Siedlungswasserwirtschaft Abwasserreinigung 1. Vorlesung Dipl.-Ing. Pamela Meyer

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1 Siedlungswasserwirtschaft 1. Vorlesung Dipl.-Ing. Pamela Meyer Quelle: Stadt Münster, Tiefbauamt Folie Folie 2

2 Gliederung Einleitung 1.2 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben 1.3 Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung 1.4 sverfahren Folie 3 Gliederung Einleitung 1.2 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben 1.3 Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung 1.4 sverfahren Folie 4

3 Feldberieselung mit unterirdischer Drainage (im Bau, ca. 1890) Folie 5 Rechenanlage, vor 1912; das Rechengut wird maschinell entfernt Klärbecken mit Schlammschiebern, Bolton, Folie 6

4 Emscherbrunnenanlage Grosslappen, München, Folie 7 Schwachbelasteter Tropfkörper, um 1905 Hochbelastete Tropfkörper, um Folie 8

5 Gliederung Einleitung 1.2 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben 1.3 Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung 1.4 sverfahren Folie 9 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben für die Abwasserbehandlung EG-Abwasserrichtlinie 91/271/EWG WHG, 2002 AbwV, 2001 AbwAG, Folie 10

6 Entwicklung der gesetzlichen Anforderungen an die Mittelalter Kanalisation auch in kleineren Städten Mechanische Regen- und Schmutzwasser wird in einem Kanal gesammelt und in Gewässer geleitet Eindämmung von Epidemien 1880 Keine Kanalisation Abwasser wird auf Straßen geleitet Vermischung von Trinkwasser mit Abwasser Häufige Epidemien wie Pest und Typhus Behandlung von Abwasser in Abwasserteichen Robbensterben und Algenpest in der Nordsee führen zur Festlegung der Nährstoffelimination Rhein ist sehr stark belastet und droht umzukippen. Biologische und Mindestanforderungen werden gesetzlich formuliert Folie 11 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben für die kommunale Abwasserbehandlung Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) vom 19. August 2002 Als Rahmengesetz erfolgt die Ausfüllung und Konkretisierung durch die Landeswassergesetze Erlaubnisverfahren nach 7a Abs. 1 Abwasserverordnung (AbwV) vom 15. Oktober 2002 Festlegung der Anforderungen für die wasserrechtliche Erlaubnis Festlegungen für häusliches und kommunales Abwasser und für Abwasser bestimmter Industriebranchen. Dient auch der Umsetzung der EG Richtlinie 91/271/EWG über die Behandlung von kommunalem Abwasser Abwasserabgabengesetz (AbwAG) vom 3. November 1994 Festlegung der Abwasserabgabe erfolgt nach Schadeinheiten Folie 12

7 Anforderungen an das Einleiten von Abwasser entsprechend 7a Abs. 1 WHG, 2002 Eine Erlaubnis für das Einleiten von Abwasser darf nur erteilt werden, wenn die Schadstofffracht des Abwassers so gering gehalten wird, wie dies bei der Einhaltung der jeweils in Betracht kommenden Verfahren nach dem Stand der Technik möglich ist. Die Bundesregierung legt durch Rechtsverordnung mit Zustimmung des Bundesrates Anforderungen fest, die dem Stand der Technik entsprechen Folie 13 Herkunft der Bundesweiten Stickstoffeinträge in die Gewässer (Quelle: Umweltdaten Deutschland 1998, Umweltbundesamt) Folie 14

