Kapitel B05.3.3 ÃƒÂœbungen / ÃƒÂœBUNGEN ZU B05.3 BEMESSUNG ...

VU Siedlungswasserbau und Gewässerschutz 

Teil B: Abwasserentsorgung 

ÜBUNGEN ZU BELEBUNGSVERFAHREN / Ü5.3.3-1 

Ü5.3.3 Bemessung einer Belebungsanlage im Aufstauverfahren für 10.000 EW nach 

ATV-A 131 und ATV-M 210 

UNIVERSITÄT FÜR BODENKULTUR WIEN 

Department Wasser - Atmosphäre - Umwelt 

Inst. für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz 

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Beispiel für 10.000 EW nach Arbeitsblatt ATV-A 131 (2000) und Merkblatt ATV-M 210 

(2009) 

Ausgangswerte (gleiche Angabe wie für Beispiel ATV-A 131 (2000)) 

10.000 EW, Trennkanalisation 

spez. Abwasseranfall 150 l/E,d 

Abwasseranfall bei Trockenwetter: 

Qs = 1500 m³/d / Annahme Fremdwasser 20% Qf = 300m³/d 

Qs 14 = 107 m³/h / 

Qf 24 = 13 m³/h 

Q t = 120 m³/h (d.h. kein Fremdwasser durch Regenwasser) 

Abwasseranfall bei Regenwetter: (100% Fremdwasseranteil) 

Qs = 1500 m³/d / Annahme Fremdwasser 100% Qf = 1500m³/d 

Qs 14 = 107 m³/h 

Qf 24 = 62,5 m³/h 

Q m = 170 m³/h 

Schmutzfrachten: 

BSB5: 600 kg/d 

TS: 700 kg/d 

TKN: 110 kg/d 

P: 18 kg/d 

Konzentrationen (mit 1800 m 3 /d gerechnet): 

CBSB,ZB = 333 mg/l 

XTS,ZB = 389 mg/l 

CN,ZB = 61 mg/l 

CP,ZB = 10 mg/l 




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A: konstantes Füllvolumen, B: Konstante Zyklusdauern 

1: kontinuierliche Beschickung; 2: abwechselnde Beschickung mehrerer Becken; 3: einmaliges 

schubweises Beschicken aus einem Vorspeicher; 4: zweimaliges schubweises Beschicken aus einem 

Vorspeicher. 




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Anforderungen laut 1. AEV für kommunales Abwasser (BGBl. Nr. 210/1996): 

Ziel: >70% N ges –Elimination d.h.: Erreichung eines Nitratablaufwertes von 14 mg/l 

Überwachungswert NH4-N im Ablauf = 5,0 mg/l 

Überwachungswert P im Ablauf = 1,0 mg/l 

SBR soll 2- strassig, ohne Vorlagebehälter ausgeführt werden: 

Festlegung und Berechnung der Prozessparameter nach Arbeitsblatt ATV- 

DVWK-A 131 

Stickstoffbilanz und erforderliche Denitrifikationskapazität: 

Gl. 34: 

Gl. 37: 

S NH4,N = 61 – 0,04 x 320 – 2 = 46,2 mg/l 

erf. S NO3,D = 46,2 – 14 = 32,2 mg/ 

Erforderliches Schlammalter und Schlammproduktion (nach ATV-DVWK-A 131) 

t TS = 25 d (wegen Schlammstabilisierung)l 

Nach Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 131 Tab. 5: 

ÜS C,BSB = 1,01 kg TS/kg BSB 5 

ÜS d,C = 600 x 1,01 = 606 kg/d (nach Gl. 14) 

Phosphorelimination: teilweise biologisch, zusätzlich Simultanfällung: 

Gewählt: 

X P,BioP /C BSB,ZB = 0,01 während t BioP etwas Abwasser zugeleitet wird 

X P,BM /C BSB,ZB = 0,005 wegen aerober Schlammstabilisierung 

X P,BioP = 0,01 x 333 = 3,33mg/l 

X P,BM = 0,005 x 333 = 1,67 mg/l 

X P,Fäll = 10 – 1 – 3,33 – 1,67 = 4,0 mg/l 

ÜS d,P = 1800 x (3 x 3,33 + 6,8 x 4) / 1000 = 67kg/d 

ÜS d = 606 + 67 = 673kg/d 

Erforderliche Masse an Schlamm nach Gl. 17: 

M TS,BB = ÜS d x t TS = 673 x 25 = 16.825kg 




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Festlegung der Prozessgestaltung 

2 Aufstaubecken (n = 2) 

Abwechselnde, kontinuierliche Beschickung ohne Vorspeicher 

Zyklusstrategie und Bemessungsparameter 

Gewählt: 

Gesamtzykluszeit: t Z = 8,0 h 

Biologische Phosphorelimination: t BioP = 0,5 h 

Sedimentationsdauer: 

t Sed = 1,0 h 

Klarwasserabzugsphase: t Ab = 1,0 h 

Reaktionsphase: t R = 5,5 h 

Anzahl der Zyklen pro Tag: n Z = 3 

Nitrifikations- und Denitrifikationszeit: 

