Abwasserbehandlung (Wastewater Treatment) Bemessung der Kläranlage Gevelsberg nach ATV-DVWK-A 131 Teil 1

Transkript

1 Abwasserbehandlung (Wastewater Treatment) Bemessung der Kläranlage Gevelsberg nach ATV-DVWK-A 131 Teil 1 1

2 Aufgabe 1: Selbststudium A 131 Arbeiten Sie das Kapitel 4. Bemessungsgrundlagen des ATV-DVWK-A 131 durch! Fassen Sie kurz zusammen, welche Ausgangsinformationen benötigt werden, um eine Kläranlage nach A 131 zu bemessen! 5 Minuten 2

3 Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen Einwohnerwert Täglicher Abwasserzufluss bei Trockenwetter Maximaler Trockenwetterzufluss Bemessungszufluss bei Regenwetter EW Q d Q t Q m 4

4 Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen Tägliche CSB-Fracht im Zulauf zur KA Tägliche BSB 5 -Fracht im Zulauf zur KA Tägliche TKN-Fracht im Zulauf zur KA Tägliche NO 3 -N-Fracht im Zulauf zur KA Tägliche P-Fracht im Zulauf zur KA Tägliche Feststofffracht im Zulauf zur KA B d,csb,z B d,bsb,z B d,tkn,z B d,no3-n,z B d,p,z B d,afs,z 5

5 Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen Tägliche CSB-Fracht, Zulauf Belebungsstufe Tägliche BSB 5 -Fracht, Zulauf Belebungsstufe Tägliche TKN-Fracht, Zulauf Belebungsstufe Tägliche NO3-N-Fracht, Zulauf Belebungsstufe Tägliche P-Fracht, Zulauf Belebungsstufe Tägliche Feststofffracht, Zulauf Belebungsstufe B d,csb,zb B d,bsb,zb B d,tkn,zb B d,no3- N,ZB B d,p,zb B d,afs,zb 6

6 Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen behördlicher Überwachungswert, CSB C CSB,ÜW behördlicher Überwachungswert, N anorg. S anorgn,üw behördlicher Überwachungswert, P ges. Maßgebende tiefste Abwassertemperatur Maßgebende höchste Abwassertemperatur C P,ÜW T Bem., tief T Bem., hoch 7

7 Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen Maßgebende Konzentration des CSB im Zulauf zur Belebungsstufe Maßgebende Konzentration der abbaubaren organischen Stoffe im Zulauf zur Belebung Maßgebende TKN-Konzentration im Zulauf zur Belebungsstufe Maßgebende NO 3 -N-Konzentration im Zulauf zur Belebungsstufe Maßgebende Konzentration des Phosphors im Zulauf zur Belebung Maßgebende Konzentration der Feststoffe im Zulauf zur Belebung C CSB,ZB C BSB,ZB C TKN,ZB C NO3-N,ZB C P,ZB X TS,ZB 8

8 Excel: Arbeiten mit Namen Die Verwendung von Namen für bestimmte Ausgangsdaten oder Zwischenergebnisse unter MS Excel kann insbesondere in folgenden Fällen Zeit sparen: bei komplexen Berechnungen mit vielen untereinander verknüpften Rechenschritten bei Berechnungen, wo man sich dem Ergebnis nur iterativ annähern kann bei Berechnungen, die übergreifend mehrere Arbeitsblätter und/oder Dateien umfassen 9

9 Excel: Arbeiten mit Namen Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen: 1. Überschreiben des Eintrags im Namenfeld einer Zelle in der Bearbeitungsleiste 10

10 Excel: Arbeiten mit Namen Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen: 2. Eingabe über Drop-down-Menü der Zelle, die benannt werden soll 11

11 Excel: Arbeiten mit Namen Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen: 3. Festlegen des Namens im Menü Formeln, Namen definieren 12

12 Excel: Arbeiten mit Namen Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen: 4. Festlegen des Namens im Menü Formeln, Namensmanager 13

13 Excel: Arbeiten mit Namen Verwenden eines Namens in Formeln (Beispiel V BB ): 14

14 Excel: Arbeiten mit Namen Verwenden eines Namens in Formeln (Beispiel V BB ): 15

15 Excel: Arbeiten mit Namen Verwenden eines Namens in Formeln (Beispiel V BB ): 16

16 Excel: Arbeiten mit Namen Suchen eines Namens oder des Zellbezugs im Namensmanager : 17

17 Excel: Arbeiten mit Namen Änderung/Löschen eines Namens oder des Zellbezugs mittels Namensmanager : 18

18 Excel: Arbeiten mit Namen Zu einer Zelle gehen, für die ein Name festgelegt wurde: Drop-down-Verzeichnis Namen suchen und anklicken, der Namen z. B. MTS_BB in der Bearbeitungsleiste öffnen 19

