SBR-Anlagen Funktion und Betrieb

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1 ÖWAV Kläranlagen-Nachbarschaften, 3./4. Sept. 2008/Pregarten Dr.-Ing. Dieter Schreff SBR-Anlagen Funktion und Betrieb Ingenieurgesellschaft für Abwassertechnik mbh, Weyarn

2 Inhaltsübersicht Grundprinzip und Besonderheiten des SBR-Verfahrens Verfahrensprinzip Anlagenkonzeption Reaktionsphase, Sedimentation und Klarwasserabzug Varianten des SBR-Verfahrens Das SBR-Verfahren als Belebungsverfahren Der SBR als Selektor

3 Füllen V h KW,min V R,min h SSP

4 Rühren M Bio-P Denitrifikation h

5 Belüften CSB-Abbau Nitrifikation h eff

6 Sedimentieren h KW h SSP

7 Überschussschlamm- und Klarwasserabzug h KW,min ÜS h SSP KW

8 SBR-Anlagen Beispiele Ebenerdige Aufstellung in Stahlbeton Ebenerdige Aufstellung in Edelstahl oder lierter Stahl

9 Gesamtkonzeption einer SBR-Anlage Zulauf Vor-Reinigung Rückbelastung Vorspeicher... SBR 1 SBR 2 SBR n Havariebehälter Schlammbehandlung Ablaufspeicher Vorfluter

10 Grundprinzipien SBR-Verfahren Kontinuierliches Belebungsverfahren SBR-Verfahren Sequencing Batch Reaktor "Alles findet in einem Becken statt." Reinigungsprozess entlang einer Zeitachse (Serielle Prozessbedingungen in zeitlicher Abfolge). diskontinuierliche Abwasserzufuhr diskontinuierliche Abwasserentnahme variabler Wasserspiegel Systembauweise und automatisierte Betriebsführung

11 Reinigungszyklus beim SBR-Verfahren Aktive Phasen = Reaktionszeit PAUSE FÜLLEN MISCHEN ÜS ABZIEHEN BELÜFTEN ABSETZEN

12 Zyklusprogramm Füllen Mischen Belüften Zyklusdauer t Z (1) (2) (3) Reaktionsdauer t R z.b. bei schwieriger N-Elimination Sedimentieren Dekantieren/ ÜS-Abziehen (Pause) Zeitfortschritt

13 Konzentrationsprofile CSB, O 2 und PO 4 -P Füllen + Rühren Belüften Sed. Dek. CSB Zugabe Fällmittel O2 PO4-P

14 Konzentrationsprofile NH 4 -N N und NO 3 -N Füllen + Rühren Belüften Sed. Dek. Reaktionsphase NO3-N NH4-N

15 Sedimentation und Klarwasserabzug Schlammspiegelhöhe im SBR Wasserspiegel Beruhigen, Flockenbildung ca min Ungünstiger Verlauf (z.b bei hohem ISV) V min Ungehindertes Absetzen Optimaler Verlauf Kompressionsphase (d.h. Schlammspiegel sinkt immer weniger) h > 0,5 m Ende Belüften Beginn Dekantieren

16 Ermittlung der Absetzkurve nach M210-neu (2008) 3,00 Bemessung M210-neu Annahmen Bemessung Auswertung Messprogramm Charakteristische Belastung mit exponentieller Absetzfunktion nach KEUDEL Wasserspiegel nach M210 (alt) M210 (Fassung 1999) vs ISV TS R 2,50 Höhe Schlammspiegel hs (m) 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 M210 (2008)... Mit exponentieller Absetzfunktion nach KEUDEL Sedimentationszeit t sed (min)

17 Volumenaustausch + Füllgeschwindigkeit F Volumenaustauschrate f A ÄV V R V SV,min V V min V R Relative Füllgeschwindigkeit r F t t F Z tf tz

18 Betriebsvarianten des SBR-Verfahrens (A) Intermittierendes Füllen mit Vorspeicher erlaubt kontrolliertes Füllen, Wasserspiegel und/oder Zykluszeit definierbar (B) Alternierendes Füllen ohne Vorspeicher in Abhängigkeit vom Zulauf, mind. 2 SBR i.d.r. Wasserspiegel variabel, Zykluszeit definiert (C) Kontinuierliches Füllen ohne Vorspeicher vereinfachtes System mit nur 1 SBR Wasserspiegel variabel, Zykluszeit definiert

