2AHBTU Abwasserreinigung Ortwin Ebert

Transkript

1 Ortwin Ebert 2AHBTU

2 Der gesamte Text ist auf die Abwasserreinigung in Wien bezogen, da Österreich gutes Wasser hat bzw. gut damit umgeht. Benutzt der Mensch Wasser bei Vorgängen wie z.b. Händewaschen, Geschirr spülen, Wäsche waschen, Kühlung etc., so wird das Wasser zu Abwasser, weil das Wasser, z.b. durch Erwärmung seine physikalischen Eigenschaften ändert oder durch die Zugabe von chemischen Stoffen (Waschmittel), verunreinigt wird. 1 In Wien beträgt die Zuflussmenge pro Tag bis zu m 3 Wasser, bei sehr starkem Regen kann es sogar 1,55 Mio. m 3 betragen. 2 Das Wasser durchläuft bei der Reinigung drei (es reichen auch die ersten zwei Schritte, um das Wasser ausreichend zu säubern) Hauptreinigungsschritte: 1. Die mechanische Reinigungsstufe 2. Die biologische Reinigungsstufe 3. Die chemische Reinigungsstufe 3 Mechanische Reinigungsstufe: 1. Schotterfang Der Schotterfang ist die erste Station der Abwasserreinigung. Grobe Feststoffe wie Schotter sinken in einer Vertiefung in der Kanalsohle. Dieser Schritt ist sehr wichtig, da die Feststoffe sonst darauffolgende Maschinenteile beschädigen würden. Pro Woche wird eine Rinne abgesperrt, ausgepumpt und ausgebaggert. Danach kommt es in die Entwässerungspresse und anschließend der Wien Energie zur Entsorgung übergeben. Es werden ca. pro Woche 15 Tonnen Schotter entfernt. 4 Daraufhin wird das Abwasser von Schneckenpumpen auf eine Höhe von 5,5m gehoben. Das hat den Zweck, dass die darauffolgenden Reinigungsstufen im freien Gefälle durchströmt werden können. Eine dieser Pumpen kann bis zu 15 m 3 Wasser in der Sekunde befördern Rechenanlage Hierbei werden die meisten Fest- und Schwimmkörper, die das Abwasser mit sich führt (z.b. Plastikverpackungen, Hygieneartikel ), entfernt. Dies erledigt eine zweistufige Rechenanlage. Die Spaltweite der ersten Rechenanlage beträgt 8mm, die der anderen 3mm. Räumbalken räumen dann die Verschmutzungen weg, pro Tag sind das ca Tonnen

3 3. Sandfang Im Sandfang werden feine, mineralische Partikel wie z.b. Sand und Feinkies aber auch organisches Material entfernt. Die Partikel müssen entfernt werden, da sie andere Anlagenteile sehr beanspruchen würden. Dies wird erreicht, indem man das Abwasser in mehrere, lange und sehr tiefe Gerinne leitet. Außerdem wird die Fließgeschwindigkeit auf ca. 10cm/s verringert, sodass die feinen Teilchen genug Zeit haben sich abzusetzen. Daraufhin wird das Sandfanggut in einen Sammeltrichter befördert, wohin es ein Sandfangräumer geräumt hatte. Pro Tag werden dadurch ca. 5 Tonnen Sandfanggut abgepumpt, welches wieder der Wien Energie Fernwärme übergeben wird, damit sie es entsorgen Vorklärung Die Vorklärung ist die letzte Reinigungsstufe der mechanischen Reinigung. Das Abwasser befindet sich jetzt in großen Becken, die Fließgeschwindigkeit beträgt nur noch rund 2cm/s. Durch dieses langsame Tempo können sich kleine Feststoffe sowie flockige Abwasserbestandteil absetzten. Ein Bodenschildräumer schiebt diese Bestandteile, auch Primärschlamm genannt, an den Beckenrand in eine Sammelrinne, täglich fallen ca Tonnen Schlamm an. Da der Schlamm schwerer als Wasser ist, befindet sich in der Rinne nur Primärschlamm. Dieser wird dann durch eine Schneckenpumpe in einen Sammeltrichter befördert, von wo es zur Schlammbehandlung weiter gepumpt wird. Oft tretet an der Wasseroberfläche Schwimmschlamm auf, der zum größten Teil aus Blütenpollen und Zigarettenreste besteht, welche eigentlich gar nicht in der Kanalisation sein sollten. Dieser Schwimmschlamm muss dann durch Abzugseinrichtungen entfernt werden, um Betriebsprobleme zu vermeiden. Nun ist die mechanische Abwasserreinigung beendet. Es sind nun rund 30% der Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt, der Rest befindet sich in gelöster Form im Wasser. Mit dem freien Auge ist nun keine Verschmutzung mehr zu erkennen

