Landwirtschaftliche Industrie

Die moderne Landwirtschaft mit einem erhöhten Bestand pro m² ist ein komplexes, dynamisches und anspruchsvolles Geschäft. Die daraus resultierende Gülle und der landwirtschaftliche Abfluss stellen Herausforderungen für die Einhaltung der Umweltgesetzgebung dar. ClearFox® DeNitro ist eine effektive Kombination von Behandlungsverfahren, die die Nährstoffbelastung reduziert und den Landwirten höhere Besatzraten ermöglicht. Das ClearFox® Nitro-System kann Stickstoff aus der Gülle entfernen. Das bedeutet, dass die behandelte Gülle weiterhin auf Flächen in stickstoffgefährdeten Gebieten ausgebracht werden kann und nicht mehr vom Hof abtransportiert werden muss. Darüber hinaus können ClearFox® FBR-Module zur effektiven Behandlung von Hofabflüssen eingesetzt werden, um die Verunreinigung von Oberflächen- und Grundwasser zu verhindern.

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Sektor

 

wwt containerThe agricultural sector can pose a potentially serious source of water pollution. This pollution is mainly related to the agricultural slurry and residues. Nitrogen regulations limit the amount of nitrogen, and therefore slurry that can be landspread. So effective solutions are now required in order to remove the nitrogen from slurry to permit landspreading of these organic waste. The ClearFox® DeNitro is specifically designed for this task.

  • Advantages of the ClearFox® container system are;
  • Low investment costs
  • Turnkey systems (“Plug and Play”)
  • Modular design (different modules can be combined as needed) High cleaning performance for TS, CSB, BSB5, NH4N, NO3N
  • Adapts itself to the load, thus performance is almost independent of load variations
  • Stable cleaning performance
  • Robust operation and low maintenance
  • Low operating costs

In addition to the treatment of slurry, agricultural runoff from farmyards and milking parlours can also contain significant amounts of pollution that can impact surface water and groundwater. Collection and treatment of this runoff by clearfox FBR modules provides a very simple and user friendly method to prevent pollution and to comply with environmental legislation.

Herausforderungen

 

Slurry and farmyard residues are highly polluted and are characterized by a high proportion of nitrogen compounds, which cannot be discharged without accumulation in groundwater/surface waters. The future demand for treatment options for this type of wastewater is increasing, as the Nitrates Directive (91/676 / EEC) and the reorganization of the Fertilizer Ordinance of 31 March 2017 which extends the storage time of wastewater containing effluents and limits applications, calls for action.

The high pollutant load of this wastewater type provides challenges to many normal wastewater treatment technologies. In particular membrane based process technologies face major challenges with this wastewater. Our experience across a wide range of industrial wastewater means that we have the knowledge and the process technologies to handle this wastewater while maintaining low operational costs and without the need for membrane based technology.

This customized purification technology treats wastewater with a high nitrogen content in relation to carbonaceous compounds. The focus is on a simple, solution-based technology with low operating costs in the long-term. The system is flexible and applications can be tailor made to fit the needs of the client.

Pressure switchThis system can be adapted to changing conditions and thanks to the modular design, the system can be expanded and optimized for further cleaning goals.

The individual cleaning modules of the system have been in use for many years globally and in a wide variety of industrial applications. ClearFox® container modules consist of different technical components to achieve a physical, chemical and biological treatment during the liquid phase. All components are factory-installed in modular containers under factory conditions and tested in our factory in Germany, according to relevant industry standards. This is cost saving, reducing construction site services to a minimum, as far less time is spent on-site during installation and commissioning, due to the “Plug &Play” modular system.

The entire system runs fully automatically, and tests conducted by our in-house laboratory, allow us to optimized the entire system for the respective wastewater composition. The typical sum parameters (BOD5, COD, N, P, oTS) can be reduced to such an extent that the treated wastewater can be discharged directly into receiving waters or a public sewer network. The residues produced during the cleaning process (thick and thin sludge) can be dehydrated, post-fermented and / or recycled directly as fertilizer.

Lösung

 

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

Ein Teil des Tanks dient als Vorlagebehälter der Aufnahme der Rohgülle aus der Produktion, die vorzugsweise an einem Ort bzw. bei einem Wasserstand gepumpt wird, an dem eine effektive Absetzung stattgefunden hat. Der zweite Teil bzw. der zweite Tank wird 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 Tankbereiche oder Tanks haben einen direkten Einfluss auf den Gesamtreinigungsgrad der Anlage.

Güllebehandlung Stufe 1

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

Güllebehandlung Schritt 2

Das Überstandswasser aus dieser Feinstoffabscheidung, 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.

Güllebehandlung Schritt 3

DAFNach 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.

Güllebehandlung 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.

Güllebehandlung 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.

Güllebehandlung Schritt 6

FBR Fix Bed SystemIn einem weiteren Festbettreaktor-Modul, ähnlich wie in Schritt 5, wird der Stickstoff unter ideal ausgelegten Umgebungsbedingungen mit Bakterien 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.

Güllebehandlung Schritt 7

Das im Festbettreaktor(N) gebildete nitrathaltige Abwasser wird nun in den zweiten Tankbereich 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.

Die mechanisch und vollbiologisch gereinigten Abwässer für die landwirtschaftliche Industrie können 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, Schlammanfall, Flüssigphase

Dieses Schema stellt einen einmaligen theoretischen Durchlauf dar, wobei nicht berücksichtigt wird, dass

die Überstandswässer (blau) in den Zulauf zurückgeführt werden und am Ende der Flüssigphase zugeführt werden müssen.
Somit ergibt sich letztendlich eine Volumenverteilung von 85-90% Wasser und 10-15% Schlamm, je nach Entwässerungsgrad bzw. Weiterverwendung der anfallenden Feststoffe und den Möglichkeiten vor Ort.
die Luftphase in Gewichtsanteilen von N oder C, die klimafreundlich und geruchsneutral als N2 (normale Atemluft besteht zu 78% daraus) ausgestoßen wird.
kann ein Teil des Vorratsbehälters 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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