Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Auf vielen kommunalen Kl\u00e4ranlagen mit vollst\u00e4ndiger biologischer Stickstoffelimination kommt es prozessbedingt zur Bildung von Schaum und f\u00e4digen Schl\u00e4mmen. Hieraus ergeben sich negative Folgen, vor allem Schlammabtrieb in der Nachkl\u00e4rung und Betriebsst\u00f6rungen in der Belebungsstufe sowie in der Schlammfaulung. Die Bek\u00e4mpfung dieser Probleme mit Hilfe von Selektoren ist nicht immer wirksam und der Einsatz von Chemikalien ist umweltbelastend und f\u00fchrt zu h\u00f6heren Betriebskosten.
\nIm Rahmen des Forschungsvorhabens sollte einerseits der gro\u00dftechnische Einsatz eines Schaumentnahmesystems nach dem F\u00f6rderbandprinzip erprobt und optimiert werden. Au\u00dferdem sollten unterschiedliche Verfahrensketten der mechanischen Schaumbehandlung (St\u00f6rstoffentfernung und eigentliche Schaumbehandlung) auf ihre Zerst\u00f6rungseffektivit\u00e4t hinsichtlich der schaumbildenden Mikroorganismen untersucht werden. Ziel war es, die Verfahrenskette zu ermitteln, die bei geringstem Energieverbrauch und gr\u00f6\u00dfter Betriebssicherheit eine zuverl\u00e4ssige Schaumzerst\u00f6rung erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Forschungsvorhabens sollte zun\u00e4chst der Ist-Zustand der Schlammbehandlung auf der Kl\u00e4ranlage (KA) Hildesheim untersucht und die Schaumentnahme optimiert werden. Begleitend hierzu sollten die St\u00f6rstoffentfernung (Drucksiebung) und die St\u00f6rstoffzerkleinerung (Gorator) als Vorbehandlungsverfahren getestet werden. Anschlie\u00dfend wurden die Homogenisatoren installiert, wobei der Schwerpunkt auf der Abstimmung mit den Peripherieaggregaten, der Praktikabilit\u00e4t der Gesamtanlage sowie auf deren Einbindung in den Betrieb der KA Hildesheim lag. In der ersten Phase des Gesamtprojektes sollten optimale Betriebsbedingungen f\u00fcr eine wirtschaftliche und nachhaltige Schaumzerst\u00f6rung gefunden werden. Diesbez\u00fcglich wurde der Homogenisator bei Dr\u00fccken von 80 bis 500 bar gefahren. In der zweiten Projektphase stand die \u00dcberschussschlammdesintegration mittels Hochdruckhomogenisator im Vordergrund (400 bis 500 bar). Es sollte untersucht werden, inwieweit ein \u00dcberschussschlammauf-schluss zu einer Erh\u00f6hung von Biogasproduktion und Organikabbau f\u00fchrt. In beiden Projektphasen sollten die wesentlichen Auswirkungen auf die Gesamtkl\u00e4ranlage dokumentiert werden, wobei die Schwerpunkte auf der Schlammfaulung, dem Schaumwachstum in der Belebung, der Kl\u00e4ranlagenr\u00fcckbelastung und Ver\u00e4nderung der Schlammentw\u00e4sserungseigenschaften infolge Schlamm- und Schaumhomogenisierung lagen. Die Ergebnisse dieser gro\u00dftechnischen Gesamtbetrachtung sollten abschlie\u00dfend dazu genutzt werden, die Einsatzm\u00f6glichkeiten und Grenzen der gew\u00e4hlten Verfahrenskette abzusch\u00e4tzen. Die gro\u00dftechnischen Untersuchungen wurden durch labortechnische Versuche (3 Faulreaktoren, V = 2 L) erg\u00e4nzt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Verfahren der Hochdruckhomogenisierung war zur Zerst\u00f6rung von f\u00e4digen Schl\u00e4mmen und Schaum grunds\u00e4tzlich geeignet und l\u00e4sst sich in bestehende Anlagen zur Abwasserreinigung und Schlammbehandlung integrieren. Im Zuge des gro\u00dftechnischen Forschungsvorhabens auf der Kl\u00e4ranlage Hildesheim