Huber Report 1/2002

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NEU: Innovative Lineardekantiertechnik für SBR-Anlagen Ab Mai 2002 bietet Ihnen die Hans Huber AG ein weiteres innovatives Produkt zur Fest-Flüssig- Trennung. Da das SBR-Verfahren für kleine bis mittlere Kläranlagen und auch für die industrielle Abwasserreinigung eine immer größer werdende Rolle spielt, haben wir die für diese Reinigungstechnologie zwingend notwendigeKlarwasserabzugseinrichtung – den Lineardekanter – in unser Programm aufgenommen. Langjährige Erfahrungen in der Dekantiertechnik und die Entwicklung des "Lineardekanters" haben wesentlich zum Erfolg der SBR- Technologie beigetragen. Der Dekantierschritt ist die entscheidende Phase des SBR-Systems. Nur durch eine verlässliche Trennung des Schlammes vom gereinigten Wasser kann die Wirtschaftlichkeit der SBR-Technologie, deren Vorteil gegenüber dem Belebungsverfahren im Wesentlichen die Einsparung der Absetzstufe ist, erreicht werden. Die Entwicklungsarbeiten führten zur Lineardekantiertechnik, welche mittlerweile auch mit einer Schwimmschlammentfernung kombiniert wird. Die Ergebnisse von mehr als 40 Kläranlagen zeigen, dass der "Lineardekanter" deutlich bessere Ablaufwerte aufweist als herkömmliche Nachklärbecken. Anfang der 90er-Jahre kam das SBR-Verfahren – im Wesentlichen angetrieben durch die Arbeiten von Herrn Professor Wilderer, TU München - nach Deutschland. Die Vorteile dieses Verfahrens und seiner Flexibilität wurden von der Industrie mit ihren starken Schwankungen in Abwasseranfall und –zusammensetzung sofort erkannt und man hat sich entsprechende Anlagen bauen lassen. Vorerst wurden die Anlagen mit Komponenten aus den USA erstellt, wo das SBR-Verfahren schon länger Bild 2: Seit 1995 steht der „Lineardekanter“ dem Markt als Serienprodukt zur Verfügung Bild 3: Blick auf den Dekanter von unten erfolgreich angewendet wird. Die Probleme der angelsächsischen Herkunft, wie Normungen und Ersatzteillieferungen, führten relativ schnell zu der Notwendigkeit, diese Komponenten für den deutschen und europäischen Markt neu zu konzipieren. Die verfahrenspezifische Hauptkomponente hierbei ist der Klarwasserabzug, auch Dekanter genannt, welcher das gereinigte Abwasser aus der Anlage entlässt und dafür Sorge trägt, dass die hohe Effizienz des SBR-Verfahrens im täglichen Betrieb langfristig gewährleistet ist. Die bisweilen eingesetzte Gelenkrohrtechnik besitzt allerdings zwei erhebliche Nachteile für den Betreiber. Der eine ist der auftretende Auftrieb für den Fall, dass die meist diagonal verlaufenden Ablaufleitung ganz oder teilweise leer läuft. Die hierbei entstehenden Auftriebskräfte führen dann zu einer Unstetigkeit des Ablaufverhaltens, die bis hin zu Funktionsuntüchtigkeit führen kann und somit zum Betriebsausfall des betroffenen Reaktors. Der zweite Nachteil ist die zwingende horizontale Bewegungskomponente bei den Wasserspiegelschwankungen. Diese kann, je nach Einsatzfall, mehrere Meter betragen. Hierbei wird zwar die Funktionalität nicht beeinflusst, jedoch aber die Kosten für die notwendige Wartungsperipherie. Die Wasserspiegelschwankungen führen eine rein senkrechte Bewegung aus. Was liegt da näher, als dieser zu folgen und keine zusätzlichen Bewegegungskomponenten technisch zu erzwingen? Bei der Lineartechnik tritt in keinem Betriebszustand schädlicher Auftrieb auf, da die hierfür verantwortliche horizontale Bewegungskomponente der Ablaufleitung aufgrund der Bauart gar nicht existiert (Bild 1). Die Lineartechnik reduziert die notwendige Bewegungskomponente auf das Notwendige. Somit werden die Kosten für die Wartungsperipherie reduziert, da nur die senkrechte Komponente abgedeckt werden muss. Seit 1995 steht der "Lineardekanter" (Bild 2 und 3) dem Markt