Huber Report 1/2002

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Zentrale Abwasserbehandlung – eine Lösung für die ganze Welt? Situation der Abwasserbehandlung Bereits im Jahre 3800 v. Chr. wurden in Jerusalem Fäkalien, Wasch- und Regenwasser gemeinsam in einem Kanal aus den Haushalten abgeleitet. Berühmtestes Zeugnis für die lange Tradition der Abwasserableitung ist die "cloaca maxima" in Rom, die im 5. Jahrhundert v. Chr. gebaut wurde. Damals wie heute wird durch die Ableitung des Abwassers versucht, sich dieses eher unangenehmen Problemstoffes zu entledigen. Der Unterschied zur Römerzeit ist jedoch, dass das Abwasser heute aufgrund der wesentlich höheren Siedlungsdichte und in Kenntnis dessen schädigendender Wirkungen auf die Umwelt, auch von den Nähr- und Schadstoffen befreit werden muss. So haben wir bisher das damalige "römische" Konzept des gemeinsamen Ableitens aller Wasserströme beibehalten und um den Zusatz einer modernen Zentralkläranlage ergänzt. Die Abwasserströme, welche einer zentralen Kläranlage zufließen, setzen sich zusammen aus: ● Fäkalien, die einen hohen organischen Kohlenstoffgehalt beinhalten ● Gelbwasser (Urin), das einen hohen Stickstoff- und häufig auch Medikamentengehalt aufweist ● Trinkwasser zum Transport der Fäkalien ● Waschwasser aus Duschen, Waschmaschinen, Spülmaschinen ● Prozess- und Reinigungswässer aus verschiedenen Industrien ● Niederschlagsabflüsse (in Mischsystemen), die je nach Abflussgebiet sehr unterschiedlich stark belastet sind Im Anbetracht der schätzungsweise 2,4 Mrd. Menschen (W.H.O.) in Asien, Afrika, Südamerika aber auch in Europa, die derzeit keinen Zugang zu geordneten sanitären Anlagen haben, stellt sich die Frage, ob die geschilderte Art der Abwasserbehandlung, die für alle Menschen richtige und sinnvolle Maßnahme darstellt oder ob es auch intelligente, verhältnismäßige und moderne Konzepte gibt, bei denen auf kostenintensive Kanalsysteme weitestgehend verzichtet wird. So kann als grober Kostenwert angegeben werden, dass allein für einen Meter verlegter Kanal DN 800 ebenso ein Einwohnerwert an eine dezentrale Behandlungsanlage angeschlossen werden könnte (bei 400 E/EW). Vergleich Zentrale – Dezentrale Abwasserreinigung In Ländern und Regionen, in denen derzeit keine geregelte Abwasserentsorgung vorhanden ist, sind neue Technologien anzuwenden, die schnell, preiswert und wirkungsvoll die Situation der Menschen und der Umwelt verbessern können. Unter Berücksichtigung der im folgenden dargestellten Prinzipien bietet sich dazu die dezentrale Abwasserreinigung, also die Reinigung der Abwässer direkt am Entstehungsort, bevorzugt an. Unmittelbarer Nutzen Die Planung und der Bau von Kanalsystemen nimmt in der Regel mehrere Jahre in Anspruch. Ohne Kanalsystem ist jedoch die zentrale Klär- Bild 1: Behandlungskonzept für Fäkalien aus dezentralen Mehrkammergruben anlage prinzipbedingt wirkungslos, so dass der Nutzen sehr zeitversetzt erfolgt. Dezentrale Kläranlagen reinigen das Abwasser dagegen unmittelbar nach ihrer Lieferung, die bei standardisierten Produkten nur wenige Wochen in Anspruch nimmt. Der Nutzen der Maßnahme stellt sich also sofort ein. Überschaubare und wirkungsnahe Kosten Der Bau eines Kanalsystems nimmt bis zu 90 % der Investitionen für die gesamte Abwasserentsorgungsmaßnahme in Anspruch. Diese Investitionen sind während der Bauphase zu tätigen, ohne dass sie in dieser Zeit einen Nutzen bewirken. Beim Bau von dezentralen Anlagen fallen hingegen niedrigere und überschaubare Investitions- sowie Betriebskosten an. Diese Kosten sind dabei unmittelbar an die gewünschte Wirkung geknüpft. Bild 2: Schema eines integrierten Sanitärkonzepts Eigenverantwortung Die zentrale Abwasserbehandlung fördert den sorglosen Umgang mit dem eigenen Abwasser. In der Folge ergibt sich eine immer aufwendiger zu behandelnde Abwasserzusammensetzung. Dies kann durch dezentrale Verfahren verhindert werden, da sich die Konsequenz einer falschen Nutzung unmittelbar und für den Betreiber direkt sichtbar einstellt. Stoffstrombezogene Behandlung In einem Kanalsystem werden die bereits dargestellten Abwässer vermischt, was die Behandlung teuer und aufwendig macht. Sinnvoller ist die stoffstromspezifische Abwasserbehandlung, wie es durch dezentrale Konzepte ermöglicht wird. So kann Grauwasser mit technisch relativ einfachen Methoden zu Brauchwasser aufbereitet werden, Fäkalien und Küchenabfälle könnten energetisch genutzt werden und aus Industrieabwässern könnten Wertstoffe zurückgewonnen werden. Dezentrale Verfahren ermöglichen es auch, Schadstoffe in einem relativ kleinen und konzentrierten Strom zu fassen und auf geeignete Weise zu behandeln. Technische Einschränkungen In vielen Regionen der Welt scheidet der Bau eines Kanalsystems grundsätzlich aus, da: ● der Baugrund unzureichend tragfähig oder tektonisch aktiv ist ● die enge Infrastruktur städtischer Gebieten von gewachsenen Mega-Cities dies nicht zulässt ● die zu entsorgenden Haushalte in ländlichen Gebieten zu weit auseinander liegen ● das Geländegefälle nicht ausreicht, um das Abwasser zur Kläranlage zu transportieren ● die Feststoffkonzentration und damit die Viskosität des Abwassers zu hoch ist, um ausreichend fließfähig zu sein (verursacht durch geringe Spülwassermengen und/oder die Zugabe von Speiseabfällen) ● extreme Regenintensitäten auftreten, die nicht mehr abgeleitet werden können (z. B. Monsunregen) Seite 2 In diesen Fällen wird es überhaupt erst durch dezentrale Konzepte möglich, das Abwasser zu behandeln. Dezentrale Verfahren Aus all den vorgenannten Gründen kann es nur sinnvoll sein, unsere Technologien derart anzupassen, dass sich diese in das Konzept der dezentralen Abwasserbehandlung einfügen lassen. Wir arbeiten intensiv daran unsere Produkte so zu gestalten, dass auch Regionen der Welt eine Perspektive auf eine lebenswerte Umwelt, auf reines Trinkwasser und auf hygienisch einwandfreie Verhältnisse haben, obwohl dies nach dem Vorbild der Industrienationen derzeit aus finanziellen Gründen unerreichbar scheint. Wir sind uns sogar sicher, dass diese Länder nun die Chance bekommen es noch besser und effektiver zu machen. