HachLange-Seminar Industrieabwasser am 10. Mai Dieter Schreff

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1 HachLange-Seminar Industrieabwasser am 10. Mai 2011 SBR-Verfahren zur Industrieabwasserbehandlung Dieter Schreff Inhaltsübersicht Beschreibung des SBR-Verfahren Grundlagen und Besonderheiten Einsatz des SBR-Verfahrens zur industriellen Abwasserbehandlung Betriebserfahrungen mit dem SBR-Verfahren im industriellen Bereich 1

2 Kontinuierliches Belebungsverfahren Zulauf Belebungsbecken Nachklärbecken (Biologie) (Hydraulik) Ablauf Interner Kreislauf (für vordn) Rücklaufschlamm ÜS SBR - System 2

3 Charakteristik SBR-Verfahren "Alles-findet-in-einem-Becken-statt" Diskontinuierliche Abwasserzufuhr und -entnahme variabler Wasserspiegel Serielle Prozessbedingungen in zeitlicher Abfolge (anpassbar an die die geforderte Ablaufqualität) (Weitgehend) freie Wahl der Prozessparameter Außerdem typisch: Sedimentation unter strömungsfreien Bedingungen Automatisierte Betriebsführung (meist) Systembauweise Zyklusprogramm Zyklusdauer t Z Füllen (1) (2) (3) Reaktionsdauer t R Mischen Belüften Sedimentieren Dekantieren/ ÜS-Abziehen (Pause) Zeitfortschritt 3

4 Volumenaustausch + Füllgeschwindigkeit Volumenaustauschrate f A V V V = = V V V + V R R min V SV,min V min Relative Füllgeschwindigkeit t r F = t F Z tf tz Einfluss der Füllstrategie (a) hohes f A, kleines r F Kon nzentration C (mg/l) (b) mittleres f A, mittleres r F (c) kleines f A, sehr großes r F Zyklusdauer t (h) 4

5 Gesamtkonzeption einer SBR-Anlage Zulauf Vor-Reinigung Rückbelastung Vorspeicher... SBR 1 SBR 2 SBR n Havariebehälter Schlammbehandlung Ablaufspeicher Vorfluter Behälterbauweise in Modulen Beispielanlage 5

6 Ausführung in Stahl und Stahlbeton Ebenerdige Aufstellung in Stahlbeton Ebenerdige Aufstellung in Edelstahl oder lierter Stahl Belüftungssysteme Druckbelüftung bestehend aus Drucklufterzeuger (Kompressor, Gebläse), Druckluftleitungen, Verteilsystem und Belüfterelemente. Oberflächenbelüftung Liegende Walzen (Mammutrotoren) Stehende Kreisel Tauch- oder Strahlbelüfter "Wasserstrahlprinzip" (z.b. Frings, Oki, Körting) 6

7 Druckbelüftung Oberflächenbelüftung Zulauf M max WSP M ÜS Ablauf 7

8 Tauchbelüftersysteme Ansaugluft (ohne Vordruck) Quelle: Selbstansaugend (mit atmosphärischem Druck) Aufstellhöhe H 1 H max M Vordruckbetrieb (Druckluft) D max Belüftungsdynamik t 1 < t 2 E 1 > E 2 8

9 Dekantersysteme (Klarwasserabzug) Verfahrenstechnik - Indirekteinleiter Zulauf Misch- und Ausgleichs- behälter (ggf. Belüftung) Mechanische Reinigung Ablauf Kanal Entsorgung als Bioabfall oder Klärschlamm (!) Indirekteinleiter (Vorbehandlung, CSB-Reduzierung) Nutzung bestehender Misch- und Ausgleichsbehälter mit Schlammrückhalt/- abtrennung. Lebensmittelverarbeitung (Gemüsekonserven), Mineralölverarbeitung 9

10 Verfahrenstechnik - Direkteinleiter Zulauf Misch- und Ausgleichs- behälter Mechanische Reinigung Biologische Reinigung Ablauf Vorfluter Schlammbehandlung Havariebehälter Entsorgung als Bioabfall oder Klärschlamm (!) Direkteinleiter (nach Anforderungskatalog, CSB-Abbau, Stickstoffelimination, oft in Verbindung mit anderen biologischen Verfahrensschritten, z.b. Anaerobstufen). Brauereien/Mälzereien, Molkereien, Kartoffelverarbeitung, Papierindustrie Biologische Reinigungsverfahren Anaerobe Verfahren (zur biol. Vorbehandlung): Kontaktverfahren (= anaerobes Belebungsverfahren mit Schlammrückführung) Festbett-Systeme UASB-Systeme (u.a. Hochleistungsreaktoren) Aerobe Verfahren: Festbett-Systeme tt t Tropfkörper i.d.r. zur biol. Vorbehandlung) Belebtschlamm-Schwachlastsysteme (mit B TS < 0,15 kg/kg x d) als Durchlauf- oder SBR-Verfahren ( Abwasser-Teichanlagen) 10

