Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Auf kommunalen Kl\u00e4ranlagen war bisher die Verbesserung der Reinigungsleistungen insbesondere die Ert\u00fcchtigung zur Stickstoffeliminierung mit einem Anstieg des spezifischen Energieeinsatzes verbunden. Im Interesse einer Reduzierung des CO2-Aussto\u00dfes aus Industrie und Haushalt muss auch der zur Abwassereinigung notwendige spezifische Energieeinsatz kritischer als bisher betrachtet werden. Ziele des Vorhabens sind daher, die Minimierung des Energieaufwandes f\u00fcr die Abwasserreinigung, die Erprobung eines aus mehreren Komponenten bestehenden energieoptimierten Kl\u00e4ranlagenkonzeptes sowie die Ermittlung von versuchstechnisch abgesicherten Bemessungsparametern f\u00fcr den Einsatz im technischen Ma\u00dfstab.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEine signifikante Energieoptimierung ist bei der Abwassereinigung m\u00f6glich, wenn die Ans\u00e4tze: a) verst\u00e4rkte Nutzung von Anaerobtechniken, b) Einsatz von Festbettsystemen und c) Minderung des Energieaufwandes f\u00fcr die peripheren Einrichtungen verfolgt werden.
\nDiese drei Ans\u00e4tze sollten in einem System bestehend aus einem w\u00e4rmetechnisch optimierten Emscherbrunnen, einem Anaerobfilter, einem denitrifizierenden Festbettreaktor sowie einen Nitrifikationstropfk\u00f6rper verbunden werden. Entscheidend war dabei die Verminderung des Energieverbrauches, die durch die intensivierte anaerobe Vorreinigung im Anaerobfilter und den Einsatz eines nat\u00fcrlich bel\u00fcfteten Tropfk\u00f6rpers erreicht wird. Die Gesamtbilanz ist weiter zu verbessern durch die Gewinnung von Biogas am Emscherbrunnen und am Anaerobfilter. Daher sollten in erster Linie die Anaerobprozesse im optimierten Emscherbrunnen und im Anaerobfilter unter psychrophilen Temperaturverh\u00e4ltnissen untersucht werden. Untersuchungsparameter waren insbe-sondere die Eliminationsleistung des Anaerobfilters in Ab-h\u00e4ngigkeit von der Temperatur sowie die Biogaserzeugung und Zusammensetzung. Weiterhin wurde die Reinigungsleistung des Gesamtsystems und insbesondere auch die erreichbare Stickstoffeliminierung unter variablen Vorreinigungsleistungen untersucht. Eine Bilanzierung der wesentlichsten Abwasser- und Schlammparameter wurde ebenfalls vorgenommen. Im Ergebnis der vom ISA durchgef\u00fchrten Untersuchungen wurden gesicherte Bemessungsparameter f\u00fcr die Umsetzung in den technischen Ma\u00dfstab erwartet. Die konstruktive Umsetzung in ein Fertigteilkonzept sollte durch die Fa. Rhebau erfolgen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die CSB- und BSB5-Elimination im Emscherbrunnen (EB) war sehr eng an die Elimination der abfiltrierbaren Stoffe gekoppelt. Diese wurden in nahezu allen Versuchsphasen auf Konzentrationen zwischen 75 und 150 mg\/l eliminiert. Im Emscherbrunnen entwickelte sich eine stabile Methang\u00e4rung erst nach einer l\u00e4ngeren Einarbeitungsphase von etwa 200 Tagen.
\nIm Anaerobfilter erfolgte ohne Zufuhr von Fremdenergie ein CSB-Abbau mit Wirkungsgraden zwischen 30 und 70%. Es konnte eine deutliche Abh\u00e4ngigkeit von der Bruttodurchflusszeit festgestellt werden. Ein nahezu linearer Zusammenhang zeigte sich f\u00fcr die CSB-Elimination zur Zulaufkonzentration. So wurden bei niedrigen CSB-Konzentrationen im Ablauf des EB von durch-schnittlich 200 mg\/l etwa 100 mg\/l eliminiert, w\u00e4hrend bei hohen CSB-Konzentrationen von 400 mg\/l etwa 230 mg\/l abgebaut wurden. Die BSB5 – Ablaufkonzentrationen lagen \u00fcber mehrere Wochen unter 40 mg\/l. Analog zum Emscherbrunnen ben\u00f6tigte der Anaerobfilter ebenfalls eine Einarbeitungszeit von etwa 200 Tagen. Ab dann konnte eine stabile Gasbildung beobachtet werden, die in den Sommermonaten im Wochenmittel Werte zwischen 15 bis 23 l pro Tag und in den Wintermonaten 98\/99 bei Abwassertemperaturen von 7 bis 8\u00b0C immer noch 1 bis 2 l Biogas pro Tag erreichte. Die Biogaserzeugung zeigte eine exponentielle Abh\u00e4ngigkeit von der Temperatur.
