Einsatz eines mobilen Messlabors auf Kläranlagen in der Ukraine

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1 Internationale WasserforschungsAllianz Sachsen Einsatz eines mobilen Messlabors auf Kläranlagen in der Ukraine Norbert Lucke Stadtentwässerung Dresden GmbH

2 Ziel des Messprogramms Ergänzung der vorhandenen Datenbasis Bestimmung des Auslastungsgrades der Anlagen unter der Prämisse einer stabilen Nitrifikation - Belastung der Nachklärung (hydraulische Spitzen) - Belastung der Belebungsbecken (85 %-Perzentil) - Abschätzung eventuell freier Kapazitäten für eine Denitrifikation Ist eine Erweiterung der Kläranlage erforderlich? Ableiten von Maßnahmen zur Ertüchtigung der KA: - Optimieren des O 2 -Eintrags und der Abwasserverteilung am Zulauf - Möglichkeiten zur Reduzierung des Schlammindex Verbesserung der Nitrifikationsleistung Vermeiden von Belebtschlammabtrieb Ermitteln von Daten zur Auslegung neuer Anlagen (z.b. Vyshhorod) Folie 2

3 Weg des mobilen Labors Der Weg unseres mobilen Labors Folie 3

4 Messstrategie Zulauf zur Kläranlage: - 24-h-Mischproben (zur Bilanzierung der KA) - 2-h-Mischproben (Tages-Ganglinien) - Analyse: (CSB, BSB 5, N- und P-Komponenten) Belebungsbecken: O 2 -Verteilung, TS, VSV, I SV Ablauf der Kläranlage: - Online: ph, LF, TS, SAK, NH 4 -N, NO X -N, PO 4 -P - 24-h-Mischproben und Stichproben (IQK Online) - Analyse: (CSB, BSB 5, N- und P-Komponenten) Folie 4

5 Trailer mit mobilem Labor Einsatz am KA-Ablauf Folie 5

6 Online-Messtechnik: Tauchsonden Leitfähigkeitssonde 3798-S sc ph- Eintauchsonden Trübungssonden SOLITAX t-line sc und SOLITAX ts-line sc LDO Luminescent-Dissolved-Oxygen Sensor Folie 6

7 Online-Messtechnik: FILTRAX Filtration zur Probenvorbereitung: Filtermodul wird im Medium oder in einem Bypass-Behälter (Trailer) montiert. Das ultraklare Filtrat wird dem Prozess-Messgerät zugeführt. Selbstreinigung mittels Druckluft minimaler Wartungsaufwand Folie 7

8 Online-Messtechnik: Analysatoren NH 4 -N-Analyser AMTAX sc PO 4 -P-Analyser PHOSPHAX sc Probenvorbereitung jeweils über Filtrationseinheit FILTRAX Folie 8

9 Online-Messtechnik: UV-Sonden NO X - Sonde NITRATAX plus sc (λ = 210 nm) SAK-Sonde UVAS plus sc (λ = 254 nm) Messung in-situ oder nach FILTRAX

10 Abwassermengenmessung NIVUS PCM 3 Ultraschall-Reflexionsmessung Füllstandmessung über Drucksonde Folie 10

11 Probenahme am Zulauf und Ablauf Bühler 1029 mit elektr. Kühlbox Entnahme von 24-h-MP und 2-h-MP Folie 11

12 Labor-Messtechnik Spektralphotometer DR 2800 Hochtemperatur-Thermostat HT 200 S BSB 5 -Thermostat LT 20 Multi-Messgerät HQ 40 D mit Sonden für ph, O 2 Folie 12

13 Unsere ukrainischen Kollegen Yuliya & Mykola Tsyupko Folie 13

14 Bemessung der Nachklärung Maximaler Abwasserzufluss (Q m ) und Oberfläche (A NB ) ergeben Flächenbeschickung q A = Q m / A NB - horizontal durchströmte Nachklärbecken: q A < 1,6 m³ / (m² x h) - vertikal durchströmte Nachklärbecken: q A < 2,0 m³ / (m² x h) Aus der Flächenbeschickung und dem Schlammvolumen (VSV) folgt Schlammvolumenbeschickung q SV = q A x VSV - horizontal durchströmte Nachklärbecken: q SV < 500 l / (m² x h) - vertikal durchströmte Nachklärbecken: q SV < 650 l / (m² x h) Voraussetzung: Rücklaufschlammstrom Q RS = ca. 0,7 x Q Zu 1,0 x Q Zu Folie 14

