Membranbelebungsverfahren für Kläranlagen

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1 Membranbelebungsverfahren für Kläranlagen

2 siclaro 1 Salesoffice Espana Membranbelebungsverfahren mit getauchter siclaro UF - Membranfiltration für Kleinkläranlagen bis 50 EW und kleine Kläranlagen bis 500 EW Inhalt Inhalt... 1 Notwendigkeit der Abwasserreinigung... 2 Zentral oder Dezentral Möglichkeiten der Abwasserentsorgung... 2 Konzept... 3 Verfahrensbeschreibung... 4 Die Leistungsfähigkeit des siclaro-verfahrens... 6

3 siclaro 2 Notwendigkeit der Abwasserreinigung Abwassereinleitungen führen zu hohen Belastungen der empfindlichen Fließgewässer. Sie stören das natürliche Gleichgewicht der vorhandenen Biozönose nachhaltig, denn aerob biologisch abbaubare Stoffe belasten den Sauerstoffhaushalt des Gewässers (Sauerstoffzehrung), hohe Nährstoffeinträge verursachen Eutrophierung und somit übermäßiges Pflanzenwachstum und schwer abbaubare, toxische Stoffe können die Lebewesen und deren Erbgut schädigen und die Nutzung des Gewässers beeinträchtigen. Darum ist die Nutzung effektiver Abwasserreinigungsverfahren mit möglichst weitgehendem Wirkungsgrad unumgänglich. Zentral oder Dezentral Möglichkeiten der Abwasserentsorgung Die Besonderheiten des ländlichen Raumes erfordern an dessen spezifische Rahmenbedingungen angepasste Abwasserlösungen. Geringe Bevölkerungsdichte, kleine Ortschaften, oft weit voneinander entfernt liegende Ortsteile oder Einzelanwesen und ein relativ geringer Anteil befestigter Flächen sind wesentliche Faktoren, die die Wahl des Kanalsystems, die Dimensionierung der Kanäle und Kläranlagen und damit die Kosten der Abwasserbehandlung maßgeblich beeinflussen. Die Entscheidung für ein zentrales oder dezentrales Abwasserbeseitigungsmodell richtet sich neben ökologischen und organisatorischen Aspekten, der Bevölkerungsentwicklung und der Gewerbe- und Industrieansiedlung, unter anderem nach einem Wirtschaftlichkeitsvergleich verschiedener Varianten hinsichtlich der Investitionskosten (Kläranlage, Kanalisation, Überleitungen und Pumpwerke), der Betriebskosten und der Abwasserabgabe. So sind z.b. Abwasserüberleitungen in Nachbarortschaften nur bis zu bestimmten Entfernungen wirtschaftlich. Weitere Entscheidungskriterien sind Infrastruktur, Geländetopographie, Baugrundbeschaffenheit und wasserwirtschaftliche Aspekte.

4 siclaro 3 Dezentrale Abwasserreinigungsverfahren und insbesondere Kleinkläranlagen (nach DIN 4261 mit einem spezifischen Abwasseranfall von maximal 8 m³ pro Tag und einer Ausbaugröße von bis zu 50 Einwohnerwerten) wurden lange Zeit wegen ihrer mangelhaften Leistungsfähigkeit für nicht ausreichend im Sinne einer zeitgemäßen Abwasserreinigung gehalten. Aus diesem Grund wurde stets das Ziel der Abwasserreinigung in einer zentralen Kläranlage angestrebt, welches mit der Planung und dem Bau eines umfangreichen, teuren Kanalnetzes (70 bis 80% der Gesamtkosten) und der weiträumigen Fremdwassersammlung einhergeht. Stattdessen kann bei einer Kleinkläranlage der wesentliche Teil der Kosten in die Behandlung des Abwassers selbst investiert werden. Da derzeit die öffentlichen Haushalte knapp bemessen sind, wird jedes Abwasserreinigungskonzept verstärkt unter Kostengesichtspunkten betrachtet. Das Ergebnis sind dabei in vielen Fällen stark dezentralisierte Konzepte, die teilweise auch eine systematische Erschließung mit Kleinkläranlagen mit biologischer Stufe beinhalten. Durch technologischen Fortschritt und die Entwicklung neuer Verfahrenstechniken ist heute eine leistungsfähige und betriebssichere Abwasserbehandlung in dünn besiedelten, ländlichen oder exponiert liegenden Gebieten möglich. Mit dezentralen Abwasserreinigungsanlagen lassen sich ohne großen technischen Aufwand Ablaufergebnisse erzielen, welche die Ablaufkonzentrationen von großen zentralen Kläranlagen übertreffen. Verschiedene Technologien ermöglichen auch eine weitergehende Nährstoffelimination. Konzept Die Firma Martin Systems bietet ein Membranbelebungsverfahren zur dezentralen Reinigung von häuslichem und gleichartigem Abwasser in Form von Kleinkläranlagen (bis 50 EW) [Abbildung 1] und kleinen Kläranlagen (50 bis 500 EW) an [Abbildung 2].

