• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1985000584A1
    申请号:PCT/T1984/000026
    申请日:1984-07-10
    公开日:1985-02-14
    发明作者:Herbert Pfefferkorn
    申请人:Herbert Pfefferkorn；
    IPC主号:C02F3-00
    专利说明:
    Einrichtung zur Vorreinigung vo - organi--bsteten Abfalisubstraten in gelöstet l7ndfester Form nei gleichzeitiger Gewinnung von NethangasDie Erfindung bezieht sich-auf eine Einrichtung, zur Vorreinigung von organisch belasteten Abfallsubstraten in gelöster und fester Form, bei gleichzeitiger Gewinnung von Methangas, bestehend aus Gärraum - Ausgleichsraum - und Nachklärraum, die vorzugsweise in einer Baulichkeitvereinigt und wärmeisoliert sind, wobei dem Gärraum mindest ein Zulauf und dem Ausgleichsraum sowie dem Nachklärraum mindest je eine Ablaufleitung zugeordnet sind. Diese Einrichtung stellt im wesentlichen einen in drei Funk-tionsräume unterteilten (- 1. Gärraum mit Gassammelraum 2. Ausgleichsraum mit Schwimmdeckennachbehandlung - 3. Nachklärraum mit Belebtschlammrückführung)Behälter dar und arbei-tet nach dem Verdrängerprinzip. Der Behälter weist mindestens einen Zulauf in den Gärraum und mindestens je einen Ablauf aus Nachklärung und Schwimmdeckennachbehandlung auf. Diese drei Funktionsräumesind über Gas- und Flüssigkeitsleitungen verbunden, sodass eine definierte Fuhrungdes Gärsubstrates sichergestellt ist. Als Eraftquelle der erforderlichen Ein- und Durchmischungsarbeiten dient das selbst produzierte Gas oder je nach Bedarf kann ein kleines Gebläse zugeschaltet werden. Die Behälter werden in der Regel umgehend wärmeisoliert und können je nach Einsatzort und Grösse in verschiedenen Materialien, wie z. B. Beton - Stahl - kunststoff erstellt werden. Einrichtungen dieser Art gehören zum Stand der Technik. Im Zuge der Erstellung derartiger Anlagen ist ganz besonders auf die speziellen mikrobiellen und physikalischen Gesetzesmässigkeiten dieser Abbau- und Umwandlungsprozesse Rücksicht zu nehmen. Die bisherigen Erfahrungen in der Praxis zeigen vorallem, dass die Gärsubstratführungmit grossen Problemen behaftet ist. Beginnend bei der ungenügenden Verteilung des Rohsubstrates in die aktive Biomasse, verlaufend über die mehr oder minder starken Sink- und Schwimmschichtansammlungen, stellt die Abscheidung und Rückführung des BSlebtschlammesaus dem Auslauf des Behälters ein weiteres offenstehendes Problem dar. Die Durchmischung der Gärsub strate werden heute im wesentlichen nach folgenden Methoden Åaurcageîunrt:1) Umpumpen der Gärmasse über extern angeordnete Pumpen 2) Umwälzung über intern angeordnete Rühr-und Mischeinrich tungen 3) Umwälzung durch einpressen von Gas in die Gärmasse 4) Umwäzung mittels Verdrängersystem. Unter Einbeziehung der chinesischen Kleinanlagen stellen heute die nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Anlagen das mit Abstand grösste Kontingent dar. Beim Verdrängerprinzip benötigt man mindestens zwei getrennte Räume, die kommunizierend miteinander verbunden sind, wobei der eine Raum gasseitig verriegelt wird und der zweite Raum gasseitig zum Gaslager offen bleibt. Durch die üblicherweise in solchen Anlagen vorhandene Eigenproduktion an Gas verdichtet sich das freiwerdende Gas an der Oberfläche des verriegelten ersteren-Raumes und verdrängt in dem selben Masse die Garflüssigkeit in den daneben bezw.darüber liegenden zweiten Raum. Durch fallweises Ablassen dieses verdichteten Gaspolsters strömt die nach oben verdrängte Gärflüssigkeit wieder in den ersteren Raum zurück. Nach Verriegelung des Gasabganges beginnt der Verdrängungsrhythmusvon Neuem. In Europa wurden bereits in den 50er Jahren solche Anlagen nach dem sogenannten System Berlin erbaut. Durch weitere Verbesserungen und Neuerungen, vor allem im Bereich der Formgebung des Behälters und der Substratführung, wurden diese Anlagen bis zu einer bestimmten Funktionstüchtigkeit weiterentwickelt. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass auch in den neuen Anlagen, je nach Gärsubstratbeschaffenheit, Schwimm- und Sinkschichtansammlungen auftreten, welche in der weiteren Folge die Funktionstüchtigkeit mehr oder minder stark beeinträchtigen. Soweit die Anlagen neben der Nethangewinnungauch gleichzeitig als Reinigungsanlagen betrieben werden, sind diesen Gärbehälternsogenannte Nachklärräume nachgeschaitet,in welchen versucht wird, den Belebtschlamm aus der abfliessenden Flüssigkeit abzutrennen und anschliessend wieder in den Gärbehälter zurückzufüiiren.Diese Art der Nachklär'-irgwirft bei dem aufgezengten Verfahrenswegauf Grund der feinstruktuierten - milkrobie1 anBeschaffenheit des belebten Aktivschlammes grosse Probleme auf, da sich das Absetzverhalten dieses Belebtschlammes als ungünstig erweist. Weiters ist auch bei diesem Verfahren die Eigenproduktionvon