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Klärendes Verfahren an
Ort und Stelle
Sauerstoffsysteme für industrielle Kläranlagen
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A N L AG E N B AU &
M O D E R N I S I E R U N G
Mit dem Eintrag von reinem
Sauerstoff ins Abwasser wird in
der biologischen Abwasserbehandlung
die größte Effizienz
erzielt. Aus Kosten- oder
Platzgründen kam dieses Verfahren
jedoch nicht für jedes
Unternehmen in Frage. Ein
neues Verfahren bietet nun die
Möglichkeit, den benötigten
Sauerstoff in hoher Konzentration
selbst zu produzieren und
ins Abwasser einzutragen.
■ Karolien Hulsbosch,
Udo Falkenroth
I
m Unterschied zu kommunalen
Klärwerken stellt eine industrielle
Kläranlage für die produzierenden
Betriebe zwangsläufig nur einen
Nebenschauplatz dar. Dieser aber schlägt
wirtschaftlich nicht unwesentlich zu Buche.
Fettraffinerien und die Papierindustrie,
Lebensmittel und Fleisch verarbeitende
Betriebe oder Kampagnenbetriebe
in der Zuckerindustrie stellen als Nebenprodukt
hoch belastetes Abwasser her und
müssen dieses nach strengen Auflagen
wieder aufbereiten. Wenn die Anlage zu
klein wird oder die Qualität des aufbereiteten
Wassers nicht länger den geltenden
Gesetzesauflagen entspricht, da die alte
A U TO R
Karolien Hulsbosch
ist Business Development Lead Water,
Northern Europe bei Air Products in Brüssel
T +32/2674-9478
F +32/2663-4215
hulsbokh@airproducts.com
Udo Falkenroth
ist Marketing Associate Bulk Gases bei
Air Products in Hattingen
T +49/2324/689-336
F +49/2324/689-78336
falkenu@airproducts.com
Anlage aus Kapazitätsgründen schlicht
an ihre Grenzen stößt, ist in beiden Fällen
reiner, technisch erzeugter Sauerstoff
die Lösung des Problems – ganz gleich, ob
dieser in flüssiger Form angeliefert oder
vor Ort selbst erzeugt wird.
Sauerstoffeintragssysteme –
wirtschaftlich und effizient
Für Betreiber von Kläranlagen sind zwei
Aspekte von wesentlicher Bedeutung: zum
einen muss die Qualität des behandelten
Abwassers strengen Richtlinien gerecht
werden, zum anderen sollte der Eintrag
des Sauerstoffs in die Belebungsbecken
so effizient wie möglich erfolgen, denn
mit der Bereitstellung des Sauerstoffs geht
ein hoher Energieverbrauch einher – aus
betriebswirtschaftlicher Sicht ein entscheidender
Faktor. Effizienz in der biologischen
Abwasseraufbereitung, sowohl
hinsichtlich der Betriebskosten als auch
im Hinblick auf die zu erzielende Wassergüte,
erreicht man vor allem dadurch, dass
ein Höchstmaß an Sauerstoff im Wasser
gelöst und der Biomasse zur Verfügung
gestellt wird.
Anwender herkömmlicher Verfahren
nutzen dazu den normalen Luftsauerstoff,
der mithilfe von Belüftungssystemen in
Abb. 1:
Die Vor-Ort-Erzeugung von Sauerstoff
ist die geeignete Methode für
Kläranlagenbetreiber mit kleinen
bis mittleren Verbräuchen.
die Belebungsbecken der Kläranlagen eingebracht
wird. Die Kapazität solcher Anlagen
hängt in entscheidendem Maße von
der Eintragsleistung der Belüfter ab. Vor
allem aber setzt ein ganz natürlicher Umstand
diesen Systemen Grenzen: der Sauerstoffgehalt
der Luft, der bei nur 21 Prozent
liegt. Eine hohe Abwasserbelastung
erfordert demnach einen extrem hohen
Lufteintrag, um die benötige Menge an
Sauerstoff bereitstellen zu können.