5 siclaro 4 Das System besteht aus einer mechanischen Vorreinigung (Grobstoffabscheidung) und einer Belebung mit getauchten siclaro - Membranfilter - Modulen und kann bei Anschlussgrößen bis 16 EW auch in einer 3-Kammer-Grube eingebaut werden [Abbildung 1]. Bei Anschlusswerten größer 16 EW sind Mehrbehälteranlagen erforderlich. Der anfallende Primär- und Überschussschlamm wird im jeweiligen Becken zwischengespeichert und in einem festgelegten Räumintervall entnommen. Das durch die Membranfiltration feststoff- und keimfreie Abwasser kann als Brauchwasser (Bewässerung, Waschwasser) wiederverwendet oder direkt vor Ort versickert bzw. in den nächstgelegen Vorfluter eingeleitet werden. Verfahrensbeschreibung Das häusliche Schmutzwasser fließt in einem Schmutzwasserkanal der mechanischen Vorreinigung zu. Die Funktion der mechanischen Behandlungsstufe besteht im Rückhalt der ungelösten organischen und anorganischen Abwasserinhaltsstoffe durch Sedimentation (Absetzen infolge Gravitation) und Flotation (Aufschwimmen durch Auftrieb). Anschließend strömt das mechanisch gereinigte Abwasser durch einen Überlauf in die Membranbiologie. Diese ist in ein Belebungsbecken mit integrierter Filterkammer unterteilt. In der Filterkammer sind die siclaro UF-Module aufgestellt. Der Abbau der energiereichen organischen Abwasserinhaltsstoffe unter aeroben und anoxischen Bedingungen erfolgt analog dem Belebungsverfahren durch Mikroorganismen. Der Eintrag des notwendigen Sauerstoffbedarfs wird mit feinblasigen Rohrmembranbelüftern und einem intermittierend betriebenem Belüftungs-gebläse realisiert.

6 siclaro 5 Durch das Variieren des Füllstandes in der Belebung wird die Vergleichmäßigung der Zulaufspitzen des Tageszuflusses realisiert (BMA-Prinzip). Die Trennung des Belebtschlamm - Wassergemisches übernehmen anstelle einer Nachklärung durch Sedimentation die in der integrierten Filterkammer getauchten Ultrafiltrations - Membranfilter mit einer definierten Trenngrenze. Dadurch werden kleinste Mikroorganismen (Bakterien, Viren, etc.) weitgehend zurückgehalten und eine Hygienisierung des gereinigten Abwassers erreicht. Die Filtration erfolgt von außen nach innen, wobei das biologisch gereinigte Abwasser (Permeat) mit geringem Unterdruck durch die Membranen gesaugt wird [Abbildung 3]. Der Belagbildung auf den Membranen infolge der rohwasserseitig zurückgehaltenen Abwasserinhaltstoffe wird durch tangentiale Überströmung eines Luft - Wasser-Gemisches entgegengewirkt (Cross Flow - Betriebsweise). Die so entstehenden Kräfte und Turbulenzen reinigen permanent die Membranoberfläche ab und gewährleisten einen stabilen Betrieb. Regelmäßig werden im Rahmen der Wartung die Filtereinheiten ausgetauscht bzw. chemisch gereinigt und somit ein kontinuierlicher Betrieb des siclaro - Verfahrens sichergestellt. [Schematische Darstellung einer Membran bei der Cross-Flow Filtration nach MELIN 1999] Der sich bildende Überschussschlamm wird im Belebungsbecken zwischengespeichert. Durch diese Betriebsweise kann auf die sonst üblichen Aggregate zur Schlammrückführung aus dem Nachklärbecken in die Belebungsstufe sowie auf die Überschussschlammentnahme in die mechanische Vorreinigung verzichtet werden.

