Gärrest- und Gülleaufbereitungsanlage von Clearfox® „Nitro System“

Zusammensetzung des Abwassers:
Die moderne Landwirtschaft mit erhöhtem Viehbestand pro m² ist ein komplexes, dynamisches und anspruchsvolles Geschäft. Die anfallende Gülle bietet ihre eigenen Herausforderungen, ebenso wie die Gärreste aus Biogasanlagen, die bei der Gewinnung von Gas und Strom aus Biomasse während der anaeroben Vergärung entstehen.

Das Clearfox Nitro-System kann Stickstoff aus flüssiger Gülle entfernen. Das bedeutet, dass die behandelte Gülle immer noch auf Flächen innerhalb stickstoffgefährdeter Zonen ausgebracht werden kann – wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Gülle vom Betrieb weg zu transportieren.

Vorteile des ClearFox® -Behältersystems Geringe Investitionskosten Schlüsselfertige Systeme („Plug and Play“) Modularer Aufbau (verschiedene Module können je nach Bedarf kombiniert werden) Hohe Reinigungsleistung für TS, CSB, BSB5, NH4N, NO3N Passt sich der Beladung an, dadurch ist die Leistung nahezu unabhängig von Beladungsschwankungen Stabile Reinigungsleistung Robuste Bedienung und geringer Wartungsaufwand Geringe Betriebskosten

Containerkläranlage

Planungssicherheit durch einfache Erweiterungsmöglichkeiten Geringere Umweltbelastung, höherer Gewässerschutz bei geringeren Ablaufwerten Leicht verständliche Betriebsführung => vorhandenes Personal kann nach Einweisung & Schulung die Anlage bedienen Tests wurden vom Prüfinstitut PIA in Aachen zertifiziert und vom Analyselabor SGS validiert Ergebnis eines vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWi) geförderten Entwicklungsprojektes des PPU
Eigenschaften des Abwassers:

Diese Rückstände sind stark verschmutzt und zeichnen sich durch einen hohen Anteil an Stickstoffverbindungen aus, die nicht ohne Anreicherung im Grundwasser/Oberflächengewässer abgeleitet werden können. Aus diesem Grund haben wir ein wartungsfreundliches und robustes Verfahren entwickelt, mit dem diese Abwässer behandelt werden können.

Der zukünftige Bedarf an Aufbereitungsmöglichkeiten für diese Art von Abwässern wird zunehmen, da die Nitratrichtlinie (91/676 / EWG) und die Neuregelung der Düngemittelverordnung vom 31. März 2017, die die Lagerzeit von abwasserhaltigen Abwässern verlängert und die Anwendung einschränkt, Handlungsbedarf erfordert.

Unsere Lösung ist die innovative modulare Container-Abwasseranlage ClearFox® „de-Nitro“.

Diese maßgeschneiderte Reinigungstechnologie behandelt Abwässer mit hohem Stickstoffgehalt im Verhältnis zu kohlenstoffhaltigen Verbindungen. Der Fokus liegt auf einer einfachen, lösungsorientierten Technologie mit langfristig niedrigen Betriebskosten. Das System ist flexibel und die Anwendungen können auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten werden.

Die einzelnen Reinigungsmodule des Systems sind seit vielen Jahren weltweit und in den unterschiedlichsten industriellen Anwendungen im Einsatz. ClearFox®-Behältermodule bestehen aus verschiedenen technischen Komponenten, um eine physikalische, chemische und biologische Behandlung in der Flüssigphase zu erreichen. Alle Komponenten werden in modularen Containern unter Werksbedingungen werkseitig installiert und in unserem Werk in Deutschland nach einschlägigen Industriestandards getestet. Das ist kostensparend und reduziert die Baustellenleistungen auf ein Minimum, da durch das „Plug &Play“-Baukastensystem deutlich weniger Zeit vor Ort für die Installation und Inbetriebnahme benötigt wird.

Das gesamte System läuft vollautomatisch und kann durch Tests im hauseigenen Labor auf die jeweilige Abwasserzusammensetzung optimiert werden. Die typischen Summenparameter (BSB5, CSB, N, P, oTS) können so weit reduziert werden, dass das gereinigte Abwasser direkt in den Vorfluter oder ein öffentliches Kanalnetz eingeleitet werden kann. Die bei der Reinigung anfallenden Rückstände (Dick- und Dünnschlamm) können entwässert, nachvergoren und / oder direkt als Dünger verwertet werden.

Die Anlage kann an sich ändernde Bedingungen angepasst werden und dank des modularen Aufbaus kann das System für weitere Reinigungsziele erweitert und optimiert werden.