als Serienprodukt zur Verfügung und vereinigt Seite 12 Bild 1: Vergleich von Lineartechnik und Gelenkrohrtechnik die Funktionalität mit dem hohen Qualitätsniveau der Anlagenbetreiber. Er hat sich seither in mehr als 40 SBR-Anlagen (Größe von 1000 bis 31000 EW) bewährt. In jeder dieser Anlagen arbeiten jeweils ein bis vier "Lineardekanter" (Bild 4). Eines der Hauptmerkmale ist seine hohe Zuverlässigkeit. Heute setzt der "Lineardekanter" Maßstäbe und hat dazu beigetragen, dass sich das SBR-Verfahren auch hierzulande erfolgreich etabliert hat. Das SBR-Verfahren in industriellen und kommunalen Anwendungen lebt von Innovationen, die durch die Anforderungen des Marktes vorangetrieben werden. Somit ist es wichtig, dass alle Beteiligten immer über Bild 4: In jeder der mehr als 40 Anlagen arbeiten jeweils ein bis vier „Lineardekanter“ den aktuellen Stand der verfügbaren Technik informiert sind. Einsatz auf der Kläranlage Süderbrarup Ein Anwendungsbeispiel ist die Kläranlage Süderbrarup. Die Altanlage wurde von 4000 auf 7500 EW erweitert. Altbestand: Kombibecken und Tropfkörper Erweiterung: 100 % durch zweistraßige SBR-Anlage mit Vorlage und Rückbau der Altanlage Bauzeitvorgabe: 12 Monate Baubeginn Hoch- und Tiefbau: 06.11.2000 Montagebeginn Maschinen- und Elektrotechnik: 02.04.2001 Funktionstest: 25.06.2001 Inbetriebnahme und Umschluss: 02.07.2001 Reine Gesamtbauzeit: ca. 6,5 Monate Aktuelle Auslastung: ca. 70 % Durchschnittliche Abwassertagesmenge: 750 m3 /d Durchschnittliche CSB-Fracht: 776 mg/l Schwimmschlammräumung Eine Schwimmschlamm-Räumeinrichtung ist in der kommunalen Anwendung an sich nicht notwendig, da Schwimmschlamm aufgrund des Verfahrens nicht oder nur selten auftritt, wie z.B. bei betriebli- chen Störungen und falscher Betriebsweise. Industrieabwässer Im Bereich der industriellen Abwässer ist es jedoch vereinzelt erforderlich, die sich bildenden Schwimmschlämme separat aus dem System zu entfernen. Für diese Fälle wird der "Lineardekanter" mit dem neuen Schwimmschlammrinnen-System "LD-SSR" ausgerüstet. Durch die gezielte Verbindung der Strömungssysteme ist der hydraulische Wirkungsgrad gegenüber separaten Komponenten erheblich höher. Gleichzeitig werden durch die bauliche Integration die Investitionskosten erheblich gesenkt. von Axel Dederichs
Möglichkeiten zur Reduzierung der Stickstoffablaufwerte -Illustriert am Beispiel der Restdenitrifikation im Sandfilter Abbildung 1: Ansicht eines Sandfilters CSFS Diskontinuierliche Sandfilter werden schon seit längerem zur Restdenitrifikation eingesetzt. Hierbei werden sehr gute Ablaufwerte hinsichtlich der Parameter Nitrat und Nitrit erreicht. Die diskontinuierlichen Filter haben aber den wesentlichen Nachteil, dass der Filtrationsvorgang zum Rückspülen unterbrochen werden muss und zusätzliche Becken für Spülwasser sowie eine aufwendige EMSR- Technik vorgesehen werden müssen. Der Contiflow Sandfilter, ein von unten nach oben durchströmter Sandfilter mit einem permanent umgewälzten und abgereinigten Sandbett, stellt hierzu eine attraktive und kostengünstige Alternative dar. Aus durchgeführten Studien und auch großtechnischen Einsätzen geht hervor, dass dieses System genauso für diesen Einsatzfall geeignet ist. Die Ergebnisse aus durchgeführten Versuchen stellen sich wie folgt dar: Der Filter wurde zunächst über einen Zeitraum von ca. sieben Tagen eingefahren. Das bedeutet, dass in diesem Zeitraum keine wesentliche Reduktion von Nitrat beobachtet werden konnte. Danach jedoch lagen die Ablaufwerte bezüglich NO3-N+ NO2-N durchwegs unter 2 mg/l. Die Zugabe an Methanol betrug ca. 3.5 g CH3OH/ g NO3-N. Die Zulaufwerte lagen im Bereich zwischen 6 und 12 Nmg – NO3/l. Die Oberflächenbeschickung der Filter bewegte sich zwischen 3,4 m/h und 11,2 m/h. Die