8 Anforderungen an kommunales Abwasser entsprechend Anhang 1 der Abwasserverordnung (AbwV, 2002) Größenklassen der Anlagen kg/d BSB 5 (roh) CSB BSB 5 NH 4 -N N ges P ges mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe 1 (< 60 kg) (60 bis 300 kg) (300 bis 600 kg) (600 bis 6000 kg) (> 6000 kg) N ges entspricht N anorg (Summe von Ammonium-, Nitrit- und Nitratstickstoff) Überwachungstemperatur für NH N und N ges : T ÜW = 12 C Folie 15 Abwasserabgabe und Schadeinheiten entsprechend dem Abwasserabgabengesetz Bewertete Schadstoffe und Schadstoffgruppen Oxidierbare Stoffe in chemischem Sauerstoffbedarf (CSB) Phosphor Stickstoff Organische Halogenverbindungen als adsorbierbare organisch gebundene Halogene (AOX) Einer Schadeinheit entsprechen jeweils folgende volle Messeinheiten 50 kg Sauerstoff 3 kg 25 kg 2 kg Halogene, berechnet als organisch gebundenes Chlor Schwellenwerte nach Konzentration und Jahresmenge 20 mg je Liter und 250 kg Jahresmenge 0,1 mg je Liter und 15 kg Jahresmenge 5 mg je Liter und 125 kg Jahresmenge 100 mg je Liter und 10 kg Jahresmenge Folie 16

9 Abwasserabgabe und Schadeinheiten entsprechend dem Abwasserabgabengesetz (Fortsetzung) Bewertete Schadstoffe und Schadstoffgruppen Metalle und ihre Verbindungen: Quecksilber Cadmium Chrome Nickel Blei Kupfer Giftigkeit gegenüber Fischen Einer Schadeinheit entsprechen jeweils folgende volle Messeinheiten 20 Gramm 100 Gramm 500 Gramm 500 Gramm 500 Gramm 1000 Gramm Metall 3000 m 3 Abwasser geteilt durch G F Schwellenwerte nach Konzentration und Jahresmenge und 1 mg 100 g 5 mg 500 g 50 mg 2,5 kg 50 mg 2,5 kg 50 mg 2,5 kg 100mg 5 kg je Liter Jahresmenge G F = 2 9 AbwAG: Abgabepflichtig ist, wer Abwasser einleitet (Einleiter) Der Abgabesatz errechnet sich aus Schadeinheiten (SE). Kosten für eine SE = 35,79 Euro/a Folie 17 Zukünftige Entwicklungen in der Rechtssprechung Eine Änderung der Abwasserverordnung in Verbindung mit einer Änderung des Abwasserabgabengesetzes ist in Vorbereitung Austausch des Parameters G F (Fischgiftigkeit nach Verfahren DIN L31) durch den Parameter G EI (Fischgiftigkeit nach Verfahren DIN T6) Austausch des Parameters CSB durch TOC Auswirkungen dieser Änderungen sind: Umstellung sämtlicher Bescheide Umstellung des Kläranlagenbetriebes auf geänderte Überwachungsparameter Überarbeitung und Fortschreibung der technischen Regelwerke Folie 18

10 Richtlinien für die Abwasserbehandlung Die Bemessung von Kläranlagen erfolgt auf der Grundlage der Arbeitsblätter der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (ATV-DVWK). Maßgebende Arbeitsblätter sind: A 131 Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen (Mai 2000) A 281 Bemessung von Tropfkörpern und Rotationstauchkörpern (September 2001) A 198 Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen (April 2003) Folie 19 Gliederung Einleitung 1.2 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben 1.3 Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung 1.4 sverfahren Folie 20

11 Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung Abwasserinhaltsstoffe und deren Wirkung Abwasseranfall Mischwasserabfluss nach A 198 Gewässergüteklassen Schadstoffhaltige Abwässer polluted waste water Höhere Temperaturen Giftige Stoffe Stoffe, die Flora und Fauna beeinflussen. Sand, Schlamm Folie 21 Abwasserinhaltsstoffe Charakterisierung bezüglich der Wirkung auf Gewässer Nährstoffe: Eutrophierung durch N und P, besonders in stehendem Gewässer durch starkes Algen-wachstum, Probleme bei Algensterben O 2 Algen Tote Biomasse Anaerob CH 4 H2 S NH 3 CO 2 Faulgas Folie 22 Faulschlamm

12 Abwasserinhaltsstoffe Charakterisierung bezüglich der Wirkung auf Gewässer Zehrstoffe: Sauerstoffverbrauch im Gewässer durch Organik, gemessen als CSB und BSB 5 Störstoffe: Störung technischer Einrichtungen zur Gewinnung und Reinigung von Wasser z. B. durch Sand, Öl, korrosive Stoffe etc Folie 23 Abwasserinhaltsstoffe Charakterisierung bezüglich der Wirkung auf Gewässer: Giftstoffe Vergiftung im Gewässer durch hemmende und toxische Wirkungen infolge von Giften, Radioaktivität, Bakterien und Viren Folie 24

