Wen kümmert s? bis Abwasserreinigung Gewässerschutz 1

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1 Gewässerschutz

2 Wen kümmert s? bis 1950 Abwasserreinigung Gewässerschutz 1 1

3 Wasserkreislauf Wasser- Nutzung?? Inhaltsstoffe? Reinigung Reinigung Inhaltsstoffe Gewässer... Abwasserreinigung Gewässerschutz 2 2

4 Themen heute : Inhaltsstoffe im Abwasser Reinhaltung von Gewässern Reinigung von Abwasser. Abwasserreinigung Gewässerschutz 3 3

5 Abwasserherkunft Video Abwasserarten Abwasserreinigung Gewässerschutz 4 4

6 Klassen von Inhaltsstoffen Eigenschaften der Inhaltsstoffe in abwassertechnisch»behandelbare«klassen eingeteilt : ( Dichte Physikalische ( Partikelgröße, Biologische ( Nährstoffe, Gifte) Chemische ( Nährstoffe, Gifte). Abwasserreinigung Gewässerschutz 5 5

7 Welche Wirkungen haben Inhaltsstoffe auf die Gewässergüte in Fließgewässern und Seen??? Abwasserreinigung Gewässerschutz 6 6

8 Fließrichtung, Fließgewässer Nährstoffgehalt Sauerstoffgehalt Saprobien = Leitorganismen Saprobienindex = Maßzahl für die Gewässergüte abhängig von der zahlenmäßigen Zusammensetzung der Leitorganismen. Abwasserreinigung Gewässerschutz 7 7

9 Fließgewässer Gewinnung/ Aufbereitung WW Nutzung Stadt KA Reinigung Selbstreinigungsstrecke WW Gewinnung/ Aufbereitung Reinigung KA Stadt Nutzung Abwasserreinigung Gewässerschutz 8 8

10 Gewässergütekarten Die Güteklasse eines Gewässers wird mit der entsprechenden Text Farbe gekennzeichnet Abwasserreinigung Gewässerschutz 9 9

11 Tiefe Seen Einleitung ~5 m Wind Epilimnion Sprungschicht 4 C 20 C 1 C 4 C Dichte klein Stagnation Hypolimnion Dichte groß Ablagerung Faulung Sommer Winter Einleitung Wind Zirkulation Durchmischung 4 C Dichte gleich Herbst und Frühjahr Abwasserreinigung Gewässerschutz 10 10

12 Zusammenfassung Gewässergüte Unterschiedlich in Fließgewässern und Seen, kann verursacht sein anthropogen und / oder natürlich. Abwasserreinigung Gewässerschutz 11 11

13 Ziel der Abwasserreinigung: Gleichzeitiger Schutz des Menschen und des Gewässers vor den Inhaltsstoffen. Abwasserreinigung Gewässerschutz 12 12

14 Entwicklung der Abwasserreinigung ca komunale Kläranlagen in Bayern Abwasserreinigung Gewässerschutz 13 13

15 Kläranlage Prozeßschritte Abwasser anheben Grobstoffe entfernen Absetzbares Mineralisches entfernen Absetzbares Organisches entfernen Gelöstes Organisches entfernen Absetzbares Organisches entfernen Schneckenpumpe Rechen Sandfang Vorklärung Belebung Nachklärung Sand, Dichte >>1 Grobstoffe, Durchmesser Fäkalschlamm, Dichte >1 Partikelgröße nimmt ab Belebt- Schlamm, Dichte >1 Abwasserreinigung Gewässerschutz 14 14

16 Reststoffe aus der Abwasserbehandlung Abwasserreinigung Gewässerschutz 15 15

17 Siedlung Fließschema Kläranlage Rezirkulation Zulauf Rechen Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Belüftung Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Rücklaufschlamm Eindicker P-Elimination Stoffwechsel Nachklärung Entsorgung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Gewässer 16

18 Exkursion zur Kläranlage Dasing

19 U m ge hu ng ss tra ße Anfahrskizze Friedberg-Dasing Kläranlage Abwasserreinigung Exkursion Dasing 1 1

20 Wegskizze Dasing Vor der Schranke gelber Signalgeber für Bahnwärter. Taste kurz drücken! <--Friedberg Abwasserreinigung Exkursion Dasing 2 2

21 Fließschema Kläranlage Abwasserreinigung Exkursion Dasing 3 3

22 Vogelperspektive Abwasserreinigung Exkursion Dasing 4 4

23 Schmutzfrachten im Zulauf

24 Siedlung Fließschema Kläranlage Rezirkulation Zulauf Rechen Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Belüftung Stapelbehälter Faulbehälter Primärschlamm Wir befinden uns hier Schlammwasser Rücklaufschlamm Eindicker P-Elimination Stoffwechsel Nachklärung Entsorgung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Gewässer 1