19 Aufgabe 2: KA Gevelsberg Studieren Sie das Dokument Kenndaten und Kurzbeschreibung KA Gevelsberg! Nach Anhang 1 (Häusliches und kommunales Abwasser) der Abwasserverordnung werden die Mindestanforderungen an die Beschaffenheit des Ablaufs in ein Gewässer nach Größenklassen gestaffelt. Welche Größenklasse gilt für KA Gevelsberg? Welche Mindestanforderungen gelten demzufolge für diese KA? 5 Minuten 21

20 Wiederholung: Mindestanforderungen Auszug aus Abwasserverordnung, Anhang 1 Häusliches und kommunales Abwasser Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #01 Abwasserbehandlung Einf. 22

21 Überwachungswerte KA Gevelsberg Parameter Kürzel MA Ü-Wert behördlicher Überwachungswert, CSB C CSB,ÜW 90 mg/l 65 mg/l behördlicher Überwachungswert, N anorg. S anorgn,üw 18 mg/l 13 mg/l behördlicher Überwachungswert, P ges. C P,ÜW 2 mg/l 1,5 mg/l Die zuständige Wasserbehörde hielt es offenbar aus Gründen des Immissionsschutzes für geboten, Überwachungswerte (Spalte Ü-Wert) festzulegen, die schärfer als die Mindestanforderungen (Spalte MA) gemäß Anhang 1 Häusliches und kommunales Abwasser der Abwasserverordnung sind.

22 Aufgabe 3: CSB-Fraktionierung Aus den vorhandenen Zulaufwerten für die Kläranlage Gevelsberg sollen die maßgeblichen Fraktionen des CSB und der Feststoffe im Zulauf zum Belebungsbecken ermittelt werden. Soweit keine Angaben vorliegen, sind die Zulaufwerte unter Verwendung der Faustwerte für die einwohnerspezifischen Tagesfrachten zu schätzen. 15 Minuten 24

23 CSB-/Feststoff-Fraktionierung KA Gevelsberg im Zulauf zur Belebung nach ATV-DVWK-A mg/l 221 mg/l 43 mg/l 132 mg/l 89 mg/l 30 mg/l 13 mg/l Siehe hierzu auch Excel- Tabelle, Register Zulaufwerte und CSB-Bilanz 119 mg/l 103 mg/l 82 mg/l 21 mg/l 26

24 Aufbau einer kommunalen Kläranlage mechanische Stufe biologische Stufe Rechen Sand-u. Fettfang Prozesswasser Deni Nitri Fällmittel Vorklärbecken Belebungsbecken Nachklärbecken Rechengut Sand Primärschlamm MÜSE FHM Rücklaufschlamm Überschussschlamm Gewässer, Filtration Frischschlamm Schlammbehandlung Biogas Prozesswasser Kehricht, Verbrennung Waschen, Deponie Fett Faulbehälter Nacheindicker Entwässerung Nutzung, Entwässerung, Trocknung, Verbrennung, Deponie aus SCHNEIDER,

25 Aufgabe 4: Reaktorvolumina Für die Kläranlage Gevelsberg sollen die Volumina der Reaktoren der maßgeblichen Behandlungsstufen ermittelt werden. Dabei sind die Reaktorvolumina zu ermitteln, die zur Nitrifikation bzw. Denitrifikation zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse sind in einer Skizze einzutragen. 10 Minuten 28

26 Skizze KA Gevelsberg, maßgebliche Stufen DN/N Stufe VKB BioP DN N NKB fakultativ DN/N Stufe VKB BioP DN N NKB V m³ 2 x 340 m³ 6 x m³ 4 fakultativ x m³ 4 x m³ 2 x m³ V 2 x 760 m³ V BB V BB m³ V N V N m³ 29

27 Aufgabe 5: Selbststudium A 131 Arbeiten Sie Kapitel Erforderliches Schlammalter, Bemessung von Anlagen mit Nitrifikation und Kapitel Bemessung von Anlagen mit Nitrifikation und Denitrifikation im ATV-DVWK-A 131 durch! Beschreiben Sie, wie der Sicherheitsfaktor und das Bemessungsschlammalter bestimmt werden! 10 Minuten 30

