Was kÃ¶nnen wir von der Schlammdesintegration mit Ultraschall ...

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K. Nickel Rückführungen betrachtet werden. Die Entwicklung eines mathematischen Modells ist für die Beschreibung des Systems notwendig. Eine erste Untersuchung über den Einsatz der Rücklaufschlammdesintegration wurde 2002 auf dem Klärwerk Ditzingen durchgeführt. So wie diese Versuche ausgelegt waren, ergab sich kein wesentlicher Vorteil im Sinne einer verbesserten Denitrifikation infolge Nutzung des Klärschlammdesintegrats als „interner C-Träger“. Die Messergebnisse sind aber in anderer Weise interessant: Im System mit Ultraschallbehandlung des rückgeführten Schlammes erhöhte sich das Schlammalter im biologischen System sehr deutlich, in einer Einstellung wurde sogar überhaupt kein Überschussschlamm mehr erzeugt. Der eingestellte Aufschlussgrad A CSB im Rücklaufschlamm betrug dabei nur ein Prozent, so dass die erzielten Effekte nicht ausschließlich auf den Zellaufschluss zurückgeführt werden können. Vielmehr gibt es Hinweise, dass durch Zellzerstörung im Rücklaufschlamm eine Veränderung der Kinetik des biologischen Kohlenstoff- und Nährstoffabbaus eintritt. Diehm (2005) wird in einem separaten Beitrag zu den Untersuchungen berichten. Auf der thüringischen Kläranlage Leinetal wird seit 2003 etwa 30% der täglichen Überschussschlammmenge nach mechanischer Eindickung mit Ultraschall desintegriert und zurück in die biologische Abwasserreinigung geführt. Die Verwendung eingedickten Überschussschlammes hat gegenüber Rücklaufschlamm den Vorteil, dass ein kleinerer Volumenstrom behandelt werden muss. Für die genannte Kläranlage der Anschlussgröße von etwa 50.000 EW ist dann ein 5-kW Ultraschallreaktor ausreichend dimensioniert. Neben der Reduktion der zu entsorgenden Restschlammmenge konnten zugleich massive Probleme mit Blähund Schwimmschlammbildung in der Abwasserreinigung beseitigt und somit ein stabiler Kläranlagenbetrieb erzeugt werden. Kaufhold & Poetsch (2005) werden in einem separaten Beitrag die Wirtschaftlichkeit dieser Anwendung darstellen. Diese ersten Betriebserfahrungen zeigen das Potenzial der Ultraschalltechnik in Bezug auf Schlammminimierung. Grundsätzlich können durch Bioverfügbarmachung des überschüssigen Klärschlammes interne Stoffkreisläufe geschlossen und der Output an Biomasse reduziert werden. Sogar die Realisierung einer „Klärschlamm freien Kläranlage“ scheint möglich. Allerdings wird eine Anpassung verschiedener Prozessstufen der Abwasserreinigung erforderlich. Weitere Forschungsarbeit ist notwendig, um die Wirkung der Desintegration auf die Kinetik der enzymatischbiologischen Prozesse der Abwasserreinigung zu ermitteln. Systematische Erkenntnisse über den Einfluss des mechanischen Zellaufschlusses auf den Biomasseertrag müssen erarbeitet werden. Da die Klärschlammmatrix auch als Senke für organische und anorganische Schadstoffe fungiert, ist zu klären, inwieweit die Qualität des gereinigten Abwassers durch die Prozesse mit minimaler Schlammproduktion beeinflusst wird. 5. Bekämpfung von Bläh- und Schwimmschlamm In vielen Kläranlagen entwickeln sich in periodischen Abständen fadenförmige Mikroorganismen im Belebtschlamm. Dieses Phänomen ist als Bläh- und Schwimmschlammbildung bekannt. Durch Änderung der Schlammstruktur werden substantielle Betriebsprobleme verursacht. Aufgrund der schlechten Absetzeigenschaften verringert sich der Schlammgehalt und damit die 130
Was können wir von der Schlammdesintegration mit Ultraschall erwarten Reinigungsleistung der Belebung. Die anaerobe Stabilisierung von fädigen Klärschlämmen ist oftmals nicht möglich, da bei der Faulung erhebliche Schaumprobleme auftreten (Lemmer et al., 1998). Ziel der Ultraschallbehandlung ist die Zerstörung der fädigen Schlammstrukturen, um Sedimentationseigenschaften zu verbessern und den aeroben oder anaeroben Abbau der Schlämme ohne Betriebsprobleme zu gewährleisten. Verbesserung der Schlammsedimentation Verschiedene Autoren haben über die Wirkung der Ultraschallbehandlung auf das Sedimentationsverhalten von biologischen Klärschlämmen berichtet (Jorgensen & Kristensen, 1996; Tiehm et al., 1998). Anhand lichtmikroskopischer Analysen wurde gezeigt, dass die voluminösen Schlammflocken kompaktiert werden können (Abbildungen 6A & 6B). In allen Fällen führte dies zur deutlichen Reduktion des Schlammindex. Der notwendige Energieeintrag ist auf die verschiedenen dominanten Fadentypen abzustimmen: Während der Fadentyp Microthrix parvicella bereits durch Energieeinträge um die 0,5 Wh/L zerlegt wird, benötigt die Zerstörung robusterer Organismen wir Typ 021N etwa zehnmal mehr Energie (Jorgensen & Kristensen, 1996). Eine zu starke Ultraschalldosierung kann demgegenüber zur Auflösung der kompaktierten Flocken führen (Abbildung 6C). Der Schlammindex steigt dann wieder an, weil die Sinkgeschwindigkeit von Einzelpartikeln im Vergleich zu Flocken geringer ist (Neis & Nickel, 2001). Für Ermittlung der optimalen Ultraschalldosierung müssen daher entsprechende Voruntersuchungen im Labor herangezogen werden. A) Original B) kurze Beschallung C) lange Beschallung Abbildung 6: Struktur von Blähschlamm vor und nach Ultraschallbehandlung Schaumbekämpfung im Faulbehälter Systematische Arbeiten zur Schaumbekämpfung im Faulbehälter nach Ultraschallbehandlung fädiger Schlämme wurden kürzlich an der TU Hamburg- Harburg beendet. Diese Erkenntnisse sind im Beitrag von Neis (2005) dargestellt. Soweit die strukturelle Fädigkeit des Klärschlammes als Ursache der Schaumbildung 131
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