Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In SBR-Anlagen (Sequencing-Batch-Reactor) zur biologischen Abwasserreinigung k\u00f6nnen CSB-verursachende Inhaltsstoffe weitgehend eliminiert werden. Der CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) stellt einen Parameter dar, der nahezu alle im Wasser enthaltenen oxidierbaren Stoffe erfasst und vom Gesetzgeber f\u00fcr die \u00dcberwachung der organischen Verschmutzung von Abwasser festgelegt worden ist. Durch die Messung des Ersatzparameters SAK (Spektraler Absorptionskoeffizient) bei einer frei gew\u00e4hlten Wellenl\u00e4nge sollte im Projekt ein Verfahren f\u00fcr die \u00dcberwachung der CSB-Reduzierung und die Regelung der bel\u00fcfteten Phase von SBR-Anlagen in der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung entwickelt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der ersten Phase wurden in SBR-Anlagen behandelte Abw\u00e4sser aus verschiedenen Industriebranchen und aus einer kommunalen Kl\u00e4ranlage untersucht. Dadurch sollte festgestellt werden, ob bei schwankenden Konzentrationen und Zusammensetzungen der SAK mit dem DIN-CSB in den Abl\u00e4ufen von SBR-Anlagen korreliert. Um die optimale Wellenl\u00e4nge mit dem h\u00f6chsten Korrelationskoeffizienten zu bestimmen, wurden die Korrelationen bei verschiedenen Wellenl\u00e4ngen untersucht. In der zweiten Phase erfolgte ein kontinuierlicher Betrieb der SBR-Laborversuchsanlagen mit verschiedenen Abw\u00e4ssern. Die Regelung der bel\u00fcfteten Phase des SBR-Zyklusses wurde durch ein Online-UV-Messger\u00e4t vorgenommen. Die \u00dcberwachung der Laboranlagen erfolgte durch ein Messwerterfassungsprogramm, bei welchem die M\u00f6glichkeit besteht, eine zustandsabh\u00e4ngige Regelung zu installieren. Somit war es m\u00f6glich, unterhalb eines festgelegten SAK-Schwellenwertes bzw. bei stagnierender SAK-Abnahme die Sedimentationsphase automatisch einzuleiten. Es wurde weiterhin untersucht, bei welcher Referenzwellenl\u00e4nge die Messung der Tr\u00fcbungskompensation erfolgen kann.
\nIn der dritten Phase des Forschungsvorhabens wurde mit einer modifizierten SBR-Laboranlage die M\u00f6glichkeit der Steuerung der Beschickung und des Austauschverh\u00e4ltnisses mittels SAK-Messung im Anlagenzulauf untersucht.
\nDer Vergleich zwischen den Betriebskosten, dem Zeit- und dem Chemikalienaufwand an der SBR-Anlage vor und nach dem Einsatz der UV-Absorptionsmessung erm\u00f6glichte es in der vierten Projektphase eine vereinfachte Kosten- und \u00d6kobilanz zu erstellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen der ersten Projektphase wurden Abw\u00e4sser aus einer Brauerei, aus einem Fleischverarbeitenden Betrieb sowie von einem Sprudel- und Limonadenabf\u00fcller auf ihre Absorptionseigenschaften hin untersucht. Insbesondere wurden die Korrelation zwischen CSB und SAK sowie die Steigung der ermittelten Regressionsgeraden betrachtet. Bei den Abw\u00e4ssern aus der Brauerei und dem fleischverarbeitenden Betrieb ergab sich eine sehr gute Korrelation sowie eine zur sicheren Anlagensteuerung ausreichende Steigung der Regressionsgeraden. Das Abwasser des Getr\u00e4nkeabf\u00fcllbetriebes dagegen lieferte nur eine m\u00e4\u00dfige Korrelation sowie eine ungen\u00fcgende Steigung. Dies wurde auf die Anwesenheit verschiedener Zucker-Verbindungen, welche sich durch UV-Absorptionsmessung nicht oder nur bedingt erfassen lassen, zur\u00fcckgef\u00fchrt. Das untersuchte kommunale Abwasser zeigte im Labor wie auch in der Online-Messung eine sehr gute Korrelation zwischen CSB und dem SAK. Auch der bei nicht aufbereiteten Proben ohne Tr\u00fcbungskompensation gemessene SSK (= Spektraler Schw\u00e4chungskoeffizient) lieferte eine gute Korrelation (R = 0,94) zum CSB.