15 Bemessung der Belebungsbecken Die Bilanzierung des Belebungsbecken-Volumens erfolgt auf Basis der BSB 5 -Trockensubstanz-Belastung (B TS ): B TS = BSB 5 -Fracht am Zulauf zum Belebungsbecken [kg/d] Trockensubstanzmenge im Belebungsbecken [kg] = M BSB5 V BB x TSBB Die BSB 5 -Fracht wird anhand von 24-h-Mischproben und der Abwassermenge (85 %- Perzentil) ermittelt: Belastung (B TS bzw. B R ) kg BSB 5 /(kg TS x d) kg BSB 5 /(m³ x d) - Abbau der organischen Fracht: B TS ca. 0,25 B R ca. 0,75 - Nitrifikation: B TS < 0,13 B R < 0,40 - Nitrifikation und Denitrifikation: B TS < 0,08 B R < 0,25 - simultane aerobe Stabilisierung: B TS < 0,05 B R < 0,15 TSBB = 3 kg/m³ Folie 15

16 Belebtschlamm-Parameter settled sludge volume (VSV in ml/l) sludge index (I SV in ml/g) Folie 16

17 Verfahrens-Parameter (Nachklärung) 2,5 surface loading rate (q A in m³ / m² X h) 2,0 1,5 1,0 0,5 0, sludge volume surface loading (q SV in L / m² X h) Folie 17

18 Verfahrens-Parameter (Belebung) 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 BOD 5 space loading (B R in kg BOD 5 / m³ X d) limit for nitrification at TS BB = 3 kg/m³ ,25 0,20 0,15 0,10 BOD 5 sludge loading (B TS in kg BOD 5 / kg TS X d) B TS, actual situation B TS, with reduced TS BB according to q SV = 500 l / (m² x h) limit for nitrification 0,05 0, Folie 18

19 Reinigungsleistung der KA (außer Lviv) effluent concentration COD mf & COD (in mg/l) COD mf COD % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% efficiency regarding COD mf & COD COD mf COD Folie 19

20 Reinigungsleistung der KA (außer Lviv) effluent concentration NH 4 -N + NO X -N = inorg. N (in mg/l) NOX-N NH4-N % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% efficiency regarding inorg. N & total N in relation to total N in the input inorg. N total N Folie 20

21 Reinigungsleistung der KA (außer Lviv) effluent concentration total P (in mg/l) % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% efficiency regarding total P Folie 21

22 Know-How Transfer Die Messergebnisse werden den Vodokanal-Unternehmen übergeben und mit diesen besprochen: - Konzentrationen und Frachten am Zulauf der Kläranlage, einschließlich Tages-Ganglinien, auch für die Abwassermenge - Schlammparameter und Sauerstoffverteilung - Konzentrationen und Frachten am Ablauf der Kläranlage, einschließlich Tages-Ganglinien, u.a. aus den Online-Messungen Es erfolgt eine verfahrenstechnische Bilanzierung der Kläranlagen in Form einer Excel-Anwendung mit Variationsmöglichkeiten. Mit den Kollegen der Vodokanal-Betriebe werden Möglichkeiten zur Optimierung des Betriebsregimes und für technische Veränderungen an den Kläranlagen diskutiert. Folie 22

23 Zusammenfassung Anhand der Belebungsbeckenvolumen besitzen alle KA genügend Kapazität für eine stabile Nitrifikation. Schlechte Nitrifikation resultiert i.d.r. aus einer mangelhaften O 2 -Versorgung. Diese und / oder eine ungünstige Abwasserverteilung am Zulauf zum Belebungsbecken begünstigen die Bildung von Blähschlamm. Daraus folgen oft extrem hohe Schlammvolumina und eine zu hohe Schlammvolumenbeschickung der Nachklärung Schlamm-Abtrieb. Nur einige KA besitzen zu wenig Nachklär-Kapazität und damit eine zu hohe Flächenbeschickung. Der Sauerstoffmangel, v.a. im Anfangsbereich der Belebungsbecken, führt bei einigen KA zu einer sporadischen und kaum beeinflussbaren Denitrifikation, teilweise sogar zu einer biologischen P-Elimination. Ein einigen KA ist die Schlammrückführung (Q RS ) aus der Nachklärung in die Belebungsbecken zu gering Schlamm bleibt in der Nachklärung und fault! Folie 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Gemeinsam sind wir stark! Folie 24