neuem Aktivschlamm wesentlich geringer als bei bekannten aeroben Reinigungssystemen. In der DD - PS 2001/333(Liepe) wird eine weitere anaerobe Anlage beschrieben, welche einen Gärbehälter mit eingebauter Trennkammer zur Abscheidung und Ruckfuhrungdes Belebtschlammes aufweist. Diese Anlage weist eine starke Neigung zur Schwimmdeckenbildung auf und die Einarbeitung der Schwimmdecke kann nur über aufwendige Umpumparbeiten bewerkstelligt werden. Des weiteren wird in dieser Art des senkrecht nach oben durchströmten Abscheideraumes, das Absetzverhalten des Belebtschlammes, bedingt durch die geringe und stetig abnehmende hydrostatische Druckbeaufschlagung, negativ beeinflusst. Mit herkömmlichen Nachklärsystemen konnte bis heute das Auslangen nicht gefunden werden und es muss weiter nach neuen Systemen mit besseren Wirkungsgraden geforscht werden. Die Erfindung stellt eine unmittelbare Weiterentwicklung dieser, nach dem Verdrangersystem,arbeitenden Anlagen dar und erschliesst,bedingt durch die Erhöhungdes Wirkungsgrades und der Funktions-tüchtigkeit, neue Einsatzgebiete vorallem in Bereichen der organischen Abfallentsorgung im industriellen - landwirtschaftlichen und häuslichen Bereich, was vorschlagsgemässdurch Einbau folgender Neuentwicklungen erreicht wird - Schwimmdeckennachbehandlung mit Abscheidevorrichtung - Nachklärraum mit wechselnder hydrostatischer Druckbeaufschlagung - sowie durch die spezielle Borm-gebung und gegenseitige Zuordnung der einzelnen Funktionsräume,inclusiv der gas- und flüssigkeitsseitlichen Verbindungssysteme. Die Problemkreise werden erfindungsgemäss wie folgt gelöst: Der Ausgleichsraum (-6-) wird alsSchwimmdeckennachbehand-lungsraum, mit einer in der Hoheverstellbaren Überfallkante (-32-),einem Ableitungsschacht (-23-) sowie einem Gas- und Schwimmstoffabscheider (-25-) ausgebildet, über welche die überschüssigen nicht abbaubaren Schwimmstoffe gemeinsam mit dem in der Anlage produzierten Gas abgeleitet werden. Der Nachklärraum (-7-) wird neben bzw. unter dem Gärraum (-4-) angeordnet und wird über Verbindungsschächte (-9-) und (-10-) mit dem Gärraum (-4-) und dem Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) derart verbunden, dass die maximale hydrostatische Druckeinwirkung im Nachklärraum (-7-)sichergestellt ist. Pur den geklärten Ablauf werden Heberrohre ( )mit Überfallkanten (-42-), welche in eine gemeinsame, gasseitig zum Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) offene Sammelrinne, mit syphonartigem Ablauf (-21-) und Absperrorgan, eingebaut. Bei Einsätzen mit höchsten Anforderungen in Bezug auf den Reinigungsgrad, wird der Nachklärung ein anaerob Bilter-51- nachgeschaltet. Weiters werden für die Rückführung des Schlammes aus dem Nachklärraum (-7-) zuHeberschächte (-12-) eingebaut. Durch den Einbau von Entwässerungsschlitzen in dem Schwimmstoffabscheider (-26-) wird eine entscheidende Reduzierung der rä- gerflüssigkeitin den überschüssigen nicht abbaubaren Schwimmstoffen erreicht. Durch den Einbau einer Umgehungsleitung mit automatischem Gas abgangsregelventil(-40-) zu dem in der Gasverbindungsleitung (-16-) (Fig.1) eingebauten Absperrorgan, kann das Biogas in Abhängigkeit de s des Blüsqigkeitsniveaustandeq in der Ablaufrinne(-20-) dosiert aus dem Gärraum (-4-) abgelassen werden. Der zusätzliche Einbau dieser Gasabgangsregelung (-40v)ermöglicht die Vorgabe der max. Abflussmenge aus dem Nachklärraum (-7-). Durch den Einbau von mindest einem Förderschacht (-9(Fig. 1), dessen obere horizontal verlaufende Überfallkante über dem Ruhespiegel (-29-) liegt, wird während der Verdrängerphase aus dem Gärraum (-4-) eine weitere schwimmdeckenstörende Massnahme, durch das von oben auf die Schwimmdecke fliWen S-U-strat, erreicht. Während dem Mischen (Rückflussphase) wird das Gärsubstrat über einen am unteren Ende des Förderschach-tes (-9-) angebrachten 30genso geführt, dass es gegen die Unterseite der Gärraumdecke und auf die Schwimmdecke geschüttet wird, wodurch auch im Gärraum eine weitere Schwimmdeckenbekämpfung sichergestellt ist. Durch den Einbau eines oder mehrerer Förderschächte(-13-, -13a- und -13e-) wird während der Mischphase das spezifisch leichtere Gärsubstrat aus dem Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) in den untersten Bereich des Sinkschlammes im Gärraum (-4-) gefördert und eingemischt. Weiters wird durch den Einbau einer Gasglocke (-14-) (Fig.1) mit der Verbindungsleitung samt Absperrorgan (-15-) zur Leitung (-16-) überdem Förderschacht (-13-) ein Hochfbrdernvon Sinkschlamm aus dem Gärraum (-4-) in den Schwimindeckennachbe-handlungsraum (-6-) unterbunden und gleichzeitig wird die Be-grenzung des maximal gedrückten Flüssigkeitsspiegels erreicht. Durch das Verschliessen des Absperrorganes in der Verbindungsleitung (-15-), kurz vor dem Mischen, bleibt der Gasdruck in der Gasglocke (-14-) auch während der Mischphase erhalten, wodurch ein Rückströmen von Gärsubstrat über Förderschacht (-15-)unterbunden wird. Somit kann je nach der Verschlusszeit des Absperrorganes (-15-) kurz vor und während der Mischphase die Rückflussmenge an Gärsubstrat über den Förderschacht (-13-) geregelt werden. Die Belebtschlammrückförderung aus dem Nachklärraum.