13 Abwasserinhaltsstoffen Klassierung der Abwasserinhaltsstoffe Stoffe im Abwasser partikuläre Stoffe (> 0,45 µm) gelöste Stoffe (< 0,45 µm) organische anorganische organische anorganische CSB, BSB 5 anorgts CSB, BSB 5 Nitrat, Phosphor abbaubare inerte abbaubare inerte Folie 25 Organische Stoffverbindungen Die organische Chemie umfasst alle Kohlenstoffverbindungen mit Ausnahme der wasserstofffreien Chalkogenide (z.b. Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Schwefelkohlenstoff) und deren Verbindungen (Kohlensäure, Carbonate), sowie der Carbide und Metallcarbonyle. Biologisch abbaubare organische Stoffe dienen als Nährstoffe für Mikroorganismen (Bakterien, Pilze...). Zur Energiegewinnung werden die organischen Stoffe unter Sauerstoffverbrauch umgesetzt. Zu viele organische Stoffe im Wasser führen zum vermehrtem Wachstum von Mikroorganismen und zum sauerstoffarmen Milieu im Wasser Folie 26

14 Abwasserinhaltsstoffe gesamter Kohlenstoff total carbon TC Kohlenstoff anorganischer Kohlenstoff total inorganic carbon TIC organischer Kohlenstoff total organic carbon TOC chemischer Sauerstoffbedarf CSB biochemischer Sauerstoffbedarf BSB Folie 27 Summenparameter und Einzelstoffe Summenparameter Beschreibt die gleichartigen Merkmale der unterschiedlichen Abwasserinhaltsstoffe, die durch ein bestimmtes Analyseverfahren nachgewiesen und bestimmt werden können. Summenparameter für Abwasser: Einzelstoff Ein Einzelstoff ist ein Element aus der Menge der Schmutzstoffe. Einzelstoffe im Abwasser: Nitrat (NO 3 ) Nitrit (NO 2 ) Ammonium (NH 4 ) Phosphor (P) Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB) Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) Fischtoxizität gesamter gebundener organischer Kohlenstoff (TOC) adsorbierbare organische Halogenverbindungen (AOX) Folie 28

15 Summenparameter CSB [mgo 2 /l] Menge an Sauerstoff, welche zur Oxidation der gesamten im Wasser enthaltenen organischen Stoffe verbraucht wird. Bestimmung im Labor mit Zugabe von Kaliumdichromat zum Abwasser. Kaliumdichromat Abwasser BSB < CSB BSB ist nur eine Teilmenge des CSB. Verhältnis BSB:CSB ca. 1:2 BSB [mgo 2 /l] Maßzahl für die Menge an im Wasser gelöstem Sauerstoff, der in einer bestimmten Zeit durch Mikroorganismen zum biologischen aeroben Abbau gelöster organischer Verbindungen im Abwasser benötigt wird (Veratmung). Der Verbrauch nach 5 Tagen bei 20 C wird ermittelt (BSB 5 ) Folie 29 Summenparameter TOC [mg/l] Konzentration an organisch gebundenem Kohlenstoff als Maß der organischen Substanzen im Abwasser. TOC und CSB beziehen sich auf die gleichen Teilmengen an Schmutzstoffen im Abwasser. Vorteil: Sehr schnelle Ermittlung im Labor mit kleinen Probenmengen. Die Wasserinhaltstoffe werden verbrannt, und die entstehende Kohlendioxidmenge wird durch Infrarotspektroskopie bestimmt. Erfassung des gelöste organische und des partikulär organisch gebundene Kohlenstoffes. TOC Gehalte in gering belastete Gewässer: 1-2 mg/l stark verschmutzten Gewässern: > 10 mg/l Folie 30