Feststoffbelastung des Filters lag bei rund 10 mg/l. Im Ablauf des Filters lagen die Werte durchweg bei rund 3 mg TS /l. In Abbildung 2 sind die Ergebnisse dargestellt. Wie daraus ersichtlich, konnten auch bei extrem hohen Zulaufwerten NO3-N + NO2-N Ablaufwerte kleiner 2 mg/l eingehalten werden. Eine Erhöhung der BSB5 -Ablaufwerte des Filters wurden bei einer Zugabe von 3,5 g CH3-OH /g NO3-N NEU: HUBER VRM ® -Membranverfahren – Ultrafiltration für jeden Einsatz Ihnen, unseren Kunden, sind wir als Spezialist für die Fest-Flüssig-Trennung bekannt. Was liegt also näher, als Ihnen – neben unseren bewährten bekannten Produkten – nun auch ein Ultrafiltrations-Membran-Verfahren anzubieten, mit denen sogar Makromoleküle, Bakterien und Viren effektiv abgetrennt werden können? Die Hans Huber AG hat daher die technische Betreuung, die Produktion und den Vertrieb des von der Firma MARTIN-Systems AG entwickelten, patentierten und in den Markt eingeführten VRM ® -Vaku- Bild 1: Schematische Darstellung der VRM®-Technik um-Rotation-Membrane-Systems, übernommen. Dieses Verfahren zeichnet sich durch hohe Leistungsfähigkeit, Multifunktionalität und Variabilität bei hoher Ablauf-Qualität und niedrigen Investitionen und Betriebskosten aus und hebt sich damit vom aktuellen Stand der Technik deutlich ab. Einsatzgebiete der VRM ® - Technik Nahezu alle Flüssigkeiten lassen sich mit der VRM®-Technik zu Brauch- und Bewässerungswasser aber auch zu Trinkwasser aufbereiten. Die VRM ®-Technik kann als reine Filtrationsstufe oder als Membran-Belebungsverfahrenausgeführt werden. Die Haupteinsatzgebiete sind damit: ● Die Aufbereitung von Grund- und Oberflächenwasser zu Trinkwasser ● Die Wiederverwertung von Wasch- und Reinigungswässern ● Die Reinigung von kommunalem und industriellem Abwasser zu Brauch- und Bewässerungswasser ● Die keimfreie und nährstoffreduzierte Nutzung von Gülle Funktionsweise der VRM ® -Technik Die herausragende Eigenschaft der VRM ® -Technik ist der minimierte, da zielgerichtete Energieeintrag, der zum kontinuierlichen Abreinigen der Membranoberfläche erforderlich ist. Mit einer Kombination aus Wasser-Luft-Spülung und der Rotationsbewegung der Membranplatten, kann in optimaler Weise die Filtrationsfläche von Feststoffen aber auch von Verblockungen und Verzopfungen freigehalten werden. Dadurch werden stets konstante Filtrationsleistungen sichergestellt und der Energieverbrauch für die Reinigung deutlich gesenkt. Bild 1 zeigt die, um eine Hohlwelle rotierenden Membranplatten. Von dieser Hohlwelle aus werden die Membranflächen durch die Wasser-Luft-Spülung intensiv abgereinigt. Die Rotation induziert eine zusätzliche Scherbeanspruchung zwischen Deckschicht und Membran, wodurch der Reinigungseffekt zusätzlich verstärkt wird. Das ultrafiltrierte Wasser wird zwischen der Trägerplatte und der Membran mit einem Unterdruck von max. 200 mbar abgezogen. Der Überschussschlammabzug erfolgt automatisch über eine Pumpe direkt aus dem Becken, sobald der Sollwert für den Feststoffgehalt, in der Regel 12 bis 16 g/l, erreicht ist. Höhere Feststoffgehalte sind zwar möglich, haben sich aber in der Praxis aufgrund des signifikant schlechteren Sauerstoffeintrages nicht bewährt. Vorteile der VRM ® -Technik Bei der Reinigung von kommunalem und industriellen Abwasser kann die VRM ®-Technik die herkömmliche Klärtechnik wesentlich vereinfachen und verkleinern. Bild 2 zeigt die notwendigen Anlagenteile, die für die Nährstoffelimination und die Desinfektion notwendig sind im Vergleich zu einer Anlage, die mit der VRM ®- Technik ausgestattet ist. Es ist ersichtlich, dass durch den Einsatz der VRM ® -Technik nicht nur weniger Verfahrensschritte notwendig sind, sondern auch das Belebungsvolumen um rund den Faktor 3 reduziert werden kann. Dies