(-7-) ininden Gärraum (-4-) wird mittels einem oder mehreren Schlammhe-berschächten (-12-) bewerkstelligt. Das obere Ende der Schlammheberschächte (-12-) ist dabei so weit über den Ruhespiegel (-29-) zu führen, dass ein direktes tberströmenvon Schwimmdekkenmaterial in den Nachklärraum (-7-) unterbunden wird.Damit eine günstige Einschichtung des über den Rückförderschacht (-13a-)(Fig. 3) geführten G'bstratesin den Sink-schlamm des Gärraumes (-4-) sichergestellt ist, wird das untere Ende des Rückförderschachtes (-13a-) annähernd rechtwinkelig gebogen. Soweit die Gasglocke (-14-) (Fig.1) nicht eingebaut wird, ist an deren Stelle ein einfacher Rohranschluss (-t4a-)(Fig. 3) mit offenem Rohrende einzubauen, wodurch die Begrenzung des maximal gedrücktenSpiegels erreicht wird. Anstelle des Förderschachtes(-9-) (Fig.1) kann auch eine Öffnung (-9a-) (Fig. 3) in den Verbindungsschacht (-10-) eingebaut werden. Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele näher beschrieben und die daraus resultierenden Vorteile erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine zylinderförmige Anlage mit ebener Bodenplatte und kegelförmigem Dach-abschluss; Fig, 2 stellt eine Draufsicht der unter Fig. 1 dargestellten Anlage dar; Fig. 3 und 4 stellen dieselben wie unter Fig. 1 angeführte Anlage, jedoch mit differenzierter Substratführung, dar. Fig. 5 und 6 stellen dieselbe wie unter den vorangegeangenenFiguren dargestellte Anlage, jedoch mit einem der Nachklärung zugeordneten anaerob Filter, dar. Die Gärbehäl-ter sind in allen Zeichnungen als zylinderförmige Behälter mit kegelförmigen Deckenabschlüssen dargestellt und können jedoch je nach Einsatzort - Baugrösse und gestellten Anforderungen in verschiedenen anderen Bauformen erstellt werden. Fig. 1 und Fig. 2 stellen eine Einrichtung zur Gewinnung von Methangas mit gleichzeitiger Teilreinigungdes Gärsubstrates in einem Vertikalschnitt und einer Draufsicht nach folgendem prinzipiellen Aufbau dar. Der Baukörper -1- besteht aus einem stehenden Zylinder mit ebener Bodenplatte und einem RegelförmigenDachabschluss. Durch den Einbau der kegelförmigen Zwischendecken -2- und -3- sowie dem Verbindungsschacht -10- wird der Behälter in sei Funktionsräume unterteilt, wobei der unten liegende Raum -7- den Nachklärraum, der oben liegende Raum -6- den Ausgleichs- und Schwimmdeckennachbehandlungsraum und der dazwischen liegende Raum -4den eigentlichen Gärraum darstellt. In der weiteren Beschreibung der Anlage wird vorausgesetzt, dass der Behälter -1- bis zur Ruhewasserspiegellinie -29- mit Flüssigkeit gefüllt ist. Die Ruhewasserspiegelebene (-29-) stellt den üblichen Füll-stand des Gärbehälters (-1-) dar. Die Verdrängerphasewird durch Verriegelung der Gasüberströmungsleitung -16- eingeleitet. In der weiteren Folge sammelt sich das in Gärraum -4- erzeugte Gas in dem Gasraum -5- und verdrängt in demselben Masse die Flüssigkeit über Verbindungsschacht -9- in den Ausgleichs- und Schwimmdeckennachbehandlungsraum -6-. Nach Erreichen des vorgegebenen Niveauunterschiedes zwischen dem gedrückten Flüssig-keitsspiegel -30- und dem gehobenen Spiegel -31- wird das Absperrorgan in: der Gasüberströmungsleitung -16- automatisch ge öffnet, wodurch in den Gasräumen des Gärraumes -4- und dem Ausgleichsraum -6- ein Druckausgleich erfolgt. In der weiteren Folge strömt die verdrängte Gärmasse, den physikalischen Gesetzesmässigkeiten folgend, in unterschiedlichen Mengen über die Verbindungsschächte -9- und -12- sowie -13- in die Gärkammer -4- zurück. Die zwischen den Flüssigkeitsspiegelebenen-29und -31- im Ausgleichsraum -6- gelagerten Mengen sind dabei volumensgleich. Soweit die eigene Gasproduktion für die notwendigen Durchmischungen nicht ausreicht, kann dieses Manko über die Zuschaltung eines Beipasses -19- mit Gasverdichter -18- und Verschlussorgan -19- an die Verbindungsleitung -16- ausgeglichen werden. Ergänzend zu der Gaseigenproduktion, wird während dieser Unterstützungsphase das Gas aus dem Ausgleichsraum und die für die Verdichtung erforderliche Mehrmenge aus dem nachgeschaltetem Gaslager (zeichnerischntchtangeführt) über eine Gaspumpe -18- (Gebläse) in den Gärraum -4-fördert.Der Misch vorgang wird auch in diesem Falle wie vorgängig beschrieben durch offenendes xbspeLrorganes -16- ausgelöst. Die Beschickung