Die ClearFox® -Containeranlage wurde von unabhängigen Abwasserprüfinstituten geprüft und zertifiziert. Die biologisch wirksamen Module, haben neben der hohen Leistung, einen robusten, einfachen und wartungsarmen Betrieb bewiesen.

Anwendungsbeschreibung, Funktionsbeschreibung der Gülleaufbereitungsanlage

Die vorhandene Tankinfrastruktur, in der die Gülle aus der Produktion gelagert wird, wird bauseits zur Verfügung gestellt und kann angepasst und individuell aufgeteilt werden, so dass zwei Güllehalteabtrennungen oder Tanks entstehen.

Die eine Behältertrennwand verbleibt für die Aufnahme der Rohgülle aus der Produktion, die vorzugsweise an einem Ort bzw. bei einem Wasserstand gepumpt wird, bei dem eine effektive Absetzung stattgefunden hat. Die zweite Haltetrennwand bzw. die zweiten Haltetanks werden für die Lagerung der feinen Gülle benötigt, nachdem die Trennung (Schritt 1) stattgefunden hat. Im Gegensatz zum ersten Vorlagebehälter wird der Inhalt des zweiten Vorlagebehälters mit Hilfe von Rührwerken kontinuierlich durchmischt.

Diese Trennwände oder Tanks haben einen direkten Einfluss auf den Gesamtreinigungsgrad der Anlage.

Schlammbehandlung Stufe 1

Das Abwasser wird über einen Separator mechanisch behandelt, um Feststoffe abzutrennen und diese in einem Schlammtank zu sammeln und zu speichern. Das grob gereinigte Überstandsabwasser wird im Feinschlammabscheider gespeichert

Schlammbehandlung Schritt 2

Das Überstandswasser aus dieser Feinsuspensionstrennwand, das noch feine Schwebstoffe enthält, wird in den Eindicker gepumpt und dort behandelt. Im Eindicker werden Fällungs- und Flockungshilfsmittel zugegeben, um den Eindickungsprozess zu intensivieren. Diese Stoffe tragen dazu bei, dass sich Schlammflocken bilden, die sich leichter abtrennen lassen. Der entstehende Schlamm wird in den Abscheider geleitet, wo er weiter behandelt wird. Diese Feststoffe können als Düngemittel oder zur Fermentation verwendet werden.

Schlammbehandlung Schritt 3

Nach Abtrennung und Eindickung folgt eine Druckentspannungsflotation (DAF: Dissolved Air Flotation). In einer Polymeraufbereitungsstation werden Hilfsstoffe erzeugt, die den Fällungs- / Flockungs- und Flotationsprozess fördern. Diese werden dem ankommenden Abwasser vollautomatisch über Dosierpumpen zugegeben. Eine Mehrphasenpumpe sorgt dafür, dass der Wasserstrom ständig mit Luft gesättigt ist und dann über einen Rezirkulationsprozess in den Reaktor zurückgeführt wird.

Die Zugabe von Fällungsmitteln / Flockungshilfsmitteln bewirkt, dass sich in der Flüssigphase dispergierte Partikel (Feststoffteilchen, Tröpfchen, Moleküle, Ionen) zu größeren Flocken verbinden. Durch die Druckentlastung entstehen Mikroluftblasen, die von unten aufsteigen und die gebildeten Schlammflocken (Flotat) nach oben tragen, wo sie sich im oberen Teil des Reaktors ansammeln und durch einen Abstreifer abgeschieden oder durch eine kegelförmige Öffnung mit der Druckluft ausgetragen werden (Airlift-Prinzip).

Der aufschwimmende Flotationsschlamm wird abgetrennt und in den Schlammspeicher geleitet. Die Flotation und die chemische Behandlung erfolgen in der Regel in zwei oder drei Stufen. In der ersten Stufe wird ein Teil des Stickstoffs und des vorhandenen Phosphors chemisch gebunden und mit dem Feingut abgeschieden. Dieser Schlamm wird in der Regel mit geeigneten Polymeren als Dünger wiederverwertet. Das gereinigte Wasser wird in der Mitte entnommen und fließt in den Festbettreaktorbehälter.

Schlammbehandlung Schritt 4

Der Prozess im Festbettreaktor ist hydraulisch abgeglichen, permanent getaucht und belüftet, um sicherzustellen, dass sich reinigungswirksame Mikroorganismen auf der zur Verfügung stehenden Oberfläche ansiedeln und einen Biofilm bilden. Das kaskadierte Festbettsystem ist speziell darauf ausgelegt, einen optimierten Strömungsweg des Abwassers zu aufeinanderfolgenden Bereichen mit unterschiedlichen spezifischen Festbettoberflächen zu gewährleisten.