V D / V BB = 0,37 = t D / t R (lt. Tabelle 3 ATV-DVWK-A 131) 

t D = 5,5 x 0,37 = 2,0h 

t R = 5,5 – 2,0 = 3,5h 

Erforderliche Masse an Schlamm im SBR: 

M TS,R = M TS,BB 

t 

t 

Z 

R 

8 

= 16.825 = 24.472 kg (erf. Masse Schlamm im SBR) 

5,5 

Trockensubstanzkonzentration bei Mindestvolumen: 

Gewählt: TS min = 5kg/m³ 

Volumina und Höhen 

V min = 

M 

TS 

TS,R 

min 

⋅ n 

= 

24.472 

5 ⋅ 2 

= 2.447m³ (Volumen nach Klarwasserabzug) 

t z / n 

ΔV max = ∫ Qdt = Q max x t z /n = 170 x 8/2 = 680m³ 

0 

V R = V min + ΔV max = 2.447 + 680 = 3.127 m³ 

(max. Zulaufvolumen pro Zyklus) 

(max. Volumen eines Aufstaubeckens) 

f A = 

ΔV 

V 

max 

R 

680 

= = 0,22 (Volumenaustauschverhältnis) 

3.127 

TS R = 

M 

TS,R 

n ⋅ V 

R 

24.472 

= = 3,91kg/m³ (Schlammtrockensubstanz im SBR) 

2 ⋅3.127 




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Gewählt: 2 Behälter d =25m, H W,0 = 6,40m 

(Schlammspiegel zu Beginn des Absetzens) 

H W,e = H W,0 x ( 1- f A ) = 6,40 x (1 - 0,22) = 4,99m 

(Wasserspiegel bei Dekantierende) 

Dekanterleistung: 

Q Ab = ΔV max / t Ab = 680 / 1 = 680m³/h 

Berechnungen für den Trockenwetterzufluss: 

ΔV TW = Q TW x t z /n = 120 x 8/2 = 480m³ 

V R,TW = V min + ΔV TW = 2.447 + 480 = 2.927 m³ 

f A,TW = 

ΔV 

V 

TW 

R,TW 

480 

= = 0,16 

2.927 

TS R,TW = 

M 

n ⋅ V 

TS,R 

R,TW 

24.472 

= = 4,18kg/m³ 

2 ⋅ 2.927 

V 

H W,0,TW = H W,0 

V 

R,TW 

R 

2.927 

= 6,40 = 5,99m 

3127 

Dauer des Klarwasserabzugs bei Trockenwetter: 

t Ab,TW = ΔV TW / Q Ab = 480 / 680 = 0,70h 

Nachweis der hinreichenden Klarwasserhöhe 

Diese wird zunächst für die maximale Füllung bei maximalem Zufluss ermittelt. 

Relative Endschlammspiegelhöhe: 

h s,e = 

TS 

R 

⋅ ISV 3,91⋅100 

= = 0,39 

1000 1000 

Anfangssinkgeschwindigkeit 

v s,0 = 

725 

ISV ⋅ TS 

R 

− 

725 

= 

=2,49m/h 

100 100 ⋅3,91−100 

Verlaufsparameter des Schlammspiegels: 

a = 

H 

W,0 

v s ,0 

⋅ (1 − h 

s, e 

2,49 

= 

= 0,63 

) 6,4 ⋅ (1- 0,39) 

Klarwasserhöhe allg. H KW = H W - H S 

H s(t) = H W,0 x (h s,e + ( 1 - h s,e ) 

−a⋅(t−t 

Flock ) 

⋅ e ) 

Zu bestimmen ist die Klarwasserhöhe für die Zeitpunkte 




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t = 1h (Ende der Absetzphase, Dekantierbeginn) 

t = 2h (Dekantierende) 

Die Flockungszeit t Flock wird auf 10min (0,17h) festgelegt 

−0,63 ⋅(1- 0,17) 

H s(1h) = 6,40 x (0,39 + (1 – 0,39) ⋅ e )= 4,81m 

−0,63 ⋅(2 - 0,17) 

H s(2h) = 6,40 x (0,39 + (1 – 0,39) ⋅ e )= 3,72m 

H KW(1h) = 6,40 – 4,81 = 1,59m > 0,15 H W,0 = 0,96m 

H KW(2h) = 4,99 – 3,72 = 1,27m > 0,15 H W,e = 0,75m 

Berechnung für den Trockenwetterfall: 

h s,e,TW = 0,42 

v s,0,TW = 2,27m/h 

a = 0,65 

Zu bestimmen ist die Klarwasserhöhe für die Zeitpunkte 

t = 1h (Ende der Absetzphase, Dekantierbeginn) 

t = 1 + 0,7 = 1,7h (Dekantierende) 

−0,65 ⋅(1- 0,17) 

H s(1h) = 5,99 x (0,42 + (1 – 0,42) ⋅ e )= 4,54m 

−0,65 ⋅(1,7 - 0,17) 

H s(1,7h) = 5,99 x (0,42 + (1 – 0,42) ⋅ e )= 3,80m 

H KW,TW(1h) = 5,99 – 4,54 = 1,45m > 0,15 H W,0,TW = 0,90m 

H KW,TW(1,7h) = 4,99 – 3,80 = 1,19m > 0,15 H W,e = 0,75m 

Sowohl bei maximalem Zufluss als auch im Trockenwetterfall ist die Klarwasserhöhe 

hinreichend. 




