Technische, ökologische und soziale Aspekte moderner Abwasserbehandlung

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1 Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte Band 5 (2006) Burkhard Kuhn, Volker Lüderitz (Hrsg.) Technische, ökologische und soziale Aspekte moderner Abwasserbehandlung Shaker Verlag Aachen 2006

2 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Impressum Schriftenreihe des Instituts für Wasserwirtschaft und Ökotechnologie Herausgeber der Schriftenreihe: Herausgeber Band 5: Redaktion: Prof. Dr. Robert Jüpner Prof. Dr. Volker Lüderitz Institut für Wasserwirtschaft und Ökotechnologie Hochschule Magdeburg-Stendal (FH) Breitscheidstraße Magdeburg Prof. Burkhard Kuhn, Prof. Dr. Volker Lüderitz Institut für Wasserwirtschaft und Ökotechnologie Magdeburg, im November 2006 Datum und Bandnummer eintragen!!! Copyright Shaker Verlag 2006 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN-10: ISBN-13: ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de

3 Inhaltsverzeichnis Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte Band 5 Technische, ökologische und soziale Aspekte moderner Abwasserbehandlung Inhaltsverzeichnis Seite Vorwort 3 1. Reaktivierung von Belebtschlamm nach Belüftungsausfällen Kirstin Neumann, Burkhard Kuhn 2. Verhalten von Arzneimitteln und deren Metabolite in einer Laborversuchsanlage nach dem Belebtschlammverfahren Andreas Steffen, Burkhard Kuhn, Jens Hartmann, Kirstin Neumann 3. Magnesiumammoniumphosphat (MAP)-Ablagerungen in Abwasserreinigungsanlagen Kirstin Neumann, Ina Brennecke, Burkhard Kuhn 4. Optimierung der Belüftung der Kaskadenbelebung auf dem Klärwerk Magdeburg/Gerwisch durch Simulation von statischen Maßnahmen Ingolf Seick, Burkhard Kuhn 5. Aufnahme von Sauerstoffprofilen im Belebungsbecken des Klärwerkes Magdeburg/Gerwisch Ingolf Seick, Burkhard Kuhn, Jürgen Tiedge 6. Optimierung einer kommunalen Kläranlage mit modernen Simulationswerkzeugen und Methoden der Computational Intelligence Andreas Stockmann, Michael Bongards, Burkhard Kuhn 7. Halbtechnische Versuchskläranlage des Fachbereiches Wasser- und Kreislaufwirtschaft der Hochschule Magdeburg- Stendal (FH) Kirstin Neumann, Burkhard Kuhn 8. Bewachsene Bodenfilter als Bestandteil einer nachhaltigen Abwasserentsorgung Volker Lüderitz, Uta Langheinrich Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte: Abwasserbehandlung, Band 5 (2006) Seite 1

4 Inhaltsverzeichnis 9. Verteilung oder Teilhabe? Regionale Wasserwirtschaft im Spannungsfeld neuer Steuerungskontexte Bettina Knothe 167 Autorenverzeichnis 199 Bisher erschienene Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte 203 Seite 2 Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte: Abwasserbehandlung, Band 5 (2006)

5 Vorwort Vorwort Der vorliegende Band 5 der Schriftenreihe beschäftigt sich mit dem Stand der abwasserbezogenen Forschung im Fachbereich Wasser- und Kreislaufwirtschaft der Hochschule Magdeburg-Stendal (FH). Schwerpunkt sind dabei zunächst abwassertechnische Themen mit einem Bezug auf kleinräumige mittlere und große Abwasserbehandlungsanlagen. Weiterhin wird der Stand naturnaher Abwasserbehandlungsverfahren dargestellt. Ein abschließender Beitrag befasst sich mit gesellschaftlichpartizipatorischen Aspekten der regionalen Wasserwirtschaft. In loser Folge werden die in mehreren Jahren erbrachten Ergebnisse übersichtlich und teilweise vereinfacht dargestellt. Es wird die Absicht verfolgt, den aktuellen Stand anwendungsbezogener Forschung auf thematisch verschiedenen abwassertechnischen Gebieten zu präsentieren und Anregungen zur Nutzung zu geben. Die Langfassungen liegen in Form von Forschungsberichten, Diplomarbeiten und anderen Textsätzen im Fachbereich Wasser- und Kreislaufwirtschaft der Hochschule Magdeburg-Stendal (FH) vor. Die Verfolgung so differenzierter Teilthemen wurde nur möglich durch die intensive Mitwirkung von Studenten in verschiedenster Form und die Zusammenarbeit mit Drittmittelgebern und anderen Partnern sowie fachbereichsübergreifender Bearbeitung. An dieser Stelle sei deshalb besonderer Dank gerichtet an den damaligen Städtischen Abwasserbetrieb Magdeburg und die Städtischen Werke Magdeburg. Erwähnung soll auch die Kooperation mit dem Institut ifak e.v. Magdeburg und der ortsansässigen ifak system GmbH sowie mit der Fachhochschule Köln (Fakultät für Informatik und Ingenieurwissenschaften) finden. Der Beitrag zur Reaktivierung von Belebtschlamm nach Belüftungsausfällen wurde an einer der hochschuleigenen Versuchsanlagen erarbeitet und ist von deren eingeschränktem Leistungsverhalten beeinflusst. Dennoch werden belastbare Ergebnisse präsentiert, die darauf hinweisen, dass auch nach längeren Ausfallzeiten und - anders als in der Vergangenheit beschrieben - die nahezu optimale Leistungsfähigkeit des Belebtschlammes erreicht werden kann, wenn der Betreiber der Anlage geeignete Maßnahmen ergreift und zielorientiert handelt. Mit dem Beitrag zum Verhalten von Arzneimitteln und deren Metaboliten in einer Laborversuchsanlage nach dem Belebtschlammverfahren wird Einblick gewährt in einen Bereich anwendungsbezogener Forschung, der sich im Aufbau befindet und auch aktuell mit mehreren Arbeiten weiter verfolgt wird. Die besonderen analytischen Probleme werden sichtbar und anhand von ausgewählten Substanzen mit ersten Ergebnissen dargestellt. Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte: Abwasserbehandlung, Band 5 (2006) Seite 3