Dies führt zu einer effizienten Anpassung der Mikroorganismen an die Abwasserbelastung und zu einer ausgeglichenen Reinigungsleistung in Bezug auf den biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5) und den chemischen Sauerstoffbedarf (CSB), nahezu unabhängig von Belastungsschwankungen. Dieser Prozess ist notwendig, um die Umsetzung von Ammonium und organischem Stickstoff in nachfolgenden Biostufen zu beschleunigen.

Schlammbehandlung Stufe 5

Das restliche Abwasser durchläuft einen Lamellenschrägklärer-Behälter, um den in der Festbettbiologie gebildeten Sekundärschlamm abzutrennen. Dieser Schlamm wird wieder in den Schlammspeicherbehälter gepumpt.

Schlammbehandlung Schritt 6
In einem zusätzlichen Festbettreaktor-Modul, ähnlich wie in Stufe 5, wird der Stickstoff mit Hilfe von Bakterien unter ideal ausgelegten Umweltbedingungen abgebaut. Der im Vergleich zu häuslichen Abwässern wesentlich konzentriertere Stickstoff wird mit speziell entwickelten Festbettmaterialien abgebaut (Nitrifikation und Ammonifikation).

Diese maßgeschneiderte Oberfläche und die Belüftung maximieren die Abbaugeschwindigkeit der Bakterien, die den Stickstoff umsetzen. Es können Umsetzungsraten von mehr als 1 kg Ammonium-Stickstoff (NH4-N) pro m3 Reaktorvolumen erreicht werden.

Auch hier werden die Abwasserströme so optimiert, dass die an den kaskadierten Festbettflächen anhaftenden Mikroorganismen sich effizient an die Abwasserbelastung anpassen können und eine ausgeglichene Reinigungsleistung zu Nitrat nahezu unabhängig von Belastungsschwankungen erreicht wird.

Schlammbehandlung Schritt 7
Das im Festbettreaktor(N) gebildete Abwasser mit Nitrat wird nun in die zweite Haltetrennwand oder den Tank mit dem Rührwerk (Denitrifikationsbecken) zurückgepumpt. In diesem Feinschlammtank begünstigen die Kohlenstoffverbindungen im Schlamm den Denitrifikationsprozess, so dass das zurückgeführte nitratreiche Abwasser unter anoxischen Bedingungen (keine Sauerstoffzufuhr) auf natürliche Weise denitrifiziert und zu elementarem Stickstoff N2 umgewandelt wird und gleichzeitig das Rohabwasser vorgereinigt wird.

Elementarer Stickstoff N2 ist völlig ungefährlich und klimaneutral, da die Atmosphäre bereits von Natur aus zu 78% aus Stickstoffgas besteht. Der Prozess ist also eine völlig natürliche Reaktion, die durch technisch geschaffene Umweltbedingungen optimiert und beschleunigt wurde. In den N-Festbettreaktoren fällt im Gegensatz zu den C-Festbettreaktoren relativ wenig Schlamm an und kann vernachlässigt werden.

Das mechanisch und vollbiologisch gereinigte Abwasser kann in den nächstgelegenen Vorfluter oder in die Kanalisation eingeleitet oder zur Bewässerung verwendet werden. Die Feststoffe und der Schlamm aus dem Schlammspeicher können als Düngemittel verwendet werden. Alternativ können sie auch kompostiert oder getrocknet und vermarktet werden. Der modulare Aufbau ermöglicht die freie Kombinierbarkeit oder Ergänzung der einzelnen Einheiten nach Bedarf. Alle Anlagenteile sind mobil und können auch geleast werden.

Massenströme, Schlammakkumulation, flüssige Phase

Dieses Schema stellt einen einmaligen theoretischen Lauf dar, ohne zu berücksichtigen, dass:

a) das Überstandswasser (blau) in den Zulauf zurückgeführt wird und am Ende der flüssigen Phase zugeführt werden muss.
Somit ergibt sich letztendlich eine Volumenverteilung von 85-90% Wasser und 10-15% Schlamm, je nach Entwässerungsgrad bzw. weiterer Verwertung der anfallenden Feststoffe und den Möglichkeiten vor Ort.

b) die Luftphase in Gewichtsanteilen von N oder C, die klimafreundlich und geruchsneutral als N2 (normale Atemluft besteht zu 78% daraus) ausgestoßen wird.

c) ein Teil des Vorratsbehälters kann vor dem Zulauf als effektives Reaktionsvolumen genutzt werden. Hier finden Schlammeindickung, Eindickung, Denitrifikation und C-Abbau (Verlust von CO2 in der Gasphase) statt.

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