16 Abwasserinhaltsstoffen Charakterisierung bezüglich der Wirkung auf Gewässer: Zehrstoffe Nährstoffe Giftstoffe Störstoffe Sauerstoffverbrauch im Gewässer durch Organik, gemessen als CSB und BSB 5 Eutrophierung durch N und P, besonders in stehendem Gewässer durch starkes Algenwachstum, Probleme bei Algensterben Vergiftung im Gewässer durch hemmende und toxische Wirkungen infolge von Giften, Radioaktivität, Bakterien und Viren Störung technischer Einrichtungen zur Gewinnung und Reinigung von Wasser z. B. durch Sand, Öl, korrosive Stoffe etc Folie 31 Abwasserinhaltsstoffe gesamter Stickstoff Nges Stickstoff organischer Stickstof f Norg = TKN - NH4-N anorganischer Stickstof f Nanorg Wichtig! Bemessungs- und Grenzwerte beziehen sich meist auf den Stickstoff in der Verbindung: NH 4 N 14/18 (Gewicht N/Gewicht Verbindung) NO 3 N 14/62 (Gewicht N/Gewicht Verbindung) Nitrat NO3-N Nitrit NO2-N Ammonium NH4-N Kjeldahl Stickstof f TKN = Norg + NH4-N NH 4 + Ammonium sauerstoffzehrend, eutrophierend NH 3 Ammoniak starkes Fischgift (0,1 0,8 mg/l toxisch) NO 2 - Nitrit starkes Fischgift (0,15 0,55 mg/l toxisch) NO 3 - Nitrat eutrophierend Folie 32

17 NH 4+ / NH 3 - Gleichgewicht Ammonium-Stickstoff existiert im Wasser als Ammoniumion NH + 4 und als Ammoniak NH 3. Der relative Anteil NH 4+ / NH 3 ist abhängig vom ph-wert und von der Temperatur Folie 33 Abwasserinhaltsstoffe Phosphor ist in vielen Fällen der limitierende Faktor für Gewässer. führt zur Düngung und damit zu einer entsprechenden Erhöhung der Biomasse. Das Verhältnis N zu P für den Aufbau der Biomasse liegt bei 13/1. essentieller Nährstoff, durch den die Eutrophierung von Gewässern gesteuert wird. Hauptquelle: fäkale Ausscheidungen gesetzlichen Begrenzung des Phosphatgehalts in Waschmitteln deutliche Verminderung der Phosphorfracht im Rohabwasser Folie 34

18 Abwasserinhaltsstoffe Stoffgruppen und deren Wirkung auf die Gewässer Absetzbare Stoffe ASS [mg/l] Abfiltrierbare Stoffe AFS [mg/l] Nichtabsetzbare, biologisch abbaubare organische Stoffe Ammoniak NH 3 [mg/l] gelöste anorganische Nährstoffe (Nitrat NO 3, Phosphat P ges ) gelöste biologisch resistente Stoffe gelöste anorganische Stoffe pathogene Mikroorganismen - Schlammablagerungen, Fäulnisvorgänge, Sauerstoffzehrung - Sauerstoffzehrung - Sauerstoffzehrung - Sauerstoffzehrung, Toxizität, Probleme bei nachgestalteter Trinkwasseraufbereitung - Eutrophierung, Sauerstoffzehrung, Probleme bei nachgeschalteter Trinkwasseraufbereitung - Toxizität, Akkumulation in der Nahrungskette Probleme bei nachgeschalteter Trinkwasseraufbereitung - Verschlechterung der Hygienischen Beschaffenheit Folie 35 Abwasserinhaltsstoffe Stoffgruppen und Reinigungsverfahren Absetzbare Stoffe ASS [mg/l] Abfiltrierbare Stoffe AFS [mg/l] Nichtabsetzbare, biologisch abbaubare organische Stoffe Ammoniak NH 3 [mg/l] gelöste anorganische Nährstoffe (Nitrat NO 3, Phosphat P ges ) gelöste biologisch resistente Stoffe gelöste anorganische Stoffe pathogene Mikroorganismen - Siebung und Sedimentation - Mikrosiebung, Filtration - Biologische Verfahren - Oxidation von Ammonium (Nitrifikation) - Nitrifikation und Denitrifikation, - chemische und biologische P-Elimination - Aktivkohleadsorption, chemische Oxidation - Desinfektion, Sandfilter Folie 36

