Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die biologische Reinigung kommunaler Abw\u00e4sser mit einem \u00fcberstauten Festbett und dem Ziel einer weitergehenden Abwasserreinigung ist nicht dem Stand der Technik zuzuordnen. Ein auf diese Art und Weise realisiertes Verfahren, bei dem Abwasser vor Eintritt in den Reaktor mit Sauerstoff beladen wird und eine ruhende Tr\u00e4germaterialsch\u00fcttung durchstr\u00f6mt, war bislang vorwiegend im industriellen Bereich eingesetzt.
\nEine grundlegende Fragestellung des Projektes war die \u00dcbertragbarkeit der Erkenntnisse von Industrieabwasser auf kommunales Abwasser. Hierzu wurde vom ATZ EVUS eine Pilotkl\u00e4ranlage mit 2 Festbettreaktoren bereitgestellt, die mit vorgekl\u00e4rtem Abwasser der Stadt Sulzbach-Rosenberg betrieben werden konnte. Eine besondere Variante der weitergehenden Abwasserreinigung in Bezug auf Stickstoffelimination stellt das Verfahren der geregelten alternierenden Denitrifikation dar. Im Projekt war zun\u00e4chst abzukl\u00e4ren, ob das f\u00fcr Submersreaktoren (Belebtschlammverfahren) bereits optimierte N-Eliminationsverfahren der alternierenden Denitrifikation auch auf die Festbettechnologie erfolgreich zu \u00fcbertragen war. Als Beurteilungskriterium wurden die erzielbaren Ablaufwerte sowie die in dem Tr\u00e4germaterial erreichten Raumumsatzleistungen herangezogen. Zum direkten Vergleich wurde diese der mit konventioneller Verfahrenstechnik erreichbaren Raumumsatzleistung gegen\u00fcbergestellt. Daraus sollte beurteilt werden, ob die aus dem industriellen Einsatz bekannten Vorz\u00fcge der Festbetttechnologie, wie beispielsweise eine Platzersparnis gegen\u00fcber dem Belebungsverfahren, tats\u00e4chlich auch bei kommunalem Abwasser zutreffen.
\nDurch den parallelen Betrieb einer Submersanlage und einer Festbettanlage nach dem Verfahren der geregelten alternierenden Denitrifikation, sollte dieser Vergleich verifiziert werden. Auch hinsichtlich der Suspensa-Eliminationsleistungen sowie der Einhaltung von Ablaufwerten f\u00fcr abfiltrierbare Stoffe sollte das Festbettverfahren mit dem Belebungsverfahren verglichen werden. Zum Test der Praxistauglichkeit wurde auch die Resistenz des Festbettverfahrens gegen\u00fcber Schwankungen der hydraulischen Belastung untersucht. Auch die aus industriellen Anwendungen bekannte Widerstandsf\u00e4higkeit der Festbettbiologie gegen\u00fcber toxischen St\u00f6\u00dfen sollte anhand einer mit kommunalen abwasserbetriebenen Anlagen \u00fcberpr\u00fcft werden. Durch den parallelen Betrieb von Festbett- und Submerstechnologie wurde unter vergleichbaren Bedingungen \u00fcberpr\u00fcft, wie leistungsf\u00e4hig sich mit kommunalem Abwasser betriebene Festbettreaktoren gegen\u00fcber einer Submersbiologie hinsichtlich toxischen Belastungen verhalten. F\u00fcr einen praktischen Einsatz neuer Verfahrenstechniken stellt die Betriebssicherheit in Bezug auf die Einhaltung von Grenzwerten sowie einer funktionierenden Verfahrenstechnik einen weiteren wichtigen Aspekt dar, welchen es zu untersuchen galt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde im gesamten Versuchszeitraum an der im Technikum des ATZ EVUS aufgebauten Festbettanlage sowie der bereits bestehenden Submersanlage durchgef\u00fchrt. Verschiedene im Verlauf des Projektes auftauchende Fragestellungen wurden durch den Betrieb einer Laboranlage abgekl\u00e4rt. Der Aufbau der Festbettanlage incl. Probenehmer, die Installation der Steuerung sowie auch die im Verlauf des Projektes notwendigen \u00c4nderungen an der Anlage, wie beispielsweise die Programmierung der Steuerung, der Aufbau der Filtrationsmodule sowie die Betreuung der Online-Analysatoren, wurde von Mitarbeitern des ATZ EVUS durchgef\u00fchrt. Die anfallenden Analysen wurden dabei im Labor des ATZ EVUS untersucht. Zur wissenschaftlichen Begleitung des Projektes konnte Herr Prof. Dr. J. Winter vom Institut f\u00fcr Ingenieurbiologie der Technischen Universit\u00e4t Karlsruhe (fr\u00fcher Universit\u00e4t Regensburg) mit hinzugewonnen werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Verfahren der alternierenden Denitrifikation konnte mit insgesamt zufriedenstellenden Ergebnissen auf der Festbettanlage installiert werden. Dabei war der Ammoniumabbau stark von der geeigneten Verfahrensf\u00fchrung, insbesondere der richtigen Kombination von Zulaufmengen und Dauer der Phasenzeiten, beeinflu\u00dft. Die Verfahrensf\u00fchrung beeinflu\u00dfte den CSB-Abbau nicht so gravierend wie den Ammoniumabbau. Frachtschwankungen im CSB-Zulauf, wie auch hydraulische Schwankungen, konnten von der Anlage sehr gut abgepuffert werden. Auch hinsichtlich der Suspensaelimination wurden sehr zufriedenstellende Ergebnisse erreicht: Auch ohne Nachkl\u00e4rung unterschritt die Festbettanlage bei optimaler Verfahrensf\u00fchrung einen Grenzwert von 20 mg\/l. Die Betriebssicherheit war bei t\u00e4glicher R\u00fccksp\u00fclung gew\u00e4hrleistet.