\nIn der anoxisch-aeroben Nachbehandlungsstufe wurden die organischen Verbindungen weiter reduziert, so dass die Mindestanforderungen der Kl\u00e4ranlagengr\u00f6\u00dfenklassen 3 und 4 f\u00fcr die Parameter BSB5 und CSB sicher eingehalten werden konnten. Im Tropfk\u00f6rper etablierte sich eine stabile Nitrifikation mit volumenspezifischen Nitrifikationsraten von 40 bis 80 g\/m\u00b3*d in Abh\u00e4ngigkeit von der Zulaufkonzentration und der Raumbelastung.
\nZur Optimierung der Denitrifikation wurden verschiedene Verschaltungen der anoxischen Festbettreaktoren untersucht. Es zeigte sich, dass die Reihenschaltung betrieblich sehr g\u00fcnstig war. Die Mindestanforderungen der KA-Gr\u00f6\u00dfenklasse 3 von 18 mg Nanorg konnten mit 70% Wahrscheinlichkeit am KA-Standort Aachen Soers eingehalten werden.
\nIn allen Reaktoren wurde eine sehr niedrige \u00dcberschussschlammproduktion festgestellt. Im Anaerobfilter lag diese bei max. 0,064 kg TR\/kg CSBzu und im Tropfk\u00f6rper bei 0,1 kg TR\/kg CSBzu. Dadurch und aufgrund der guten Eindickeigenschaften der \u00dcberschussschl\u00e4mme ist eine Vereinfachung der Schlammbehandlung m\u00f6glich.
\nIn der Energiebilanz, die anhand einer Hochrechnung, basierend auf konservativen Ausgangswerten f\u00fcr die Anschlussgr\u00f6\u00dfe 4.000 Einwohner, erfolgte, zeigte sich, dass der Energiebedarf des energieoptimierten KA-Systems um etwa 70% niedriger liegt im Vergleich zum theoretisch erzielbaren optimalsten Wert einer Belebungsanlage mit simultaner aerober Stabilisierung. Die Biogasproduktion reicht in den Sommermonaten aus, um den Energiebe-darf f\u00fcr den Betrieb des energieoptimierten KA-Systems allein durch Biogasverstromung in einem auf dem Markt befindlichen Kleinst-BHKW zu decken.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Kontaktadressen:
\nRWTH Aachen ISA Institut f\u00fcr Siedlungswasserwirtschaft, Mies-van-der-Rohe-Stra\u00dfe 1, 52074 Aachen, Ansprechpartner: Herr Ri\u00dfe, Tel. 0241\/805207, Fax 8888-285;
\nFirma Rhebau Rheinische Beton- und Bauindustrie GmbH & Co. D\u00fcssel-dorfer Stra\u00dfe 118, 41541 Dormagen, Ansprechpartner: Herr Gester, Tel. 02133\/7703-0.
\nVer\u00f6ffentlichungen: Pr\u00e4sentation der Ergebnisse in Vortr\u00e4gen auf Fachtagungen<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es konnte in halbtechnischen Versuchen nachgewiesen werden, dass es m\u00f6glich ist, einen Anaerobfilter zur energetisch g\u00fcnstigen Vorbehandlung auch relativ gering belasteter Substrate, wie z.B. kommunales Abwasser, erfolgreich einzusetzen. Im Zusammenwirken mit einer ebenfalls energetisch g\u00fcnstig gestalteten aeroben Nachreinigung kann der Energiebedarf f\u00fcr die Abwasserreinigung insgesamt um mindesten 70% im Vergleich zur simultanen aeroben Stabilisierung vermindert werden. Im Vergleich zum Belebungsverfahren f\u00e4llt ca. 2\/3 weniger \u00dcberschlussschlamm an. Anhand der ermittelten Bemessungswerte ist es m\u00f6glich, die Reaktoren des energetisch optimierten KA-Systems zu dimensionieren<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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