Projekt 14996/03

Dritte Phase des Projektes AZ 14996/01:Entwicklung eines zweistufigen biologischen Verfahrens zur Reinigung von Deponiesickerwasser und industriellen Abwässern mit komplexen Stoffgemischen

Projektträger

ÖKOTEC Energiemanagement GmbH EUREF-Campus, Haus 13
Torgauer Str. 12 - 15
10829 Berlin
Telefon: 030/536397-30

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Ökotec Management GmbH plante in Kooperation mit der Märkische Entsorgungsanlagen-Betriebsgesellschaft (MEAB) die Inbetriebnahme eines Technikums zur biologischen Reinigung von Rohsickerwasser und Sickerwasserkonzentraten auf der Deponie Schöneiche. Später sollte Sickerwasser(konzentrat) der Deponie Vorketzin gereinigt werden. Hintergrund sind Einsparungen gegenüber dem ursprünglich geplanten Transport von Umkehrosmosekonzentraten aus Vorketzin zur Eindampfungs- und Trocknungsanlage in Schöneiche.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der Sickerwasserhalle der Deponie Schöneiche wurde ein Technikum zur biologischen Reinigung von Deponiesickerwasser errichtet. Hierbei handelte es sich um ein Scale Up der in den vorausgegangenen Projektphasen optimierten Konfiguration auf der Basis einer Laborkläranlage. Im Pilotbetrieb wurde die Reinigung von Rohsickerwasser und von Sickerwasserkonzentrat mit unterschiedlichen Durchflussraten getestet und optimiert:
Biostufe 1 besteht aus vier in Reihe geschalteten Festbettreaktoren. Heterotrophe Bakterien eliminieren die organischen Verbindungen in den aeroben Reaktoren 1 und 4. In dem belüfteten Reaktor 2 bilden autotrophe Ammonium- und Nitritoxidierer simultan Nitrat und Luftstickstoff (aerobe Deammonifikation). Sie werden durch die pH-regulierte Dosierung von Soda ideal mit anorganischem Kohlenstoff versorgt. Gleichzeitig wird die Nitratbildung (= Salpetersäure) neutralisiert. Heterotrophe Denitrifikanten wandeln das Nitrat aus Reaktor 2 im anaeroben Reaktor 3 zu Luftstickstoff um. Abhängig von der Nitratkonzentration wird Essigsäure als organische Kohlenstoffquelle zudosiert. Nach den Laborergebnissen reicht für die Behandlung von Rohsickerwasser Stufe 1 aus, um die Einleitwerte nach Anhang 51 der Abwasserverordnung einzuhalten. Abhängig von der Huminsäurebelastung des Ablaufs von Stufe 1 wird die organische Restfracht durch Nanofiltration aufkonzentriert und in einem Weißfäulepilzreaktor weiter degra-diert. Die Pilzmetabolite werden in die erste Stufe zurückgeleitet und bakteriell verwertet. Das Permeat der Nanofiltration ist dann der einzige Ablauf der Anlage.