der Anlage erfolgt über die Leitung -8-, deren Mündung vorteilhaft direkt über der Zwischendecke -2- in einer schrägen Lage mit ca. 450 zur Tangente des Aussenkreises und annähernd in der Fallinienneigung des Kegels -2- erfolgt. Die Beschickung der Anlage erfolgt vorteilhaft kurz vor und während des Mischvorganges im Gärbehälter,wodurch eine sehr intensive Einmischung und Verteilung des Rohsubstrates im untersten Bereich des Gärraumes -4- erreicht wird. Das untere Ende -44- des Verbindungsschachtes -9- ist dabei so angeordnet, dass die Entnahme aus der sogenannten Trübwas-serschicht dem Bereich mit den geringsten Konzentrationen an festen und gelösten Stoffen gefolgtund andererseits durch diese Entnahmestelle auch die max. Stärke erSchwimmdecke begrenzt wird. Das oben liegende offene Ende des Verbindungsschachtes -9- ist in Form eines Trichters mt einem umgehenden, von der horizontalen Überfallkanteausgehenden, schrägen nach unten gestellten Kragen, ausgebildet. Durch die Situierung dieser Uberfallkanteüber dem Ruhespiegel -29- wird die Flüssig-keit zu Beginn der Verdrängerphase auf die Schwimmdecke des Ausgleichraumes -6- aufgeschüttet und beim Mischen des Anlageninhaltes kann ein Teil der vorhandenen Schwimmdecke über diesen Verbindungsschacht -9- in den Gärraum -4- zurückgeführt werden. Weiters wird durch den überstehenden Kragen der Uberfallkante des Verbindungsschachtes -9- eine mechanische Zerstörung der Schwimmdecke während des Ansteigens und Sinkens des Flüssigkeits-spiegels erreicht. Eine weitere schwimmdeckenzerstörende Massnahme stellt der kegelförmige Deckenabschluss des Ausgleichraumes -6- dar. Während dem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels wird die Schwimmdecke gegen die konisch verlaufende Decke gepresst, wodurch eine starke mechanische Scherwirkung in der Schwimmdecke mit gleichzeitiger Befeuchtung erreicht wird. Sobald der gehobene Flüssigkeitsspiegel -31- die Hoenlageder tiberlauföffnungen des Hebersystems -11- erreicht, wird die überschüssige Flüs sigkeitweiter über den VerbindungsschachT-10-, den Nachklärraum -7-, die Heberrohre -11-, die Sammelrinne -20- und den syphonartigen Ablauf -21-, nach aussen verdrängt. Eine Verdrängung nach aussen kann jedoch nur erfolgen, wenn zwischenzeitlich, seit dem vorgegangenen Mischintervall, der Anlage auch neues Gärsubstrat zugeführt wurde. Beim Auftreten einer starken Schwimmdeckenbildungkann fallweise je nach Bedarf das Absperrorgan -39- in der Ablaufleitung -21- geschlossen werden, wodurch das Schwimmdeckenmaterial mit der Träger-flüssigkeit über den Schwimmstoffabscheider -26- nachssaussenverdrängt und somit aus dem Gärprozess ausgeschieden wird. Nach Erreichen der max. gedrückten Spiegelebene in Gärraum -4und in der Gasglocke -14- bricht ein Teil des verdichteten Gaspolsters unter der Gasglocke -14- aus und steigt in Form von grossen Blasen im Ausgleichsraum -6- empor. Da diese Gasblasen während des Aufsteigens einem stetig fallenden hydrostatischen Druck unterliegen, vergrössern sie ihr Volumen entsprechend dem Druckabfall, wodurch ein plötzliches Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels -31- verursacht wird. Durch dieses momentane Hochsteigen der Gasblasen im Ausgleichsraum -6- wird neben der intensiven Durchmischung des Inhaltes vor allem ermöglicht, einen Teil der Schwimmdecke nach aussen abzuführen. Das, bedingt durch die Expansion der hochsteigenden Gasblasen verursachte, momentane starke Ansteigen der Schwimmdecke in dem Ausgleichsraum -6-, ermöglicht das ruckartige Ausstossen von Schwimmstoffen über die höhenregulierbare Überfallkante -32- (Fig.3) samt Falleitung -23- und Schwimmstoffabscheider -26- nach aussen, Durch diese momentane ruckartige Ausstossung der Schwimmdecke gemeinsam mit dem überschüssigen Gas, wird der üblicherweise schwierige Transport von Schwimmdeckenmaterial begünstigt. Mit der Schwimmdecke wird auch Flüssigkeit ausgeschieden, welche als Gassperre im Syphon des Feststoff-Abscheiders-26- verwendet wird. Die überschüssige Flüssigkeit wird über einen oder mehrere Entwässer schlitze -37- (Fig.3) abgezweigt und über die Ablaufleitung -25- in der weiteren Folge wieder dem Zulauf der Anlage beigemischt. Der Querschnitt der Gasabgangsleitung -24- wird so gehalten, dass das während dem Mischvorgang frei werdende Entspannungsgas nur verzögert über einen Zeitraum von mehreren Minuten ausströmen kann, wodurch der Mischvorgang durch schnel-leren Druckausgleich und geringerem Gasvolumen in den inneren Uberströmungsräumen begünstigt wird. Durch diese, von den Mischintervallen abhängige, stossweise Druckbeaufschlagung der Zulaufseite des Schwimmstoffabscheiders -26- wird des weiteren der Transport und die Ausscheidung der Schwimmstoffe weiter