Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Reinigung der Abw\u00e4sser und die Entsorgung der anfallenden Reststoffe stellen einen zunehmend an Bedeutung gewinnenden Kostenfaktor bei der Abwasserreinigung im kommunalen und industriellen Bereich dar. Mit Hilfe der betrachteten Verfahrensentwicklung sollten die entstehenden Energie- und Entsorgungskosten minimiert und im Bereich der Industrieabwasserbehandlung eine Verst\u00e4rkung des produktionsintegrierten Umweltschutzes erreicht werden. Ziel war die Entwicklung eines Schlammspiegelreaktors zur Durchf\u00fchrung anoxischer oder anaerober Abwasserreinigungsprozesse. Die untersuchte Technik sollte zu einer einfacheren Anlagentechnik und Betriebsf\u00fchrung im Vergleich zu \u00e4hnlich ange-legten Reaktortechniken f\u00fchren. Dadurch konnte weiterhin die Auslastung und Betriebssicherheit der Anlage steigen und eine aufw\u00e4ndige Personalschulung konnte entfallen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs wurde bei der untersuchten Verfahrens- und Reaktortechnik auf die Trennung des klassischen 3-Phasengemisches im Reaktionsbereich (wie z. B. beim UASB-Reaktor) sowie den Einsatz von Wirbelbettmaterialien verzichtet. Der Reaktor und die Nachkl\u00e4rung sind in einer Einheit zusammengefasst. Die Gasphase wird oberhalb des Schlammbettes abgetrennt, so dass im Schlammspiegelreaktor eine Flotation der Feststoffe vermieden wird. F\u00fcr die sp\u00e4tere gro\u00dftechnische Umsetzung w\u00e4re daher eine Reaktorh\u00f6he von 10 bis 12 m vorzusehen. Die H\u00f6hen der im Vorhaben eingesetzten Versuchsanlagen lagen zwischen 3,40 m und 7,00 m.
\nIm Zuge eines effizienten Forschungs- und Entwicklungsablaufs wurden die Einflussfaktoren auf die Anlagenauslegung und -entwicklung an drei Hochschulen parallel untersucht. An der TUHH Tech GmbH wurde die Denitrifikation untersucht, am ISAH der Universit\u00e4t Hannover die anaerobe Kohlenstoff- und Stickstoffelimination und am ISA der RWTH Aachen wurde auf die Reaktortechnik und Betriebsf\u00fchrung eingegangen. Am Ende dieser ersten Projektphase wurden interessierten deutschen Unternehmen im Rahmen eines Workshops die Projektergebnisse vorgestellt und M\u00f6glichkeiten ihrer Beteiligung in einer 2. Projektphase diskutiert. In einer 2. Phase sollten mit Industriebeteiligung umfangreiche Pilotversuche durchgef\u00fchrt und im halbtechnischen Ma\u00dfstab Betriebsparameter sowie technische Detailfragen bear-beitet und optimiert werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Untersuchungen verliefen in allen drei Projektbereichen erfolgreich. Insbesondere hinsichtlich der untersuchten Verfahrenstechnik, Schlammbettausdehnung und Gasproduktion erg\u00e4nzen sich die Ergebnisse. Zentrale Ertr\u00e4ge der Untersuchungen sind demnach, dass die grunds\u00e4tzliche verfahrenstechnische Funktionsf\u00e4higkeit des Schlammspiegelreaktors nachgewiesen werden konnte, so dass nun konkrete verfahrenstechnische Erkenntnisse hinsichtlich des Betriebs sowohl unter anaeroben als auch unter anoxischen Betriebsbedingungen vorliegen. Weiterhin konnte aufgezeigt werden, dass die Schlammbettausdehnung vom TS-Gehalt im Reaktor und der gew\u00e4hlten Aufstromgeschwindigkeit abh\u00e4ngig ist und durch lineare Funktionen ann\u00e4hernd genau beschrieben werden kann. Ferner kann die Gasproduktion in Abh\u00e4ngigkeit von den vorliegenden Betriebsbedingungen (anaerob, anoxisch) angegeben werden. Im Einzelnen ergeben sich folgende Ergebnisse:
\nVerfahrenstechnik: Der f\u00fcr die Untersuchungen eingesetzte Kunstschlamm wies eine gute \u00dcbereinstimmung mit dem Absetz- und Flie\u00dfverhalten belebter Schl\u00e4mme auf. Er entsprach dagegen nicht den Absetz- und Flie\u00dfeigenschaften pelletartiger anaerober Schl\u00e4mme. Die Schlammbettexpansion war mit dem Kunstschlamm gezielt steuerbar. So konnten Zusammenh\u00e4nge zwischen Schlammbettexpansion, TS-Gehalt im Reaktor und der Aufstromgeschwindigkeit nachgewiesen werden, die sich durch Funktionen ann\u00e4hernd genau ausdr\u00fccken lassen. Hinsichtlich des notwendigen \u00dcberdruckes zur blasenfreien Durchstr\u00f6mung des Schlammbettes sind angesichts des Einsatzes von inertem Kunstschlamm noch keine detaillierten Aussagen m\u00f6glich. Die Ausgasung ist f\u00fcr den Einsatz biologischer Schl\u00e4mme bei einer Reaktorh\u00f6he von 10 – 12 m noch weiter zu untersuchen.