4 Biologische Reinigungsstufe: 1. Belebungsbecken 1. biologische Reinigungsstufe Dabei befreit der Belebtschlamm, das sind Mikroorganismen, das Abwasser von Stickstoff-, Kohlenstoff- und Phosphorverbindungen. Dieser Reinigungsprozess findet auch in der Natur statt, nur ist er dort nicht so intensiv, schnell und konzentriert. Die Verunreinigungen, welche im Ablauf der Vorklärung entstehen, dienen den Mikroorganismen als Nahrung. Diese Verunreinigungen nehmen die Bakterien in ihre Zellen auf und bauen sie ab. Diesen Vorgang nennt man Veratmung. Da sie dabei aber viel Sauerstoff Abb. 1: Kreislaufbelüfter (leeres Becken) 9 benötigen, wird durch Kreisbelüfter, welche in das Abwasser- Belebtschlammgemisch getaucht werden und dieses verwirbeln, große Mengen an Luft hinzugefügt. Gleichzeitig wird aus der Zwischenklärung Rücklaufschlamm ins Belebungsbecken hinzugefügt, das den Zweck hat, dass immer ausreichend Mikroorganismen vorhanden sind. Es kommt durch den Abbau zu einer Vermehrung der Mikroorganismen, dadurch zu einem Überschuss und deshalb müssen täglich ca. 100 Tonnen Überschussschlamm abgezogen werden. Im ersten Schritt der biologischen Reinigung wird hauptsächlich Kohlenstoff, ungefähr 80%, und 35% Stickstoff, dieser wird größtenteils in der zweiten Stufe, entfernt. Durch Zugabe eines Fällungsmittels, welches eine Verbindung mit dem Phosphor eingeht und nun nicht mehr löslich ist, kann der Phosphor zusammen mit dem Überschussschlamm Eisen(III)Sulfat entfernt werden. 9 In der Zwischenklärung wird das Abwasser vom Belebtschlamm entfernt. Weil das Wasser aufgrund der großen Becken sehr langsam fließ (1cm/s), kann der Belebtschlamm zu Boden sinken. Diese Ablagerungen werden dann von Bodenräumern in Gerinne geschoben, von wo ein Großteil als Rücklaufschlamm ins Belebungsbecken zurückgeführt werden kann. Der Überschussschlamm wird zu Schlammeindickung gepumpt. Über das Zwischenpumpwerk gelangt das Abwasser in die 2. Reinigungsstufe

5 2. Belebungsbecken 2. biologische Reinigungsstufe Es wird mal viel, mal wenig Sauerstoff ins Wasser gepumpt. Das hat zur Folge das Kohlenstoff und Stickstoff gleichzeitig abgebaut werden kann. Der Stickstoff ist im Wasser als Ammonium gebunden, Mikroorganismen wandeln das Ammonium in Nitrat (Nitrifikation) um. Wiederum andere Mikroorganismen wandeln den Stickstoff, der im Nitrat gebunden ist, in gasförmigen Stickstoff um (Denitrifikation). In der 2. biologischen Reinigungsstufe gibt es ein Belebungsbecken, dass aus 3 Kaskaden und einer Entgasungszone besteht. In der 1. Abb. 2: Belebungsbecken 11 Kaskade, der vorgeschalteten Denitrifikationszone, sorgen zwei vertikale Rührwerke, dass sich der Belebtschlamm nicht absetzt. Je nach Verschmutzung und Temperatur des Abwassers wird in Kaskade 2 und 3 mehr bzw. weniger Sauerstoff ins Wasser gepumpt. Die benötigte Luft wird mittels Membranbelüfter, insgesamt Stück, in das Wasser gepumpt. Damit der Belebtschlamm sich nicht absetzten kann, sorgen Propeller-Rührwerke für eine ausreichende Strömung. Nach der Kaskade 3 folgt die Entgasungszone, wobei der noch vorhandene Stickstoff aus dem Abwasser entfernt wird. 11 In den Nachklärbecken (64m Durchmesser, m 3, Räumerbrücken nur 22 Tonnen schwer) verbringt das Wasser mit dem Belebtschlamm 4 Stunden. Der Belebtschlamm sinkt zu Boden und wird von Bodenräumschildern zum Schlammsammeltrichter, der sich in der Mitte des Beckens befindet, befördert. 12 Abb. 3: Nachklärbecken 14 Im Analysenbauwerk wird das Wasser, bevor es in den Fluss (Donau) geleitet wird, überprüft, um alle gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte einhalten zu können Kc34XRAhVYNFAKHTEuCgQQ_AUIBigB#imgrc=SNlrTiX1Lo8p7M%3A

6 Warum ist die Abwasserreinigung wichtig? Sie ist wichtig um die Gewässer sauber zu halten. Würde das Wasser nicht gereinigt werden, so käme das ökologische Gleichgewicht durcheinander. Einerseits ist der Stickstoff (stark dosiert) ein Fischgift, andererseits sind auch grobe Verschmutzungen (z.b. Plastikstücke) eine Gefahr für die Umwelt, da Tiere diese oft mit Nahrung verwechseln. Sterben sie nicht daran, kann es sein, dass die Menschen diese Tiere essen und dann selber das Plastik aufnehmen. Außerdem könnte es zur Überdüngung kommen: die Pflanzen in einem See brauchen um wachsen zu können Phosphor, Tiere die Pflanzen als Nahrung. Im Sommer und Winter ist nicht immer die gleiche Menge Phosphor im Wasser enthalten, wodurch die Pflanzen nicht ständig wachsen können. Wird nun ungereinigtes Wasser (mit einem zu hohen Phosphorgehalt) in einen See geleitet, so können die Pflanzen ständig weiterwachsen, was zu folge hat das es auch mehr Tiere gibt. Das ökologische Gleichgewicht ist gestört, die Pflanzen (z.b. Algen) wachsen immer weiter bis sie die Wasseroberfläche bedecken. Es kommt kein Licht mehr zu den Pflanzen wodurch sie zur Photosynthese nicht mehr fähig sind. Sie sterben ab, die Tiere haben keine Nahrung mehr und sterben auch

7 Literaturverzeichnis: biologische-reinigungsstufe/ tbm=isch&sa=x&ved=0ahukewjn1tkc34xrahvynfakhteucgqq_auibigb#imgrc=snlrtix1 Lo8p7M%3A