1 Auswirkungen der Entwicklungen des Energiemarktes auf den Kläranlagenbetrieb 1. 2 Zielsetzung der Arbeit 8

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Auswirkungen der Entwicklungen des Energiemarktes auf den Kläranlagenbetrieb 1 2 Zielsetzung der Arbeit 8 3 Biogaspotenziale kommunaler Klärschlämme Charakterisierung von Biogaspotenzialen kommunaler Klärschlämme auf Basis stofflicher Elementaranalysen bzw. des CSB Grundlagen der Biogaspotenzialabschätzung Theoretisches Biogaspotenzial von Primärschlamm Theoretisches Biogaspotenzial von Überschussschlamm Erschließung von Biogaspotenzialen kommunaler Klärschlämme durch die anaerob mesophile Schlammstabilisierung Biogaserzeugung aus Primärschlamm Biogaserzeugung aus Überschussschlamm Biogaspotenziale von Mischschlämmen Biogaspotenzialreserve von Primär- und Überschussschlamm für die Verfahrenskombination Desintegration + anaerob mesophile Schlammstabilisierung 29 4 Desintegration Grundlagen der Desintegration Definition Beurteilungskriterien der Desintegration Desintegrationsverfahren Einsatzmöglichkeiten der Desintegration in der Abwasser- und Schlammbehandlung Ergebnisse der Anwendung der Verfahrenskombination Desintegration + anaerobe Schlammstabilisierung Rührwerkskugelmühle 41

2 II Ultraschallhomogenisator Hochdruckhomogenisator Elektroporation/Hochleistungspulstechnik Ozon Ly satzentrifüge Laugenaufschluss Aufschluss mit Wasserstoffperoxid Thermischer Aufschluss Thermischer + chemischer Aufschluss Mikrowellenaufschluss Strahljet Zusammenfassung Literaturauswertung 91 5 Eigene Untersuchungen Versuchsprogramm Versuchstechnik Aufschlussgeräte Technische Ausstattung und Betrieb des Laborreaktors Analytik und Messtechnik Probenvorbereitung Physikalische Messgrößen Chemische Messgrößen Charakteristik der verwendeten Überschussschlämme ÜSHTVA ÜS KA DD-Kaditz ÜS KA Lenz ÜS KA St. Michaelis ÜS KA Nünchritz Grundlagen der Auswertung des anaeroben Abbaus organischer Stoffe 109

3 III Kennwerte - gemessen Kennwerte - berechnet Bilanzierung von Versuchsreaktoren Bedeutung der Bilanzierungsmethode CSB-Bilanz P-Bilanz N-Bilanz TR min-bilanz Darstellung der Versuchsergebnisse Kommentar zur Versuchsauswertung Anaerobe Schlammstabilisierung ohne Desintegration Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS HTVA Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS DD-Kaditz Anaerobe Schlammstabilisierung mit Desintegration Thermische Desintegration Voruntersuchungen - thermischer Zellaufschluss von Überschussschlamm Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS HTVA + 75 C Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS KA Lenz + 75 C Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS KA Nünchritz + 75 C Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS KA St. Michaelis + 75 C Thermische Desintegration + Unterdruckbehandlung Voruntersuchungen - Kombination aus thermischem Zellaufschluss und Unterdruckbehandlung von Überschus'sschlamm Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS HTVA + Unterdruck + 75 C Rührwerkskugelmühle Voruntersuchungen - Zellaufschluss von Überschussschlamm durch Rührwerkskugelmühle Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS HTVA + RKM Fliehkraftkugelmühle Voruntersuchungen - Zellaufschluss von Überschussschlamm durch Fliehkraftkugelmühle 162

4 IV Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS HTVA + FKM Ultraschall Voruntersuchungen - Zellaufschluss von Überschüssschlamm durch Ultraschall Anaerobe Schlammstabilisierung - ÜS KA Lenz + US Bewertung des Einflusses von Desintegrationsverfahren auf die anaerobe Stabilisierung von Überschussschlamm Darstellung der Ausgangsituation zur Bewertung der Verfahrenskombination Überschussschlammdesintegration + anaerobe Schlammstabilisierung Systematisierung der Datenbasis Schwerpunkte der Systematisierung Klassifizierung des Zellaufschlusses Klassifizierung der Milieubedingungen der anaeroben Schlammstabilisierung Klassifizierung der Überschussschlammcharakteristik Gestaffelte Klassifizierung der Versuchsreihen nach den Einflussfaktoren chemischer Aufschlussgrad, Milieubedingungen der anaeroben Schlamm-stabilisierung und Überschussschlammcharakteristik Leistungsvermögen der Verfahrenskombination Überschussschlammdesintegration + anaerob mesophile Stabilisierung GV-Abbau und Biogasanfall : Prozesswasserbelastung.: Randbedingungen der Auswertung zur Prozesswasserbelastung CSB-Prozesswasserbelastung NH 4-N-Prozesswasserbelastung Pge^mrProzesswasserbelastung Entwässerungsverhalten Auswirkungen der Desintegration auf die Faulzeit Einfluss der Desintegration auf die anaerob mesophile Abbaubarkeit im Überschussschlamm gebundener Stoffgruppen 192

5 V Auswirkungen der anaerob mesophilen Abbaubarkeit im Überschussschlamm gebundener Stoffgruppen auf Biogasanfall und -Zusammensetzung Ermittlung der Verteilung der beim anaerob mesophilen Abbau von Über-schussschlamm beteiligten Stoffgruppen auf Basis des GV-Abbaus, des Biogas- und Methananfalls Ermittlung der Verteilung der beim anaerob mesophilen Abbau von Überschussschlamm beteiligten Stoffgruppen auf Basis des Eiweiß-Abbaus, des Biogas- und Methananfalls Prognose des Einflusses der Verfahrenskombination Desintegration + anaerob mesophile Stabilisierung auf das anaerobe Abbauverhalten von Überschussschlamm! Grundlagen der Prognose Nomogramm zur Ermittlung des GV-Abbaus Nomogramm zur Ermittlung des Biogasanfalls Nomogramm zur Prognose der CSB-Prozesswasserbelastung Nomogramm zur Prognose der NH 4-N-Prozesswasserbelastung Vergleich von Techniken zur Überschussschlammdesintegration in Kombination mit der anaerob mesophilen Schlammstabilisierung Darstellung der Ausgangsituation Zellaufschluss untersuchter Desintegrationsverfahren GV-Abbau und Biogasanfall Prozesswasserbelastung Leistungsvermögen der Verfahrenskombination Überschussschlammdesintegration + anaerob thermophile Schlammstabilisierung Charakteristik der Datenbasis GV-Abbau und Biogasanfall Prozesswasserbelastung Entwässerungsverhalten Vergleich der anaerob thermophilen Stabilisierung von unbehandeltem Überschussschlamm mit der anaerob mesophilen Stabilisierung von desintegriertem Überschussschlamm 224

6 VI Charakteristik der Datenbasis GV-Abbau und Biogasanfall Prozesswasserbelastung Entwässerungsverhalten Zusammenfassung Literaturverzeichnis 239

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