macht die VRM ® -Technik für kleine dezentrale Kläranlagen interessant, da somit auch bei beengten Platzverhältnissen wie beispielsweise bei Industrieanlagen, in Hotels, auf Schiffen oder Ähnlichem, eine kompakte Behandlungsmöglichkeit bei maximalen Reinigungsleistungen Seite 13 nicht beobachtet. Höhere Dosierungen an CH3 -OH resultierten in entsprechend höheren BSB5 - Ablaufwerten. Die Abbauraten des Filters bezüglich der NO3-N Werte lagen im Untersuchungsraum bei ca. 90%. Für den großtechnischen Einsatz ist eine über den Nitratwert gesteuerte Dosierung der Methanolzugabe einzusetzen, um eine Überschreitung der BSB5 - Ablaufwerte zu vermeiden. Damit stellt dieses Verfahren eine interessante Alternative zur baulichen Erweiterung der Denitrifikationsstufe dar, da hiermit nicht nur der N-ges Ablaufwert, sondern auch die Parameter Pges und CSB über die zusätzliche Feststoffentnahme deutlich verbessert werden können. von Dieter Hilligardt Abbildung 2: Nitrat und Nitritkonzentrationen im Zu- und Ablauf des Filters im Untersuchungszeitraum Bild 2: Prozesskette einer herkömmlichenkommunalen Kläranlage mit Desinfektion (oben) und der beim Einsatz der HUBER-VRM ® - Technik (unten) integriert werden kann. Die Erweiterung von Kläranlagen ist mit der VRM ®-Technik ohne wesentlichen bautechnischen Aufwand zu realisieren, da zum einen das Belebungsbecken-Volumen weitaus besser ausgenutzt werden kann und auch ggf. um die bestehenden Nachklärbecken erweiterbar ist, die bei dem Verfahren nicht mehr benötigt werden. Referenzanlagen ● Kommunale Kläranlage Knautnaundorf für 900 Einwohnerwerte: Die Martin Systems AG hat für die Kommunalen Wasserwerke Leipzig (KWL) in Knautnaundorf eine einstraßige Membranfiltrationsanlage gebaut, welche die vorhandene mechanisch-biologische Kläranlage ersetzt. Die Anlage liegt südwestlich von Leipzig direkt an der A38 und leitet die gereinigten Abwässer in die Weiße Elster ab. Aufgrund des schwachen Vorfluters wurden höchste Ansprüche an die Ablaufqualität, insbesondere an den Keimrückhalt gestellt, die durch die VRM ® -Technik im vollsten Maße erfüllt werden können. ● Kommunale Kläranlage Umweltbundesamt Berlin: Das Umweltbundesamt führt umfangreiche technische Versuche und Erprobungen zur Nährstoffreduktion in verschiedenen Abwässern durch. Dabei werden die biologischen Aufbereitungsversuche analytisch und mikrobiologisch begleitet. Unter anderem werden dort auch Versuche zur Wertstoffgewinnung aus Abwässern vorgesehen. Zu diesen Untersuchungen benötigt das Umweltbundesamt eine Anlagentechnik, die eine möglichst flexible Verfahrensführung – sowohl hinsichtlich der biologischen Aufbereitung als auch in den Einsatzmöglichkeiten der Filtrationstechnik – bietet. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wurde eine zweistraßige VRM ® -Belebungsanlage mit variabler Verfahrensführung installiert. Die Anlage ist komplett in einem Container untergebracht und kann flexibel für unterschiedliche Problemlösungen genutzt werden. Der Container ist für den Winterbetrieb in Freiluftaufstellung ausgeführt. Weitere beauftragte Projekte mit VRM ® -Technik ● Abwasser eines Berggasthofes mit Käserei – Kläranlage Schwägalp, Schweiz ● Deponiesickerwasser – Behandlungsanlage in Belgien ● Lebensmittelindustrie – Industriekläranlage in Kolumbien ● Waschwasserwiederverwendung Containerkläranlage für die Bundeswehr Über die Ergebnisse der Anlagen werden wir in der nächsten Ausgabe des HUBER-Reportes ausführlich berichten. Gerne beantworten wir Ihnen aber alle Fragen rund um die VRM ® -Technik – sprechen Sie mit uns. Dr. O. Christ, D. Martin
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Seite 3 und 4: Neu: Impulse für die dezentrale Ab
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