11 Das Schlammalter als zentraler Betriebsparameter Reinigungsleistung g( (Ziel) CSB- Elimination (< 85 %) t TS n VR TS = ÜS d R Beim SBR-Verfahren t t Nitrifikation Denitrifikation CSB-Elimination (< 95%) 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 Bemessung nach DWA-Merkblatt M210 (SBR-Anlagen) Maßgebende Bemessungsgrößen (Schmutzfrachten und Zuflüsse Q i ) Reinigungsziel festlegen Bemessungstemperaturen Festlegen der SBR-spezifischen Prozessparameter getrennt für Trockenwetter und Regenwetterzufluß: Anzahl SBRs, mit/ohne Vorlage, Zyklusdauer, Füllstrategie, Phasendauern Hydraulisch erforderliches Volumen nach M210 (Austauschvolumen, Gesamtvolumen) Biologisch erforderliches Volumen durch Bemessung nach A131 (Verhältnis V D /V BB, Schlammproduktion ÜS B, Schlammalter t TS ) Mindestvolumen 11

12 Schlamm-Absetzbarkeit 1 Liter Schlamm-Volumen Falls VSV > 250 ml/l: Mit Ablaufwasser verdünnen und umrechnen! VSV ISV = VSV TSB ml / L g / L 30 Zeit, min Sedimentation und Klarwasserabzug Schlammspiegelhöhe im SBR Wasserspiegel Beruhigen, Flockenbildung Ungünstiger Verlauf V min Optimaler Verlauf Ungehindertes Absetzen Kompressionsphase Ende Belüften Beginn Dekantieren 12

13 Bläh- und Schwimmschlamm / Schaum... wenn ISV > 150 ml/l und hoher h Anteil an Fadenorganismen Schlammindex ISV = Maß für die Schlammabsetzbarkeit bzw. spez. Absetzvolumen (ml/g) Schlammabtrieb = Biomasseverlust + Erhöhung Ablaufwerte (CSB + P) Bläh- und Schwimmschlamm / Ursachen Saisonale Einflüsse (z.b.temperaturwechsel) Stoßbelastungen aus der Produktion (z.b. Reinigung- und Desinfektion) Stoßbelastungen aus Kampagnenbetrieb (z.b. Wein- und Fruchtsaftbetriebe) angefaultes Abwasser (z.b. lange Kanalnetze, etc.) N- und P-Mangel (ungünstige Nährstoffverhältnisse) Lange Aufenthaltszeiten in unbelüfteten Zonen (u.a. O 2 -Minimierung) Volldurchmischte Becken, ohne Belastungswechsel 13

14 Blähschlammmbekämpfung Vor Fällungsmaßnahmen Klassische Bekämpfung mit chemischer Keule Nach Fällungsmaßnahmen... Verfahrenstechnische Gegenmaßnahmen??? Organismen und Gegenmaßnahmen Ursache Microthrix parvicella Thiotrix, 021N Nostocoida limicola Nocardioforme Actinomyceten 0803, 0914 Gegenmaßnahme Ausreichende Belüftung Substratgradient t t Weitestgehende Nitrifikation (NH 4 -N < 1 mg/l) Zugabe von Aluminium (bei Bedarf) Bestimmung der Lipaseaktivität Sulfidfällung (Sulfid < 1 mg/l) Zugabe von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) Zugabe von Eisen (bei Bedarf) Substratgradient Fett- und Tensidabscheidung Zugabe von Aluminium (bei Bedarf) Zugabe von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) bei Bedarf 14

15 Zusammenfassung & Fazit Industrieabwasser ist gekennzeichnet durch starke, tägliche und saisonale Schwankungen geringe Stickstoffanteile und geringe oder hohe Phosphoranteile bei hohen organischen (teilweise schwer abbaubar) Frachten SBR ist eine Verfahrensvariante des Belebungsverfahrens mit diskontinuierlicher Beschickung und Entleerung ( Ein-Becken-Technologie ). Flexible Nutzung und betriebliche Anpassung im SBR gut möglich, allerdings nur unter bestimmten Voraussetzungen (Vorspeicher, Aggregate, moderate hydraulische Belastungen, etc.). Probleme bereiten oft die eingesetzten Reinigungs- und Desinfektionsmittel sowie schwer abbaubare Abwasserinhaltsstoffe, insbesondere vor dem Hintergrund der produktionsinternern Wassereinsparmaßnahmen. Maßgebend für eine betriebsstabile Reinigungsleistung biologischer Systeme ist die Wahl der richtigen Verfahrenstechnik sowie eine an die schwankenden Betriebsbedingungen angepassten Betriebsweise. Kontakt- und Adressdaten Dr.-Ing. Dieter Schreff Ingenieurbüro für Wasser, Abwasser und Energie Am Buchhölzl l 11 D Irschenberg Telefon: Telefax: Mobil: kontakt@ib-schreff.de Website: Beratung Planung - Schulung Privater Sachverständiger Wasserwirtschaft Verfahrenstechnik Betriebsberatung Betriebsoptimierung SBR-Anlagen Industrieabwasserbehandlung Objekte im alpinen Raum Pflanzenkläranlagen Kleinkläranlagen 15