Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Untersuchung eines einfachen Verfahrens zur weitergehenden Phosphor-Elimination mittels Adsorptionsfilter. Das Hauptziel lag in der Entwicklung eines einfachen und kosteng\u00fcnstigen Verfahrens, welches in kleinen dezentralen Kl\u00e4ranlagen eingesetzt werden kann. Als Filtermaterial wurde gebrauchter Filterkies als Abfallprodukt aus der Trinkwasserenteisenung eingesetzt, welches gel\u00f6stes Phosphat durch Adsorption aus dem Abwasser entfernt. Weiterhin sollte untersucht werden, ob in den Filtern als Nebeneffekt eine weitergehende Nitratelimination \u00fcber Denitrifikation m\u00f6glich ist.
\nVeranlassung zu dieser Untersuchung sind die fehlenden einfachen Verfahren und angepassten Techniken einer weitergehenden N\u00e4hrstoffelimination in kleinen dezentralen Kl\u00e4ranlagen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer erste Schritt des Projektes lag in der Entwicklung eines Filtersystems (Versuchsanlage) im halbtechnischen Ma\u00dfstab in Zusammenarbeit mit der Lindenau Werft, Kiel, welches einfach aufgebaut werden kann, geringe Investitionen ben\u00f6tigt und eine vollst\u00e4ndige Durchstr\u00f6mung des Filters gew\u00e4hrleistet (hohe Effizienz).
\nDie Untersuchungsserien f\u00fcr die P-Elimnation gliederte sich in Containerversuche, wo Tracerversuche zur Beschreibung der Stofftransportverh\u00e4ltnisse im Filter und Phosphatdurchbruchversuche zur Beurteilung der Sorptionsleistung unter praxisnahen Bedingungen (biologisch vorgereinigtes Abwasser) durch Beschickung mit verschiedenen Zulaufmengen mit zeitlich hochaufgel\u00f6ster Bestimmung der Zu- und Ablaufkonzentration durchgef\u00fchrt wurden und in Laborversuche mit Sch\u00fcttelversuchen und S\u00e4ulenver-suchen zur Kl\u00e4rung der relevanten Adsorptionsparameter (Kapazit\u00e4t und Kinetik).
\nDie Untersuchungsserien f\u00fcr die N-Elimnation gliederte sich in Containerversuche mit unterschiedlichen Beschickungsvarianten (kontinuierlich, intermittierend) mit Bestimmung der Ablaufkonzentration (Nitrat, Ammonium) und des Redoxpotentials und in Methanolversuche im Labor zur Untersuchung des Einflusses der organischen Substanz auf die Denitrifikation<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Phosphat-Adsorptionsleistung in Abh\u00e4ngigkeit verschiedener Filtergeschwindigkeiten bzw. Phosphat-Belastungen wurde mit Hilfe von Phosphat-Durchbruchskurven untersucht. Die Berechnung
\nZulauf- versus Ablauffracht ergab eine durchschnittliche Beladung von 233 mg PO4-P pro kg Filterkies w\u00e4hrend der 3-monatigen Dauer eines Versuches.
\nDie begleitenden Laborversuche zum Phosphatadsorptionsverm\u00f6gen des Filterkieses unter statischen (Sch\u00fcttel- oder Batchversuch) und unter dynamischen (Transportversuch) Verh\u00e4ltnissen zeigten ein deutlich niedrigeres Adsorptionsverm\u00f6gen des Kieses als es im Versuchscontainer bestimmt werden konnte. Vermutlich parallel zur Sorption im Container stattfindende F\u00e4llungsreaktionen sind als Erkl\u00e4rung wahrscheinlich. Die Phosphat-R\u00fcckhalteleistung des untersuchten Substrates ist als au\u00dferordentlich hoch zu bewerten.
\nDas Sorptionsverhalten des Filterkies mit seiner por\u00f6sen Struktur wird deutlich durch kinetische Prozesse bestimmt. Die potentiell zur Verf\u00fcgung stehenden Sorptionsoberfl\u00e4chen lassen sich in solche, die spontan und in andere, die erst nach einer l\u00e4ngeren Gleichgewichtseinstellung zug\u00e4nglich sind, gliedern. Letztere befinden sich im Inneren der por\u00f6sen Aggregate; Phosphationen k\u00f6nnen also erst nach einem diffusiven Transport in den Aggregratinnenbereich adsorbiert werden.
