33. Bochumer Workshop Siedlungswasserwirtschaft

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1 33. Bochumer Workshop Siedlungswasserwirtschaft Industrieabwasserbehandlung Dr. Jörg Mielcke, Xylem Services GmbH, Herford

2 Ozoneinsatz in der Industrieabwasserbehandlung Dr. J. Mielcke / Dr. A. Ried Xylem Services GmbH, Herford

3 Inhalt Basiswissen Ozon - Herstellung - Effekte Technischer Einsatz von Ozon Umfang Ozonsystem Anwendungen Ozon im Bereich Kläranlagen - Desinfektion - CSB-Abbau - Spurenstoffe - Anlagenbeispiele Kostenbetrachtung Zusammenfassung

4 Herstellung von Ozon Ozonproduktion in einem elektrischen Feld Energie (Ozongenerator) Generatoreingang Generatorausgang Wärme Speisegas: Sauerstoffmoleküle Sauerstoffatome und Moleküle Produktgas: O 2 /O 3 Gemisch

5 Aufbau eines Ozonsystems

6 Installation: Ozon-Maschinenraum Introduction Pump-Injection Reaction degassing tanks Gas distribution Ozone generator

7 Einsatzmöglichkeiten von Ozon

8 Effekte Effekte Desinfektion, Entfärbung Reduzierung von Gerüchen Oxidation von persistentenspurenstoffen(z.b. Pharmaka, Reduzierung des CSB-Gehaltes Reduzierung des AOX-Gehaltes Synergien mit anderen Stufen Industriechemikalien u.a.) Verbesserung einer Flockung/Fällung durch Vorozonung Stabilisierung / Verbesserung einer biolog. Stufe durch Vorozonung Abbau von Spurenstoffen und Bekämpfung von Schwimmschlamm mit einer (1) Ozonanlage.

9 Abwasserdesinfektion mit Ozon

10 Ozonung von Kläranlagenablauf - Desinfektion Grenzwerte Badegewässerrichtlinie: Ges. coliforme Bakterien / 100mL Fäkal-coliforme Baktetrien / 100mL Quelle: C. Bahr, TU Berlin, PILOTOX spezifische Ozonzehrung 0,0 0,2 0,3 0,5 0,8 1, mg O 3 / mg DOC 0 DOC 0 =10 mg/l N je 100 ml Ges. Coliforme Bakt. Fäkalcoliforme Bakt. Darmenterokokken 0

11 CSB-Abbau mit Ozon bzw. Ozon/H 2 O 2 (Industrielles Abwasser) No difference in first part add-on effect Addition of H 2 O 2 improves reduction rate Typical ratio Ozone/H 2 O 2 = 0.3

12 Ozonung von Kläranlagenablauf - Spurenstoffe Z spez. mg O 3 / mgdoc 0 bis 1,4 nur geringe DOC-Entfernung erkennbar, aber Verringerung der UV-Aktivität um über 60% 1,2 1,0 0,8 > 1,2 max. 60 % Entfernung v. Iopromid, Iopamidol nur geringe Verringerung v. Iohexol, Diatrizoat, AOI Entfernung der Metabolite AMDOPH, AMPH 90 % Entfernung von Clofibrinsäure, Ketoprofen Quelle: C. Bahr, TU Berlin, PILOTOX Entfernung von: Bezafibrat, Ibuprofen, Indomethacin 0,6 0,4 Entfernung von Carbamazepin, Phenazon, Propyphenazon, Diclofenac, Naproxen, AAA, FAA Desinfektionswirkung 0,2 Entfernung der EDC Estron, Ethinylestradiol

13 Vor und nach Ozonbehandlung - Entfärbung

14 Kläranlage Italien (Textilabwasser) Ausgangsbedingungen: CSB =50 115mg/l BSB 5 = mg/l AFS = mg/l Tenside = mg/l Farbe = rosabisrot E. coli = cfu/100 ml Durchfluss= 2000 m 3 /h Zielstellung: gem. Vorgaben Italian Law 152/1999, EU Directive 91/271/CE and 91/676/CE). - Reduzierung der Farbe - Reduzierung der Schaumbildung (Tenside) - Desinfektion

15 Schematischer Aufbau - Ozongenerator mit Kontaktbecken

16 Kläranlage Italien Verfahren Installationvon2x14kgOzon/h. oxygen inlet coming COD WEDECO QI QASH O FI.. QIRC. LSH oxygen inlet coming from existing SIAD pipeline PIRCAHL TISAH M M safety valve: opening at >150mm w.c. DN200 air blower modulating O2 valve (20mm<P<50mm) M vent gas valve manually adjusted DN80 water flow water flow water flow BIOLOGICAL UNOX SYSTEM DRUM FILTRATION SYSTEM OZONE CONTACT BASIN

17 Kläranlage Italien Ergebnisse Ergebnisse: - Ozondosis: 10 bis 15 g/m 3 - keine sichtbare Farbe - E.coli < 10 3 CFU / 100 ml - deutliche Reduzierung der Schaumbildung ohne Nachbehandlungsstufe

18 Abluftwäscher mit Ozon Wasserabscheider Gereinigte Luft Ozonkontrolle Wäscher Packung c Abluftstrom Ozon Zirkulationspumpe

19 Wirkungsweise von Ozon - Abluft Ozon reagiert sehr schnell und effektiv mit vielen Geruchskomponenten. H 2 S wird zu Sulfat oxidiert. Organische Schwefelverbindungen und aromatische Verbindungen verlieren aufgrund der Oxidation ihren Geruch. Über die Dosierung von Ozon im Waschwasser kann gezielt auf Belastungsspitzen reagiert werden.

