Projekt 14833/01

Simultane chemische und biologische Abwässerreinigung auf Basis offenporiger silikatischer Träger

Projektdurchführung

Deutsche VacuumapparateHolland-Merten GmbH
Holland-Merten-Str. 11
06536 Roßla

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Projektziel war die Entwicklung einer sowohl kostengünstigen als auch ökologisch sinnvollen Lösung zur Behandlung kontaminierter Abwässer, die persistente organische Verbindungen (z. B. halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ether und Aldehyde) in ökologisch bedenklichen Konzentrationen enthalten. Im Rahmen des Projektes wurde ein Verfahren entwickelt, bei dessen Anwendung nicht nur eine Indirekt- bzw. Direkteinleitung des behandelten Abwassers, sondern auch eine Kreislaufführung möglich wird. Anwendungsbereiche sind industrielle Abwässer, die keine relevanten Konzentrationen (Grenzwertüberschreitungen) an anorganischen Ionen aufweisen. Grundlage des Verfahrens bilden offenporige Silikate, auf denen sich einerseits Biofilme mit definierter Dicke ausbilden und andererseits katalytisch wirksame Oberflächenzentren vorhanden sind.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Projektabschnitt wurden verschiedene poröse Silikate, die mit Aktivkomponenten dotiert sind, im Labormaßstab hergestellt und ihre Eigenschaften überprüft. Besonders geeignete Produkte wurden anschließend für Einsatztests in einer Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab produziert. Im Rahmen von Felduntersuchungen wurden Aussagen zur Kinetik des Abbaus von chlorierten Kohlenwasserstoffen in einem Abwasser industrieller Herkunft erarbeitet. Dazu wurde ein Schwebebett-Reaktor mit einem Volumen von ca. 2 m3 mit speziell optimiertem, totzonenfreiem Belüftungssystem am Reaktorboden erstellt, der in einem Container betrieben wird und damit ortsveränderlich ist. Als Biomasse-Träger wurden poröse Granulate mit einem Teilchendurchmesser von 1 - 4 mm eingesetzt. Für die chemische Nassoxidation wurde eine 0,5 % H2O2 Lösung eingesetzt. Das Schwebebett wurde mit Luft aufrechterhalten, die zugleich die Mikroorganismen mit Sauerstoff versorgte. Mit der Pilotanlage wurde die Reinigung eines CKW-haltigen Abwassers in der Kläranlage Wengelsdorf untersucht. Für die halbtechnischen Versuche wurde der Reaktor zunächst mit dem Granulat und Belebtschlamm aus der Kläranlage befüllt und 14 Tage lang belüftet, um eine hinreichende Konzentration an Biomasse auf den Granulaten zu immobilisieren. Danach erfolgte eine kontinuierliche Einleitung von Abwasser. Zunächst wurde die Stickstoffelimination untersucht. Weitere Untersuchungen betrafen die kombinierte nasschemische und biologische Elimination von persistenten organischen Verbindungen.


Ergebnisse und Diskussion

Die angestrebte Reinigungswirkung der entwickelten Träger-Granulate durch simultanen nasschemischen und biologischen Schadstoffabbau konnte im Projekt nachgewiesen werden. Die Überprüfung der Laborergebnisse wurde mittels des im Projekt entwickelten Reaktors im Pilotmaßstab in der Kläranlage Wengelsdorf durchgeführt. Der Pilotreaktor stellte sich aufgrund des speziell konzipierten Belüftungssystems als geeignet für die Verwirbelung der Träger-Granulate heraus. Die Abbauergebnisse lassen sich größenordnungsmäßig mit denen der Laborversuche vergleichen. Aufgrund häufig wechselnder Zulaufqualitäten des Abwassers wurden allerdings auch stark schwankende Abbauergebnisse erzielt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- ACHEMA 2000: Es wurde ein Poster mit dem Titel Abwasserreinigung auf der Grundlage von auf porösen Aufwuchskörpern immobilisierten Mikroorganismen vorgestellt. Zu diesem Anlass wurde auch ein vorläufiges Produktdatenblatt präsentiert.
- Unter dem Titel Granulate für die Bio-Abwasserreinigung erschien ein Beitrag im Jahresbericht 2000 des HITK.
- Eine weitere Veröffentlichung fand unter dem Titel Offenporige Glasgranulate als Aufwuchsträger für die Abwasserbehandlung in der Fachzeitschrift KA Wasserwirtschaft Abwasser Abfall, Heft Nr.7/2002 statt.
- Im Rahmen der Institutskolloquien-Reihe des HITK wurde 2002 ein Vortrag mit dem Titel Biofilmtechnik mit Aufwuchsträgern gehalten.
- ACHEMA 2003: Die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg präsentierte ein Poster Biofilter für die Abgasreinigung, bei dem die im Projekt entwickelten porösen Silikate zur Immobilisierung der Mikroorganismen zum Einsatz kommen.
- Goslar 2003: Fachkonferenz Oxidation Technologies for Water and Wastewater Treatment. Das HITK präsentierte ein Poster Wet-oxidative degradation of persistent components in waste water using solid catalysts. Als Katalysator wurden ebenfalls die entwickelten porösen Silikate in modifizierter Form mit erhöhter katalytischer Aktivität genutzt.


Fazit

Die dem Projekt zu Grunde liegenden theoretischen Vorstellungen konnten experimentell bestätigt werden. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht ist die Anwendung dieser technologischen Lösung insbesondere dann interessant, wenn Abwässer mit persistenten Inhaltsstoffen zu reinigen sind. Es konnte nachgewiesen werden, dass mit den entwickelten Verfahren prinzipiell eine Elimination von persistenten organischen Verbindungen aus Abwässern möglich ist. Weiterhin ist es vorstellbar, dass auf porösen Silikaten immobilisierte Mikroorganismen in Biofiltern zur Anwendung kommen. In diesem Prozess kann auf Grund der definierten Biofilme auf dem Trägermaterial eine Bildung von klimarelevantem Lachgas vermieden werden.