19 Abwasserinhaltsstoffe Zusammenfassung der relevanten Parameter zur Bewertung der Verschmutzung von Abwasser AFS BSB 5 CSB TOC N ges NH 4 -N P ges PO 4 -P Abfiltrierbare Stoffe Biologischer Sauerstoffbedarf Chemischer Sauerstoffbedarf Gesamt organischer Kohlenstoff Gesamtstockstoff Ammonium Gesamtphosphor Orthophosphat Folie 37 Abwasserinhaltsstoffe Mittlere Konzentrationswerte im Abwasser Stoff Mittlere Konzentrationen in mg/l Schmutzwasserabfluss Regenwasserabfluss AFS BSB CSB TOC N ges 60 2,25 NH 4 -N 40 1,5 P ges 20 2 PO 4 -P 12 1, Folie 38

20 Einwohnerspezifische Frachten nach ATV A 131 (2000) Tabelle 1: Einwohnerspezifische Frachten in g/e d, die an 85% der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers Parameter Rohwasser Durchflusszeit der Vorklärung bei Trockenwetter 0,5 1 h 1,5 2 h BSB CSB TS TKN P 1,8 1,6 1, Folie 39 Abwasseranfall Abwasser was ist das? Abwasser Schmutzwasser Niederschlagswasser Fremdwasser häusliches gewerbliches / industrielles Folie 40

21 Häusliches Schmutzwasser Kosmetikartikel Medikamentenreste Spülmittel, Fett, Lebensmittelreste Waschmittel Fäkalien Urin Hygieneartikel Abfallstoffe, Staub, Textilreste Folie 41 Durchschnittlicher Wasserverbrauch in Deutschland Entwicklung des personenbezogenen Wasserverbrauchs - in Liter pro Einwohner und Tag Folie 42

22 Gewerbliches / industrielles Schmutzwasser kann schwer abbaubare organische Substanzen, Öle, Fette, Schwermetalle, Salze, Gifte und ätzende Stoffe enthalten wird z.t. auf eigenen Kläranlagen behandelt (Direkteinleiter) Folie 43 Niederschlagswasser Dachflächen Parkplätze Straßen, Gehwege sonst. versiegelten Flächen Folie 44

23 Fremdwasser Fremdwasser sind unverwünscht in die Kanalisation gelangende Abflüsse: z. B. eindringendes Grundwasser, Drainagen etc Folie 45 Fremdwasser Fremdwasser ist Wasser das in die Kanalisation gelangt, obwohl es sauberer ist als das im Ablauf der Kläranlage Herkunft diffuse Quellen (Drainagewasser) Bäche Wasserhaltungen auf Baustellen Undichtigkeiten Kanalisation (Grundwasser) Folie 46

24 Häufigkeitsverteilung der Fremdwasseranteile von 1461 kommunalen Kläranlagen (Jahr 2000) Summenanteile in % Folie 47 source: Quelle: Arbeitsbericht ATV Fremdwasseranteil in % vom Schmutzwasser Ermittlung der Fremdwassermenge über das Nachtminimum Nachtminimum Abflussganglinie ausgewählte Trockenwettertage Kanal Dormund Scharnhorst Folie 48

25 Gewerbliche Schmutzwassermenge Betriebe mit geringem Wasserverbrauch: 0,2 0,5 [L / (s ha)] Betriebe mit mittlerem bis hohem Wasserverbrauch: 0,5 1,0 [L / (s ha)] flächenabhängig Folie 49 Fremdwassermenge Ebenfalls flächenabhängig wenn keine Messungen vorliegen: 0,05 0,15 [L / (s ha)] Folie 50