25 Ermittlung der täglichen Schmutzfrachten im Zulauf zur Kläranlage Regenüberlauf Zulaufbauwerk Rechen Kanalnetz Schneckenpumpe Abwasserreinigung 4. Schmutzfrachten im Zulauf 2 2

26 Regenüberlauf Überlauf Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 3 3

27 Meßsonden auf Schwimmer Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 4 4

28 Schieber zum Absperren Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 5 5

29 Sammelschacht vor Schneckenpumpe Zulauf Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 6 6

30 Schneckenpumpe Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 7 7

31 Schneckenpumpe Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 8 8

32 Regelung Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 9 9

33 Fracht und Konzentration Def. Schmutzfracht bzw. Belastung : Masse eines Schmutzstoffes / Zeiteinheit [kg/d] Berechnung der Schmutzfracht B aus der Konzentration C eines Stoffes im Abwasser und dem Abwasserzufluss Q : B Stoff = C Stoff * Q Abwasser [kg/d] = [kg/m 3 ] * [m 3 /d] Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 10 10

34 Abwasseranfall, Spitzenfaktoren ( Wendehorst (aus Beispiel : E = Q = E * 240 L/(Ed)* 1 / 16 * 1/1000 = 900 m 3 / h ( d (hat x die Dimension h / Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 11 11

35 Schmutzfrachten pro Kopf und Tag (Überwachungsparameter) nach A 131 im Zulauf der Kläranlage im Ablauf der Vorklärung Beispiel : E = B dbsb5 = * 60 * 1/1000 = 3600 kg / d Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 12 12

36 Industrieller Abwasseranfall und Verschmutzung " Individuell je nach hergestelltem Produkt " Mengen durch Befragung ermitteln " durch Messungen ermitteln " Mengen nach DVGW- Arbeitsblättern " nach vergleichbaren Betrieben Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 13 13

37 Berechnungsbeispiel Eine Kläranlage wird für die gemeinsame Reinigung von kommunalem und industriellem Abwasser dimensioniert. Dazu sind die Schmutzfrachten im Zulauf zu ermitteln. Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 14 14

38 Häusliche Schmutzfrachten Berechnen Sie die Frachten für E = mit der folgenden Tabelle : Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 15 15

39 Industrielle Schmutzfrachten Berechnen Sie die Frachten der Industrie mit der folgenden Tabelle : ,8 21,6 0,54 Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 16 16

40 Gesamt-Schmutzfrachten Berechnen Sie die Gesamt-Frachten mit der folgenden Tabelle : ,8 571,6 90,54 Die Frachten bestimmen die Größe der biologischen Reinigungsstufe der Kläranlage. Abwasserreinigung Schmutzfrachten im Zulauf 17 17

41 Rechen

42 Rechen Abwasserreinigung Rechen 1

43 Sind Grobstoffe im Abwasser ein Problem? Grobstoffe werden in der Ufervegetation festgehalten Abwasserreinigung Rechen 2

44 Sie befinden sich hier... Rezirkulation Belebungsbecken Zulauf Sandfang Vorklärung DN Rücklaufschlamm Rechen Stapelbehälter Faulbehälter Primärschlamm Schlammwasser N Nachklärung Eindicker Überschussschlamm Gasbehälter Abwasserreinigung Filter Gasverwertung Rechen Vorfluter 3

45 Systemskizze Rechen Sandfang Zulauf Schlammwasser Abwasserreinigung Grobstoffe Rechen 4

46 Rechen handgeräumt Abwasserreinigung Rechen 5

47 Maschineller Rechen Räumvorgang Abwasserreinigung Rechen 6

48 1cm Regelung einer Rechenanlage Abwasserreinigung Rechen 7

49 Rechenbauwerk Abwasserreinigung Rechen 8

50 Stufen-oder Paternosterrechen Abwasserreinigung Rechen 9

51 Rotamat Abwasserreinigung Rechen 10

52 Siebtrommel Funktionsskizze Einlauf Ablauf Abwasserreinigung Rechen 11

53 Entwässerung des Rechenguts Abwasserreinigung Rechen 12

54 Rechengutcontainer Abwasserreinigung Rechen 13

55 Zusammenfassung Rechen Aufgabe: Rückhalt von groben Abwasserbestandteilen (Papier, Kunststofftüten u.a.) Stababstände: Grobrechen: bis 25 mm Feinrechen: 3-6 mm Mikrosiebung : Maschenweiten µm Bemessungsparameter: maximale Aufstauhöhe Abwasserreinigung Rechen 14

56 Technik der Mikrosiebung Siebkammern, z. B. horizontal angeordnete, langsam rotierende Trommeln mit sehr feinen Siebgeweben bespannt halten Schwebstoffteilchen zurück. Technik: Maschenweiten µm Drehzahl 5 U/min Durchmesser bis 3 m Zulauf: Ablauf: achsial ins Innere der Trommel radial von innen nach außen durch das Gewebe Abwasserreinigung Rechen 15

