Grundlagen für den Betrieb von Belebungsanlagen mit gezielter Stickstoff- und Phosphorelimination 4. Auflage

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1 Landesverband Baden-Württemberg Grundlagen für den Betrieb von Belebungsanlagen mit gezielter Stickstoff- und Phosphorelimination 4. Auflage Neuauflage Peter Baumann, Thomas Bosler, Martin Eschenhagen, Christian Locher, Peter Maurer, Ralf Schneider

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 3 Einführung 5 1 Stickstoff- und Phosphorverbindungen im Abwasser Herkunft und Auswirkungen Einführung in die Thematik Gesetzliche Forderungen Abwasserabgabengesetz Abwasserverordnung Eigenkontrollverordnung Weitere Entwicklung Chemische Grundlagen Wesentliche Elemente und Verbindungen Begriffserklärungen Säurekapazität Angaben nach der Trinkwasserverordnung Abwasserinhaltsstoffe und ihre Auswirkungen im Gewässer Allgemeiner Überblick Stickstoff-Komponenten Phosphor-Komponenten Kohlenstoffkreislauf und Photosynthese Stickstoff Phosphor Die Löslichkeit von Sauerstoff im Abwasser Hinweise zur Betriebsanalytik Allgemeines Fehlerquellen Messwerte und Qualitätssicherung 45 7

3 2 Grundlagen der Stickstoffelimination Gesetzliche Anforderungen Stickstoffverbindungen an der Abwasseranfallstelle und im Zulauf zur Kläranlage Abwasseranfallstelle Vorgänge im Kanal Stickstoffverbindungen im Zulauf zur Kläranlage Elimination von Stickstoff in der Kläranlage Prozesse zur Stickstoffelimination Vorgänge in der mechanischen Reinigung Einbau von Stickstoff in die Biomasse Biologische Reinigung mit Nitrifikation Biologische Reinigung mit Nitrifikation und Denitrifikation Kläranlagen mit separater Schlammwasserbehandlung Bilanzierung der Stickstoffelimination 70 3 Technische Möglichkeiten der Nitrifikation/Denitrifikation Forderungen des Gesetzgebers Nitrifikation Denitrifikation Zweck der Denitrifikation Vorgänge Vorgeschaltete Denitrifikation Intermittierende Denitrifikation Simultane Denitrifikation Beispiel: Vorgeschaltete Denitrifikation Kontrolle von Nitrifikation und Denitrifikation 99 8

4 4 Betriebliche Aspekte bei Anlagen mit Nitrifikation Einführung Aerobes Schlammalter Bestimmung des Schlammalters Mindestschlammalter Betriebliche Einflussnahme auf das Schlammalter Vor- und Nachteile eines höheren Schlammalters Sauerstoffversorgung Säurekapazität Nitrifikationszeit Stickstoffstoßbelastungen Überschussschlammabzug Nitrifikationshemmende Stoffe Erhöhte Nitritkonzentrationen im Ablauf Betriebliche Aspekte bei Anlagen mit Denitrifikation Einführung Ursachen für erhöhte Nitratkonzentrationen im Ablauf Belastung mit oxidiertem Stickstoff TKN-Spitzen im Zulauf Oxidierter Stickstoff im Zulauf Sauerstoffzufuhr in den Denitrifikationsteil Schlammgehalt in der Denitrifikationszone BSB:N ges -Verhältnis im Zulauf zur Biologie Allgemeines Verkleinerung der Vorklärung Rechen- und Siebgutwäsche sowie Sandwäsche Dosierung von kohlenstoffhaltigem Konzentrat Denitrifikationszeit 153 9

5 5.8 Rückführverhältnis bei vorgeschalteter Denitrifikation Mischwasserzufluss und erhöhter Fremdwasserzufluss Schlussbemerkungen Grundlagen der Phosphatelimination Gesetzliche Grundlagen Abkürzungen Entnahme der Phosphorverbindungen Gezielte biologische Phosphatelimination Chemische Phosphatelimination Fällung/Flockung Wirkungsmechanismen bei Metallverbindungen Wirkungsmechanismen bei Kalkhydrat Chemische Konkurrenzreaktion Molverhältnis (ß Fäll -Wert) Veränderung der Säurekapazität Schlammanfall durch chemische Fällung Suspensa-Entnahme Aufsalzung Aufgabe 3 Beispielrechnung zur chemischen Phosphatelimination Lösungen Technische Möglichkeiten der Phosphatelimination Verfahren Vorfällung Simultanfällung Nachfällung Messtechnik Steuern und Regeln Fällmittel

6 8 Betriebliche Erfahrungen mit der chemischen Fällung Planung neuer Fällmittelstationen Fällmittelauswahl Auslegung der Lagertanks MSR-Technik der Lagertanks Die Phosphat-Messung Dosierstation MSR-Technik für die Fällmittel-Dosierung Anbindung der Fällmittelstation an die bestehende MSR-Technik Einfluss der Denitrifikation auf die Phosphatelimination Zukunft der Nährstoffelimination/ Ausblick Forderungen des Gesetzgebers Maßnahmen bei Punktquellen Verringerung des Sauerstoffbedarfs Verringerung der Nährstoffe (ortho-phosphat) Chemischer Zustand (Spurenstoffe) 227 Autorenverzeichnis