Projekt 24823/01

Entwicklung eines modularen anaeroben Filters zur hochgradigen Aufbereitung von Produktionsabwässern kleinerer bis mittlerer Industriebetriebe

Projektdurchführung

AQUABIOTEC GmbH
Maria-Goeppert-Str. 1
23562 Lübeck

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der Abwasseranfall in Industriebetrieben tendiert seit einiger Zeit zu geringeren hydraulischen Mengen, dafür aber zu organisch höheren Konzentrationen. Gleichzeitig entstehen modulare und dezentrale industrielle Produktionseinheiten. Hieraus ergibt sich ein Bedarf an modularen, effizienten und energiearmen Abwasserreinigungsstufen.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen modularen anaeroben Filters zur hochgradigen Aufbereitung von Abwässern kleinerer und mittlerer Industriebetriebe. Zur gleichzeitigen Elimination unerwünschter reduzierter Ammoniumverbindungen wird die Anaerobstufe mit einem Ionenaustauscher kombiniert. Aus dieser werden konzentrierte Ammoniumwässer zur weiteren industriellen Nutzung gewonnen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach der Durchführung einer umfassenden Literaturstudie zum Stand der Technik mit Auswertung der Vor- und Nachteile bestehender Techniken erfolgt der Bau einer geeigneten Laboranlage. In dieser Anlage werden im Folgenden unterschiedliche Trägermaterialien bei unterschiedlichen Raumbelastungen untersucht und das jeweilige Optimum bestimmt. Neben den erforderlichen Abwasseranalysen wird das entstehende Biogas in Qualität und Menge analysiert. Im Anschluss erfolgen Versuchsauswertung und Bericht.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Vorhabens wurden anaerobe Abbauversuche im Filter mit einer Laboranlage unter Zudosierung von Glucose durchgeführt.

Nach einer ersten Phase des Aufwuchses der Biomasse auf das gewählte Trägermaterial und kontinuierlicher Korrektur des pH-Wertes konnte die Laboranlage im Anschluss stabil betrieben werden. Dabei konnte eine nennenswerte und stetig ansteigende Gasproduktion festgestellt werden.

Die organische Raumbelastung der Versuchsanlage betrug zunächst 5 kg CSB/m3*d und wurde im Laufe der Versuche auf 10 kg CSB/m3*d erhöht. Bei stabilem Betrieb und weiter steigender Gasproduktion, welche sich auf mittlere Werte von ca. 45 l/d einpendelte, lief die Versuchsanlage bei der eingestellten hohen Raumbelastung nahezu problemlos.

Die CSB-Abbauleistung lag in der stabilen Phase im Bereich von ? 95 % im Originalablauf und ? 98 % im Filtrat. Über den Versuchszeitraum konnte ein geeignetes Spülprogramm erarbeitet werden, welches gleichzeitig schonend und sichtbar effektiv das Festbett von überschüssigen Feststoffen befreite.

Die Massenbilanz für Gasproduktion ergab, dass ca. 70 % des Substrats in Biogas umgesetzt wurden, womit die Gasproduktion bei ca. 2/3 der Literaturwerte liegt. Die Massenbilanz über die Nährstoffzugabe wurde mit 98 % Stoffumsatz ermittelt. Dabei ist davon auszugehen, dass das im System entstandene Biogas neben dem Austrag über den Ablauf zusätzlich über den Rezirkulationsbehälter verloren ging.

Die erzielte Reinigungsleistung mit 95 bis 98 % bei einer Raumbelastung von 10 kg CSB/m3*d
und den erreichten CSB-Ablaufwerten 200 bis 500 mg/l in der Originalprobe stellen ein hervorragendes Ergebnis dar.

Der bei den Untersuchungen beobachtete Feststoffaustrag aus dem Filter wurde untersucht. Insbesondere wurde ein effektives Spülprogramm entwickelt, das so effektiv ist, dass der Feststoffaustrag zwischen den Spülphasen minimal wird, aber das Gefüge im System nicht so sehr stört, dass es zu starken und/oder lang anhaltenden Prozesseinbrüchen kommt.

Es ist beabsichtigt, in einem Folgeprojekt die gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen umzusetzen und die festgestellten Zusammenhänge weiter zu untersuchen. Dabei ist geplant, in einer halbtechnischen Pilotanlage die Beschaffenheit und Menge der ausgetragenen Feststoffe in Abhängigkeit unter-schiedlicher Schichtungszonen im Festbett mit unterschiedlichen Filtermaterialien und verschiedenen Korndurchmessern zu untersuchen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse werden auf der IFAT 2008 präsentiert.


Fazit

Gegenstand des Vorhabens war die Entwicklung eines modularen anaeroben Filters zur hochgradigen Aufbereitung von Produktionsabwässern kleinerer bis mittlerer Industriebetriebe. Bei den durchgeführten labortechnischen Untersuchungen konnte die Wirksamkeit des Verfahrens in Bezug auf hohe Raumumsatzleistungen sowie geringe Ablaufkonzentrationen an organischer Verschmutzung nachgewiesen wer-den. Der anaerobe Filter ist somit für die Reinigung organisch hochbelasteter Abwässer grundsätzlich geeignet. Geeignete technische Maßnahmen zur Verminderung des Feststoffaustrages sowie die langfristige prozesstechnische Wirksamkeit des Verfahrens unter realen Bedingungen werden in einer späteren halbtechnischen Pilotanlage untersucht