Schlammbilanz für simultan aerobe und getrennt anaerobe Schlammstabilisierungsanlagen

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1 TECHNISCHE UNIVERSIÄT WIEN Vienna University of Technology Institut für Wassergüte Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft Schlammbilanz für simultan aerobe und getrennt anaerobe Schlammstabilisierungsanlagen Thomas Baumgartner Karl Svardal Name der Veranstalt

2 Woher kommt der Schlamm? Feststoffe im Zulauf, die in der Belebungsanlage nicht abgebaut werden Mineralische Stoffe Org. Stoffe (z.b. Zellstoff, Haare,..) weitgehend unabhängig vom Schlammalter Biomasse aus Abbau von CSB, BSB 5 Je höher die Temperatur, desto schneller Zerfallen die Bakterien. Wird mit steigenden Schlammalter geringer Nicht abbaubare Reste von abgestorbenen Bakterien. Sterben Bakterien ab, bleiben ca. 10% über (z.b. Zellwandbestandteile) Wird mit steigenden Schlammalter mehr Mineralische Stoffe die bei der Reinigung entstehen (Phosphat-Fällung) Unabhängig vom Schlammalter

3 Anorganischer Schlammanfall der spezifische anorganische Schlammanfall ist unabhängig vom Schlammalter und der Stabilisierung, sofern keine anorganischen Stoffe (Kalk, Steinmehl ) bei der Stabilisierung/Entwässerung zugesetzt werden Der anorganische Schlammanfall hängt stark vom Entwässerungssystems ab Mineralische Stoffe gelangen zu einem erheblichen Teil durch oberflächliche Abschwemmungen bei Regenwetter ins Kanalsystem. Somit ist bei Mischsystemen der abwasserspezifische Anfall größer. Da der mineralische Schlamm im Vergleich zu organischem Schlamm eine höhere Dichte aufweist, verbessert sich in der Regel die Sinkgeschwindigkeit bzw. der Schlammindex und die Belebung kann mit höherer Schlammtrockensubstanz betrieben werden.

4 Anorganischer Schlammanfall Einen (geringen) Einfluss auf den anorganischen Schlammanfall hat auch der Sandfang Zusätzlich entsteht anorganischer Schlamm auch durch die Phosphatfällung. Die Fracht ist abhängig von der Art und Menge des eingesetzten Fällungsmittels. Durch die Fällung ist mit folgender Schlammproduktion zu rechnen: Eisensalze als Fällungsmittel: 2,5 kg TS / kg dosiertem Fe Aluminiumsalze als Fällungsmittel 4 kg TS / kg dosiertem Al

5 Organischer Schlammanfall Org. Feststoffe im Zulauf, die im Zuge der Abwasserreinigung bzw. Schlammstabilisierung nicht abgebaut werden (z.b. Zellstoff, Haare,..) teilweise abhängig vom Schlammalter Biomasse aus Abbau von CSB, BSB 5 Je höher die Temperatur, desto schneller zerfallen die Bakterien. Wird mit steigenden Schlammalter geringer Nicht abbaubare Reste von abgestorbenen Bakterien. Sterben Bakterien ab, bleiben ca. 10% über (z.b. Zellwandbestandteile) Wird mit steigenden Schlammalter mehr Mineralische Stoffe die bei der Reinigung entstehen (Phosphat-Fällung) Unabhängig vom Schlammalter

6 Schlammstabilisierung Zwei Verfahren zur Stabilisierung von Klärschlamm Aerobe Schlammstabilisierung Anaerobe Schlammstabilisierung Ziele der Stabilisierung (DWA-M368) die Verringerung der Schlamm-/ Feststoffmenge die Verbesserung der Entwässerbarkeit des Schlammes die Verminderung von Krankheitserregern die Gewinnung von Biogas (nur bei anaerober Stabilisierung)

7 Bilanzierung des Schlammanfalls Warum? Plausibilitätsanalyse von Messwerten Abschätzung fehlender Daten alle Messwerte sind fehlerbehaftet Probenahme bei stark variierenden Frachten (TS), Stichproben Heterogene Matrix (gelöst, partikulär)..