28 Aufgabe 6: Bemessung Vorklärbecken Für die Kläranlage Gevelsberg soll das rechteckige Vorklärbecken nachbemessen werden. Der Zufluss zur KA beträgt bei Mischwasserzufluss Q m = 950 l/s und bei Trockenwetter Q t = 475 l/s. Die Aufenthaltszeit im Becken soll mit t R = 1,0 h und die Oberflächenbeschickung bei Trockenwetter mit q a = 2,5 m/h angesetzt werden. Selbststudium zu Hause Vorgehensweise bei der Bemessung siehe Excel-Tabelle Bemessung KA EW nach A Aufgabenstellung.xlsx, Register Bemessung VKB 31

29 Volumenstrom- und Feststoffbilanzen Q ZB Q ZB + Q RS Q ZB Q ÜS TS BB TS BB X TS,AN Q ÜS Q RS TS RS TS RS Vollständige TS-Bilanz NKB: Q ZB + Q RS TS BB = Q RS + Q ÜS TS RS + Q ZB Q ÜS X TS,AN 32

30 Vereinfachte Feststoffbilanz NKB Q ZB Q ZB + Q RS Q ZB Q ÜS TS BB TS BB X TS,AN Q ÜS Q RS TS RS TS RS Schlammbilanz für NKB ausgeglichen, wenn genau so viel Schlamm entnommen wie zugeführt wird. Wenn X TS,AN = vernachlässigbar gering und die Entnahme von Überschussschlamm exakt den Schlammzuwachs im BB ausgleicht, können Ablauf NKB und Q ÜS unberücksichtigt bleiben. 33

31 Vereinfachte Feststoffbilanz NKB Q ZB Q ZB + Q RS TS BB TS BB Q RS TS RS Dann gilt... Q ZB + Q RS TS BB = Q RS TS RS Mit Q RS = Q ZB RV ergibt sich Q ZB + Q ZB RV TS BB = Q ZB RV TS RS 34

32 Vereinfachte Feststoffbilanz NKB Q ZB + Q ZB RV TS BB = Q ZB RV TS RS wird umgewandelt in Q ZB 1 + RV TS BB = Q ZB RV TS RS nach Kürzen von Q ZB ergibt sich 1 + RV TS BB = RV TS RS Auflösen nach TS BB führt zu der in A 131 aufgeführten Formel TS BB = RV TS RS 1 + RV 35

33 Vereinfachte Feststoffbilanz NKB aus der letzten Formel 1 + RV TS BB = RV TS RS erhält man durch Auflösen der Klammer: TS BB + RV TS BB = RV TS RS erhält man durch Auflösen nach TS RS : TS RS = TS BB 1 + RV RV Division durch RV, Subtraktion von TS BB TS BB RV = TS RS TS BB Auflösen nach RV führt zu: RV = TS BB TS RS TS BB 36

34 Literaturverzeichnis ATV-DVWK-A 131, 2000 ATV-DVWK-A 198, 2003 DROSTE, 1997 GUJER, 2007 HENZE et al., 1987 KUNZ, 1992 KREBS, 2007 LONDONG et al., 2009 SCHNEIDER, 2014 ATV-DVWK-A 131 Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen Abwassertechnische Vereinigung e.v. / Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.v., Mai 2000 ATV-DVWK-A 198 Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen Abwassertechnische Vereinigung e.v. / Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.v., April 2003 Droste, R. L.: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment John Wiley & Sons, Inc., New York, 1997 Gujer, W. Siedlungswasserwirtschaft Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007 Henze, M.; Grady, C. P. L.; Gujer, W.; Marais, G. v. R.; Matsuo, T. Activated Sludge Model No. 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports, No. 1, IAWQ, London, 1987 Kunz, P.: Umwelt-Bioverfahrenstechnik Vieweg, Braunschweig 1992 Krebs, P.: Vorlesung Grundlagen der Siedlungswasserwirtschaft TU Dresden, Institut für Siedlungswasserwirtschaft, 2007 Londong, J.; Lützner, K. u. a. Abwasserbehandlung Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt Bauhaus-Universität Weimar, 3. überarbeitete Auflage, September 2009 Schneider, F. Vorlesungsskript Entsorgung (Abfall & Abwasser) für Master Urbane Infrastrukturplanung, Abwasserreinigung Beuth-Hochschule für Technik, Berlin,