Projekt 11206/01

Demonstration im technischen Maßstab des so genannten BIOFUGAT-Verfahrens zur Schlammwasserbehandlung zur Reinigung von Industrieabwasser sowie in kommunalen Kläranlagen

Projektträger

Wehrle Werke AGEnergie- und Umwelttechnik
Bismarckstr. 1 - 11
79312 Emmendingen
Telefon: 07641/585-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Zielsetzung des Projektes bestand in der Minimierung des Gesamtstickstoffs im Ablauf kommunaler Kläranlage durch gezielte Behandlung von stickstoffhaltigen Schlammwässern unter Einsatz des neuarti-gen BIOFUGAT® -Verfahrens der Wehrle Werk AG. Die aktive Biomasse sollte durch Hochleistungszentrifugen vom gereinigten Abwasser separiert und in den Bioreaktor der BIOFUGAT®-Anlage zur Erhöhung der Biomassekonzentration zurückgeführt werden. Bei Industriebetrieben mit stark belasteten sowie problematischen Abwässern, die zur Blähschlammbildung neigen, sollte durch Einsatz des BIOFUGAT®-Verfahrens eine deutliche Steigerung bereits vorhandener biologischer Reinigungssysteme erzielt werden. Die Anlage sollte kompakt ausgeführt und in bestehende Kläranlagen integriert werden können.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie technische BIOFUGAT®- Anlage wurde in Containerbauweise als mobile Versuchsanlage zur biologischen Abwasserreinigung gebaut. Die Verfahrenstechnik wurde in folgenden Anwendungen auf ihre Leistungsfähigkeit und Eignung überprüft und optimiert.
· Schlammwasserbehandlung: der hochbelastete stark stickstoffhaltige Teilstrom in Kläranlagen wurde einer separaten Behandlung unterzogen, mit dem Ziel Stickstoffkonzentrationen im Kläranlagenablauf zu verringern.
· Industrieabwasserreinigung: es wurde ein Spezialabwasser, Prozesswasser aus der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung, in Kompaktanlagen behandelt.
· Aufkonzentrierung von Biomasse.
In weiteren Untersuchungen ging es um Reduzierung von Überschussschlamm und Erhöhung von Biomassekonzentrationen durch die Flockungsmittel freie Aufkonzentrierung von Belebtschlamm. Das bei dem Demonstrationsvorhaben eingesetzte neuartige BIOFUGAT®- Verfahren besteht aus einem Bioreaktorsystem, in dem ein aerober biologischer Aufbau der Abwasserinhaltsstoffe erfolgt sowie einem zur Biomasseabtrennung eingesetzten Düsenseparator. Durch erhöhte Biomassekonzentrationen, ermöglicht durch die effiziente Feststoffabtrennung, wird eine deutliche Steigerung der raumspezifischen Stoffumsätze in der Belebung erzielt.