begünstigt. Ein weiterer wesentlicher Bereich dieser neuartigen Einrichtung stellt die Nachklärung -7- mit den ihr zugeordneten Fördersy-stemen dar. Das Wesentliche stellt dabei die, bedingt durch die Situierung des Raumes -7- an die tiefste Stelle des Behälters -1-, erwirkte wechselhafte Druckbeaufschlagung dar. Die Methanbiologie mit all den, ihr eigenen, Organismen weist eine sehr feinstruktuierte Beschaffenheit auf, welche in der Folge, bedingt durch das ungünstige Verhältnis rkleinen Zellstrukturen zu ihren Oberflächen, sehr ungünstige Absetzeigen-schaften aufweisen. Durch Erhöhung des hydrostatischen Druckes in der zu klärenden Flüssigkeit, können diese ungünstigen Abse tzeigenschaftender Mikroorganismen entscheidend verbessert werden, was voraussichtlich auf eine gewisse Volumenreduktion Erhöhung des spezifischen Gewichtes der Zellstrukturen - zurückzuführen ist. Die Nachklärung des Behälterablaufes verläuft wie folgt: während der Durchmischungsphase des Behälterinhalteswird der zwischenzeitlich in den Schlammtrögen -38- abgesetzte Schlamm über die Schlammheberrohre -12- in den obersten Bereich des Gärraumes -4- gefördert. Damit sich keine dauernde Schlammablagerungen bilden können, werden durch den Einbau von Füllkörpern-33-, Schlammtröge -38- mit je einer Heberleitung -12- gebildet, in welchen während des Mischvorganges eine für den Schlammtransport ausreichende Strömungsgeschwindigkeit gegeben ist. In dieser kurzfristigen Schlammrückführphaseentsteht im bodennahen Schlarereich oire rnur mehr ttke rni'-bulenz. DieseTurbulenz sowie die währenddes Mischvorganges gleichzeitig auftretende Reduzierung der Druckbeaufschlagung, erleichtern das Lösen der während der vorgegangenen Absetzzeit von den Mikroorganismen produzierten Gasbläschen von den Schlammpartikeln. Durch dieses Loslösen - Aufsteigen und Zusammenschlie ssen der Gasbläschen wird die Turbulenz in dem Nachklärraum -7weiter verstärkt. Nach der Phase der Schlammrückführung stellt sich bei stetig steigender Druckbeaufschlagung bis zur Erreichung der Füllebene-31- im Ausgleichraum -6- ein strömungsfreier Zustand ein. In diesem Zeitraum sedimentiert der von Gasbläschen befreite Schlamm und lagert sich in den Schlammtrögen -38- ab. Nach Erreichen der max. Füllebene-31-in Ausgleichsraum -6-, welche auch gleichzeitig den Zustand der höch stenDruckbeaufschlagung auf den Nachklärraum darstellt, wird in der weiteren Folge eine, der zwischenzeitlich zugeführten Rohsubstratmengeabzüglich der in Gas umgesetzten Stoffe, entsprechende volumens gleiche Menge über die Nachgärkammer -7nach aussen verdrängt. Die Strömungsgeschwindigkeiten und Abscheideflächenbelastung im Nachklärraum -7- werden dabei im wesentlichen durch die jeweils vorhersehende Verdrängerleistung aus dem Gärraum -4- bestimmt. Durch denEinbau eines weiteren Beipasses mit einem Gasabgangsregelventil -40- zu der Gasverbindungsleitung -16- kann je nach Erfordernis eine mehr- oder mindergrosse Menge an Gas aus dem Gasraum -5- abgelassen werden, wodurch die Verdrängerleistung aus dem Gärraum -4- und in der weiteren Folge die Durchsatzmenge im Nachklärraum -7- entsprechend reduziert bzw. zeitlich verzögert wird. Die automatische Ansteuerung dieses Gasabgangsregelventiles kann dabei vorteilhaft über einen in der Ablaufrinne -20- angebrachten Füllstandsanzeigermit einstellbarer niveauabhängiger Impulsgebung erfolgen. Durch diese zusätzliche Massnahme kann die maximale Oberflächenbelastung im Nachklärraum -7- vorgegeben werden. Des weiteren wird je nach der zu erwartenden Belastung die Abscheidefläche mehr oder mindergross vorgesehen. Diese Massnahme wird jedoch nur in Anlagen, in welchen extrem sensibles Schlammverhalten vorliegt, zum Einsatz kommen. Bedingt durch die Beaufschlagung der Heberrohrenden -II-mit dem in dem Ausgleichsraum -6- herrschenden Gasdruck, wird der Abfluss aus der Nachklärung -7- gleichzeitig mit dem Beginn der Durchmischung des Gärbehälterinhaltes, ausser Betrieb gesetzt, wodurch ein Austreiben der durch die Schlammrückfüh-rung aufgewirbelten Schlammpartikeln verhindert wird. Die Anzahl der Schlammtröge -38- sowie der zugeordneten Schlammheberleitungen -12- und der Ablaufleitungen-11- werden jeweils auf die Anlagengrösseund deren hydraulischen und strömungstechnischen Erfordernisse abgestimmt. Die Regelung des Belebt- bzw. Grundschlammgehaltes könnenwahlweise je nach Bedarf über die Entnahmeleitungen -27- bzw. -28- erfolgen. Während des Mischens des Behälterinhaltes,welches durch Öffnen des Absperrorganesin der Verbindungsleitung -16- ausgelöst wird, teilen sich die Rückflussmengen aus dem Ausgleichbehälter -6- entsprechend in jeweiligen vorgegebenen strömungstechnischen -Widerständenwie folgt auf: Eine kleinere Menge wird über den