\nDie Untersuchungen zur Regelung der Bel\u00fcftungsphase wurden mit Abwasser von der bereits bekannten Brauerei sowie mit Abwasser aus einer Imbiss-Restaurantkette durchgef\u00fchrt. Das Brauereiabwasser zeigte bei einem tr\u00fcbungskompensierten SAK (SAK254 – SSK313) eine gute Korrelation und war somit zur Regelung der Bel\u00fcftungsphase gut geeignet. Die Bel\u00fcftungszeiten lie\u00dfen sich mittels SAK-Regelung um rund 62 % reduzieren. Die Versuche mit dem Imbiss-Restaurant-Abwasser zeigten ebenfalls eine gute Korrelation zwischen CSB und SAK254. Allerdings ergab sich eine relativ geringe Steigung der Regressionsgeraden. Somit spiegelten sich Schwankungen im CSB kaum im SAK wieder. Weiterhin zeigten sich w\u00e4hrend dieser Versuchsphase technische Probleme an den Versuchsanlagen. Somit ist die ermittelte durchschnittliche Reduzierung der Bel\u00fcftungsdauer von 53,6 % mit Vorsicht zu betrachten.
\nDie Regelung der Bel\u00fcftungsphase sowie die Steuerung des Austauschverh\u00e4ltnisses durch Online-SAK-Messung wurde an kommunalem Abwasser sowie an Brauereiabwasser untersucht. Ziel dieser Versuche war es, durch die Online-Messung des SAK (membranfiltriert) im Zulauf des Reaktors die Beschickung der Anlage je nach CSB-Gehalt optimieren zu k\u00f6nnen und damit die Betriebssicherheit von SBR-Anlagen zu erh\u00f6hen. Bei den Versuchen mit kommunalem Abwasser und Brauereiabwasser ergaben beide eine gute Korrelation zwischen CSB und SAK254. Die Untersuchung des Brauereiabwassers zeigte, verglichen mit den vorhergehenden Versuchen, mit R = 0,88 eine deutlich bessere Korrelation. Dies konnte nur durch eine Ver\u00e4nderung der Abwasserzusammensetzung erkl\u00e4rt werden.
\nDie abschlie\u00dfende Kosten- und \u00d6kobilanz zeigte einen Kostenvorteil bei der Verwendung eines UV-Absorptionsmessger\u00e4tes zur Regelung der Bel\u00fcftungsphase ab einem Abwasseranfall von ca. 50 m\u00b3\/d. Bei dem Ersatz des Parameters CSB durch Online-SAK-Messung konnten nur Kosteneinsparungen nachgewiesen werden, falls das entsprechende SAK-Messger\u00e4t bereits vorhanden ist. In diesem Fall war jedoch eine deutliche Kostenverringerung zu verzeichnen. Die Untersuchung der Umweltvertr\u00e4glich-keit konnte wegen Datenmangels nur in sehr begrenztem Rahmen durchgef\u00fchrt werden und zeigte gro\u00dfes Umweltentlastungspotenzial durch Energieeinsparung bei der Bel\u00fcftung der Reaktoren sowie durch den Wegfall der beim CSB notwendigen umweltsch\u00e4dlichen Reagenzien.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden interessierten Fachleuten im Rahmen des International Symposium on Sequencing Batch Reactor Technologie Juli 2000 sowie w\u00e4hrend des 4. GVC-Kongress 1999, Verfahrenstechnik der Abwasser- und Schlammbehandlung – additive und prozessintegrierte Ma\u00dfnahmen vorgestellt. Des weiteren erfolgte Oktober 1999 eine Ver\u00f6ffentlichung in der Fachzeitschrift Wasser und Abfall.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die im Rahmen dieses Projektes ermittelten Erkenntnisse zeigen, dass die Online-Messung des SAK zur Prozesssteuerung bei vielen Abw\u00e4ssern eine praxistaugliche Alternative zu der Bestimmung des CSB darstellt. Sowohl bei konventionellen biologischen Abwasserreinigungsanlagen und insbesondere bei SBR-Anlagen konnte bei verschiedenen Abw\u00e4ssern eine Regelung der Bel\u00fcftungsphase sowie des Austauschverh\u00e4ltnisses mit Erfolg getestet werden. Durch die damit erreichte Optimierung des Betriebes von biologischen Abwasserbehandlungsanlagen l\u00e4sst sich \u00fcber Energieeinsparung bei der Bel\u00fcftung und durch die Verminderung der bei der CSB-Analytik anfallenden umweltsch\u00e4dlichen Chemikalien eine deutliche Umweltentlastung realisieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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