57 Rechengutmengen Rechengutanfall: l/1000 m3 Abwasser 0,02-0,05 l/(e*d) ca. 3,5 kgts/(e*a) TS-Gehalt durch Rechengutpressen: % TS Rechengutentsorgung: Verbrennung Abwasserreinigung Rechen 16

58 Literatur, Richtlinien Nomogramme und Hinweise der Hersteller ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung, S.73 ff Wendehorst 26, S Schneider 13, S DIN T1 Rechenbauwerk mit geradem Rechen DIN T2 Rechenbauwerk mit Bogenrechen Abwasserreinigung Rechen 17

59 Sandfang

60 Wie reagiert ein Gewässer auf absetzbare Stoffe? Abwasserreinigung Sandfang 1

61 Abwasserreinigung Sandfang 2 Wirkung Absetzbares sinkt auf die Gewässersohle und schädigt sessile Organismen

62 Abwasserreinigung Sandfang 3 Themen Welche absetzbaren Stoffe gibt es? Welche Eigenschaften haben sie? Welche Maßnahmen zur Vermeidung gibt es?

63 Absetzbare, Schweb- und Schwimm- Stoffe Imhoff-Trichter Schwimmstoffe/Fett Schwebstoffe Sand + evtl. andere absetzbare Stoffe Abwasserreinigung Sandfang 4

64 Absetzdauer abhängig von Dichte und Durchmesser eines Partikels Abwasserreinigung Sandfang 5

65 Abwasserreinigung Sandfang 6 Dichte = ca. 1 Sand Dichte = ca. 2,65 Verfahren zur Abtrennung Partikeldurchmesser

66 Abwasserreinigung Sandfang 7 Erkenntnisse : Sand/Absetzbares wird sich absetzen, wenn... Dichte und Durchmesser des Materials groß genug sind das Material genug Zeit hat, sich am Boden abzusetzen, d.h. wenn das Gewässer langsam fließt

67 Abwasserreinigung Sandfang 8 Ziel Einstellen der Fließgeschwindigkeit, so dass sich das gewünschte Material absetzt (siehe Diagramm) Mögliche Massnahme Wahl eines geeigneten Durchflussquerschnittes A mit A = Q/ v Q = Durchflussmenge [m 3 /s] v = Fließgeschwindigkeit [m/s] Sandfang

68 Sie befinden sich hier... Rezirkulation Zulauf Rechen Sandfang Vorklärung DN Belebungsbecken N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Eindicker Rücklaufschlamm Nachklärung Überschussschlamm Gasbehälter Gasverwertung Filter Vorfluter Abwasserreinigung Sandfang 9

69 Abwasserreinigung Sandfang 10 Sandfang/Fettfang Rechen Vorklärung Sand Fett

70 Abwasserreinigung Sandfang 11 Handgeräumter Sandfang Durchflussquerschnitt des Zulaufs Durchflussquerschnitt des Sandfangs

71 Maschinengeräumter Langsandfang DIN T3 Rechteckbecken als unbelüfteter Sandfang mit Räumer Abwasserreinigung Sandfang 12

72 Abwasserreinigung Sandfang 13 Zulaufverteilung, Verringerung der Fließgeschwindigkeit Funktionszonen eines Absetzbeckens Q Oberfläche O t fließ H Q Absetzraum Schlammzone L Absetzraum für absetzbare Stoffe t sink B Überlauf des Klarwassers. Speicherzone für Abgesetztes und Schlammräumung

73 Bemessungsziel Ein Absetzbecken wird so dimensioniert, daß die Oberflächenbeschickung q A kleiner oder gleich der Sinkgeschwindigkeit v sink der zu eliminierenden absetzbaren Stoffe ist : q A < v sink Abwasserreinigung Sandfang 14

74 Oberflächenbeschickung q A O Q t fließ H Q t sink Absetzraum Schlammzone L B t sink - Sinkzeit eines Partikels bis zum Boden t fließ - Fließzeit eines Partikels bis zum Beckenende L - Beckenlänge B - Beckenbreite H - Beckenhöhe O - Beckenoberfläche = Wasserspiegelfläche. Abwasserreinigung Sandfang 15

75 Abwasserreinigung Sandfang 16 Belüfteter Sandfang Die Längsgeschwindigkeit v längs sollte unter 20 cm/s liegen. Durch das Einblasen von Luft wird eine Querwalze im Becken mit v quer erzeugt, so daß unabhängig von der Zulaufwassermenge die gewünschte resultierende Geschwindigkeit v resultierend von ca. 30 cm/s eingestellt werden kann. v längs 20 cm/s v resultierend = 30 cm/s v quer

76 Abwasserreinigung Sandfang 17 Belüfteter Sandfang mit Fettfang Fett Sand

77 Fettfang Abwasserreinigung Sandfang 18

78 Sandrinne mit Räumer Abwasserreinigung Sandfang 19

79 Räumer Abwasserreinigung Sandfang 20

80 Literatur, Richtlinien ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung, S.95 ff Wendehorst 26, S Schneider 13, S Boës, M.: Anordnung u. Bemessung der Luftzufuhr von belüfteten Sandfängen KA7,'90, S Londong: Ein Beitrag zur Bemessung belüfteter Sandfänge KA 1;88, S DIN T3 (8.78) Rechteckbecken als Sandfänge mit Saugräumer Abwasserreinigung Sandfang 21

