Projekt 10098/01

Entwicklung eines Verfahrens zur Klarwasserperkolation als dezentrale Abwasserbehandlung am Beispiel ländlicher Gebiete Brandenburgs

Projektträger

Brandenburgische Technische Universität CottbusFakultät 4 - Umweltwissenschaften u. VerfahrenstechnikLehrstuhl Abwassertechnik
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03013 CottbusZielsetzung und Anlass des Vorhabens Die N√§hrstoffelimination ist f√ľr Kl√§ranlagen der Gr√∂√üenklassen 1 und 2 auch nach der Neufassung des WHG Wasserhaushaltsgesetzes in der Abwasserverordnung nicht generell gefordert. Dennoch ist, z.B. wenn der Kl√§ranlagenablauf in empfindliche Gew√§sser oder in das Grundwasser eingeleitet werden muss, eine weitergehende Abwasserbehandlung mit N√§hrstoffelimination unverzichtbar. Besonders f√ľr kleinere Anlagen fehlen aber praktikable, im l√§ndlichen Raum einsetzbare und √∂konomisch vertretbare Verfahrensweisen. Das Projekt mit der Entwicklung Klarwasserperkolation verfolgte das Ziel, einen kosteng√ľnstigen, langzeitstabilen Nachreinigungsreaktor zu entwickeln, der mit geringem Wartungsaufwand eine dauerhafte weitestgehende Abwasserreinigung sicherstellt. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Reaktor zur Klarwasserperkolation wurde als nachgeschalteter Reaktor hinter einer Grundreinigung mit herk√∂mmlicher, im l√§ndlichen Raum erprobter Reinigungstechnik konzipiert. In einem ersten, aeroben Reaktionsraum erfolgt verfahrenstechnisch die Oxidation des verbliebenen Ammoniums sowie die Phosphatelimination mit eisenhaltigen Reststoffen. Im zweiten Reaktionsraum durchstr√∂mt das Abwasser zur Substratanreicherung unter anoxischen Bedingungen ein organisches landwirtschaftliches Nebenprodukt (z.B. Strohh√§cksel). Die in diesem Milieu einsetzende Denitrifikation wird in einem Sandfilter fortgef√ľhrt und abgeschlossen. Neben der Durchf√ľhrung weiterer Laborversuchsreihen zur Erprobung geeigneter Materialien f√ľr die Best√ľckung der Reaktionsr√§ume wurde eine halbtechnische Versuchsanlage errichtet. Diese Anlage wurde f√ľr eine hydraulische Belastung von bis zu 300 EW ausgelegt. Der Betrieb w√§hrend zwei Sommer- und zwei Winterperioden unter variierten Betriebsbedingungen sollte die Praxistauglichkeit und dauerhafte Umweltentlastung nachweisen. Zusammen mit den Kooperationspartnern GBU (Gesellschaft zur Beseitigung von Umweltsch√§den) und WAC (Zweckverband Calau) wurden M√∂glichkeiten zur rationellen und kostensparenden Errichtung einer Klarwasserperkolationsanlage untersucht und praxisgerechte Betriebsanweisungen f√ľr einen effektiven und dauerhaft erfolgreichen Betrieb erarbeitet. Ergebnisse und Diskussion Im Projekt konnte gezeigt werden, dass eine weitgehende Abwasserreinigung in kleinen Kl√§ranlagen durch den Einsatz einfacher Verfahren kosteng√ľnstig erreicht werden kann. Die wesentlichen Verfahrensschritte sind: - vollst√§ndige Nitrifikation, die unter Umst√§nden auch zweistufig vorgenommen werden kann; - vorgeschaltete Denitrifikation eines Teils des gebildeten Nitrats. - nachgeschaltete Denitrifikation des verbliebenen Nitrats mit Stroh als Substrat. - Adsorption von Phosphaten mit Eisensp√§nen, wobei die vermehrte biologische Elimination oder die F√§llung gegebenenfalls als unterst√ľtzende Ma√ünahme eingesetzt werden k√∂nnen. Im einzelnen haben die Versuche gezeigt, dass die Nitrifikation m√∂glichst in der Grundreinigung erfolgen sollte, da die Belastungsschwankungen in der zweiten Stufe schlechte Bedingungen f√ľr die Anreicherung einer leistungsf√§higen Nitrifikantenpopulation darstellen. Perioden