19 (A) Zyklusgestaltung mit Vorspeicher Zulauf Vorspeicher f A = 0,2-0,5 r F 0,3 t Z = h Füllen Rühren Belüften Absetzen Abziehen Pause Ablauf Zyklus (optional)

20 (B) Zyklusgestaltung mit alternierendem FüllenF Zulauf f A = 0,1-0,3 r F = 1/n (z.b. 0,3 0,5) t Z = h Ablauf Füllen Rühren Belüften Absetzen Abziehen Pause (optional) Zyklus

21 (C) Zyklusgestaltung mit kontinuierlichem FüllenF Zulauf M f A 0,1 r F 0,95 Ablauf t Z = h Option Füllen Rühren Belüften Absetzen Abziehen Pause (entfällt) Zyklus

22 Schlammalter Beim SBR-Verfahren Reinigungsleistung (Ziel) CSB- Elimination (< 85 %) t TS n VR TS ÜS d Nitrifikation Denitrifikation CSB-Elimination (< 95%) R t t R Z Nitrifikation Denitrifikation CSB-Elimination (< 99%) Schlammstabilisierung (simultan-aerob) Schlammalter t TS (d) (mit t TS,aerob > 0,7 t TS,ges ) 2-5 d 8-15 d d

23 Varianten Belebungsverfahren (1) Simultane / intermittierende Denitrifikation (z.b. Umlaufbecken) NKB Q + Q RS QRZ Q Q ÜS Vorgeschaltete Denitrifikation NKB Q Q + Q RS Q RZ Q ÜS

24 Varianten Belebungsverfahren (2) Kaskadendenitrifikation Q ges Q 1 Q 2 Q RS NKB Q Q RZ Q ÜS

25 Varianten Belebungsverfahren (3) Umlaufbecken mit vorgeschaltetem (an-)aeroben Selektor Q + Q RS Q RZ Einleitung von Rücklaufschlamm und (Roh-) Abwasser in eine hochbelastete Zone mit B R,CSB > 10 kg/(m³. d) nach PRENDL (1997)

26 Vergleich BB - SBR - Konzentrationsprofile Kontinuierliches Belebungsverfahren SBR-Verfahren C C Einfluss der Füllstrategie! Konzentrationsunterschied Konzentrationsunterschied s (Wegachse) t (Zeitachse)

27 Flocken und FädenF Wachstumsvorteil für Flocken Wachstumsrate Flocken Fäden Folgerung (1): Bei geringen Konzentrationen wachsen Fäden besser. Wachstumsvorteil für Fäden Folgerung (2): Bei erhöhten Konzentrationen wachsen Flocken besser. Substratkonzentration (z.b. als CSB)

28 Einfluß der FüllstrategieF Konzentration C (mg/l) (a) hohes f A, kleines r F (b) mittleres f A, mittleres r F (c) kleines f A, sehr großes r F Zyklusdauer t (h)

29 Zusammenfassung (1) SBR-Verfahren ist ein Typ des Belebtschlammverfahrens im Aufstaubetrieb mit diskontinuierlichem Füllen und Entleeren. Konzeption einer Kläranlage im SBR-Verfahren mit/ohne Vorspeicher, Ablaufspeicher, Verfahrensvarianten unterscheiden sich durch Austauschvolumen, Fülldauer und resultierender Zyklusdauer. SBR-Bemessung ( M210 ) im Grundsatz an DWA-Arbeitsblatt A131 angelehnt (Schlammalter, Belüftung, etc.) Ingenieurgesellschaft für Abwassertechnik mbh, Weyarn

30 Zusammenfassung (2) Leistungsfähigkeit SBR/Belebungsverfahren steht und fällt mit Schlammeigenschaften (d.h. Absetzbarkeit). Prozess- und Verfahrensbedingungen zur Nährstoffelimination wirken sich teilweise ungünstig auf Schlammeigenschaften aus (u.a. volldurchmischte Becken, unbelüftete Zonen/lange Belüftungspausen). Verbesserungsmöglichkeiten durch Pfropfenströmung und Selektor (d.h. Wechsel zwischen hoher und niedriger Belastung, begünstigt Flockenwachstum). Ingenieurgesellschaft für Abwassertechnik mbh, Weyarn

31 ÖWAV Kläranlagen-Nachbarschaften, 3./4. Sept. 2008/Pregarten Dr.-Ing. Dieter Schreff SBR-Anlagen Funktion und Betrieb Ingenieurgesellschaft für Abwassertechnik mbh, Weyarn