\nIm Vergleich mit der parallel betriebenen Belebtschlammanlage wurden um 150 % h\u00f6here volumenbezogene Ammoniumabbauleistungen und um 200 % h\u00f6here volumenbezogene Denitrifikationsleistungen durch die Festbettanlage erbracht. Die volumenbezogene Suspensaeliminationsleistung lag um ca. 300 % \u00fcber der der Belebungsanlage. Die beim R\u00fccksp\u00fclen ausgetragenen \u00dcberschu\u00dfschlammengen der Festbettanlage betrugen – auf den zugef\u00fchrten BSB5 bezogen – nur die H\u00e4lfte der durch die Belebungsanlage produzierten \u00dcberschu\u00dfschl\u00e4mme.
\nZum Vergleich der Widerstandsf\u00e4higkeit gegen\u00fcber einem toxischen Schock wurden beide Verfahren in drei Laborreaktoren mit einem Phenolschock beaufschlagt. CSB-Abbauleistungen wie auch die Ablaufwerte wurden von dem toxischen Sto\u00df in den Festbetten wie auch im Belebungsreaktor nicht verschlechtert. Die Festbettreaktoren konnten den Einflu\u00df des Phenolsto\u00dfes auf die Ammonium- und Gesamtstickstoffabbauleistungen im Gegensatz zur Belebungsanlage gut abpuffern. Die Ergebnisse zeigten, da\u00df offensichtlich der Biofilm selbst eine gewisse Schutzwirkung, z. B. den Nitrifikanten gegen\u00fcber, bietet. Vermutlich durch die absorbierende Wirkung der Aktivkohle bedingt, verursachte der toxische Sto\u00df im Aktivkohlereaktor die geringsten Beeintr\u00e4chtigungen der Reinigungsleistung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Resultierend aus den positiven Ergebnissen wird ein Unternehmen eine Kooperation mit dem ATZ EVUS eingehen, um das Verfahren der alternierenden Denitrifikation mit Festbettechnologie zu \u00fcbernehmen bzw. in die bestehende Technik zu integrieren.
\nDas Projekt bildet zudem die Grundlage f\u00fcr weitere Entwicklungsvorhaben. Im Rahmen von Beratungst\u00e4tigkeiten des ATZ EVUS bei verschiedenen Kommunen konnte z. B. bei der Erstellung von Konzeptstudien jeweils auch die Festbettechnologie als alternatives Abwasserreinigungsverfahren in die Diskussion gebracht werden.
\nDie Ergebnisse des durchgef\u00fchrten Projekts wurden in der Fachzeitschrift gwa sowie den Berichten der Abwassertechnischen Vereinigung ver\u00f6ffentlicht. Im Verlauf des Jahres 1996 wurden sie bei Posterpr\u00e4sentationen auf der DECHEMA wie auch auf der GVC-Tagung sowie im Rahmen eines Vortrags beim VDI\/VDE-Arbeitskreis Bio- und Umwelttechnik \u00f6ffentlich pr\u00e4sentiert.
\nKontakte: Dr. F. Bischof, A. Wei\u00df, ATZ-EVUS<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Verfahren der alternierenden Denitrifikation konnte trotz der von der Universit\u00e4t Stuttgart teils als schwach identifizierten Stickstoffelimination mit insgesamt zufriedenstellenden, in einzelnen Versuchsabschnitten auch mit guten Ergebnissen, auf der Festbettanlage installiert werden. Dabei war der Ammoniumabbau stark von der richtigen Verfahrensf\u00fchrung, insbesondere der richtigen Kombination von Zulaufmengen und Dauer der Phasenzeiten, beeinflu\u00dft. \u00dcber das durchgef\u00fchrte Projekt hinaus ist auch Weiterentwicklungsbedarf deutlich geworden, insbesondere bez\u00fcglich der Sauerstoffzuf\u00fchrung, die allein bis zu 70 % der Betriebskosten ausmachen kann, und der automatischen R\u00fccksp\u00fclung der Festbetten.
\nAufgrund der sehr verschiedenen wechselnden Verfahrensf\u00fchrungen sind quantifizierbare Kosten f\u00fcr technische L\u00f6sungen in DM pro m3 oder kW\/h pro m3 ausgedr\u00fcckt im Rahmen des Vorhabens noch nicht absch\u00e4tzbar gewesen. Energiekosten, wie beispielsweise bei konventionellen Kl\u00e4rverfahren, wie f\u00fcr Hebewerke, Schlammr\u00e4ume, Pumpen schlagen kaum zu Buche; so mu\u00df z. B. kein interner Nitratkreislauf gepumpt werden.
\nLeider konnte eine \u00dcbertragung des Verfahrens auf die kommunale Kl\u00e4ranlage der Ortschaft Nossen\/Sachsen noch nicht erreicht werden. Das ATZ EVUS geht aber davon aus, da\u00df das entwickelte Verfahren insbesondere aufgrund deutlicher betriebswirtschaftlicher Vorteile und der erreichbaren Betriebssicherheit in den Markt eingef\u00fchrt werden kann. Insgesamt wurden die Ziele des Projektes mit Erfolgen erreicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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