Verbindungsschacht -9- zurückgeführt. In diesem Schacht -9- sollen vor allem Restmengen einer eventuellen Schwimmdecke zurückgeführt werden. Das zweite Rückfördersystemstellen die Verbindungsschächte-13- mit Gasglocke -14- dar, in welchem die Rückförderung direkt in die Grundschlammschichtedes Gärbehälters -4- erfolgt. Die aufgesetzte Gasglocke hat dabei folgende Punktion zu übernehmen: erstens dient sie während der Verdrängungsphase als Verschluss, wodurch eine Hochförderungvon Aktivschlamm aus dem Gärraum-4-, bedingt durch den Aufbau des Gaspolsters in der Gasglocke -14-, nicht erfolgen kann; zweitens stellt der untere Glockenrand die Begrenzung des max. gedrückten Spiegels -30- im Gärraum -4- dar, bei einer höherenDruckbeaufschlagung bricht ein Teil des Gaspolsters durch und lässtgrunddessen eine intensive Durchmischung des Ausgleichbehälterinhaltes mit anschliessender Schwimm deckenaustreibungaus; drittens kann durch Verschliessendes Absperrorganes -15- in der Gasverbindungsleitung zu Leitung -16- zu Beginn der Durchmischung, die Rückflussmengen über Verbindungsschacht -13- reduziert werden. Die letzte Teil-menge des Rückflusses aus Ausgleichbehälter -6- strömt über die Schlammheberrohre -12- in den obersten Bereich des Gärraumes -4- zurück und wird direkt auf die Schwimmdecke des Gärbehälters aufgeschüttet. Das obere Ende der Schlammheberrohre -12- wird dabei soweit über den Ruhewasserspiegel -29geführt, dass ein direkter Ablauf aus Gärkammer -4- in die Nachklärung -7- nicht erfolgen kann. Auch im Gärraum wird die Schwimmdecke während dem Ansteigen derselben gegen die konisch verlaufende Decke gepresst, wodurch starke Scherkräfte im Schwimmdeckenbereich verursacht werden. Durch diese regelmässige Einwirkung der Scherkräfte im Verbund mit der gleichzeitigen Befeuchtung von oben, werden gute mikrobiologische und mechanische Voraussetzungen für eine kontinuierliche Zerstörung baw. füreinen organischen Abbau der Schwimmdecke geschaffen. Des weiteren wird durch das regelmässige oben Aufschütten des spezifisch schwereren Aktivschlammes aus dem Nachklärraum -7- sowie der gleichzeitigen Einschichtungen des spezifisch leichteren Substrat es aus dem höher liegenden Ausgleichraum -6- direkt in den untersten Bereich des Gärbehälters -4- eine weitere Durchmischung (Oberflächenerneuerung)erreicht, da bedingt durch die unterschiedlichen spezifischen Gewichte diese rückgeführten Mengen den physikalischen Gesetzesmässigkeiten folgend in ein langsames gegenseitiges vertikales Durchströmen des Gärraumes Ubergehen. Die Fig. 3 und die Fig. 4 stellen einen Vertikalschnitt sowie einen nach der Linie III - III (Fig.3) geführten Horizontalschnitt durch eine artgleiche in Fig. 1 und Fig. 2 ausgewiesene Anlage dar, in welcher lediglich die Substratführungin einer anderen Weise erfolgt. Durch die Weglassung der Gasglocke -14 über dem Verbindungsschacht -13- sowie der Änderung des Über laufschachtes-9- verläuft die Substratfahrungauf andere Weise. Die unter Fig. 3 dargestellte Anlage ist im Konstruktions-aufbau etwas einfacher, sollte jedoch auf Grund der nicht definierten Substratführungzwischen Gärbehälter -4- und Ausgleichsraum -6-, nur in Bereichen mit konstant günstigem Rohsubstratanfall, welcher die Voraussetzung einer geringen Schwimmdeckenbildung und einem stabilen Schlammverhalten gewährleistet,eingesetzt werden. Damit eine Schwimmdeckennachbehandlung mit einer Schwimmdeckenaustragung auch in dieser Anlage gewährleistet ist, wurdeanstelle der Gasglocke -14- ein Rohranschluss -14a- auf die Verbindungsleitung -16- gesetzt, dessen unteres offenes Ende ebenfalls die max. gedrückte Spiegelebene -30-im Gärraum -4- begrenzt. Die Verdrängung aus Gärraum -4- erfolgt je nach spezifischer Beschaffenheit und Viskosität der Gärmasse, entsprechend dem Weg des-geringeren Widerstandes, einerseits direkt über die Verbindungsöffnung -9a- in den Verbindungsschacht -10- bzw. bei Vorhandensein von Schwimmstoffen, die eine Verdrängung über die Öffnung -9a- erschweren, wird die Verdrängung über die Ver bindungsschächte-13a- erfolgten. Eine Begrenzung der max. Schwimmdecke in dieser Anlage ist auf Grund der fehlenden Zwangsverdrängung über die höher liegende Öffnung -9a- nicht möglich. Das untere Ende des Verbindungsschachtes -13a- endet in einem Krümmer,welcher so angeordnet ist, dass die ruckströmende Flüssigkeit annährendhorizontal und rechtwinkelig zur horizontal liegenden Mittelachse in den Grundschlamm eingeschichtet wird, wodurch der Gärrauminnalt -4- in eine horizontale Rotation überführtwird. Das offene obere Ende des Förder-schachtes -13a - wird zur Verringerung der Strömungswiderstände trichterförmig aufgeweitet. Im übrigen gilt für diesen Anlagentypdie sinnesgemäss zu der unter Fig0 1 und