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Reinigung von Kammfilterpressenfiltrat einer kommunalen Kläranlage wurden folgende Ergebnisse erzielt: Mit der eingesetzten Anlagentechnik, wobei die Separatorstation der limitierende Anlagenteil war, konnten bis zu 28 m3 pro Tag, und unter Bedingungen der Vollreinigung bis zu 17 m3/d Filtratwasser gereinigt werden. Bei Temperaturen von über 15° C konnten volle Nitrifikation und ein Stickstoffentnah-megrad von bis zu 90% nachgewiesen werden. Die nicht für die CSB-Elimination optimierte BIOFUGAT®-Anlage erreichte CSB-Entnahmen von durchschnittlich über 60 %. Der Abscheidegrad konnte in Abhängigkeit vom Anlagendurchsatz problemlos auf den geforderten Richtwert von über 99 % eingestellt werden. Der für Vollreinigung erforderliche Abscheidegrad von über 99,8% wurde ebenfalls zuverlässig nachgewiesen. Die abfiltrierbaren Stoffe im Ablauf konnten auf unter 20 mg/l eingestellt werden. Der hohe Abscheidegrad ermöglicht bei geringer Schlammproduktion einen stabilen Betrieb der Anlage. Das BIOFUGAT®-Verfahren bietet somit eine Technik, die sich zur Teilstrom(vor-)behandlung von organisch und nicht mit gefährlichen Stoffen belasteten Abwässern eignet.
In einem weiteren Versuch zur Behandlung von Schlammwasser der Abwasserreinigungsanlage Aachen-Soers wurde das Zentrat der Schlammentwässerung mit BIOFUGAT®-Verfahren behandelt. Kennzeichnend für dieses Schlammwasser war ein hoher Anteil an Feststoffen, der einen erhöhten Aufwand an die Vorbehandlung notwendig macht. Drei Separator-Betriebsphasen mit sechs, sechseinhalb und etwa drei Wochen Dauer erbrachten den Beweis für einen prozessstabilen Betrieb, in dessen Verlauf keine pH-Korrekturen mittels Säure oder Lauge erforderlich waren. Die ursprünglich nicht geplanten Phasen der Betriebsunterbrechung (mit maximal zwei- bis dreiwöchiger Unterbrechung der Substratzufuhr für die Nitrifikanten) lieferten zusätzlich Kenntnisse darüber, dass die Biomasse in der Lage ist, Hungerperioden zu tolerieren sowie wechselnde Betriebsbedingungen schnell zu bewältigen. Der Kohlenstoff-Quelle für die Denitrifikation kommt eine große Bedeutung für die zukünftigen Betriebskosten zu, da das Prozessabwasser selbst nur vernachlässigbar geringe Mengen verwertbar Kohlenstoff-Quellen enthält und da dieses Betriebsmittel stöchiometrisch zu den zu eliminierenden Stickstoff-Frachten dosiert werden muss.
In einer weiteren Untersuchung ging es darum, Prozesswasser aus einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlung (BIOPERCOLAT®-Verfahren) so aufzubereiten, dass es für den Abfallbehandlungsprozess wieder verwendet werden bzw. problemlos in einer nachgeschalteten Abwasserreinigungsanlage weiterbehandelt werden kann. Es zeigte sich, dass mit der Kompaktbelebungsanlage eine Abwasserbehandlung des im Biopercolationsprozess anfallenden Abwassers möglich ist. Die relativ einfache Anlagentechnik ermöglicht auch bei hohem Faser- und Sandeintrag eine gute Reinigung. Eine Vorsiebung des Abwassers ist jedoch erforderlich. Die Hauptaufgabenstellung, den Ammoniumstickstoff in Nitratstickstoff zu überführen, bzw. zu denitrifizieren wurde erreicht. Da bei der Konzeptionierung und Auslegung der Biologie von einer deutlich höheren Abwassermenge aus dem Biopercolationsprozess ausgegangen wurde, war die Belebung für die anfallenden Abwässer aus dem Biopercolationsprozess zu groß. Dies verdeutlicht die Aufenthaltszeit des Abwassers, welche bei rund 30 Tagen liegt. Zur Anlagenbemessung können diese in der Demonstrationsanlage gewonnenen Erkenntnisse nur bedingt zu Rate gezogen werden. Inwiefern sich der Überschussschlamm im Biopercolationsprozess mit behandeln lässt, wäre Gegenstand weiterer Untersuchungen. Im letzten Versuchsabschnitt ging es darum, Nassschlamm einer Membranbioreaktoranlage ohne Zugabe von Flockungsmittel aufzukonzentrieren. Mit einem Düsenseparator ist eine Schlammaufkonzentrierung grundsätzlich möglich.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Öffentlichkeitsarbeit: das BIOFUGAT®-Verfahren wurde auf verschiedenen Messen präsentiert. Es wurde bei Fachtagungen, z.B. auf der 3. Aachener Tagung Biologische Prozesswasserbehandlung, vorgestellt und im Tagungsband präsentiert. Das Verfahren wird seitens der Wehrle Werk AG über diverse Werbeunterlagen, wie Prospekte, Internet u.s.w. und gezielte Akquisition und Angebotsbearbeitung bekannt gemacht.


Fazit

Im Projektergebnis ist festzuhalten, dass das BIOFUGAT®-Verfahren ein vollwertiges biologisches Abwasserreinigungsverfahren in kompakter Bauweise darstellt. Die Vorteile kommen insbesondere bei der Behandlung konzentrierter Prozesswässer zur Geltung. Neben der Abwasserreinigung steht dieses Verfahren auch zur Aufkonzentrierung von biologischen Schlämmen zur Verfügung. Problematisch erweist sich der Einsatz bei Abwässern mit einer nennenswerten Grobstofffraktion. Eine abschließende Bewertung, inwieweit sich das BIOFUGAT®-Verfahren gegenüber konkurrierenden Verfahren am Markt behaupten kann, ist erst möglich, wenn langfristige Betriebserfahrungen mit einer großtechnischen Anwendung vorliegen. Diese wird das Wehrle Werk eventuell künftig auf der Kläranlage der Stadt Herbolzheim gewinnen können. Die wasserrechtliche Genehmigung wurde dort auf Basis des vorgelegten Erweiterungs- und Optimierungskonzeptes erteilt.