der anhaltenden Unterbelastung bei weitgehender Nitrifikation schon in der Grundstufe wechseln mit pl√∂tzlich einsetzenden hohen Belastungen infolge von extremen Ammoniumspitzenfrachten, Betriebsst√∂rungen oder Temperaturwechseln. Diese sind aufgrund der geringen Vermehrungsrate der Nitrifikanten nicht mit zufriedenstellender Effektivit√§t zu bew√§ltigen. Mit einer Bypassregelung k√∂nnte das erforderliche stetige Wachstum der Nitrifikanten in der zweiten Stufe sichergestellt werden. Wird gegebenenfalls eine zweistufige Nitrifikation eingerichtet, so eignen sich insbesondere Biofilmverfahren, deren Fl√§chenbelastung 0,5 g N/(m¬≤¬∑d) nicht √ľberschreiten sollte. Die Ammoniumfracht, die bei der Bemessung anzusetzen ist, ist von der Stabilit√§t der Nitrifikation in der Grundstufe abh√§ngig. Im allgemeinen wird es sinnvoll sein, die Nachnitrifikationsstufe auf die gesamte, zu nitrifizierende Stickstickstofffracht auszulegen. Die Denitrifikation sollte ebenfalls teilweise bereits in der Grundstufe erfolgen. Der prinzipiell verbleibende Rest und gegebenenfalls die Nitratfracht der Nachnitrifikationsstufe werden nachgeschaltet entfernt. Hierzu hat sich in den Versuchen Stroh als Substrat bew√§hrt. Das Abwasser wird in einem Strohreaktor mit Substrat angereichert und denitrifiziert. Die Denitrifikation wird nachfolgend in einem Kiesfilter abgeschlossen. Es k√∂nnen Denitrifikationsraten von etwa 10 g N/(m¬≥¬∑d) f√ľr die Gesamteinheit aus Strohreaktor und Kiesfilter angenommen werden. Die durch den Abbau abnehmende Substratfreisetzung aus dem Stroh kann z.B. durch den sukzessiven Einsatz der Strohballen oder durch die Aufteilung des Abwasser-stroms auf Strohreaktor und Kiesfilter ausgeglichen werden. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Adresse: Brandenburgische Technische Universit√§t Cottbus Fakult√§t 4 - Umweltwissenschaften u. Verfahrenstechnik Lehrstuhl Abwassertechnik, Postfach 101344, 03013 Cottbus, Telefon 0355-693182, Fax 0355- 693025, Ansprechpartner: Herr Prof. Dr.-Ing. M. Burde. Vortr√§ge: F. Rolf, (2000): N√§hrstoffelimination in l√§ndlichen Kl√§ranlagen als Beitrag zur nachhaltigen Qualit√§tsverbesserung regionaler Gew√§sser. 5. Lausitzer Wissenschaftstage 20. - 21. 06.2000, Cottbus. Ver√∂ffentlichungen: Rolf, F.; Grabowski, F.; Burde, M. (1998): Low Cost Procedures for Nutrient Removal in Small Rural Wastewater Treatment plants. Water Science and Technology, Band 38, 3/98, S. 179-185 Rolf, F.; Schneider, D. (2000): Phosphate Elimination with Iron Filings and Gravel from Groundwater Iron Extraction. Poster, First World Water Congress of the International Water Association, 7/2000, Paris, L 068 Burde, M.; Rolf, F.; Grabowski F (2001): Innovative low cost procedure for nutrient removal as an integral element of a decentralised water management concept for rural areas. Water Science and Technology, Band 44, 1/2001, S. 105-112 Rolf, F. (2001/2): N√§hrstoffelimination in kleinen Kl√§ranlagen. Dissertation, BTU Cottbus, in Vorbereitung Fazit Im Projekt konnte gezeigt werden, dass eine weitestgehende Abwasserreinigung in kleinen Kl√§ranlagen durch den Einsatz einfacher Verfahren erreicht werden kann. Die entstehenden Kosten sind nicht vernachl√§ssigbar, liegen aber erheblich unter denen, die beim Einsatz miniaturisierter gro√ütechnischer Verfahren anfallen w√ľrden.

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Telefon

0355/69-4302

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Bundesland

Brandenburg

Fördersumme

99.055,64 ‚ā¨

Förderzeitraum

18.07.1997 - 08.11.2001