26 In SW-Kanäle abfließende Niederschläge Ebenfalls flächenabhängig wenn keine Messungen vorliegen: 0,2 0,7 [L / (s ha)] Folie 51 Abwasseranfall Schwankung des Schmutzwasserabflusses 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 x-fache des Mittelwertes (unterschiedliche x für Gewerbe und häusliches Abwasser) Mittelwert des Schmutzwasserabflusses Bemessung von Kanälen auf Maximalabfluss (l/s) h Tageszeit in Stunden Bemessung der Kläranlage auf Gesamtabfluss im Jahresmittel in 24 d (m³/d) Folie 52

27 spezifischer häuslicher Schmutzwasseranfall (Einwohnerabhängig) [l/(s*1000 E)] Q H,h,max Maximal stündlicher häuslicher Schmutzwasserabfluss = q H,h,max Siedlungsdichte im Einzugsgebiet [E/ha] ED A 1000 E,k,1 oder direkt die Anzahl der Einwohner [E] [l / s] Fläche des durch die Kanalisation erfaßten Wohngebietes [ha] Folie 53 Häuslicher Schmutzwasserabfluss im Jahresmittel Q H QH, h,max xh,max, am = [ m³ / h] 24 Q H oder ws, d, am, am = EZ [ m³ / h] Folie 54

28 Maximal stündlicher industrieller und gewerblicher Abfluss Fläche des durch die Kanalisation erfassten Wohngebietes [ha] Q G,h,max = q G,h,max A E,k g: betrieblich spezifische Spitzenabflussspende für industriellen und gewerblichen Abfluss [l/(s*ha)] Folie 55 Betrieblicher Schmutzwasserabfluss im Jahresmittel Q G QG, h,max xg,max, am = [ m³ / h] 24 Q G oder, am = qg AE, G [ m³ / h] Folie 56

29 Divisor XQ,max für die Bemessungswassermengen Spitzenfaktoren entsprechend A 198 (für den gesamten Schmutzwasseranfall) Folie 57 Fremdwasserabfluss im Jahresmittel Q = q A F, am F E, k Fläche des durch die Kanalisation erfassten Wohngebietes [ha] f: Fremdwasser spezifische Abflussspende für Fremdwasser [l/(s*ha)] Folie 58

30 Maximal stündlicher Trockenwetterabfluss Q T, h,max = QH, h,max + QG, h,max + Q F, am Folie 59 Q Täglicher Trockenwetterabfluss im Jahresmittel Abfluss zur Kläranlage T, d, am = QH, h,max xh,max + QG, h,max xg,max + QF, am 24 Q T, d, am = ( QH, am + QG, am + QF, am ) 24 [ m³ / d] [m³/h] [m³/h] [m³/h] Folie 60

31 Bemessungswassermenge aus Messungen Fall: Tagesmessungen sind vorhanden Zufluss aus dem Entwässerungsgebiet im Mischverfahren: 85% Perzentil Summenhäüfigkeit [%] Berücksichtigung von Zulaufschwankungen Trockenwettertageszufluß [m³/d] Folie 61 Bemessungswassermenge aus Messungen Fall: Tagesmessungen sind vorhanden Zufluss aus dem Entwässerungsgebiet im Trennverfahren: 99 % Perzentil Trockenwettertageszufluß [m³/d] Folie 62 Summenhäüfigkeit [%]

32 Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten nach ATV-DVWK-A 198 Herleitung von vereinheitlichten Bemessungswerten für Entwässerungssysteme und kommunalen Kläranlagen Bereitstellung eines einheitlichen Systems für Kurzzeichen Neuer Ansatz für die Schnittstelle Kanal und Kläranlage gewerblicher und industrieller Schmutzwasserabfluss Niederschlag häuslicher Schmutzwasserabfluss Regenabfluss von befestigten Flächen Regenabfluss von unbefestigten kanalisierten Flächen RWB Obtimierungsansatz nach A 198 KA Kanalnetz Fremdwasser Gewässer Folie 63 Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten nach ATV-DVWK-A 198 gewerblicher und industrieller Schmutzwasserabfluss Regen(reihe) Versickerungsmulde häuslicher Schmutzwasserabfluss kanalisiertes EZG Regenabfluss von befestigten Flächen Regenabfluss von unbefestigten kanalisierten Flächen übliche Systemgrenze beim immissionsorientierten Nachweis Grundwasser Fremdwasserabfluss Kanalnetz RWB Kanalnetz KA Legende: EZG RWB KA Einzugsgebiet Regenwasserbehandlungsanlage Kläranlage natürliches EZG diffuse Einleitungen Input-Parameter in das System Folie 64 Austauschparameter zwischen Systemkomponenten Systemkomponenten Gewässer oder Gewässerabschnitt