Fig. 2 angeführten Beschreibung. Die Fig. 5 stellt einen Vertikalschnitt sowie einen nach der 1 Linie IV - IV geführten Horizontalschnitt durch eine artglei che nach Fig. 3 und 4 ausgewiesene Anlage dar, in welcherje doch enAnaerobfilter -51- der Nachklärung -7- nachgeschaltet ist. Der Anaerobfilter -51- in Form einer aus Knststoff- Ak tivkohle - poröse Steine oder sonstigen Materialien bestehen den Füllmasse gewährt eine ausreichend grosse Oberfläche für die Fixierung von Mikroorganismen, über welche eine verbesser te Nachreinigung erfolgt. In diesem Anaerobfilter -51- werden auch gleichzeitig die schwer sedimentierbaren Schwebe stoffe ausgefiltert und zurückgehalten. Die Rückspülung dieser Schwe bestoffe erfolgt in Abhängigkeit der Mischintervalle. DurchRegulierung des Absperrorganesin der Gasverbindungsleitung -52- kann die Strömungsgeschwindigkeit im Filter -51- während des Spülvorganges bestimmt werden. Durch Drosselung der über strömenden Gasmenge in Verbindungsleitung -52- entsteht nach der Einleitung des Mischvorganges ein entsprechender Unterdruck im Gasraum -55- über dem Filter -51- und die rückströmende Spül menge im Filter erfolgt in Abhängigkeit der weiteren dosiertenGaszufuhr. Soweit währenddes Mischvorganges keine Rückspülung im Filter -51- erwünscht ist, wird das Absperrorgan in der Gasverbindungs leitung -52- während des. Mischvorgangesdirektnach erfolgtemDruckausgleich in den Gasräumen -5-, -6-, und -55- und vor Ein treten der Rückströmungsphasebis kurz vor der Einleitung des nächsten Mischvorganges geschlossen und ein Rückströmen derFlüssigkeit im Filter -51- während und nach des Mischvorganges kann auf Grund des sichbildenden Unterdruckes im Gasraum -55 über dem Filter -51- nicht erfolgen. Da jedochauch im Anaerob filter -51- geringe Mengen an Gas produziert werden, strömen dieselben über die Verbindungsleitung -53- mit Rückschlagventil in den Gasraum -6- ab. Im Ablauf -21- wird die Gasverriegelung über deren syphonartige Ausbildung erreicht. Durch den Einbau dieses Anaerobfilters -51- samt Verbindungsleitung -52- wird neben der Erhöhung des Reinigungsgrades auch die Möglichkeit der Rückspülung in den Nachklärraum -7- und in der weiteren Fo-l-ge die Schlammrückführuflg-12- in den Gärraum -4- auf einfach ste Art bewerkstelligt.
    权利要求:
    Claims
    PATENTANS PRUC HE
    1. Einrichtung zur Vorreinigung von organisch belasteten Abfallsubstraten in gelöster und fester Form, bei gleich zeitigerGewinnung von Methangas, bestehend aus Gärraum - Ausgleichsraum und Nachklärraum, die vorzugsweise in einer Baulichkeit vereinigt und wärmeisoliert, wobei dem Gärraum mindest ein Zulauf und dem Ausgleichsraum sowie dem Nachklärraum mindest je eine Ablaufleitung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum als Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-, -6'-) ausgebildet ist und mit einer in der Höhe verstellbaren Überfallkante (-32-, -32'-)einem Ableitungsschacht (-23-,-23'-) sowie einem Gas- und Schwimmstoffabscheider (-26-, -26e-) ausgestattet ist, dass der Nachklärraum (-7-,
    -7'-) neben beziehungsweise unter dem Gärraum (-4-)angeordnet ist und für den geklärten Ablauf Heberrohre(-11-, -11'-) miteiner Uberfallkante(-42-, -42'-), welche in eine gemeinsame, gasseitig zum Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) offene Sammelrinne mit syphonartigem Ablauf (-21-) samt Absperrorgan münden und für die Rückführung des Schlammes in den Gärraum (-4-) einen oder mehrere Heberschächte(-12-, -12e-) aufweisen.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- und Schwimmstoffabscheider (-26-) (Fig.3) mit einem oder mehreren horizontal liegenden Entwässerungsschlitzen (-37-) sowie einer die entwässerte Flüssigkeit aufnehmende Rinne mit Ableitung (-25-) und einer im Deckenbereich des Gasabscheiders angeordneten Gasableitung (-24-), versehen ist.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem in der Gasverbindungsleitung (-16-) (Fig.1) zwischen Gärraum (-4-) und Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) eingebau ten Absperrorgan eine Umgehungsleitung (-40-) mit einem automatisch, nach einer in der Sammelrinne (-20-) flüssigkeits niveauabhängigenmit Impulsgebung arbeitenden Gasabgangsregelventil, zugeordnet wird.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Gärraum (-4-) und der Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) durch mindest einen Förderschacht (-9-) (Fig. 1) verbunden sind, wobei das obere über dem Ruhewasserspiegel (-29-) liegende Ende eine trichterförmige Öffnung, mit einem von der horizontalen Uberfallkante(-43-) ausgehenden, schräg nach unten verlaufende Überstand versehen ist und das untere, in den oberen Bereich des Gärraumes (-4-) ragende Ende in einem Bogen ausläuft.
