Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In der industriellen Abwasserbehandlung wird fortw\u00e4hrend nach neuen, vorteilhafteren Verfahrenstechniken gesucht. Die Mikrofiltration kann die Leistungsf\u00e4higkeit einer biologischen Behandlung deutlich verbessern. Der filtrierte Ablauf ist feststofffrei. Damit wird eine Qualit\u00e4t erreicht, die es erm\u00f6glicht, das behandelte Abwasser als Brauchwasser einer Mehrfachnutzung zuzuf\u00fchren. Der belebte Schlamm wird durch die Mikrofiltration vollst\u00e4ndig zur\u00fcckgehalten. Die gezielte Anreicherung spezialisierten Bioz\u00f6nosen, gerade im anaeroben Milieu problematisch, wird damit m\u00f6glich. Ziel der Untersuchungen war es, die Auswirkungen der Verfahrenstechnik auf die biologische Leistungsf\u00e4higkeit zu untersuchen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen der Auswirkungen der Verfahrenstechnik der Querstrom Mikrofiltration auf die Leistungsf\u00e4higkeit aerober und anaerober biologischer Schl\u00e4mme wurden in halbtechnischen Ma\u00dfstab in mehreren Versuchsreihen durchgef\u00fchrt. In Vorversuchen (100 l Reaktoren) waren die Auswirkungen va-riierter Maschinentechnik (Pumpen, Membranen, Druckhalteventile) herauszuarbeiten. Das Bauteil, welches den gr\u00f6\u00dften Einflu\u00df aus\u00fcbt (hier: die Pumpen), wurden weitere Versuchsreihen angesetzt. Die Flockenstruktur, Parameter der biologischen Leistungsf\u00e4higkeit und der Filtrierbarkeit, wird durch Pumpvorg\u00e4nge nachhaltig beeinflu\u00dft. Die Zerfallsrate war in Abh\u00e4ngigkeit der Pumpen zu untersuchen.
\nAn Hand der Ergebnisse wurde die membrantechnische Erg\u00e4nzung einer bestehenden halbtechnischen Anaerobanlage (3 Reaktoren \u00e1 4 m3) konzipiert und betrieben. Die Steigerung, bzw. der Erhalt der biologischen Schlammaktivit\u00e4t war die Vorgabe, an der sich die Betriebsweise der Membranfiltration orientieren mu\u00dfte. Die Bestimmung der Aktivit\u00e4t erfolgte \u00fcber einfache Batchtests, in denen die Gasproduktion bestimmt wurde. Die Membranfiltration wurde f\u00fcllstandsgeregelt diskontinuierlich, bzw. kontinuierlich mit Permeatr\u00fcckf\u00fchrung betrieben. Zur Vorabtrennung des Schlammes wurde zeitweise ein Nachkl\u00e4rbecken eingesetzt. Zum Vergleich wurde ein mit schwimmendem Festbett gef\u00fcllter Reaktor parallel betrieben. Als Substrate wurde Kartoffelfruchtwasser, essigs\u00e4urehaltiges Abwasser und aufgel\u00f6ste und anges\u00e4uerte Spr\u00fchs\u00fc\u00dfmolkepulver eingesetzt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Aerobe Untersuchungen:
\nIn den Testreihen wurden verschiedene Pumpen und Schieber auf ihre Eignungsf\u00e4higkeit beim Einsatz in einer Membranfiltration untersucht. Batchversuche waren bewu\u00dft auf die Sch\u00e4digung der Flocke ausgerichtet. Schonende Einfl\u00fcsse, wie geringere Umw\u00e4lzraten, oder regenerierende, wie eine Substratzugabe, wurden vermieden. Als Schlamm wurde frischer \u00dcberschu\u00dfschlamm einer kommunalen Kl\u00e4ranlage eingesetzt. Als Ergebnis der Pumpen konnte gezeigt werden, da\u00df Zwangsf\u00f6rder weniger Schaden an der Flockenstruktur anrichten und daher f\u00fcr den Einsatz in einer Biomassenseparation besser geeignet sind als Kreiselpumpen. F\u00fcr die Druckhalteventile ist eine solch klare Aussage nicht m\u00f6glich. Die verschiedenen Bauformen zeigten mehr oder weniger die gleiche Einflu\u00dfnahme auf