zeigten sich jedoch noch deutliche Schw\u00e4chen des Systems, u. a. Verschlei\u00dfanf\u00e4lligkeit des Homogenisators und Schwierigkeiten im Zusammenspiel Homogenisator und Beschickungspumpe. Schaumabzugsb\u00e4nder, Siebung und Beschickungspumpen arbeiteten vorwiegend zuverl\u00e4ssig, bis auf das Einfrieren der B\u00e4nder bei l\u00e4ngeren Frostperioden. Die St\u00f6rstoffentfernung mittels Drucksiebung wur-de im Laufe des Projekts optimiert und kann insgesamt als zuverl\u00e4ssig und weitgehend ausgereift beurteilt werden. Der Gorator, als technische Alternative zur Drucksiebung, wurde w\u00e4hrend der Ausf\u00fchrungsplanung aufgrund deutlich h\u00f6herer Investitionen und Energiekosten von weiteren Untersuchungen aus-geschlossen. Nach den ersten Versuchswochen mit einem Homogenisator zeigte sich, dass die Anschaffung eines weiteren Ger\u00e4tes nicht erforderlich war\/ist. Im gesamten Projektverlauf kam es trotz Verwendung von Wolfram-Carbid-Stahl regelm\u00e4\u00dfig zu verschlei\u00dfbedingten Betriebsst\u00f6rungen, die sich auf den Kl\u00e4ranlagenbetrieb und die wissenschaftlichen Untersuchungen negativ auswirkten. Bei Dr\u00fccken von 200 bis 500 bar konnten die fadenf\u00f6rmigen Mikroorganismen nachhaltig zerst\u00f6rt werden, unter 200 bar muss mit einem erneuten Wachstum der Fadenbildner gerechnet werden. Die erzielten Aufschlussgrade im Bereich von 400 bar (AS = 60 %) und 470 bar (AS = 74 %) sind als sehr gut zu werten. Bei kontinuierlichem Betrieb der Abzugsb\u00e4nder konnte eine Abnahme des ISV beobachtet werden, nicht jedoch bei unregelm\u00e4\u00dfiger Betriebsweise. Ob hier urs\u00e4chliche Zusammenh\u00e4nge bestehen, sollte zuk\u00fcnftig untersucht werden. Bei einem kontinuierlichen Homogenisatorbetrieb ergab sich eine maximale Teilstrombehandlung von ca. 20 %, bezogen auf den Faulbeh\u00e4lterzulauf. Infolge der Homogenisatorstillst\u00e4nde, der sto\u00dfweisen Beschickung der Faulung mit Prim\u00e4rschlamm, sowie Problemen bei der Gasmengenerfassung konnten gro\u00dftechnisch jedoch keine Auswirkungen auf Biogasproduktion und Abbaugrade festgestellt werden. F\u00fcr die \u00dcberschussschlamm-Desintegration wurde eine negative Ener-giebilanz ermittelt, die u. a. aus dem hohen Energieverbrauch des Homogenisators resultierte. Generelles Optimierungspotenzial wird hier bzgl. der Feststoffkonzentration im Homogenisatorzulauf gesehen. Ma\u00dfnahmen zur Erh\u00f6hung des Feststoffgehaltes im \u00dcberschussschlamm bzw. Schaum erfordern jedoch zus\u00e4tzliche Investitionen und Energiekosten und sollten in Absprache mit Homogenisator- Herstellern erfolgen. Im Ablauf des Homogenisators wurden PO4-P-Konzentrationen von durchschnittlich 230 (130 bis 330 mg\/l) gemessen, verglichen mit Werten um 100 mg\/l f\u00fcr unbehandelten \u00dcberschussschlamm. Aufgrund schwankender Speicherzeiten vor und nach der Drucksiebung l\u00e4sst sich jedoch nicht nachvollziehen, welcher Anteil dieser Steigerung auf die Desintegration und welcher auf R\u00fcckl\u00f6sungsprozesse zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Einfl\u00fcsse auf die PO4-P-Konzentrationen im Faulschlamm konnten nicht beobachtet werden. Dies best\u00e4tigt vorangegangene Beobachtungen, nach denen freigesetztes PO4-P in der Faulung durch Adsorbtion und chemische F\u00e4llung (u. a. MAP) gebunden wird und somit \u00fcber den Parameter