    5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schwimmdeckennachbehandlungsraum (-6-) und Gärraum (-4-) mindest ein Rückförderschacht (-13-) (Fi & 1)eingebaut ist; welcher am unteren bodennahen Ende mit einer an den Verbindungsschacht -10- angebrachten, annährend in der Neigung der Zwischendecke -3- verlaufenden Verteilerschürze ausgebildet ist und dessen oberes trichterförmig ausgebildete Ende bis knapp unter dem Ruhewasserspiegel (-29-.)reicht.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass über dem oberen Ende des Förderschachtes (-13-) (Fig.1) eine Gasglocke (-14-) samt Leitung (-15-) mit Absperrorgan, mit Anschluss an den Gasraum -5- angeordnet ist, wodurch der untere horizontal verlaufende Rand der Gasglocke (-14-) die Begrenzung des maximal gedrückten Flüssigkeitsspiegels (-30-)darstellt.
    7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Nachklärraum (-7-) und der Gärraum -4- über mindest einen Schlammheberschacht (-12-) (Fig.1 - 3 und 4) verbunden sind, wobei das untere, nahe der Bodenplatte befindliche Ende trichterförmig ausgebildet ist.
    8. Einrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Gasglocke (-14-) mit Anschlussleitung (-15-) ein einfacher Rohranschluss (-14a-) Fig. 3 bzw. (-14e-) Fig. 6 mit offenem Rohrende eingebaut ist.
    9. Einrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Förderschachtes (-9-) mindest eine Öffnung (-9a-)(Fig.3) vorzugsweise ein Rohrstutzen in den Verbindungsschacht (-10-) eingebaut ist.
    10. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem Nachklärraum -7- anstelle der Heberrohre -11- ein Anaerobfilter -51- Fig. 5 eingebaut ist und dessen Gasraum -55- über eine Verbindungsleitung -52- mit Absperrund Regelorgan zu Gasraum -6- direkt oder indirekt in Verbindung steht.
    11. Einrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasraum -55- Fig. 5 eine Gasabgangsleitung-53- mit Rückschlagventil angeschlossen ist.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US6869534B2|2005-03-22|Sludge digestion methods and apparatus
    US8287733B2|2012-10-16|Membrane bioreactor
    US6423214B1|2002-07-23|Device for decanting supernatant
    US4747962A|1988-05-31|Separation of components of a fluid mixture
    KR100763329B1|2007-10-05|오니 감소 장치 및 방법
    EP0347296B1|1992-09-30|Verfahren und Vorrichtung für Abwasserreinigung in einem biologischen Filter mit Partikeln, die weniger dicht als Wasser sind
    US6592751B2|2003-07-15|Device for treatment of wastewater
    DE112011100234B4|2018-06-14|Selbstreinigendes Zulaufeinspeisungssystem für ein Abwasseraufbereitungssystem
    EP0631800B1|1997-04-16|Vorrichtung zur Aufbereitung von Abwasser, insbesondere von Regenwasser
    FI88606B|1993-02-26|Anaerobisk behandlingsanordning
    US20060108283A1|2006-05-25|Multiple barrier biological treatment systems
    DK2346788T3|2015-05-04|Sludge, purifier comprising a sludge device and methods for anaerobic or aerobic wastewater treatment
    CA2600030C|2010-05-25|Installation de purification d'effluent a structure centralisee
    US8142667B2|2012-03-27|Manure separation for digester method and apparatus
    US8021552B2|2011-09-20|Process and reactor for anaerobic waste water purification
    US4259185A|1981-03-31|Sludge thickening apparatus
    US4325823A|1982-04-20|Wastewater treatment system
    US6893572B2|2005-05-17|Solids accumulating flotation separator
    US3875051A|1975-04-01|Sewage treatment system
    EP0161469A1|1985-11-21|Verfahren und Vorrichtung zum anaeroben Abbau von organischem Substrat
    US6531058B1|2003-03-11|Biological fluidized bed apparatus
    EP2028161B1|2013-06-19|Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Magnesiumammoniumphosphat aus Klärschlamm
    EP2641876B1|2017-05-17|Biologische Klärvorrichtung
    CN100579917C|2010-01-13|三相旋流分离器和含油污水净化处理系统
    US5942116A|1999-08-24|Anaerobic sludge digester
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    IT8404846D0|1984-07-18|
    ES534440A0|1985-12-01|
    AT376414B|1984-11-26|
    ES8602555A1|1985-12-01|
    EP0148912A1|1985-07-24|
    ATA263983A|1984-04-15|
    IT1180278B|1987-09-23|
    AU3152284A|1985-03-04|
    ES534440D0||
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    FR683041A|1929-08-31|1930-06-05||Fosse septique-épurateur|
    EP0013538A1|1979-01-03|1980-07-23|Manahl, Robert, Dipl.-Ing.|Einrichtung zur Gewinnung von Methangas aus organischen Abfällen|
    DE2919532A1|1979-05-11|1980-11-13|Klaus Meier|Anaerobes faulschlammverfahren|GR1000607B|1991-02-26|1992-08-31|Konstantinos Dimitriadis|Μεθοδος ανακυκλωσεως οικιακων λυματων και αποβλητων.|
    EP1134194A2|2000-02-07|2001-09-19|Herbert Prof. Dr.-Ing. Märkl|Verfahren zur Biomasse-Rückhaltung bei Bioreaktoren sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens|DD201333A1|1981-11-11|1983-07-13|Peter Sperling|Vorrichtung zur steinaushaltung an schaufelradbaggern|EP1852400A1|2006-05-04|2007-11-07|Herbert Pfefferkorn|Verfahren zur Gewinnung von Methangas|
    法律状态:
    1985-02-14| AK| Designated states|Designated state(s): AU BG BR DK HU JP NO SU US |
    1985-02-14| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): AT BE CH DE FR GB NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]