81 Vorklärbecken

82 Absetzbare und Schwebstoffe im Ablauf des Sandfangs Schwimmstoffe Schwebstoffe Sand + evtl. andere absetzbare Stoffe Abwasserreinigung Vorklärbecken 1

83 Sie befinden sich hier... Rechen Sandfang Vorklärung Zulauf Rezirkulation Belebungsbecken DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Eindicker Rücklaufschlamm Nachklärung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Abwasserreinigung Vorklärbecken 2

84 Funktionsskizze Vorklärung Sandfang Belebungsbecken Primärschlamm Faulbehälter Abwasserreinigung Vorklärbecken 3

85 Abnahmerate für einzelne Parameter Abwasserreinigung Vorklärbecken 4

86 Erkenntnisse Zur Elimination der im Abwasser verbliebenen Schwebund absetzbaren Stoffe ist eine gegenüber dem Sandfang deutlich längere Aufenthaltszeit erforderlich. Maßnahme : Absetzbecken mit entsprechend großem Volumen. Abwasserreinigung Vorklärbecken 5

87 Funktionsschema Rechteckbecken Abwasserreinigung Vorklärbecken 6

88 Funktionsschema Rundbecken Quelle : Wendehorst 26/1055 Abwasserreinigung Vorklärbecken 7

89 Zulaufbauwerke Rechteckbecken Quelle : Handbuch für Ver- und Entsorger, Band 3 Abwasser Abwasserreinigung Vorklärbecken 8

90 Zulaufbauwerke Rundbecken Königsstuhl Abwasserreinigung Vorklärbecken 9

91 Überlaufrinne Abwasserreinigung Vorklärbecken 10

92 Getauchtes Rohr mit Tauchwand Abwasserreinigung Vorklärbecken 11

93 Absetzraum Schildräumer Abwasserreinigung Vorklärbecken 12

94 Schildräumer Schwimm- Schlammräumer Boden- Schlammräumer Abwasserreinigung Vorklärbecken 13

95 Saugräumer Abwasserreinigung Vorklärbecken 14

96 Bandräumer Abwasserreinigung Vorklärbecken 15

97 Schlammabzug aus einem Vertikalbecken Abwasserreinigung Vorklärbecken 16

98 Literatur, Richtlinien ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung, S.159 ff ATV-Arbeitsblatt A 131 Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen mit Anschlußwerten ab 5000 Einwohnerwerten Wendehorst 26, S Schneider 13, S DIN T1 Kläranlagen; Rechteckbecken mit Schildräumer DIN T2 Kläranlagen; Rechteckbecken mit Bandräumer DIN T4 Kläranlagen; Rechteckbecken mit Saugräumer DIN T1 Kläranlagen; Rundbecken mit Schildräumer DIN T2 Kläranlagen; Rundbecken mit Saugräumer DIN T3 Kläranlagen; Rundbecken als Eindicker mit Zentralantrieb DIN Überfallwehr und Tauchwand Abwasserreinigung Vorklärbecken 17

99 Stoffwechsel

100 Abwasserreinigung Stoffwechsel 1 Biologische Verfahren, Stoffwechsel Fresskette Abfallstoffe Nährstoffe Bakterien Bakterien Belebtschlammorganismen Bakterienfresser = Ziliaten Bakterienfresser = Ziliaten Biol. Reinigung

101 Sie befinden sich hier... Rezirkulation Rechen Belebungsbecken Sandfang Vorklärung Zulauf DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Rücklaufschlamm Eindicker Nachklärung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Abwasserreinigung Stoffwechsel 2

102 Abwasserreinigung Stoffwechsel 3 Stoffwechsel Vorgang Mikroorganismen zersetzen langkettige Nährstoffe in kurze Molekülketten bis zu mineralischen Endprodukten (CO2, H2O,...) Ziel des Stoffwechsels für die Bakterien Gewinnung von Baustoffen und Energie aus den Abbauvorgängen (chemische Reaktion von z.b. H und O). Einsatz der gewonnenen Baustoffe und Energie als Zellsubstanz und zur Fortpflanzung und Bewegung.

103 Abwasserreinigung Stoffwechsel 4 Klärtechnischer Einsatz Umwandlung von löslichen Abwasserinhaltsstoffen in - Energie - Mikroorganismen (absetzbar) - Gase (C -> CO 2, NH 4 -> NO 3 -> N 2 ) (C, N, P) also gewässertechnisch Unkritisches

104 Abwasserreinigung Stoffwechsel 5 Voraussetzungen für einen schnellen Stoffwechsel Ausreichende Anzahl von geeigneten Mikroorganismen Temperatur ca. 35 C Günstiger ph-wert (ca. 7) Geeigneter Reaktionspartner (O,NO3) Zuführung von Nährstoffen Gute Durchmischung = optimaler Kontakt.