\nDie Versuche zur weitergehenden Nitratelimination \u00fcber biologische Denitrifikation zeigten, da\u00df im kontinuierlichen Betrieb (permanenter Abwasserstrom) der Sauerstoffeintrag so hoch war, da\u00df die fakultativ anaeroben Mikroorganismen nicht auf eine Nitratatmung umschalteten, so da\u00df keine nennenswerte Nitrat-Reduktion stattfand. Im intermittierenden Betrieb hingegen fand aufgrund mangelnder interner, leicht verf\u00fcgbarer, organischer Substanz (Belebtschlamm) als Elektronendonator keine weitergehende Nitratelimination statt. Begleitende Laborversuche belegten, da\u00df bei ausreichendem Kohlenstoffangebot z.B. in Form von extern zugef\u00fchrtem Methanol eine Nitratelimination m\u00f6glich ist.
\nDie aus den Labor- und Feldversuchen gewonnenen Daten waren Grundlage f\u00fcr eine praxisnahe Bemessung von Filtern zur weitergehenden Phosphorelimination. Dabei war die Standzeit der Filter, d.h. die Einsatzdauer bis zur maximal geduldeten Phosphatkonzentration im Ablauf des Filters, ausschlaggebend. Modellrechnungen ergaben Standzeiten zwischen 10 bis 40 Jahren bei Filtergr\u00f6\u00dfen von 3,5 m$^3$\/Einwohner. Dies ist sehr positiv zu bewerten und zeigt die Machbarkeit der weitergehenden Phosphatelimination mittels Phosphatadsorptionsfilter. Die Praxistauglichkeit des Filterverfahrens wird allerdings durch eine begrenzte Verf\u00fcgbarkeit des Kieses eingeschr\u00e4nkt. Der Einsatz von Adsorptionsfiltern gem\u00e4\u00df des untersuchten Verfahrens ist daher nur in Kleinkl\u00e4ranlagen (bis 50 EWG) praktikabel, die aus gew\u00e4sser\u00f6kologischen Gr\u00fcnden besonderen Anforderungen hinsichtlich des Phosphatablaufwertes unterliegen. Der Filteraufbau kann relativ einfach gestaltet werden, wobei ein Kompromi\u00df zwischen erforderlicher Kontaktzeit und Filtergr\u00f6\u00dfe gefunden werden mu\u00df.
\nDurch das Forschungsvorhaben konnte die Eignung des getesteten Verfahrens gezeigt werden; dennoch sollten in einem Langzeitversuch, die berechneten langen Standzeiten des Filters \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
STARCK, H.-G. UND P. WIDMOSER (1995): Probleme der Abwasserreinigung in kleinen Landgemeinden. Schriftenreihe der Agrarw. Fak. der Universit\u00e4t Kiel 78, 221-229. Vortrag auf der Hochschultagung vom 10. Oktober 1995
\nStarck, H.-G. (1996): Wiederverwendung von verbrauchten Wasserwerkskies (Filterkies) aus der Trinkwasserenteisenung f\u00fcr die weitergehende Abwasserreinigung in kleinen Kl\u00e4ranlagen. Schriftenreihe des Instituts f\u00fcr Wasserwirtschaft und Landschafts\u00f6kologie der Christian-Albrechts-Universit\u00e4t zu Kiel. Heft 23, 83 Seiten. Dissertationsschrift<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, da\u00df eine weitergehende Phosphatelimination mittels verbrauchten Filterkies m\u00f6glich ist. Die vorgestellte Technik ist einfach und wartungsarm und daher f\u00fcr den Einsatz in Kleinkl\u00e4ranlagen geeignet. Der Einsatz des Verfahrens wird durch die Verf\u00fcgbarkeit geeigneter Filterkiese eingeschr\u00e4nkt. Bei einer Versch\u00e4rfung der gesetzlichen Anforderung hinsichtlich P-Elimination in kleinen Kl\u00e4ranlagen und gleichzeitiger Verbesserung der Verf\u00fcgbarkeit des Substrates (z.B. Sammelb\u00f6rsen) w\u00e4re dieses Verfahren relevant.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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