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Ganglinien des Wasserstandes Hw und Höhe des Schlammspiegels Hs während der 

Sedimentations- und Abzugsphase: 

Regenwetter 

7 

6 

5 

Hs bzw. Hw (m) 

4 

3 

2 

1 

Schlammspiegel 

Dekanter 

0 

0 0,5 1 1,5 2 2,5 

t (h) 

Trockenwetter 

7 

6 

5 

Hs bzw. Hw (m) 

4 

3 

2 

1 

Schlammspiegel 

Dekanter 

0 

0 0,5 1 1,5 2 2,5 

t (h) 




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Nachweis der Denitrifikation 

Es ist zu prüfen, ob mit dem vorhandenen Austauschverhältnis bei Trockenwetter die 

angestrebte Ablaufkonzentration des Nitrates erreicht wird. Nach Gl. 36 gilt: 

f A, TW 

0,16 

S NO3,AN = S NH4,N ⋅ = 46,2 ⋅ 

z 1 = 7,4mg/l 

Mit einer Denitrifikationsphase (z = 1) wird rechnerisch die angestrebte Ablaufkonzentration 

von S NO,AN = 14mg/l deutlich unterschritten. 

Nachweis zur vermehrten biologischen Phosphorelimination 

Nach Gl. 50 ist zunächst zu berechnen: 

(neu) 

V 

D = 

D BioP 

BB 

t 

R 

+ t 

BioP 

V 

t 

+ t 

2 + 0,5 

= =0,42 

5,5 + 0,5 

Weil der größte Teil des Abwassers während der unbelüfteten Phase zufließt, kann man in 

Tabelle 3 (Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 131) für (neu) VD/VBB = 0,42 den Mittelwert 

zwischen vorgeschalteter und simultaner Denitrifikation mit S NO3,D /C CSB,ZB = 0,13 entnehmen. 

Damit wird: 

S NO3,D = 320 x 0,13 = 42mg/l 

Nitrifíziert werden S NH4,D = 61mg/l; hiervon verbleiben S NO3,AN = 7,4mg/l im Ablauf, also 

stehen nur S NO3,D = 38,8mg/l zur Verfügung. Dies ist weniger als die rechnerisch 

denitrifizierbare Nitratkonzentration von 42mg/l. Es kann deshalb gegen Ende der Phase (t D + 

t BioP ) mit anaeroben Verhältnissen gerechnet werden, sodass eine biologische P-Elimination 

möglich wird. 




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Hinweise zur Anlagengestaltung: 

• Gewählte Zyklusdauer beruht oft auf Erfahrungswerten, die im Betrieb 

optimiert werden 

• Bei größeren Anlagen sind mehrere SBR empfehlenswert, um bei Bedarf 1 

Reaktor außer Betrieb nehmen zu können. 

• Vorspeicher u.U. günstig, wenn großes Qm im Vergleich zu Qt 

• Ablaufspeicher bei schwachen Vorflutern notwendig 

• Reaktoren werden üblicherweise sowohl rund als auch eckig ausgeführt, 

Tiefen von 4-7m sind üblich. 

Maschinentechnische Ausrüstung: 

• Belüftungseinrichtung (Rohr-, Tellermembran, etc.); Bemessung lt. ATV 

131, allfällige Spitzen zu Beginn des Zyklus müssen nicht abgedeckt werden, 

Gebläseauslegung auf max. Gegendruck. 

• Mischeinrichtung erforderlich, wenn getrennte Denitrifikation oder anaerobe 

P-Elimination (z.B. Tauchmotor- oder Vertikalrührwerke) 

• Dekanter: Abzug zw. 30 – 90 min empfohlen. Abzugsvolumen ergibt sich aus 

Dauer der Absetzphase, ev. mehrere Dekanter/Becken. Sogwirkung soll vermieden werden; 

Mitziehen von Schwimmschlamm und Schaum muss unbedingt verhindert werden, 

Tauchwände oder Abzug unterhalb des Wasserspiegels. Schwimmende Anordnung üblich, 

Dekanter in einigen Fällen patentgeschüzt (Biogest, Cyklar,..); bei kleinen Anlagen ev. auch 

Pumpe. 

EMS: 

• Niveaumessung, O 2 Messung 

• Ev. Redox-Potential-Messung, Schlammspiegelmessung 

• Flexible Einstellmöglichkeiten von Zyklusdauer, Belüftungsdauer, 

Absetzdauer,... 

• Steuerung der Belüftung über O 2 Sonde üblich 




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