105 Abwasserreinigung Stoffwechsel 6 Reaktionsbedingungen 1) O 2 gebunden = NO 3, SO 4... O 2 gelöst O 2 gebunden 1) Milieu Vorgang > 0 > 0 aerob Nitrifikation = 0 > 0 anoxisch Denitrifikation = 0 = 0 anaerob Faulung

106 Abwasserreinigung Stoffwechsel 7 Schlammalter t TS = Rechnerische Aufenthaltszeit einer Belebtschlammflocke in der biologischen Reinigungsstufe - nicht Durchflusszeit TS - Trockensubstanz

107 Abwasserreinigung Stoffwechsel 8 Literatur ATV-Handbuch Band IV, S.223 ff

108 Belebung

109 Abwasserreinigung Belebung 1 Bemessung eines Belebungsbeckens nach ATV A131

110 Sie befinden sich hier... Rechen Sandfang Vorklärung Zulauf Rezirkulation Belebungsbecken DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Eindicker Rücklaufschlamm Nachklärung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Abwasserreinigung Belebung 2

111 Abwasserreinigung Belebung 3 Belebtschlammverfahren = Intensivierung natürlicher Vorgänge : Vergrößerung der Organismendichte Erhöhung des O 2 -Eintrags

112 Abwasserreinigung Belebung 4 Belebung Erhöhung des O 2 -Eintrags

113 Abwasserreinigung Belebung 5 Belebungsverfahren Vergrößerung der Organismendichte Abkürzungen aus Bild 6 ergänzen

114 Abwasserreinigung Belebung 6 Belebungsbecken mit Druckbelüftung Erhöhung des O 2 -Eintrags

115 Abwasserreinigung Belebung 7 Atmungsbedingungen und Stoffelimination bei der Nitrifikation (NH 4 NO 3 ) O 2 2 C NH 4 NO 3 O 2 > 0 aerob Ablaufkonzentrtionen Zulauf Roh-Abwasser (CHONPS) und Rücklaufschlamm(NO 3 ) Nitrifikation und C-Abbau NH 4 NO 3, C CO 2 Elektronenakzeptor : O 2

116 Abwasserreinigung Belebung 8 1. Versuch : Denitrifikation O 2 2 C NH 4 NO 3 O 2 > 0 aerob O 2 = 0 NO 3 > 0 anoxisch Ablaufkonzentrtionen Zulauf Roh-Abwasser (CHONPS) und Rücklaufschlamm(NO 3 ) Nitrifikation und C-Abbau NH 4 NO 3, C CO 2 Elektronenakzeptor : O 2 In diesem Beispiel ist C hier nicht mehr vorhanden DeNitrifikation NO 3 NO 2 N 2 mit C CO 2 Elektronenakzeptor : NO 3

117 2. Versuch : Denibecken vor Nitrifikation mit Rezirkulation und Abwassereinleitung in DN-Zone C NO 3 O 2 O 2 = 0 NO 3 > 0 anoxisch NH 4 O 2 O 2 > 0 aerob Ablaufkonzentrtionen Zulauf Roh-Abwasser (CHONPS) und Rücklaufschlamm (wenig NO 3 ) DeNitrifikation NO 3 NO 2 N 2 mit C CO 2 Elektronenakzeptor : NO 3 Nitrifikation NH 4 NO 3 Elektronenakzeptor : O 2 Abwasserreinigung Belebung 9

118 Rührer in der Denitrifikation Abwasserreinigung Belebung 10

119 Vorgeschaltete Denitrifikation Q Rez Rezirkulation V BB = V DN + V N Q 0 Zulauf V DN V N NKB Ablauf Q RS Rücklaufschlamm Überschussschlamm Q RF = Q Rez + Q RS RF = Q RF / Q 0 Abwasserreinigung Belebung 11

120 Abwasserreinigung Belebung 12 Vorgeschaltete Denitrifikation S NO3,D = C N,ZB - S orgn,an - S NH4,AN - S NO3,AN - X orgn,bm Wird in die Bakterienzelle aufgenommen C N,ZB X orgn,bm = C BSB,ZB S NO3,D 0,05*C BSB,ZB Muss denitrifiziert werden zulässiger Überwachungswert (C Nges,ÜW ) S orgn,an + S NH4,AN + S NO3,AN

121 Abwasserreinigung Belebung 13 Bemessung nach ATV A 131 Voraussetzungen Eingangswerte (Zulaufvolumenstrom, Konzentration an Abwasserinhaltsstoffen, Frachten etc.) werden als über die Zeit gleichbleibend angenommen. CSB/BSB 5 = ca. 2 Die Stundenspitzen der Frachten sollen nicht größer als das 2-2,5 fache des Stundenmittels der Tagesfracht sein