die Flockenstruktur. Dagegen war der Druckabfall am Ventil ein sehr bestimmender Faktor f\u00fcr die Flockenstruktur. Ein Druckabfall von 2,2 bar am Schieber f\u00fchrte generell zu einer deutlichen Zunahme der feinsten Partikel. Die untersuchten Membranen, eine Ultrafiltration und eine Mikrofiltration, reagierten unterschiedlich auf die Zerst\u00f6rung der Flocken. Die offenere Mikrofiltrationsmembran reagierte sehr sensibel auf eine Zunahme der feinsten Partikel: der Flu\u00df der Ultrafiltrationsmembran wurde teilweise unterschritten. Bei bei-den Membranen bewirkte eine h\u00f6herer transmembraner Druck nur zu Beginn der Versuche h\u00f6here Flu\u00dfraten. Nachfolgend reduzierten sich die Werte parallel zur Zunahme der Tr\u00fcbung. Die Ursache f\u00fcr die Abnahme wird daher in der Kompaktierung und Verdichtung der Deckschicht gesehen, bedingt durch einen h\u00f6heren Anteil an feinsten Partikeln. Die Kinetik einer Membranbiologie unterscheidet von der einer konventionellen Belebung, Untersuchungen zur Bestimmung der Zerfallsrate, des Schlammwachstums und der Stickstoffumsetzung zeigen. F\u00fcr die zuk\u00fcnftige Anwendung von Membran-Bioreaktoren er\u00f6ffnet sich hier ein wichtiges Arbeitsgebiet weiterer Forschungst\u00e4tigkeit.
\nAnaerobe Untersuchungen:
\nAls wesentliche Aussage der halbtechnischen Versuche mu\u00df festgehalten werden, da\u00df Membran-Bioreaktoren in keinem Fall leistungsf\u00e4higer sind als ein parallel eingesetzte Festbettreaktor. Mit dem Festbettreaktor konnten Raumbelastungen von 13 – 15 kg CSB\/(m3\u00b7d) unter betriebsstabilen Bedingungen umgesetzt werden. Mit den membranunterst\u00fctzten Reaktoren konnten dagegen nur 6 – 7 kg CSB\/(m3\u00b7d) umgesetzt werden. Dieser Wert war unabh\u00e4ngig von der Betriebsweise der Reaktoren, wobei folgende Str\u00f6me der Membraneinheit zugef\u00fchrt wurden: der gesamte Reaktorinhalt, Ablauf einer Nachkl\u00e4rung und \u00dcberlauf des Reaktors. Dar\u00fcber hinaus wurde die Kombination Festbettreaktor und Membranfiltrationseinheit untersucht. Die Ergebnisse der Aktivit\u00e4tstests belegen, da\u00df die mechanische Beanspruchung des Schlammes urs\u00e4chlich f\u00fcr die mangelnde Leistungsf\u00e4higkeit ist. Im zweiten Einsatzfall wurde daher die Zielsetzung verfolgt, den Schlamm dadurch zu schonen, da\u00df die maximale t\u00e4gliche Laufzeit auf 8 – 12 h begrenzt wurde. Um die reduzierte hydraulische Leistungsf\u00e4higkeit des Systems auszugleichen wurde die Zahl der angeschlossenen Membranmodule verdoppelt. Im Versuchs-verlauf zeigte sich, da\u00df die Flu\u00dfrate der 4 hintereinander geschalteten Module nicht ausreichte, um den Reaktorzulauf so weit zu erh\u00f6hen, da\u00df der Reaktor an seine biologische Leistungsgrenze gef\u00fchrt werden konnte. In den Versuchsreihen zu den Auswirkungen kontinuierlicher, bzw. diskontinuierlicher Betriebsweise wurden mit aufgel\u00f6stem und anges\u00e4uertem Spr\u00fchs\u00fc\u00dfmolkepulver als Substrat deutlich h\u00f6here Raumbelastungen erzielt, als mit den anderen Substraten. Die Frage, ob die kontinuierliche oder die diskontinuierliche Betriebsweise zu einer besseren biologischen Leistungsf\u00e4higkeit f\u00fchrt, kann an dieser Stelle nicht eindeutig beantwortet werden, es zeigten sich jedoch leichte Vorteile f\u00fcr die diskonti-nuierliche Betriebsweise. Ein signifikanter Unterschied kann nicht herausgearbeitet werden, so da\u00df