6 Vorwort Magnesiumammoniumphosphat-Ablagerungen in Anlagenteilen besonders der Schlammbehandlung sind seit langem bekannt, haben jedoch nach der Einführung der vermehrten biologischen P-Elimination als Problem erheblich an Bedeutung gewonnen. Der einschlägige Beitrag stellt diesen Aspekt der Behandlung kommunaler Abwässer umfassend dar und ist unter Einbeziehung verschiedener, auch großtechnischer Abwasseranlagen der Größenklassen 4 und 5 entstanden. Vor dem Hintergrund der steigenden Kosten energetischer Aufwendungen und der Motivation, Betriebskosten ohne Einbußen an der Qualität des Betriebsergebnisses zu reduzieren und sich flexibel ständig wechselnden Belastungssituationen anzupassen, gewinnt die Optimierung der Belüftung der Belebtschlammanlagen besondere Bedeutung. Ein gangbarer Weg, Einsparpotenziale sichtbar zu machen, ist dabei die Simulation statischer Maßnahmen. Ergebnisse derartiger Bemühungen werden in einem Beitrag mit Bezug auf das Klärwerk Magdeburg/Gerwisch vorgestellt. Diese theoretischen Ansätze und Empfehlungen sind mittlerweile in die Betriebsweise der genannten Großanlage überführt. Die Aufnahme von Sauerstoffprofilen in Belebungsbecken zielt ebenfalls in Richtung Kostenreduzierung, soll aber vor allem auch dazu dienen, die zeitlich und örtlich verschiedenen Sauerstoffgehalte in Belebungsbecken im Zusammenhang mit dem Messwert der Sauerstoffmesssonde an deren Standort zu betrachten. Die aufwendigen Messungen und Ergebnisse beziehen sich auf verschiedene Belastungssituationen der genannten Großkläranlage. Ein weiterer Beitrag zum Betrieb von Belebtschlammanlagen beschäftigt sich mit der Nutzung moderner Simulationswerkzeuge und Methoden der Computational Intelligence zur Optimierung des Anlagenbetriebes. Die Ergebnisse an einer Großanlage sind bzw. werden derzeit in die Praxis überführt. Dieser anspruchsvolle Beitrag ist im Rahmen einer Diplomarbeit mit der Fachhochschule Köln entstanden. Die abwassertechnischen Themen werden abgerundet mit einer Vorstellung der halbtechnischen Versuchsanlage zur Abwasserreinigung des Fachbereiches Wasser- und Kreislaufwirtschaft auf dem Gelände der Großkläranlage Magdeburg. Die Vorstellung stellt einen vorläufigen Ausbauzustand dar, der bereits vielfältige Fahrweisen und Nutzungen erlaubt. Eine Nutzung dieser Anlage zur Aus- und Weiterbildung sowie anwendungsbezogener Forschung ist beabsichtigt. Derzeit werden Forschungsprojekte zum Verhalten von Arzneimittelstoffen und deren Metaboliten vorbereitet bzw. durchgeführt. Die Autoren des Artikels Bewachsene Bodenfilter als Bestandteil einer nachhaltigen Abwasserentsorgung fassen ihre Forschung zu den Möglichkeiten und Perspektiven naturnaher Abwasserentsorgungsverfahren zusammen und Seite 4 Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte: Abwasserbehandlung, Band 5 (2006)

7 Vorwort diskutieren sie im Kontext der einschlägigen internationalen Literatur. Besondere Schwerpunkte werden auf den Rückhalt des Phosphors im Bodenkörper und auf die Elimination von potenziell schädlichen Bakterien gelegt. Auf beiden Gebieten zeigen Bodenfilter inzwischen bemerkenswerte Leistungen. In ihrem den Band abschließenden Gastbeitrag Verteilung oder Teilhabe? Regionale Wasserwirtschaft im Spannungsfeld neuer Steuerungskontexte stellt Bettina Knothe ihre Erfahrungen aus einem Projekt dar, in dem in Zusammenarbeit mit engagierten Bürgerinnen und Bürgern nachhaltige und vorsorgeorientierte Nutzungsformen für Wasser auf der Ebene einer Region entwickelt wurden. Die aus dem Projekt abgeleiteten Empfehlungen für zukünftige Strategien in der Gestaltung der Wasserwirtschaft bilden Schnittstellen neuer Potenziale für kreative Ideen und gemeinsame Verantwortung im Sinne des Partizipationsgebotes der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie. Magdeburg, im September 2006 Prof. Burkhard Kuhn Prof. Dr. Volker Lüderitz Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte: Abwasserbehandlung, Band 5 (2006) Seite 5