Höhere Kapazitäten können hingegen
ohne Probleme von Anlagen realisiert
werden, die mit industriell erzeugtem
Sauerstoff arbeiten, denn dieser kann
den Mikroorganismen in den Belebungsbecken
in hohen Konzentrationen zur
Verfügung gestellt werden. Es gilt, die
empfindlichen Nitrifikanten zu versorgen.
Diese Mikroorganismen setzen im
aeroben Belebungsbecken Ammonium
in Nitrat um und sind damit für die Abwasserbehandlung
unverzichtbar. Stabile
Lebensbedingungen für die Nitrifikanten
werden mit einer Konzentration von 1,5-
2 mg/l gelöstem Sauerstoff geschaffen.
Kommt anstelle von Luft reiner Sauerstoff
zum Einsatz, erwacht das Leben im
aeroben Becken und die Reinigungsleistung
vorhandener Anlagen kann deutlich
gesteigert werden.
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Klare Vorteile, höhere Kapazität,
gesteigerte Flexibilität
Der Einsatz von technischem Sauerstoff
bietet klare Vorteile. Dies haben vor allem
Betreiber von Anlagen zur Reinigung
von Industrieabwässern erkannt. Bei der
Behandlung organisch hoch belasteter
Abwässer wie sie beispielsweise die Lebensmittelindustrie
produziert, zeigt der
Einsatz von Reinsauerstoff deutliche Verbesserungen.
Neben der Schaffung idealer
Lebensbedingungen für die Mikroorganismen
bringen Systeme auf Basis von Reinsauerstoff
zudem den Vorteil, dass Emissionen
reduziert werden. Anders als bei
der Verwendung von normalem Luftsauerstoff
steigt in diesem Fall kein ungelöster
Stickstoff an die Wasseroberfläche, der
andere Stoffe an sich bindet. Diese Strippeffekte
führen zu Emissionen von leicht
flüchtigen organischen Verbindungen.
Vor dem Hintergrund immer strenger
werdender Umweltgesetze wird die Einhaltung
der entsprechenden Auflagen für
Betreiber von Kläranlagen zunehmend
schwieriger. Eine hohe Abwasserbelastung
macht einen immensen Lufteintrag
notwendig. Nicht mit jeder Anlage kann
demnach auf die Notwendigkeit zusätzlicher
Kapazitäten, etwa durch saisonale
Mehrbelastungen, reagiert werden. Anlagen,
die mit technischem Sauerstoff arbeiten,
stellt sich dieses Problem nicht.
Vielmehr wird der Sauerstoffeintrag hier
genau an die jeweiligen Anforderungen
anpasst und die für Belastungsspitzen
notwendige Menge an Sauerstoff exakt zur
Verfügung gestellt. Dies erhöht natürlich
die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Reinsauerstoffsysteme
können ohne weitere
bauliche Umbaumaßnahmen in bestehende
Kläranlagen integriert werden.
Verschiedene Verfahren für den Eintrag
von Sauerstoff
Der Eintrag von Sauerstoff ins Klärbecken
ist auf verschiedene Weise möglich.
Abb. 2:
Im Unterschied zu
kommunalen Klärwerken
stellt eine industrielle
Kläranlage für die
produzierenden Betriebe
meist nur einen
Nebenschauplatz dar.
Effiziente Reinigungsverfahren
sind daher
dringend geboten.
Air Products bietet zwei Verfahren: Den
Eintrag von in Tanks gelagertem Flüssigsauerstoff
über Düsensysteme und
den Eintrag von vor Ort produziertem
Sauerstoff.
Im Fall des Eintrags über ein Düsensystem
wird über eine Pumpe ein Teilstrom
des Abwassers aus dem Belebungsbecken
angesaugt und im Injektor unter Überdruck
im hohen Maße mit Sauerstoff angereichert.
Über Ejektoren wird dieses mit
Sauerstoff angereicherte Abwasser wieder
auf den Systemdruck entspannt und ins
Belebungsbecken rückgeführt. Die Ejektoren
maximieren die Sauerstofflösung. Sie
stellen den Sauerstoff über Düsen in Form
kleinster Bläschen zur Verfügung und deren
gleichmäßige Verteilung im gesamten
Becken sicher.