\nAnaerobe Betriebsweise: Die im Vorfeld vorgenommenen theoretischen Betrachtungen und Berechnungen bez\u00fcglich der Gasproduktion, der Rezirkulationsrate und der Schlammbettausdehnung konnten in den Versuchen best\u00e4tigt werden. Die Schlammbettausdehnung steigt linear mit zunehmender Aufstromgeschwindigkeit im Reaktor. Die zu Beginn der Versuche gew\u00e4hlte Einf\u00fcllh\u00f6he der Schlammpellets sowie Gr\u00f6\u00dfenverteilung hatten nahezu keinen Einfluss auf die Schlammbettausdehnung. Der an-aerobe Abbau verlief stabil und es konnte ein Methananteil von 75 % im Gas erreicht werden. Die Schlammbelastung im SSR konnte bis auf BTS= 0,55 kg CSB\/kg oTR d bei nahezu konstantem CSB-Abbau von 98 % gesteigert werden. Die zugeh\u00f6rige Gasproduktion betrug 55 l\/h. Die gesamte Gas-menge blieb im Reaktor in L\u00f6sung und konnte im anschlie\u00dfenden Desorber entgast werden.
\nAnoxische Betriebsweise: Anhand von Dauerversuchen konnte der Beweis der Zuverl\u00e4ssigkeit des Reaktortyps erbracht werden. Sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Feststoffkonzentrationen im SSR konnte ein stabiler Anlagenbetrieb aufrechterhalten werden. Der zugef\u00fchrte Schlamm darf einen maximalen Feststoffgehalt nicht \u00fcberschreiten, da sonst die angestrebte Wirbelschicht komprimiert wird und sich ein Festbett mit Kanalstr\u00f6mung bildet (Laborversuche: TSmax = 22 g\/l). Ein verdichtetes Schlammbett mit ausgebildeter Kanalbildung kann nicht wieder in eine Wirbelschicht umgewandelt werden. Bei der Versuchsanlage Flensburg haben sich Aufstr\u00f6mgeschwindigkeiten zwischen 1 und 1,2 m\/h f\u00fcr einen stabilen Dauerbetrieb bew\u00e4hrt. Die maximale Gasl\u00f6slichkeit lag bei diesen Versuchen bei 80 % der S\u00e4ttigungskonzentration. Zum Erreichen einer blasenfreien Durchstr\u00f6mung des Schlammbetts sollte ein Betriebsdruck gew\u00e4hlt werden, der das 1,6 bis 1,8-fache des Drucks betr\u00e4gt, der aufgrund der S\u00e4ttigungskonzentration erforderlich w\u00e4re.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vortrag auf der 34. Essener Tagung f\u00fcr Wasser- und Abfallwirtschaft:
\nSekoulov, I. (2001): Abwasserbehandlung mit Hilfe eines Schlammbettreaktors, GWA Bd. 184, S. 17\/1-17\/9<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der Schlammspiegelreaktor zur Durchf\u00fchrung anoxischer oder anaerober Abwasserreinigungsprozesse stellt eine praxisorientierte und einfache Technik mit hohem Nutzen und Umweltentlastungspotenzial dar. Im Rahmen des FuE-Vorhabens ist es gelungen, einen entsprechenden Schlammspiegelreaktor im halbtechnischen Ma\u00dfstab zu entwickeln und zahlreiche Untersuchungen zur Verfahrenstechnik und zur anaeroben und anoxischen Betriebsweise durchzuf\u00fchren. Im Ergebnis liegen nun wichtige Erkenntnisse f\u00fcr eine Weiterentwicklung dieses Reaktortyps im gro\u00dftechnischen Ma\u00dfstab vor.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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