122 Nachklärung

123 Nachklärbecken Abwasserreinigung Nachklärung 1

124 Sie befinden sich hier... Rechen Sandfang Vorklärung Zulauf Rezirkulation Belebungsbecken DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Eindicker Rücklaufschlamm Nachklärung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Vorfluter Abwasserreinigung Nachklärung 2

125 Abwasserreinigung Nachklärung 3 Aufgaben von NKBs : Trennung des Belebtschlamms in Absetzbares und Wasser Sammlung und Rückführung des Belebtschlamms zum Belebungsbecken Zwischenspeicherung von Belebtschlamm bei Mischwasserzufluss

126 Abwasserreinigung Nachklärung 4 Blick in ein NKB Wasser Schlamm

127 Zonen und Tiefen von horizontal durchströmten Becken Abwasserreinigung Nachklärung 5

128 Abwasserreinigung Nachklärung 6 Funktionszonen des Nachklärbeckens Funktionszonen: h 1 : Klarwasserzone + Rückströmzone (Sogwirkung von der Wehrkante, Windeinfluss, Störungen) h 2 : Trennzone + Rückströmzone (Flockung, Turbulenz) h 3 : Dichtestrom- und Speicherzone (Pufferung von Belebtschlamm bei Regenwetter) h 4 : Eindick- und Räumzone (Eindickung und Speicherung von Belebtschlamm) Beckentiefe h = h 1 +h 2 +h 3 +h 4

129 Vertikal durchströmtes Trichterbecken (A 131 S. 31) h e Einlauf h e /2 3,21cm wirksame Oberfläche A NB Klarwasserzone Trennzone V 2 Speicherzone V 3 Eindick- und Räumzone V 4 Abwasserreinigung Nachklärung 7

130 Ablaufrinnen Abwasserreinigung Nachklärung 8

131 Größe der Nachklärung " Maßgebend für die Größe von Nachklärbecken beim Belebtschlammverfahren ist der Schlammindex ISV das Vergleichsschlammvolumen VSV das Rücklaufverhältnis RV zur Belebung der maximale Zufluss bei Regen Q m TS-Gehalt im Zulauf des Nachklärbeckens TS AB = TS BB. Abwasserreinigung Nachklärung 9

132 1000 ml Belebtschlamm 30 Minuten VSV ISV, VSV, TS BB VSV [ml / L], wobei VSV 250 ml /L filtrieren und trocknen bei 105 C abwiegen Trockensubstanzgehalt TS BB [g / L] berechnen Schlammindex ISV = VSV / TS BB [L /g] Abwasserreinigung Nachklärung 10

133 Abwasserreinigung Nachklärung 11 Schlammindex ISV Der Schlammindex ISV sagt aus, welches Volumen in ml 1 g TS des Belebtschlamms nach 30 Minuten Absetzzeit einnimmt.

134 Abwasserreinigung Nachklärung 12 Ziel der Bemessung konstanter TS-Gehalt im Belebungsbecken und möglichst feststofffreier Ablauf aus dem Nachklärbecken (X TS,AN max. 20 mg/l)

135 Abwasserreinigung Nachklärung 13 Rücklaufverhältnis RV Für die Bemessung der Rücklaufschlammeinrichtung sollte in der Regel ein Rücklaufverhältnis RV 0,75 Q m bzw. ein Rücklaufstrom Q RS 1,5 Q t gewählt werden. RV, TS RS, Q RS 1,5 Q t Q t Belebung TS BB Q RS + Q t Nachklärung TS BS Räumer TS BS ->TS RS Q t TS BB RV = Q RS = Q t TS RS TS BB 1,5oder :TS BB = RV TS RS 1 RV [kg/ m 3 ]

136 Abwasserreinigung Nachklärung 14 Erforderliches Rücklaufverhältnis RV TS RS in kg/m 3 RV Die Formel TS BB =RV*TS RS /(1+RV) ersetzt die Grafik. TSBB in kg/m 3

137 Saugräumer TS RS = 0,5-0,7 TS BS Schildräumer TS RS = 0,7 TS BS TS RS =TS-Gehalt im Rücklaufschlamm in kg/m 3. Durch Absaugen wird die Dichte des an der Beckensohle abgesetzten Schlammes auf % reduziert, durch die Räumbewegung des Schildes und Aufwirbelung des Schlammes auf 70 %. Abwasserreinigung Nachklärung 15

138 Rücklaufschlammkonzentration TS RS TS RS ist abhängig vom Trockensubstanzgehalt an der Nachklärbeckensohle TS BS. Es gilt grundsätzlich: TS RS TS BS Schildräumer TS RS ~ 0,7 TS BS und für Saugräumer TS RS ~ 0,5-0,7 TS BS Belebung Nachklärung TS BS TS RS Abwasserreinigung Nachklärung 16

139 Abwasserreinigung Nachklärung 17 TS BS an der Nachklärbeckensohle t E Die Formel TS BS =1000 / ISV*t E 1/3 ersetzt die Grafik.