Ergebnisse und Diskussion

Die Aqua-Tek Gesellschaft für Biotechnologie und Anlagenbau mbH (Berlin) wurde im Herbst 2002 mit der Errichtung der Bioreaktoren des Technikums in Schöneiche beauftragt. Die Behälter wurden zunächst von Aqua-Tek durch den Einbau von Verteilerkreuzen für die Belüftung und der Ansatzstutzen für die Zu- und Abläufe sowie die interne Kreislaufführung vorbereitet. Aufgrund der dadurch notwendigen Klebearbeiten an den Reaktormodulen aus glasfaserverstärktem Kunststoff bei sehr niedrigen Temperaturen konnte mit der Aufstellung der Behälter nicht vor Januar 2003 begonnen werden. Das Unternehmen Piber Wasser & Umwelt (Berlin) wurde zeitgleich mit dem Bau einer Nanofiltrationsanlage betraut. Die Anlagenkomponenten wurden in der Sickerwasserhalle der Deponie Schöneiche aufgestellt. Anschließend wurden die Verrohrungsarbeiten zwischen den Modulen und zur Verbindung des Technikums mit der Sickerwasser- und der Konzentratvorlage sowie mit einem Zwischenspeicher für den Technikumsablauf durchgeführt. Der Zwischenspeicher gewährleistet, dass bei Überschreiten der gesetzlich geforderten Einleitwerte während des Pilotbetriebs das behandelte Sickerwasser in die Vorlage zurückgeführt werden kann (z.B. während der Inbetriebnahme). Hinzu kamen die Arbeiten zur Elektrifi-zierung des Technikums.
Im Anschluss an die technische Inbetriebnahme der Reaktoren durch Aqua-Tek und der Nanofiltration durch Piber im März 2003 wurde das Technikum mit den Mikroorganismen der entsprechenden Reakto-ren der Laborkläranlage angeimpft. Nach der Besiedlung der eingebauten Festbetten durch diese Organismen wurde zusätzlich Belebtschlamm aus der Schlammrückführung des Klärwerks Waßmannsdorf in die Bioreaktoren der ersten Reinigungsstufe gegeben. Biostufe 2 wurde ausschließlich mit Mischkulturen aus Braun- und Weißfäulepilzen angeimpft. Zur Konditionierung der Mikroflora wurde zunächst jeder Reaktor mit einer separaten Kreislaufführung und den entsprechenden Hilfsstoffen (Salzsäure, Essigsäure, Carbonat) in Betrieb genommen. Da in jedem Reaktor nur ein Teilabbau von Sickerwasser er-folgt, wurde die technikumsinterne Kreislaufführung aktiviert, um die Stoffwechselprodukte der Mikroorganismen zwischen den Reaktoren auszutauschen. Die Abstimmung der Anlagenmodule und Abwasserteilströme aufeinander erlaubte bis Juli 2003 nur einen diskontinuierlichen Betrieb.
Parallel zur biologischen Inbetriebnahme wurde das Steuer- und Regelsystem installiert. Dazu gehört die Alarmabschaltung bei Überschreitung der maximalen Reaktorfüllstände, die niveauregulierte Zufuhr von Sickerwasser und der Kreislaufströme sowie die pH- oder Nitratabhängige Dosierung der Hilfschemikalien. Zur Kontrolle der Denitrifikation und der organischen Belastung des Technikumsablaufs wurden von der Dr. Bruno Lange GmbH & Co KG (Düsseldorf) Prozessphotometer zur Online-Messung von Nitrat und TOC geliefert, von Aqua-Tek in das System integriert (Verrohrung, Elektrifizierung, Datenerfassung) und einem Techniker von Dr. Lange in Betrieb genommen. Am 14.07.03 begann die Phase des kontinu-ierlichen Betriebs mit der Zufuhr von Rohsickerwasser. Erste Analysedaten des Technikumsablaufs bes-tätigen die früheren Erfolge mit der Laborkläranlage. Für die Zu- und Ablaufanalysen hat die MEAB das Institut Fresenius (Berlin) beauftragt. Ergänzt werden diese Untersuchungen durch Laboranalysen der Ökotec.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- DBU-Tagung: Dezentrale Abwasserreinigung - mal technisch, mal naturnah, 24.02. + 25.02.2003
- Lange Nacht der Wissenschaften, Wissenschaftssommer Berlin 2003, FU Berlin 14.06.2003


Fazit

Die Technikumsentwicklung zur biologischen Reinigung von Deponiesickerwasser ist weit fortgeschritten. Seit Mitte Juli 2003 läuft die Anlage im kontinuierlichen Betrieb. Die Überwachung des Technikums wird neben den Steuer- und Regelsystemen durch Online-Messgeräte und Laboranalysen gewährleistet. Die aufwendige Anlagensteuerung ist darin begründet, dass eine Betriebsführung mit um den Faktor 10 unterschiedlichen Durchflussraten möglich wird. Spätere Anlagen werden im Bereich des Auslastungsoptimums konzipiert und sind dadurch wesentlich einfacher steuerbar und kostengünstiger. Das gegenwärtig im Probebetrieb laufende Verfahren wird bei den Kosten in etwa bei einem Fünftel einer physikali-schen Sickerwasserbehandlung mit Umkehrosmose, Ammonium-Strippung, Eindampfung und Trocknung liegen. Im Labormodell wurden die im Anhang 51 der Abwasserverordnung definierten Grenzwerte zum Teil erheblich unterschritten. Mit der MEAB hat die Ökotec einen Kooperationspartner gefunden, der nach anfänglicher Skepsis die Weiterentwicklung des biologischen Verfahrens zur Marktreife konstruktiv unterstützt. Wenn sich die Laborergebnisse im Betrieb des Technikums bestätigen, erwägt die MEAB, das Verfahren am Deponiestandort Vorketzin zur Behandlung von Konzentraten der geplanten Umkehrosmoseanlage einzusetzen.

Übersicht

Fördersumme

76.568,00 €

Förderzeitraum

15.08.2002 - 01.10.2004

Bundesland

Berlin

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik