Projekt 25007/01

Realisierung eines stoffstromorientierten Abwasser- und Reststoffentsorgungskonzeptes in exponierter Lage unter Berücksichtigung objektspezifischer, ortsgebundener und ökologischer Randbedingungen (erste Projektphase)

Projektträger

Bauhaus-Universität Weimar Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme
Coudraystr. 7
99423 Weimar
Telefon: 03643 / 584615

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In landschaftlich reizvoller Umgebung existieren fernab öffentlicher Ver- und Entsorgungssysteme zahlreiche Ausflugsziele mit gastronomischer Einrichtung. Diese Objekte befinden sich oft in exponierter Lage in ökologisch sensiblen Regionen, die häufig besonders empfindlich und anfällig gegen Verunreinigungen jeder Art ist. Aufbauend auf den Erkenntnissen von KOMPEX I (DBU-AZ 21537, 09/2003 - 04/2006) sollte ein Entsorgungskonzept weiterentwickelt und an ein konkretes Untersuchungsobjekt angepasst werden. Zentrale Elemente des weiterentwickelten Entsorgungskonzeptes waren ein modularer Biofilter zur Abwasserreinigung, eine dem Biofilter vorgeschaltete mechanische Phasenseparation sowie ggf. eine Schlammbehandlung zur Stabilisierung der organischen Reststoffe mit nachgeschalteter Entwässerung und Trocknung.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenWährend die Bauhaus-Universität Weimar den Fragestellungen zur Weiterentwicklung der Abwasserreinigung mittels modularem Biofilter nachging, untersuchte die TU Braunschweig geeignete Methoden zur Reststoffbehandlung. Bezüglich der Abwasserreinigung sollten in drei Betriebsphasen Wissenslücken, insbesondere in Bezug auf die Leistungsfähigkeit eines modularen Biofilters bei erhöhter Urinbelastung und im Hinblick auf die Bilanzierung des Überschussschlammes, geschlossen werden. Eine besondere Bedeutung war der möglichst weitgehenden Phasentrennung schon bei der Abwassersammlung beizumessen, die sowohl für die Abwasserreinigung mittels Biofilter (möglichst feststofffreies Abwasser) als auch für die Klärschlammbehandlung (möglichst feststoffreicher Schlamm) von Vorteil ist. Ferner war die Frage zu klären, wie die Klärschlammentnahme in hygienisch unbedenklicher Weise erfolgen konnte. Beim Themenkomplex Reststoffbehandlung standen Untersuchungen zur Weiterentwicklung von Verfahren zur Schlammstabilisierung, Entwässerung, Trocknung und Verbrennung im Fokus.
Parallel zu diesen Untersuchungen wurden von der Landwirtschaftlichen Universität Krakau anhand von Recherchen und vor Ort Begehungen nach einem geeigneten Objekt für die großtechnische Umsetzung eines solchen Abwasser- und Reststoffentsorgungskonzeptes in einer nachfolgenden Projektphase gesucht. Dabei sollten objektspezifische Daten erfasst und hinsichtlich ihrer Relevanz bewertet werden.
In Zusammenarbeit aller Kooperationspartner sollte ein angepasstes Entsorgungskonzept für das favori-sierte Objekt erarbeitet werden.


Ergebnisse und Diskussion

Der Ausgangspunkt für AZ 25007 waren die Ergebnisse des Projektes KOMPEX I, aus denen ein robustes, energiesparendes und vor allem wartungsarmes System hervorging, welches im Rahmen der For-schungsarbeiten im Projekt KOMPEX II entsprechend modifiziert und in Langzeitversuchen getestet wurde. Damit konnten bestehende Wissenslücken, insbesondere in Bezug auf die Leistungsfähigkeit eines modularen Biofilters bei erhöhter Urinbelastung und im Hinblick auf die Bilanzierung des Überschussschlammes weitestgehend geschlossen werden. Durch den Einsatz eines anorganischen Filtermaterials wird die beim Kompostfiltermaterial beobachtete Auswaschung von abgebautem organischem Filtermaterial verhindert. Der refraktäre CSB im Reaktorablauf konnte soweit minimiert werden, dass eine Einhaltung nach Anhang 1; Tabelle 1 der Richtlinie Des Rates über die Behandlung von kommunalem Abwasser [91/271/EWG] (CSB ? 125 mg O2/l; BSB5 ? 25 mg O2/l) ohne Nachbehandlung möglich ist. Auch bei dem Aspekt der Kolmationsgefahr sind die anorganischen Filtermaterialien dem Kompost überlegen. Die gewählte Verfahrensweise mit vorgeschalteter Denitrifikation erwies sich insbesondere für die Elimination sauerstoffzehrender Substanzen als vorteilhaft. In Verbindung mit einer weitgehenden Stickstoffelimination konnten die geforderten Ablaufwerte beim BSB5 (< 25 mg/l) nach dem Denitrifikationsmodul stabil eingehalten werden. Somit wurde das gewünschte Ziel erreicht, die aerobe Stufe primär zur Nitrifikation zu nutzen. Insgesamt konnte eine CSB-Eliminationsrate ?CSB = 82 % erreicht werden und die Ablaufwerte lagen im Mittel bei 53 mg/l (Grenzwert CSB ? 125 mg O2/l). Ferner wurden Bemessungsgrundsätze und betriebliche Empfehlungen abgeleitet, mit denen eine sichere CSB- und Nährstoffelimination gewährleistet werden kann. Der technische Aufbau der Anlage sowie deren Funktionsstabilität konnte insbesondere im Hinblick auf die Betriebssicherheit und -stabilität optimiert werden.
Beim Themenkomplex Reststoffbehandlung deuten Erfahrungen aus Literatur und Praxis darauf hin, dass die Verfahrenskombination Absetzbecken und filtrierende Schwimmschlammdecke unter den gegebenen Rahmenbedingungen kaum für einen stabilen Betrieb und eine sichere Feststoffabtrennung geeignet ist. Aus diesem Grund wird letztlich eine konventionelle Mehrkammergrube zur Umsetzung am Standort empfohlen. Versuche zur natürlichen Trocknung haben gezeigt, dass das Verfahren grundsätzlich gut zur Schlammbehandlung geeignet ist. Im Rahmen des Projektes wurde unter anderem die Leistungsfähigkeit des Verfahrens untersucht und die optimale Schichtdicke bestimmt. Die Kombination von Filtration und Trocknung hat sich als sinnvoll und praktikabel herausgestellt. Im Rahmen des Projektes wurden Durchflussmengen und Trocknungsdauer bestimmt und aufeinander abgestimmt, sodass Richtwerte für die Bemessung vorliegen.
Zur großtechnischen Umsetzung des Entsorgungskonzeptes wurde im westlichen Teil des Tatra Nationalparks ein geeignetes Objekt erkundet. Aufgrund ihrer überregionalen Bedeutung, hoher Frequentierung durch Wanderer und des erheblichen Handlungsbedarfs hinsichtlich veralteter Abwassertechnik wurde die Herberge Polana Chocholowska als geeignetes Untersuchungsobjekt ausgewählt, auch wenn sich die Rohabwassercharakteristik in Teilbereichen von typischen Extremstandorten unterscheidet. Die letztlich vorgeschlagene Verfahrenskombination zur Ertüchtigung der Abwasserreinigung mit Urinseparation und solarer Schlammtrocknung ergibt sich aus den Randbedingungen des untersuchten Objektes.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Erste Ergebnisse wurden auf dem Internationalen Workshop im Rahmen des Projektes im Mai 2009 auf der Herberge Polana Chocholowska im Tatra Nationalpark bei Zakopane (Polen) vorgestellt und diskutiert. Weitere Veröffentlichungen werden angestrebt.


Fazit

Das letztlich vorgeschlagene Entsorgungskonzept für das untersuchte Objekt basiert auf einer Sanierung der vorhandenen Anlagen zur Abwasser- und Reststoffentsorgung. Nach Auswertung der sondierenden Untersuchungen vor Ort konnte festgestellt werden, dass die qualitativen und quantitativen Schwankungen beim Abwasseranfall nicht dem typischen Verlauf an gering bewirtschafteten Berghütten in exponierten Lagen entsprechen. Zudem ist die Energieversorgung durch die Nutzung von Wasserkraft als unproblematisch anzusehen. Durch eine Urinseparation auf den öffentlichen Toiletten könnte diese Spitzenbelastung durch Stickstoff verringert werden. Eine vertiefte Untersuchung der Verfahrenskombination (modularer Biofilter; solare Schlammtrocknung) im Rahmen eines Pilotprojektes an einem Standort, an dem Betrieb, Weiterentwicklung und Optimierung des Verfahrens gewährleistet sind, lässt einen weiteren, deutlichen Erkenntnisgewinn erwarten.