Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel der letzten Projektphase war es, mit einer Langzeit-Praxiserprobung das zweistufige biologische Verfahren zur Deponiesickerwasserreinigung als Stand der Technik zu etablieren und zu bilanzieren. Nach der Inbetriebnahme des Technikums am Deponiestandort Sch\u00f6neiche ging es in der zw\u00f6lfmonatigen Laufzeit des Projektes AZ 14996\/04 in den Langzeitversuchen um die Validierung der Laborergebnisse im technischen Ma\u00dfstab, die verfahrenstechnische Optimierung der Anlage und um eine damit verbun-dene m\u00f6gliche Kostenreduzierung des Systems.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach dem ersten Technikums-Probebetrieb wurde eine Reihe von Optimierungsma\u00dfnahmen durchgef\u00fchrt:
\n\u00b7\tder Umbau des Rohsickerwasserzulaufs,
\n\u00b7\tdie Verwendung von Soda statt Bicarbonat f\u00fcr die Ammoniumoxidation in Reaktor 2,
\n\u00b7\tder Einsatz von Membrandosierpumpen mit integrierten R\u00fcckschlagventilen f\u00fcr die Zugabe von Soda und Essigs\u00e4ure,
\n\u00b7\tder Einbau von zus\u00e4tzlichen Polyurethan-Festbetten zur Vergr\u00f6\u00dferung der Oberfl\u00e4che f\u00fcr die Besiedlung mit Mikroorganismen,
\n\u00b7\tdie Einstellung des Sollwerts f\u00fcr Reaktor 4 auf einen pH-Wert von 6,5,
\n\u00b7\tein Update der SPS-Steuerung der Nanofiltration zur freien Programmierung der Sp\u00fclzyklen,
\n\u00b7\tder Einbau eines Absperrhahns vor den Nanofiltrations-Vorfilter
\n\u00b7\tund die Trennung des Nanofiltrationsablaufs vom Reaktoren-Sammelablauf zur Beh\u00e4lterleerung.
\nEs wurde sowohl Rohsickerwasser der MEAB-Deponie Sch\u00f6neiche als auch Sickerwasserkonzentrat der Deponie Vorketzin behandelt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Rohsickerwasser der Deponie Sch\u00f6neiche wurde im Leistungsbetrieb \u00fcber einen Zeitraum von knapp sieben Monaten im Technikum behandelt. F\u00fcr den Stickstoffumsatz im Technikum ergibt sich folgendes Gesamtbild. Im ersten Versuchsdrittel waren sowohl die Ammoniumoxidation als auch die Denitrifikation unvollst\u00e4ndig. Danach stieg die Ammonium-Oxidationsrate und die Denitrifkationsreaktion (Umsatz 75% – 85%). In der Endphase des Versuchs konnte Stickstoff nahezu vollst\u00e4ndig umgesetzt werden (Umsatz 93% – 100%). Die Verwendung von Membrandosierpumpen f\u00fcr die Hilfschemikalien sowie der Einsatz von Soda f\u00fcr die Ammoniumoxidation haben sich als Verfahrensoptimierung bew\u00e4hrt.
\nMindestens 78% bis 93% der organischen Inhaltsstoffe des Rohsickerwassers konnten drei Wochen nach Versuchsbeginn durch die Technikumsanlage eliminiert werden. Durch die Feinjustierung der Essigdosierung konnten gegen Ende des Versuchs der CSB-Grenzwert von 200 mg\/l unterschritten werden; die Grenzwerte nach Anhang 51 f\u00fcr alle \u00fcbrigen Parameter konnten eingehalten werden. Trotz der oben genannten Verbesserungsma\u00dfnahmen zur Entlastung der Nanofiltration bewirkte die Kombination von hoher Salzfracht und Biofouling letztendlich zu niedrige Durchflussmengen; die in der Laborkl\u00e4ranlage vorhandene Filterwirkung des Festbetts aus Polyurethan wurde nicht erreicht.
\nAufgrund der Bauma\u00dfnahmen in Vorketzin und der Behandlung mit einer zweistufigen Umkehrosmose war das Vorketziner Sickerwasserkonzentrat stark mit Calcium belastet. Das gel\u00f6ste Calcium reagierte mit dem Soda f\u00fcr Reaktor 2 zu schwer l\u00f6slichem Calciumcarbonat (Salzbildung). Nach einem Versuchszeitraum von zwei Wochen verblockte die Nanofiltration irreversibel und es kam zu einem Membrandurchbruch. Dies f\u00fchrte zum Versuchsabbruch.
