfter erfolgt eine Aufspaltung der organischen Substanz in kleinere Partikelgrößen einhergehend mit einer
Vergrößerung der spezifischen Partikeloberfläche. Die so vorbehandelte Gülle wird in einem offenen Nachreaktionsbehälter überführt. Infolge der hohen Oberflächenaktivität der Schlammpartikel vollzieht sich eine Rückaggregation der Schlammteilchen. Aufgrund der während der Reaktionsphase
gebildeten feinen Primärteilchen können so scherstabile Agglomerate gebildet werden. Die Schlammtemperatur beträgt
durchschnittlich 250C. Nach 5 Stunden Nachreaktionsdauer wird der Gülleschlamm nach Zugabe von kationischen polymeren
Flockungsmitteln (Zetag 92, Fa. ACM/BRD) versetzt und maschinell (z.'B. Dekanter) entwässert. Der Abscheidegrad der Feststoffe beträgt 97-99%. Das anfallende Schlammwasser mit einem Trockensubstanzgehalt von weniger
als 0,1 Ma.-% Trockensubstanz wird dem Zulauf einer Abwasserbahandlungsanlage zugeleitet. Der entwässerte Schlamm besitzteinen Trockensubstanzgohalt von ca. 32Ma.-% Trockensubstanz und somit einen hohen Heizwert, eine feinstkrümelige Struktur undeine geringe Wasserwiederaufnahmefähigkeit. Er ist fast vollständig geruchsfrei. Der hohe Heizwert ermöglicht eine Verbrennungohne (energieautarke Verbrennung) bzw. mit stark reduziertem Einsatz zusätzlicher Energie.
Unter Berücksichtigung der Schwermetallgrenzkonzentration kann der entwässerte Schlamm mit einem hohen Anteil P und N
landwirtschaftlich direkt verwertet, kompostiert oder deponiert werden.

Claims (4)

  1. -1- 299 G83 Patentansprüche:
    1. Verfahren zur mesophilen oder thermophilen aerob-enzymatischen Konditionierung von flüssigen organischen Stoffen gnd Biomasse, insbesondere kommunalen Abwasserschlämmen, wobei die zu behandelnden flüssigen Stoffe In einem aeroben Konditionierungsreaktor mit 0,001 bis 0,1 %, bezogen auf den organischen Anteil der Trockensubstanz, eines Chelatbildner und mit 0,001 .bis 1,5%, bezogen auf den organischen Anteil der Trockensubstanz, eines die organischen Komponenten der enthaltenen Feststoffe spaltenden Enzymes oder Enzymgemisches versetzt und intensiv belüftet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der aerobe Reaktionsprozeß der Aufspaltung der organischen Substanz vor deren vollständigen Auflösung abgebrochen wird, zu einem Zeitpunkt, da 30-50% der behandelten Partikel eine Teilchengröße kleiner 1 pm und 40-70% der Partikel eine Teilchengröße kleiner 5 μηα besitzen, und das so behandelte Stoffgemisch anschließend einer unbelüfteten Nachreaktionsphase von fünf bis 15 Stunden ausgesetzt wird, wobei gleichzeitig eine Entgasung ermöglicht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teilstcom des zu behandelnden flüssigen Stoffgemisches so aufbereitet wird, daß die Eigenenzyme freigesetzt werden und anschließend dieser Teilstrom dem aeroben Reaktionsprözeß zugeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß dem Stoffgemisch vor oder während der Nachreakiionsi.* ^se Konditionierungsmittel, wie z. B. polymere Flockungshilfsmittel und/oder Fällungschemikalien, zugesetzt werden.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Nachreaktionsphase in einem erhöhten Temperaturbereich, im mesophilen oder thermophilen Bereich, abläuft.
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