Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Da Deponiesickerwasser nach dem Stand der Technik unter Ber\u00fccksichtigung der im Abwasser enthaltenen Schadstoffe gereinigt werden muss, ist es von Interesse, effiziente Reinigungsverfahren zu entwickeln, die neben einem guten Preis-Leistungsverh\u00e4ltnis eine sp\u00fcrbare Entlastung der Umwelt bewirken. Erst nach Aussch\u00f6pfung des Reinigungsverm\u00f6gens aller biologischer Prozesse sollte auf teurere physikalisch-chemische Verfahren zur\u00fcckgegriffen werden.
\nIn Laborkl\u00e4ranlagen wird untersucht, ob Deponiesickerwasser durch zwei \u00fcber Membransysteme gekoppelte biologische Stufen gereinigt werden kann. Das minimale Reinigungsziel ist die Einhaltung der Grenzwerte nach Anhang 51 Oberirdische Ablagerungen von Abf\u00e4llen der Abwasserverordnung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen werden mit Sickerw\u00e4ssern der Brandenburger Deponien Sch\u00f6neiche und Vorketzin (Betreiber MEAB) durchgef\u00fchrt. In der ersten biologischen Reinigungsstufe sollen die leicht abbaubaren organischen Verbindungen degradiert und Stickstoff weitestgehend eliminiert werden. Nach Mikro- und Nanofiltration wird das aufkonzentrierte Sickerwasser (Teilstrom 10 – 30 %) zu einer zweiten biologischen Stufe geleitet. Hier werden die Mikroorganismen gezwungen, die in der ersten Stufe nicht eliminierten organischen Stoffe als ausschlie\u00dfliche N\u00e4hrstoffquellen zu reduzieren. Der \u00fcberwiegende Teil des Sickerwassers (70 – 90 %) kann als Permeat der Nanofiltration direkt in den Vorfluter geleitet werden. Das verminderte Abwasservolumen f\u00fchrt zu einer erheblichen Kostenreduzierung bei der Ausle-gung der zweiten Stufe. Zur Optimierung des Wirkungsgrades der zweiten Stufe werden die Reaktortypen Suspensionsreaktor, Wirbelschichtreaktor und Festbettreaktor getestet: Untersucht werden die Zu- und Abl\u00e4ufe gem\u00e4\u00df der in Anhang 51 festgelegten Einleitwerte.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Konzentration der Sickerwasserinhaltsstoffe ist stark abh\u00e4ngig von den Niederschlagsmengen zum jeweiligen Probennahmezeitpunkt sowie dem Grad der Ausf\u00e4llung von Partikeln, bedingt durch die Lage-rung des Sickerwassers. Das Verh\u00e4ltnis der Komponenten zueinander kann sich aufgrund des L\u00f6sungsverhaltens ebenfalls stark ver\u00e4ndern, (siehe Ergebnisteil des Zwischenberichts: Zulaufkonzentrationen von CSB und Gesamt-Stickstoff).
\nIn der jeweiligen Ausgangskonfiguration ist die organische Fracht des Sickerwassers aus der Deponie Sch\u00f6neiche durchschnittlich um 60 bis 70 % und des geringer belasteten aus Vorketzin um 50 % bakteriell abbaubar.
\nW\u00e4hrend des ersten Versuchslaufs kam es nach 150 Tagen zu einem starken Anstieg der Ammoniumkonzentration im Rohsickerwasser aus Sch\u00f6neiche. Das Verfahrensprinzip der vorgeschalteten Denitrifikation erwies sich sp\u00e4testens ab diesem Zeitpunkt als ungeeignet f\u00fcr eine zufriedenstellende Stickstoffelimination. Das im zweiten Reaktor der Biostufe 1 gebildete Nitrat (Nitrifikation) muss im Kreislauf in den vorderen Reaktor zur\u00fcckgepumpt werden. Gleichzeitig verl\u00e4sst ein Gro\u00dfteil des Nitrats die Stufe 1 \u00fcber die Mikrofiltrationsanlage. Au\u00dferdem konnten die Denitrifizierer die im Sickerwasser enthaltenen Kohlenstoffquellen nur unzureichend verwerten. Dies f\u00fchrte zu einem neuen Konzept der Anlagenkonfigurierung.