\nAus finanziellen Gr\u00fcnden mussten bei der Konfiguration des Technikums Kompromisse eingegangen werden. Der Einsatz von PVC-Festbetten erwies sich im Vergleich zu den PU-Festbetten der Labor-Kl\u00e4ranlage durch wesentlich glattere und kleinere Oberfl\u00e4chen als nachteilig. Dies f\u00fchrte zu folgenden Leistungseinschr\u00e4nkungen in der Sickerwasserreinigung:
\nDurch die geringeren Festbettoberfl\u00e4chen konnten sich weniger Mikroorganismen ansiedeln, was zur Reduzierung der Abbauleistung f\u00fchrte. Die durch Umw\u00e4lzung und Bel\u00fcftung auftretenden Scherkr\u00e4fte bewirkten einen st\u00e4ndigen Biomasseabtrieb von den glatten PVC-Fl\u00e4chen. Die Nanofiltration wurde auch durch Biofouling belastet. Die Kombination von Biofouling und Salzfracht des Sickerwassers setzte die Permeatleistung der Nanofiltration herab; dadurch wurde ein Gro\u00dfteil des Sickerwassers im Kreis ge-f\u00fchrt. Da in den Reaktoren durch Titration unterschiedliche pH-Optima einzuhalten waren, stieg durch die Kreislauff\u00fchrung der Verbrauch an Hilfsstoffen und die Salzbelastung. Die Permeatmenge sank auf 100 bis 150 l\/d. Die Leitf\u00e4higkeit des Permeats lag im Leistungsbetrieb mit Sch\u00f6neicher Rohsickerwasser bei 18 bis 25 mS\/cm (Rohsickerwasser durchschnittlich 11 mS\/cm). Alle Versuche wurden mit den drei Membranmodulen der Nanofiltrationsanlage 1 durchgef\u00fchrt. Nanofiltrationsanlage 2 kam im Leistungsbetrieb nicht zum Einsatz, da das Permeat sich gelblich einf\u00e4rbte und ein Membranri\u00df vermutet wurde.
\nEine Hochrechnung auf einen Gro\u00dfbetrieb f\u00fchrte aufgrund der niedrigen Permeatleistung der Nanofiltration von durchschnittlich 115 l\/d zu v\u00f6llig unrealistischen Reaktordimensionen. Ersetzte man das Technikums-PVC-Festbett durch ein PU-Festbett mit gleicher Oberfl\u00e4che, reduzierte sich das Festbettvolumen von 2,23 m\u00b3 auf 0,26 m\u00b3. Auf dieser Basis wurde eine Gro\u00dfanlage f\u00fcr die Behandlung von 50 m\u00b3\/d Deponiesickerwasser ausgelegt. \u00d6konomisch bedenklich war hierbei die Dimensionierung der Nanofiltration. Im Technikumsbetrieb bewirkte die Kombination PVC-Festbett und Nanofiltration eine Aufkonzentrierung der Salzfracht, wodurch sich die Kosten f\u00fcr die Hilfsstoffe in etwa verdoppelten.
\nEine Kostenberechnung erscheint aufgrund der vorhandenen Datenbasis noch schwierig.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es gab im Rahmen der Reihe Lange Nacht der Wissenschaften (17.09.2001, 15.06.2002, 14.06.2003) f\u00fcr die Berliner \u00d6ffentlichkeit Pr\u00e4sentationen; deutsch-thail\u00e4ndischer Forschungsaustausch am 05. Jui 2004; Tagung Dezentrale Abwasserreinigung im ZUK der DBU am 24.\/25.02.2003 in Osnabr\u00fcck; Woche der Umwelt 03.\/04.06.2002 beim Bundespr\u00e4sidenten Rau in Berlin; das Verfahren wurde im Rahmen von Marktsondierungen auch bei verschiedenen Firmen pr\u00e4sentiert (ROCHEM, Wehrle).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Wegen der durchgef\u00fchrten Optimierungsma\u00dfnahmen ist es prinzipiell gelungen, das Sch\u00f6neicher Rohsickerwasser gem\u00e4\u00df Anhang 51 der Abwasserverordnung aufzureinigen. In Vorketzin wurde die organische Belastung \u00fcber 70% und Stickstoff \u00fcber 80% reduziert. Nach R\u00fcckgang der Calciumfracht sollte es zuk\u00fcnftig m\u00f6glich sein, mit der Zweistufen-Biologie das Sickerwasserkonzentrat ausreichend zu reinigen, da organische Belastung und Stickstoffgehalt geringer als im Sch\u00f6neicher Rohsickerwasser sind.
\nUm das Verfahren als Stand der Technik, vor allem f\u00fcr die Behandlung von Sickerwasserkonzentraten, zu etablieren, m\u00fcssten die Laborvorgaben mit den Erfahrungen des Technikumsbetriebs kombiniert und in einer weiteren Versuchsreihe unter optimierten Bedingungen verifiziert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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