Air Products konzipiert nicht nur Neuanlagen,
sondern berät vor allem auch bei
der Integration von technischem Sauerstoff
in bereits vorhandene Systeme. Mithilfe
mobiler Tankanlagen können im
Vorfeld großtechnische Versuche durchgeführt
und die passende Versorgung gemeinsam
mit Kunden entwickelt werden.
Für manches Unternehmen scheiterte
diese Form der Sauerstoffversorgung
bislang nicht selten an den damit verbundenen
Kosten oder auch schlicht an
Platzgründen. Nicht jedes Unternehmen
verfügt über ausreichend Stellfläche, um
einen Tank für Flüssigsauerstoff auf dem
Werksgelände installieren zu können.
Um aber auch dieser Gruppe an Betreibern
von Kläranlagen alle Vorteile bieten
zu können, die sich mit dem Einsatz von
technischem Sauerstoff verbinden, hat Air
Products spezielle Systeme für die Vor-
Ort-Erzeugung von Sauerstoff und dessen
Eintrag ins Klärbecken entwickelt. Die
Vor-Ort-Erzeugung von Sauerstoff ist die
geeignete Methode für Kläranlagenbetreiber
mit kleinen bis mittleren Verbräuchen.
Diese können den benötigten Sauerstoff
selbst produzieren und in Kombination
mit einer entsprechenden Technologie in
das Abwasser eintragen. Sämtliche Komponenten
einer solchen Anlage sind dem
Abwasserfachmann vertraut und ihre Bedienung
bedarf keines speziellen Knowhows.
Vor-Ort-Erzeugung von Sauerstoff
Das System besteht aus einer Adsorptionsanlage
zur Sauerstofferzeugung (VSA), die
mit einem Niedrigenergie-Rührer/Belüfter
kombiniert ist. Im Verbund ergibt sich
ein Produkt, das gelösten Sauerstoff für jedes
beliebige Abwasserbecken oder jeden
beliebigen Oxidierungsbehälter erzeugen
kann. Alles, was für die Installation notwendig
ist, ist eine ebene Fläche in der
Nähe des Belebungsbeckens und ein Stromanschluss.
Die Installation kann im Idealfall
innerhalb von zwei Stunden, ohne
Unterbrechung des laufenden Abwasserbehandlungsprozesses,
und mit nur geringem
Genehmigungsaufwand erfolgen.
Damit bieten sich nun auch Unternehmen
aus dem Mittelstand oder Betreibern kleinerer
Anlagen alle Vorteile einer biologischen
Abwasserbehandlung mit reinem
Sauerstoff.
Hightech für Mikroorganismen
Sauerstoffeintragssysteme statten die Anlagenbetreiber
mit einem hohen Maß an
Flexibilität aus, da mit ihnen bequem auf
starke Schwankungen in der Abwasserbelastung
reagiert werden kann. Zudem sind
mit Reinsauerstoff betriebene biologische
Systeme wesentlich stabiler und selbst für
hoch belastete Membranbiologien geeignet.
Für Anlagenbetreiber sind diese Effizienz
und Wirtschaftlichkeit Gegenstand
reiner Kalkulation und allein im Rahmen
von Kosten-Nutzen-Rechnungen interessant.
Jedoch gibt es in jedem der betroffenen
Unternehmen auch Personen, die nicht auf
die Zahlen, sondern durch ein Mikroskop
schauen und dort Lebewesen erblicken,
die ihr Herz höher schlagen lassen. Es sind
Biologen, die den technischen Sauerstoffeintrag
zu schätzen wissen. Sauerstoff-
Technologien verbinden Wirtschaftlichkeit
und Effizienz mit einem Höchstmaß
an biologischer Qualität. Natürlich gereinigtes
Wasser ist ein Gütesiegel, mit dem
sich jedes Unternehmen schmücken sollte,
das Abwässer aufbereiten muss. ■
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