140 Eindickzeit t E Eindickzeiten t E > 2 h im Nachklärbecken sollen vermieden werden : wegen ungewollter Denitrifikation, die Schlammauftrieb bewirken könnte. A131/2000, Tab.10 : Art der Abwasserreinigung Belebungsanlagen ohne Nitrifikation Eindickzeit t E in h 1,5 2,0 Belebungsanlagen mit Nitrifikation 1,0-1,5 Belebungsanlagen mit Denitrifikation 2,0 (2,5) Abwasserreinigung Nachklärung 18

141 Abwasserreinigung Nachklärung 19 Literatur Schlammräumungssysteme Bemessung siehe Arbeitsbericht ATV-Fachausschuß 2.5, Korrespondenz Abwasser, 35, 3, 1988, Seite 263

142 Tropfkörper

143 Abwasserreinigung Tropfkörper 1 Abwasserreinigung mittels Biofilmverfahren im Festbettreaktor / Tropfkörper ATV-Handbuch Biologische und weitergehende Abwasserreinigung. 4. Auflage, Berlin: Ernst&Sohn, 1997

144 Sie befinden sich hier... Rechen Sandfang Zulauf Vorklärung Rezirkulation Belebungsbecken DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Rücklaufschlamm Eindicker Tropfkörper Nachklärung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Vorfluter Abwasserreinigung Nachklärung 2

145 Fließschema 1 Schlammabzug Abwasserreinigung Tropfkörper 3

146 Abwasserreinigung Tropfkörper 4 Fließschema 2 Schlammabzug

147 Abwasserreinigung Tropfkörper 5 Tropfkörper- Gebäude Luft

148 Abwasserreinigung Tropfkörper 6 Querschnitt Füllmaterial nach DIN 19557

149 Aufwuchsfläche Abwasserreinigung Tropfkörper 7

150 Kunststofffüllung Abwasserreinigung Tropfkörper 8

151 Mikroorganismen Abwasserreinigung Tropfkörper 9

152 Abwasserreinigung Tropfkörper 10 Überschussschlamm Aktive Mikroorganismen = biologischer Rasen Wasser + Nährstoffe Zeit Aufwuchsfläche Luft Ablösung Neubewuchs Abgestorbene passive Mikroorganismen

153 Konzentration verschiedener Inhaltsstoffe Abwasserreinigung Tropfkörper 11

154 Abwasserreinigung Tropfkörper 12 Literatur ATV-Handbuch Biologische und weitergehende Abwasserreinigung. 4. Auflage, Berlin: Ernst&Sohn, 1997

155 Faulung

156 Abwasserreinigung Faulung 1 Schlammbehandlung ATV-Handbuch Klärschlamm, Verlag Ernst & Sohn Abwassertechnik, Hosang/Bischof, 10. Auflage,1993, S.514 ff

157 Sie befinden sich hier... Rechen Sandfang Zulauf Vorklärung Rezirkulation Belebungsbecken DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Rücklaufschlamm Eindicker Nachklärung Überschussschlamm Gasbehälter Gasverwertung Filter Abwasserreinigung 14. Faulung 2 Vorfluter

158 Abwasserreinigung Faulung 3 Schlammarten nach Herkunft Primärschlamm Vorklärbecken Primärschlam m Fäkalien Belebungsbecken Nachklärung Sekundärschlam m Zellsubstanz Tertiärschlam m P-Fällung wird durch mechanische Verfahren in der 1. Reinigungsstufe der KA abgetrennt Sekundärschlamm wird durch biologische Verfahren in der 2. Reinigungsstufe der KA abgetrennt (Überschussschlamm, Tropfkörperschlamm) Tertiärschlamm wird durch chemische Verfahren in der 3. Reinigungsstufe der KA abgetrennt (Schlamm aus Phosphat-Fällung und ggfs. Filtration). Filter

159 Abwasserreinigung Faulung 4 Schlammarten nach Behandlungsart Rohschlamm : unbehandelter Schlamm Stabilisierter Schlamm : Biologische Aktivität wurde durch anaerobe oder aerobe Verfahren weitgehend zum Abschluss gebracht (stabilisiert). Konditionierter Schlamm : Entwässerbarkeit wurde verbessert durch (Erhitzen oder Gefrieren) oder durch Zugabe von Chemikalien oder Asche Entseuchter Schlamm : wurde z.b. durch Pasteurisierung, thermophile Faulung seuchenhygienisch unbedenklich gemacht.

160 Abwasserreinigung Faulung 5 Wohin mit dem Schlamm? Stabilisieren Entseuchen Entwässern Verwertung Trocknung Verbrennung Entsorgung

161 Abwasserreinigung Faulung 6 Ziele und Maßnahmen der Schlammbehandlung durch Ausfaulen Stabilisieren (Abschluss der Geruchsbildung durch unkontrollierte biologische Aktivität) Entseuchen (Keime eliminieren) Entwässern (Volumen verringern).