7 siclaro 6 Das Volumen des Belebungsbecken wurde so bemessen, dass der maximale Trockensubstanzgehalt am Ende des festgelegten Räumintervalls erreicht wird (Hamstermethode). Nach Ablauf des Räumintervalls ist die Grube vollständig zu entleeren. Durch den Einbau der Filterkammer ist sichergestellt, dass nach der Entschlammung noch ausreichend aktiver Schlamm für die biologische Reinigung zur Verfügung steht und die empfindliche Membran durch die Absaugeinrichtungen der Räumwagen nicht beschädigt wird. Weiterhin ist eine Tauchwand im Ablauf angebracht, welche in Notsituationen (z.b. Anlagenausfall) die Reinigungsleistung auf eine mechanische Absetzgrube reduziert. Die Leistungsfähigkeit des siclaro - Verfahrens Beim siclaro - Verfahren werden Flachmembranen aus organischem Polymer mit einer Trenngrenze < 0,1 µm eingesetzt (Ultrafiltration). Dadurch werden alle Stoffe zurückgehalten, deren Teilchendurch-messer größer als die Membranporen sind, wie z.b. Bakterien, Pollen und Hefen, sowie Fett- und Ölemulsionen zurückgehalten werden. Zuordnung der Membran- und Filtrationsverfahren [nach ATV] Durch den Rückhalt unterschreiten die Abflusskonzentrationen der siclaro - Membrananlagen die hygienischen Parameter der EG Badegewässerrichtlinie deutlich. Die Konzentrationen hinsichtlich BSB 5 und CSB liegen weit unter den Forderungen der Abwasserverordnung und lassen eine Wiederverwendung des gereinigten Abwassers bzw. die Einleitung in schwache Vorfluter oder der Vor Ort Versickerung zu.

8 siclaro 7 Durch die hohe Biomassenkonzentration und das große Bakterienspektrum sind gute Bedingungen für eine weitergehende Abwasserreinigung (Stickstoffelimination) und die relative Unempfindlichkeit gegenüber Belastungsschwankungen bei hoher Betriebssicherheit gegeben. Anschlusswert Durchsatzleistung 4 EW 1,10 8 EW 2,20 12 EW 2,85 20 EW 5,55 30 EW 6,40 40 EW 8,30 50 EW 10,20 Auch hinsichtlich der Reduzierung von endokrin wirksamen Substanzen erreichen Membranbelebungsverfahren hohe Eliminationsraten und sind somit das aussichtsreichste Verfahren zur Hygienisierung des Kläranlagenablaufs.

9 siclaro 8 siclaro Filtermodul mit 6 m² Filterfläche und Strömungsring Abmessungen: 355 mm X 300 mm X 850 mm siclaro Doppelfiltermodul mit einer Filterfläche von 12m² mit Strömungsring Abmessung: 355 mm X 300 mm X 1370 mm

10 siclaro 9 Geringer Montageaufwand und einfache Handhabung; zur Nachrüstung bestehender Kleinkläranlagen geeignet

11 Signalleuchte Spülluftgebläse Schaltanlage Belüftungsgebläse Aggregateschrank Kabelleerrohr Vorklärung VK Spülluftleitung Zulauf Permeatleitung Druckseite Belüftungsleitung Überlauf von VK2 in BB Hochalarm Permeatablauf Notüberlauf Überlauf von VK1 in VK2 WSP max. Füllstand Belebung BB siclaro-filtermodul Filterkammer WSP min. Membranbioreaktor Permeatablauf Füllstand feinblasige Belüftung Permeatpumpe MARTIN Systems siclaro Kleinklärsystem Abb. 1

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13 Spülluftzufuhr Permeatabzug Permeatkanal Membranfilter Anströmring Belebtschlamm Belüftung MARTIN Systems Belebtschlamm- Luftgemisch siclaro Filtermodul Abb. 3