8 Bilanzierbare Parameter Gesamtphosphor (Ges.P) CSB mit Einschränkungen Gesamtstickstoff (Ges.N) Gesamtkohlenstoff (TC) Metalle (z.b.fe)

9 Bilanzierbare Parameter in Teilsystemen Für Stoffe, die in dem betrachteten Teilsystem keiner Reaktion unterliegen Feststoffe (TS) in mechanischen Teilsystemen z.b.: Eindicker, MÜSE, Schlammentwässerung anorganische Feststoffe (Glührückstand) z.b.: Schlammbehandlungsanlagen

10 Bilanz simultane Stabilisierung gesp-bilanz ges.p-fr-zul Belebung ges.p-fr-abl ges.p-fr-schlamm Ges.P-Fracht(Zulauf Biologie) = Ges.P-Fracht(Ablauf) + Ges.P-Fracht(ÜS) Q zu Ges.P zubio = Q ab Ges.P ab + Q ÜS TS ÜS P/TS

11 Bilanz simultane Stabilisierung CSB - Bilanz grundsätzlich möglich CSB-Facht im Zulauf wird zt veratmet (OVC) der Rest ist im Ablauf oder im Überschussschlamm OVC ist nicht einfach zu ermitteln (der zugeführte Sauerstoff wird auch für die Nitrifikation verbraucht) Für kommunales Abwasser liegen Erfahrungswerte für den organischen Schlammanfall in Abhängigkeit vom Schlammalters vor

12 Organischer Überschussschlammanfall g ots/(ew.d) ARA A ARA B ARA C ARA D Vergleichsschlammalter (d) Bezugstemp.: 15 C Spezifische ots-fracht im Überschussschlamm

13 Erfahrungswerte simultane Stabilisierung Für Anlagen mit simultaner Stabilisierung sollte der organische Schlammanfall zwischen 30 und 35 g ots/ew/d liegen werden höhere spezifische Werte ermittelt, ist der Schlamm schlecht stabilisiert Werte unter 25g ots/ew/d sind unrealistisch der anorganische Schlammanfall ist von der Stabilisierung (Schlammalter) unabhängig (Bereich g anorg.ts/ew/d)

14 Bilanz anaerobe Stabilisierung Bei der anaeroben Schlammbehandlung werden organische Inhaltsstoffe zu Methan und Kohlendioxid umgewandelt. CSB- Bilanz Faulbehälter: Überprüfung der Feststofffrachten Überprüfung der Faulgasmenge

15 Bilanzierung Faulbehälter CSB im CH4 CSB Rohschlamm (ÜS + PS) Schlammbehandlung CSB im stabilisierten Schlamm Q(FB) zu CSB (PS+ÜS) - Q(FB) ab CSB FS = Q Faulg CSB Faulgas

16 Bilanzierung Faulbehälter CSB von Schlämmen: wird üblicherweise nicht gemessen kann näherungsweise aus der org. Trockensubstanz berechnet werden: 1g ots = 1,4 1,5 g CSB CSB des Faulgases: nur Methan (und H 2 S) kann noch oxidiert werden, CO 2 nicht 1 Nm³ CH 4 = 2,86 kg CSB

17 Bilanzierung Faulbehälter Bestimmungsstücke: Mengen: Q(FB) zu Zulaufmenge Faulturm Q(FB) ab Ablaufmenge Faulturm Q Faulgas Faulgasanfall Konzentrationen: CSB (PS+ÜS) : hom. CSB des Rohschlammes = ots des Rohschlammes x 1,42 CSB FS : hom. CSB des stabilisierten Schlammes = ots des Faulschlammes x 1,42 CSBFaulgas: CSB des Faulgases = CH 4 -Gehalt x 2,86 (1 - CO 2 -Gehalt) x 2,86

18 Erfahrungswerte anaerobe Stabilisierung Für Anlagen mit anaerober Stabilisierung sollte der organische Schlammanfall zwischen 20 und 25 g ots/ew/d liegen werden höhere spezifische Werte ermittelt, sollten der Grund dafür gefunden werden zb. Indirekteinleiter mit hoher Konz an organischen Feststoffen (Fasern) Co-Substrate Werte unter 15g ots/ew/d sind unrealistisch der anorganische Schlammanfall ist von der Stabilisierung unabhängig (Bereich g anorg.ts/ew/d)

19 Zusammenfassung Die Basis für die Berechnung von Schlammfrachten sind zumeist Stichproben daraus können sich bei Konzentrationsschwankungen erhebliche Fehler ergeben Überprüfung der Schlammfrachten durch Bilanzen und Vergleich mit Kennwerten Kennwert: spez. organische Schlammanfall Anlagen mit anaerober Stabilisierung: g ots/ew/d Anlagen mit simultaner Stabilisierung: g ots/ew/d Kennwert: spez. anorganische Schlammanfall unabhängig von der Stabilisierung (Schlammalter) Bereich g anorg.ts/ew/d