33 Abwasseranfall bei Mischsystem Ermittlung des Zuflusses zur Kläranlage Q T,d,aM = (Q H,aM + Q G,aM + Q F,aM ) 24 [m³/d] oder nach Messungen Q M = f S,QM Q S,aM + Q F,aM [m³/h] (nach ATV-DVWK-A 198, 2003) f S,QM Spitzenfaktor gemäß A 118: 1/8 (ländliche Gebiete) 1/16 (Großstädte) Verhältnis zwischen 85%- Wert und Jahresmittelwert: Q s,d,85 /Q s,am f S,QM = 6-9 f S,QM = 3-6 (kleine Einzugsgebiete) (Großstädte) Folie 65 Ermittlung des Mischwasserabflusses Q M zur Kläranlage nach ATV-DVWK-A 198 Q M = f S,QM Q S,aM + Q F,aM (nach ATV-DVWK-A 198, 2003) f S,QM Spitzenfaktor gemäß A 118: 1/8 (ländliche Gebiete) 1/16 (Großstädte) Verhältnis zwischen 85%-Wert und Jahresmittelwert: Q s,d,85 /Q s,am f S,QM = 6-9 (kleine Einzugsgebiete) f S,QM = 3-6 (Großstädte) Folie 66

34 Abwassermengen Ziel: Bemessung der Belebung und der Nachklärung für: hydraulische Lastfälle stoffliche Lastfälle Regenwetterzufluß = max. Zufluß Q M =f S,QM Q S,aM + Q F,aM Trockenwetterzufluß = max. Zulauffracht Q T,max = Q S,max + Q F,aM = max. TW-Zufluß Tageszufluß = Q T,d,aM (Q) Jahreszufluß/365d Auslegung Nachklärung für Belebungsanlagen (hydraulisch) Belebung und Tropfkörper Auslegung interne Rezirkulation (Belebung) (hydraulisch) Berechnung der maßgebenden Frachten für Belebungs- und Tropfkörperanlagen (stofflich) Einordnung in Größenklasse nach AbwV Folie 67 Gliederung Einleitung 1.2 Zielsetzung und rechtliche Vorgaben 1.3 Abwasserzusammensetzung und Grundlagenermittlung 1.4 sverfahren Folie 68

35 sverfahren Stufen der Mechanische Verfahren Biologische Verfahren Chemische Verfahren Reststoffbehandlung/-beseitigung Folie 69 Schematische Darstellung der mechanisch biologischen Volumen Belebungsbecken VBB = VD + VN Zulauf Vorklärung Deni VD Nitrifikation VN Nachklärung Ablauf interne Rezirkulation QRz Rücklaufschlamm QRS Primärschlammabzug QPS,d Überschussschlammabzug QÜS,d Folie 70

36 Stufen der 1. mechanische 4. Vorklärbecken 3. Sandfang 2. Rechen/Siebung 1. Einlaufbauwerk Folie 71 Stufen der 2. biologische 9. Belebungsbecken (Nitrifikation/Denitr.) 8. Zwischenpumpwerk 7. Belebungsbecken (Denitrifikation) 10. Nachklärbecken 5. Selektorbecken Vermischung mit Belebtschlamm 13. Pumpwerk Rücklaufschlamm Folie 72

37 Stufen der 3. chemische 20. Eisensalzanlage 6. Dephosphatisierung Folie 73 Schnitt durch eine Kläranlage mechanische Reinigungsstufe Regenüberlauf becken Rechen Belüfteter Sandfang Vorklärbecken IDM-Messung zur Schlammbehandlung Biologische Reinigungsstufe Verteilerbauwerk Belebungsbecken Verteilerbauwerk Nachklärbecken Rücklaufschlamm zur Schlammbehandlung Folie 74