beide Ans\u00e4tze gleichberechtigt nebeneinander stehen. Ein deutlicher Vorteil der Diskontinuit\u00e4t zeigt sich bei den Flu\u00dfraten der angeschlossenen Membranen. Das bedeutet, da\u00df mit der diskontinuierlichen Betriebsweise ein systeminterner Reinigungsmechanismus zur Verf\u00fcgung steht, der in den bisherigen Modellen zur scherkraftlimitierten Deckschichtbildung nicht enthalten sein kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vortr\u00e4ge: WEF Toronto, 1995, IAWQ Singapore, 1996, NVA Amsterdam 1996,
\nDissertation: Martin Brockmann, Heft 98 der Ver\u00f6ffentlichungen des Institut f\u00fcr Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der Universit\u00e4t Hannover<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Zukunft der aeroben membranunterst\u00fctzten Abwasserreinigung wird wegen der deutlich geringeren Betriebs- und Wartungskosten in der Anwendung der Niederdruckmembranen liegen. Die Anwendung in der anaeroben Abwasserreinigung wird nach den vorliegenden Ergebnissen als eine L\u00f6sung f\u00fcr Sonderf\u00e4lle angesehen. Erst in enger Kopplung mit produktionsintegrierter Kreislaufschlie\u00dfung von Wasserstr\u00f6men kann sich eine wirtschaftlich sinnvolle Anwendung erschlie\u00dfen. F\u00fcr die anwendungsorientierte Forschung bieten sich weitere Ans\u00e4tze, z.B. die Technik der Niederdruckmembranen f\u00fcr den Einsatz in Anaerobreaktoren nutzbar zu machen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens In der industriellen Abwasserbehandlung wird fortw\u00e4hrend nach neuen, vorteilhafteren Verfahrenstechniken gesucht. Die Mikrofiltration kann die Leistungsf\u00e4higkeit einer biologischen Behandlung deutlich verbessern. Der filtrierte Ablauf ist feststofffrei. Damit wird eine Qualit\u00e4t erreicht, die es erm\u00f6glicht, das behandelte Abwasser als Brauchwasser einer Mehrfachnutzung zuzuf\u00fchren. Der belebte Schlamm wird durch die Mikrofiltration vollst\u00e4ndig […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[64,51,53],"class_list":["post-19659","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-niedersachsen","tag-ressourcenschonung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"02387\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-02387-ki.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"434.462,60","dbu_projektdatenbank_firma":"Universit\u00e4t HannoverInstitut f\u00fcr Siedlungswasserwirtschaft undAbfalltechnik","dbu_projektdatenbank_strasse":"Welfengarten 1","dbu_projektdatenbank_plz_str":"30167","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Hannover","dbu_projektdatenbank_p_von":"1993-12-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"1996-06-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 7 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0511\/762-","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Niedersachsen","dbu_projektdatenbank_foerderber":"9","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/19659","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/19659\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":32662,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/19659\/revisions\/32662"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=19659"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=19659"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=19659"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}