162 Abwasserreinigung Faulung 7 Beteiligte Bakterienarten Faulraumtemperatur

163 Faulzeit / Temperatur Abwasserreinigung Faulung 8

164 Abwasserreinigung Faulung 9 Faulungsprodukte Der Kohlenstoff aus dem Schlamm wird in CH 4, CO 2 und Zellmaterial (geringer Zuwachs) der Anaerobier umgewandelt.

165 Faulbehälter-Formen Abwasserreinigung Faulung 10

166 Abwasserreinigung Faulung 11 Bildung einer harten Schwimmschlammschicht Bildung eines Pfropfens aus absetzbaren Stoffen Faulbehälter-Formen

167 Großlappen Abwasserreinigung Faulung 12

168 Dietersheim/München II Abwasserreinigung Faulung 13

169 Abwasserreinigung Faulung 14 Faulbehälter, Stoffströme Gasabzug 35 C Umwälzung 35 C z.b. 15 C Entwässerung

170 Umwälzung des Schlammes Abwasserreinigung Faulung 15

171 Abwasserreinigung Faulung 16 Gasbehälter- Konstruktionen Druckbehälter

172 Druckloser Gasbehälter Abwasserreinigung Faulung 17

173 Druckloser Gasbehälter Abwasserreinigung Faulung 18

174 Entwässerung

175 Abwasserreinigung Entwässerung 1 Volumenverringerung durch Entwässerung 95 % Wasser? % Wasser

176 Abwasserreinigung 14. Faulung 2 Sie befinden sich hier... Rechen Sandfang Zulauf Vorklärung Rezirkulation Belebungsbecken DN N Stapelbehälter Schlammwasser Faulbehälter Primärschlamm Rücklaufschlamm Eindicker Nachklärung Gasbehälter Überschussschlamm Gasverwertung Filter Vorfluter

177 Abwasserreinigung Entwässerung 3 Ziel der Entwässerung Lagerungs- und/oder Trocknungsfähigkeit für nachfolgende Trocknung, Verbrennung

178 Abwasserreinigung Entwässerung 4 Volumenverminderung durch Entwässerung Der prozentuale TS-Gehalt bezieht sich auf das Schlamm-Volumen nach Entwässerung Volumen [Liter] 5 % TS 50 / 1000 = 5% TS + 95 % Wasser Ausgangszustand 50 / 714 = 7% TS + 93 % Wasser nach Eindickung 50 / 200 = 25 % TS + 75 % Wasser nach Pressen 50 / 91 = max. 55% TS + 45 % Wasser nach Spezial-Pressen 50 / 62,5 = 80% TS + 20 % Wasser nach Trocknung 50 kg TS, wobei 1kg = 1 Liter TS 50 Liter

179 Abwasserreinigung Entwässerung 5 Formel Der TS-Gehalt ist auf das nach der Entwässerung verbleibende Restvolumen V 2 bezogen. Es gilt : V 2 = 100 * 4 % / 24 % = 16,7 m 3 Trübwassermenge = ,7 = 83,3 m 3

180 Abwasserreinigung Entwässerung 6 Technische Möglichkeiten der Entwässerung Statische Eindickung Maschinelle Eindickung Siebbandpresse Kammerfilterpresse Zentrifuge

181 Statische Eindickung, Trockenbeet Abwasserreinigung Entwässerung 7

182 Durchflusseindicker mit Krählwerk Abwasserreinigung Entwässerung 8

183 Maschinelle Schlammeindickung Siebbandpresse Abwasserreinigung Entwässerung 9

184 Abwasserreinigung Entwässerung % Wassergehalt Schlamm vor und nach der Entwässerung 75 % Wassergehalt

185 Abwasserreinigung Entwässerung 11 Kammerfilterpresse Maximaler Feststoffgehalt : 30 %

186 Abwasserreinigung Entwässerung 12 Kammerfilterpresse 15 bar

187 Zentrifuge Erreichbarer TR-Gehalt : % Abwasserreinigung Entwässerung 13

188 Abwasserreinigung Entwässerung 14 Bemessung eines Schlammstapelbehälters " Eine landwirtschaftliche Verwertung des stabilisierten Schlammes ist nur in bestimmten Monaten erlaubt. Der anfallende, ggf. eingedickte Schlamm ist daher bis zu 4 Monate zwischenzuspeichern. Das Behältervolumen ergibt sich zu: " V ST = t s * Q E [m 3 ] " mit t s : erforderliche Speicherzeit [d]

189 Schlamm- Stapelbehälter Abwasserreinigung Entwässerung 15

190 Abwasserreinigung Entwässerung 16 Literatur Handbuch der anaeroben Schlamm- und Abwasserbehandlung, Dohmann, Dauber, Springer-Verlag, 1992