Projekt 04439/02

Verfahren zur biologischen Elimination schwerer abbaubarer Stoffe aus Abwasser sowie zur Verringerung des Überschußschlammanfalls bei der biologischen Abwasserreinigung (2. Phase)

Projektdurchführung

Technologien zur Industrie-Abwasser-Behandlung GmbH (TIA)
Bergkoppel 3
23881 Breitenfelde

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In einer ersten FuE Phase konnte die Wirksamkeit des sogenannten Adsorptions-Regenerations-Schlammverfahrens (ARS) nachgewiesen und quantitativ eingegrenzt werden.
In der zweiten Phase sollen in halbtechnischen, kontinuierlichen Versuchen die quantitativen Aussagen bezüglich der Rest-CSB-Elimination in Kläranlagenabläufen, der Regeneration und der Schlammreduzierung unter Beachtung möglicher Einfluß- und Wirkgrößen untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen werden an einer kontinuierlich beschickten, halbtechnischen Versuchsanlage durchgeführt. Die Anlage wird auf einem kommunalen Klärwerk betrieben. Die Versuche werden von der TUHH wissenschaftlich betreut. Es waren acht Versuchsreihen vorgesehen:
· Einfahren
· Betrieb ohne ARS
· Betrieb mit ARS
· mit ARS und intermittierender Belüftung
· mit ARS und kontinuierlicher Aufstockung durch Bandschmiermittel (BSM) im Zulauf
· mit ARS und stoßweiser Aufstockung mit BSM im Zulauf (Unfallsimulation)
· ohne ARS und kontinuierlicher Aufstockung mit BSM
· ohne ARS und stoßweiser Aufstockung mit BSM
Zu allen Versuchsreihen wurden die erforderlichen Bilanzierungen (CSB, N, TS) durchgeführt sowie teilweise Schlammanalysen auf Schwermetallbelastung. Parallel zu den Versuchen soll ein aussagefähiger Labortest entwickelt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Eine mit kommunalem Abwasser betriebene Belebtschlamm-Versuchsanlage, bestehend aus biologischer Stufe und Nachklärbecken, wurde nach der Einfahrzeit bilanziert und dann um das ARS-Verfahren erweitert. Dazu wurde aus der biologischen Stufe ein Teilstrom, der adsorptiv gebundene Abwasserinhaltsstoffe enthält, entnommen und in einem externen Behälter zur Regeneration geleitet. Der regenerierte Schlamm wurde der biologischen Stufe zur erneuten Adsorption zurückgeführt. Das Verfahren nutzt die Adsorptionskapazität von Belebtschlamm gegenüber Abwasserinhaltsstoffen. Die Stoßversuche mit und ohne ARS wurden im Sinne einer breiteren Vergleichbarkeit nicht mit Bandschmiermittel, sondern mit Milch und Getränkesirup durchgeführt. Die entlastende Wirkung von ARS sowie die unterschiedliche Wirkung von ARS bei unterschiedlichen Substraten konnten eindeutig nachgewiesen werden. Die Abhängigkeit der Verbesserung der Ablaufwerte von der zurückgeführten Adsorptionsschlammenge unterstreicht die Möglichkeit des Einsatzes von ARS zur Reaktion auf unfallbedingte Frachtstöße.
Anstelle der Versuche zur Aufstockung des kommunalem Abwassers mit Bandschmiermittel wurde die Versuchsanlage mit synthetischem Abwasser aus Getränkesirup (leicht abbaubar) und Bandschmier-mittel (schwer abbaubar) sowie Nährstoffen beschickt.
Durch das ARS-Verfahren wird das Schlammalter erhöht und demzufolge erfolgt quantitativ eine Steigerung der biologischen Umsetzung. Qualitativ betrachtet bildet sich eine andere Biozönose aus, so daß zuerst leicht abbaubare Stoffe verwertet werden und nachfolgend auch schwerer abbaubare Substanzen (Rest-CSB) biologisch umgesetzt werden können. Die Prozeßstabilität wird durch das ARS-Verfahren gesteigert.
Unter kommunalen Lastbedingungen wurde das Verhältnis Überschußschlamm zu eliminiertem CSB um 15% verringert. Unter industrieähnlichen Bedingungen war dieser Effekt noch deutlich größer.
Die abwasserrelevanten Ablaufwerte konnten mit dem ARS-Verfahren verbessert werden, wobei neben der höheren CSB- auch eine höhere BSB5-Elimination festgestellt werden konnte. Ferner wurden die Konzentrationen von Kupfer, Blei und Zink im Überschußschlamm gesenkt.
Die Vorteile des ARS-Verfahrens bestehen in der effektiveren Nutzung vorhandener Belebungsbecken. Bautechnisch muß eine bestehende Anlage lediglich um eine kostengünstigen Eindickstufe und einen ARS-Tank bzw. Schlammstapelbehälter erweitert werden, so daß bei entsprechender Verfahrensführung der Adsorptions- und Regenerationsprozeß eine Leistungssteigerung der Abwasseranlage bewirkt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse aus dem ARS-Forschungsprojekt sind in die Prospekte der TIA GmbH aufgenommen worden. Daraufhin wurde das ARS-Verfahren bereits an zwei Anlagen erfolgreich in technischem Maßstab realisiert.
ARS wurde zusätzlich zu den bereits in der ersten Phase erfolgten Veröffentlichungen in folgenden Fachzeitschriften publiziert:

- Das Erfrischungsgetränk, Ausgabe 1/1998: Abwasserreinigung mit Sicherheit;
- Deutsche Milchwirtschaft Ausgabe 20/1998: Abwasserreinigung: Kostensenkung durch Unfallmanagement
- Korrespondenz Abwasser (voraussichtlich Anfang 1999) mit dem Titel: Das Adsorption-Regeneration-Schlammverfahren (ARS) zur biologischen Elimination schwerabbaubarer Stoffe aus Abwasser bei gleichzeitiger Reduzierung des Überschußschlammanfalls.

Darstellung von ARS auf Messen:
- Envibrno 98 / Tschechien (AZ 14889 der Umweltstiftung) - Thema des Messestandes und Fachvortrag: Kostensenkung durch Unfallmanagement und Leistungssteigerung bei der Abwasserreinigung durch Einsatz des ARS-Verfahrens
- Brau 98 - Präsentation über Prospektmaterial


Fazit

Die technische Umsetzung von labor- auf halbtechischen Maßstab wurde erfolgreich durchgeführt und die Projektziele erreicht. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß auch auf kommunalem Sektor die Prozeßstabilität und die Reinigungsleistung durch das ARS-Verfahren bei gleichzeitiger Reduzierung des Überschußschlammanfalls erhöht werden können.