\nNach dem Umbau der Laborkl\u00e4ranlage wurde das Deponiesickerwasser in ein Nitrifikationsfestbett geleitet. Neben einer Reduzierung der organischen Belastung wurde das Ammonium zu Nitrat oxidiert und in ein Denitrifikationsfestbett geleitet. Als organische Kohlenstoffquelle diente Natriumacetat, das gleichzeitig die saure Nitratbildung abpufferte. Danach folgte ein Festbettreaktor mit heterotrophen Bakterien, die f\u00fcr den weiteren organischen Abbau des Sickerwassers vorgesehen waren.
\nW\u00e4hrend das Permeat der sich anschlie\u00dfenden Nanofiltrationsanlage eingeleitet wurde, musste das Konzentrat in einer zweiten Stufe nachbehandelt werden. Keiner der drei als zweite Stufe eingesetzten Fermentertypen (R\u00fchr-, Wirbelschicht- und Festbettreaktor) zeigte einen nennenswerten weitergehenden bakteriellen Abbau des Sickerwassers.
\nDies f\u00fchrte zu einer eingehenderen Untersuchung der organischen Restfracht des in Stufe 1 behandelten Sickerwassers. Der refrakt\u00e4re Rest besteht haupts\u00e4chlich aus Fulvos\u00e4uren, die durch die Nanofiltrationsanlage aufkonzentriert werden (Trenngrenze um 350 Dalton). Vergleiche der F\u00e4rbung und des Wellenl\u00e4ngenspektrums des NF-Konzentrats mit Referenzl\u00f6sungen von Humin- und Fulvos\u00e4uren belegen dies. Eine Aufnahme der Fulvos\u00e4uren durch Bakterien ist aufgrund der Molek\u00fclmasse von 800 bis 9000 nicht m\u00f6glich. Die maximale Permeabilit\u00e4t einer Bakterienzelle f\u00fcr die unspezifische Aufnahme von Makromolek\u00fclen liegt bei einer Molek\u00fclmasse von 600. Da Fulvos\u00e4uren Ab- bzw. Umbauprodukte des Lignins sind, bieten sich Holz abbauende Braun- und Wei\u00dff\u00e4ulepilze als biologische Alternative zur konventionellen weitergehenden Sickerwasserreinigung an. In ersten Sch\u00fcttelkulturen werden zur Zeit 14 verschiedene Pilzarten bez\u00fcglich ihres Abbaus des NF-Konzentrats getestet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Beiratssitzung am 04.09.00 nach Vorlage eines Zwischenberichts<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ausgangskonfiguration der Zweistufen-Biologie hat sich nur bei geringeren Belastungen des Deponiesickerwassers bew\u00e4hrt. Durch Umbau der Stufe 1 konnte Stickstoff bei wesentlich h\u00f6heren Zulaufkonzentrationen besser aus dem Sickerwasser entfernt werden. Hier bestehen aber noch weitere M\u00f6glichkeiten der Optimierung: Werden im ersten Festbett zun\u00e4chst die bakteriell abbaubaren organischen Stoffe reduziert, k\u00f6nnen sich die Ammoniumoxidierer in zweiten Festbett unbeeinflusst von schneller wachsenden Bakterien ansiedeln und ihre Aufgabe besser erf\u00fcllen.
\nEin bakterieller Abbau des refrakt\u00e4ren Rest-CSB in Biostufe 2 ist aufgrund der Molek\u00fclgr\u00f6\u00dfe der Huminstoffe in vertretbaren Zeitr\u00e4umen nicht m\u00f6glich. Huminstoffe lassen sich allerdings durch Braun- und Wei\u00dff\u00e4ulepilze abbauen. Erste Versuche mit Reinkulturen laufen.
\nSowohl f\u00fcr Biostufe 1 als auch f\u00fcr Stufe 2 besteht weiter Forschungsbedarf.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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