Optimierung der Phosphatelimination durch Steuerung der Rücklaufschlammes über Rücklaufschlammverhältnis und Betrieb einer Vorfällung

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1 Optimierung der Phosphatelimination durch Steuerung der Rücklaufschlammes über Rücklaufschlammverhältnis und Betrieb einer Vorfällung Dipl.Ing.(FH) Konrad Abler Der Anschlussgrad der Kläranlage Koblenz beträgt 22. EGW. Da die Anlage für einen organischen Abbau von 32. EGW im Jahre gebaut wurde, ist die Schlammbehandlung und die Vorklärung ausreichend dimensioniert. Anders liegen die Verhältnisse bei der Belebung mit vorgeschalteter Denitrifikation. Die Anlage wurde lediglich mit einer Nitrifikation und einer gezielten Denitrifikation gebaut. Die Belebung verfügt nur über ein Volumen von 16 Kubikmeter. Es ist daher von besonderer Bedeutung die Tropfkörper optimal in die Nitrifikation einzubinden. Zur Begrenzung der organischen Zulauffracht wird seit 213 auch eine Vorfällung betrieben. Bis 213 erfolgte die Phosphatfällung als Simultanfällung auf Grundlage einer fest vorgegebenen Gangkurve, welche bei Bedarf durch die Änderung eines Faktors an den Fällungsbedarf angepasst wurde. Bei Überschreitung eines vorgegebenen o-phosphat-p Wertes erfolgte eine Zusatzdosierung wahlweise in den Ablauf der Belebung oder in den Zulauf der Belebung Fällmitteldosierung 1: 5: 9: 13: 17: 21: 1: 5: 9: 13: 17: 21: 1: 5: 9: Durchflussmess.Str.1 l/h] Durchflussmess.Str.3 Durchflussmess.Str.4 Mit dieser Regelstrategie wurden die Anforderungen nach Anhang 1 der Abwasser VwV eingehalten. Der mittlere Phosphat-P Wert lag im Jahre 212 bei,61 mg/l. In den Jahren 213 bis 215 wurden an der Anlage mehrere Änderungen vorgenommen.

2 Dabei wurden insbesondere folgende Ziele verfolgt. 15 Verringerung der Belastung der Belebung oder zumindest die Verhinderung einer Belastungszunahme (Die Kläranlage ist vergleichsweise hoch belastet, die Einwohnerzahl nimmt zu und die beiden Betriebe mit hoher organischer Belastung haben zunehmende Frachten) Verringerung der abfiltrierbaren Stoffe im Kläranlagenauslauf der Belebung 2/3 und damit verbunden geringere P-Ablaufwerte und CSB Ablaufwerte. Verringerung des Stromverbrauches Erreichung eines P-Wertes im Jahresmittel von kleiner,5 mg/l Der Rücklauf der Nachklärung der Belebung 2/3 wird ab Mitte 213 über das Rücklaufschlammverhältnis geregelt. Die Kläranlage Koblenz wurde in den Jahren mit einem neuen Leitsystem ausgestattet. Hierbei wurde auch die Regelung des Rücklaufes der Nachklärung neu programmiert. Es können nun minimale und maximale Rücklaufmengen je Becken vorgegeben werden. Dies ist die Voraussetzung für den Betrieb der Regelung. Es konnte nun von der starren Vorgabe einer festen Rücklaufmenge abgegangen werden. Rücklaufschlammmenge in l/s aus NKB :3 3:3 6:3 9:3 12:3 15:3 18:3 21:3 :3 3:3 6:3 9:3 12:3 15:3 18:3 21:3 :3 3:3 6:3 9:3 12:3 15:3 18:3 21:3 Vorteile der Regelung über das Rücklaufschlammverhältnis Geringerer Stromverbrauch (in der Regel reicht eine Förderschnecke) Bessere Ablaufwerte Bessere Funktion der Nachklärung (weniger Wolkenbildung am Beckenrand) Optimierter Betrieb der neuen Zentrifugen (höherer und gleichmäßigerer Ausgangs TS)

3 Die Installation der Rücklaufschlammregelung in Belebung 2/3 nach Rücklaufschlammverhältnis hat zu einer Energieeinsparung im Rücklaufschlammpumpwerk geführt KW KW Vorrangig ist jedoch die in Kombination mit der Vorfällung erzielte verbesserte Reinigungsleistung der Belebung 2/3 zu betrachten. Hiernach sind die Ablaufwerte wie folgt gesunken. 212 Phosphor(ges.),66 mg/l CSB 4 mg/l 213 Phosphor(ges.),66 mg/l CSB 41 mg/l 214 Phosphor(ges.),48 mg/l CSB 39 mg/l 215 Phosphor(ges.),48 mg/l CSB 34 mg/l Auch bei anderen Parametern lässt sich die Verbesserung nachweisen 212 Sichttiefe 93 cm Trübung 6,4 213 Sichttiefe 94 cm Trübung 6,6 214 Sichttiefe 116 cm Trübung 5,4 215 Sichttiefe 11 cm Trübung 4,5 Zur Beurteilung, ob eine Vorfällung sinnvoll ist oder nicht, ist die Funktion der Denitrifikation näher zu betrachten. Dabei sind die folgenden Fälle zu unterscheiden. Die Denitrifikation hat einen nicht hinreichenden Wirkungsgrad (Kohlenstoffmangel) - Vergrößerung des Denitrifikationsanteils an der Belebung - Verkleinerung der Vorklärung - Teilweise Umfahren der Vorklärung - Zugabe von Kohlenstoffquellen Nitrat wird in der Denitrifikation zu schnell abgebaut - Verkleinerung des Denitrifikationsanteiles an der Belebung - Vergrößerung der Vorklärung - partielle Vorfällung zur Kohlenstoffentnahme Auf der Kläranlage Koblenz wird in den überwiegenden Zeiten Nitrat zu schnell abgebaut. Dies liegt insbesondere an zwei Großeinleitern - Tropfkörper werden nitrifizierend im Teilstrom genutzt - Vorfällung zur Entlastung der Belebung

4 Die Vorfällung erfolgt wieder über eine vorgegebene Gangkurve. Die Gangkurve wird über einen Faktor angepasst. Die Dosierung in den Zulauf der beiden Belebungen erfolgt über eine Gangkurve. (hier zeitunabhängiger Wert) Bei Überschreitung vorgegebener o-phosphat-p Werte erfolgt eine Zusatzdosierung : 8: 16: : 8: 16: Dos.Str.1 BB1 Dos.Str.2 BB1 Dos.Str.3 BB2/3 Dos.Str.4 BB2/3 Durch den Betrieb der Vorfällung hat sich der Bedarf an Fällmittel um zirka.,4 Kubikmeter pro Tag verringert. ohne Vorfällung 42 l/h Belebung 1 Kurve/Faktor l/h Belebung 1 Zusatz bei orto-p > X 85 l/h Belebung 2 Kurve/Faktor 1 l/h Belebung 2 Zusatz bei Ammonium N > Y l/h Vorfällung 128 l/h Summe 3,72 Kubik/d mit Vorfällung 27 l/h Belebung 1 Kurve/Faktor 1 l/h Belebung 1 Zusatz bei o.-p > X 33 l/h Belebung 2 Kurve/Faktor 1 l/h Belebung 2 Zusatz bei o.-p > Y 48,7 l/h Vorfällung 11,7 l/h Summe 2,657 Kubik/d Die Vorfällung muss so betrieben werden, dass der Belebung genügend Phosphor zur Verfügung steht ortho-phosphat-p filtriert [mg/l] ortho-phosphat-p homog. [mg/l] Gesamtphosphat-P [mg/l]

5 Wirkungsgrad der Vorklärung in % vor und nach Inbetriebnahme der Vorfällung CSB Zulauf mg/l CSB Ablauf Vorklärung mg/l Wirkungsgrad % Vor Inbetriebnahme Nach Inbetriebnahme P Zulauf mg/l P Ablauf Vorklärung mg/l Wirkungsgrad % Vor Inbetriebnahme 9,9 8,6 13 Nach Inbetriebnahme 9,9 6,9 3 Die Simultanfällung der Belebung 2/3 ist seit Anfang September 215 ganz ausgestellt. Wenn die Werte über einen vorgegebenen o-phosphat-p Wert steigen, springt die Dosierung 4 an. Diese dosiert wahlweise in den Zulauf der Belebung oder in den Ablauf der Belebung. Da eine schnelle Korrektur erfolgen soll, ist sie in den Ablauf der Belebung gestellt. Die Dosierung in den Zulauf der Belebung 2/3 kann auch kurzzeitig in Betrieb genommen werden, damit die Dosierung 4 nicht anspringt : 8: 16: : 8: 16: : 8: 16: : 8: 16:,4,2 Dos.Str.3 BB2/3 Dos.Str.4 BB2/3 BB 2/3 o-phosphat-p [mg/l] : 8: 16: : 8: 16: : 8: 16: : 8: 16: Die Dosierung 1 in die Belebung 1 ist seit September 215 ebenfalls ausgestellt. Die Dosierung 2 kann bei der Belebung 1 nur in den Zulauf zur Belebung dosieren. Wenn die Werte über einen vorgegebenen o-phosphat-p Wert steigen, springt die Dosierung 2 an : 8: 16: : 8: 16: : 8: 16: : 8: 16: Dos.Str.2 Zul. BB1