20 Schlammbehandlung mit Ozon

21 Wirkungsweise von Ozon Ozon reagiert mit EPS und Zellmembranen Je nach Dosis kommt es zur verstärkten CSB-Freisetzung Zerstörung von Fadenbakterien Minimierung der Schaumbildung und Schwimmschlammbildung Verbesserung des Absetzverhaltens Typische Ozondosen für Überschussschlamm-Behandlung: 0,003-0,1 kg Ozon/ kg TS reduziert Reduzierung des Überschussschlammes -in der Praxis ca % Zielstellung Schaumreduzierung/Schwimmschlammbekämpfung mit geringeren Dosen als bei der Überschussschlamm-Behandlung.

22 Ozoneinsatz zum weitergehenden CSB -Abbau Fallstudie: Industriepark Deutschland Problemstellung:: industrielles Abwasser mit schwer abbaubaren organischen Verunreinigungen Erhöhter nicht biologisch abbaubarer CSB im Ablauf der biologischen Stufe Standort: Abwassertyp: Durchsatz: Einbindung: Industriepark Deutschland Industrielles Abwasser 45 m³/h; CSB: < 200 mg/l vorgeschaltete Biologie Ozonstufe nachgeschaltete Biologie Ergebnisse: CSB vor 1. Biologie [mg/l]] CSB nach 1. Biologie [mg/l] Ozondosis [g/m³] CSB nach Ozonung [mg/l] CSB nach 2. Biologie [mg/l] ca ~ 400 ~ 150 Das zu behandelnde Abwasser enthält einen Anteil an biologisch schwer abbaubaren CSB, der mit der vorhandenen biologischen Stufe nicht ausreichend eliminiert bzw. reduziert werden konnten, um den Zielwert von CSB < 200mg/l zu erreichen. Aufbau Ozonstufe WEDECO Ozonanlage Venturi-Eintragssystem Reaktionsbehälter Rückführung des Sauerstoffs in biologische Stufe Weitergehende Informationen sind über Xylem Services zu erhalten.

23 Anwendungsfall: Pharmazeutische Produktion Client: Pharmaceutical Plant, Producer of APIs (active pharmaceutical ingredients) Problem: Compliance to local treshholds Effluent contained high API loads; 700 m³/d Pollutants: APIs (Hormones) Treatment target: Removal of API s > 95% Chosen System: Membrane Bioreactor + Ozonation Start up: 2007 WEDECO Turnkey Ozone Oxidation System

24 Einsatzgebiete für Ozon auf der KA Vorbehandlung Mechanische Stufe Abluft(H 2 S) Biologische Reinigung Weitergehende Behandlungsstufe z.b. Rechen, Sand-/Fettfang Vorklärung zb. Enfärbung, Desinfektion, CSB Entfernung, Luft Vorfluter Schlamm Rücklaufschlamm Schlammbehandlung Entsorgung Entgiftung Schlammreduktion /-konditionierung Desodorierung Mikroschadstoffe Desinfektion Entfärbung CSB Entfernung

25 Kostenbetrachtung typische Ozondosen: - Spurenstoff-Eliminierung : 2 10 g/m 3 -geringe CSB-Reduzierung, Entfärbung: g/m 3 typische UV Dosis: - Desinfektion Abwasser : 40 mj/cm 2 Kosten für die Ozonherstellung: -1,80 Euro / kg Ozon (0,07 Euro/kWh; 0,15 Euro Nm³ Sauerstoff) (Betriebskosten kein Eintragssystem) resultierende Kosten: Ozonung - 5 g O 3 /m³ 0.01 Euro/m 3-10 g O 3 /m³ 0.02 Euro/m 3-50 g O 3 /m³ 0.10 Euro/m g O 3 /m³ 0.40 Euro/m 3 Betriebskosten UV: 40 mj/cm² Euro/m 3

26 Zusammenfassung Ozon ermöglicht eine effektive, weitergehende Behandlung von Abwässern mit dem Ziel der Desinfektion, Entfärbung, CSB-Abbau, Abbau von toxischen Verbindungen sowie Oxidation von Mikroverunreinigungen (persistente Stoffe, z.b. Pharmaka, Pestizide, Industriechemikalien). Die nachträgliche Einbindung einer Ozonstufe in eine vorhandene industrielle Kläranlage ist problemlos möglich. Neben der Abwasserbehandlung kann die Ozonung auch sinnvoll für die Abluft- und Schlammbehandlung eingesetzt werden. Durch eine geeignete Kombination mit biologischen Behandlungsstufen können Betriebskosten weiter optimiert werden. Die Ozonung kann für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden, indem die notwendige Ozondosis, das Eintrags- und Reaktionssystem und die Synergie mit anderen Prozessstufen bestmöglich aufeinander abgestimmt werden. In Abhängigkeit von den Energiekosten und der Systemauslegung können die Betriebskosten zur Ozonproduktion zwischen 1 und 2 Euro/kg Ozon betragen.

27 KONTAKT Autor: Firmenkontakt: Xylem Services Herford GmbH Boschstr Herford Tel Bochumer Workshop Siedlungswasserwirtschaft,