PO4-P analytisch nicht mehr erfassbar ist. Gesteigerte NH4-N-Konzentrationen im Ablauf des Homogenisators sind auf die Umwandlung des organischen Stickstoffs zu Ammonium infolge Speicherung zur\u00fcckzuf\u00fchren und nicht auf die Desintegration. Es ergaben sich keine messbaren Aus-wirkungen auf die NH4-N-Werte im Faulschlamm. Im Zentrat der Faulschlammentw\u00e4sserung konnte mit Beginn der 2. Untersuchungsphase zwar ein Anstieg der Konzentration an Gesamt-Stickstoff festgestellt werden. Ob dies jedoch urs\u00e4chlich mit der \u00dcS-Desintegration zusammenh\u00e4ngt, l\u00e4sst sich aufgrund einer Vielzahl anderer Einfl\u00fcsse nicht feststellen. In den Faulschl\u00e4mmen der Laborreaktoren konnten bei Voll-stromdesintegration und unterschiedlichen Betriebsbedingungen erh\u00f6hte R\u00fcckbelastungen bzgl. NH4-N (13 bis 23%) und CSB (30 und 82%) festgestellt werden. Bzgl. PO4-P ergaben sich R\u00fcckbelastungen zwischen -9 und 34% (s. o.). Das Sch\u00e4umen der Laborreaktoren wurde nachhaltig unterbunden, jedoch erh\u00f6hte sich der Filtrationswiderstand der Faulschl\u00e4mme um 19 bis 91%.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1), 2) Gro\u00df- und labortechnische Untersuchungen zur Schaumbehandlung. K.-H. Rosenwinkel, D. Wendler, T. Gaul. sowie: Betriebserfahrungen mit Bl\u00e4hschlamm auf der KA Hildesheim. M. Hoffrichter. In: Tagungsband zu Betriebserfahrungen und neue Ans\u00e4tze aus der Forschung zur Bek\u00e4mpfung von Bl\u00e4hschlamm, verursacht durch Microthrix parvicella, 25. – 26.02.2002, Hannover, Institut f\u00fcr Sied-lungswasserwirtschaft und Abfalltechnik, Universit\u00e4t Hannover.
\n3) Handzettel auf der IFAT 2002 am Stand des ISAH zu den Ergebnissen der ersten Projektphase.
\n4) M\u00fcndliche Kurzpr\u00e4sentation zu den Ergebnissen der ersten Projektphase auf der Sitzung der ATV-Arbeitsgruppe Desintegration (AK 1.6) am 15.05.02 im Rahmen der IFAT 2002.
\n5) Zahlreiche Besichtigungen der gro\u00dftechnischen Pilotanlage auf der KA Hildesheim durch Fachleute aus Wissenschaft und Praxis.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit Hilfe der gro\u00dftechnischen Anwendung der Verfahrenskette: Schaumentnahme mittels Siebband, St\u00f6rstoffentfernung mittels Drucksiebung und Schaumzerst\u00f6rung durch Homogenisator k\u00f6nnen entstehende Schwimmschl\u00e4mme und Sch\u00e4ume effektiv beseitigt werden. Ein k\u00fcnftiger wirtschaftlicher Einsatz des untersuchten Verfahrens ist nur bei einer Optimierung des Verfahrens (insbesondere Reduzierung des Materialverschlei\u00dfes) und bei h\u00f6heren TR-Gehalten im Homogenisatorzulauf (Ansatz f\u00fcr eine positi-ve Energiebilanz) m\u00f6glich. Das durchgef\u00fchrte Projekt f\u00fchrte zu einer deutlich h\u00f6heren Betriebssicherheit der biologischen Stufe, da durch den Schaum- und Schwimmschlammabzug der negative Einfluss des f\u00e4digen Schlammes auf den Schlammindex und auch die Gefahr von Schlammabtrieb reduziert werden konnte. Das Sch\u00e4umen der Faulbeh\u00e4lter wurde beseitigt, so dass wieder die gesamte Faulbeh\u00e4lterkapazit\u00e4t zur Verf\u00fcgung steht. Die parallele Durchf\u00fchrung von gro\u00df- und labortechnischen Untersuchungen ist aufgrund der sich erg\u00e4nzenden Ergebnisse als sehr positiv zu bewerten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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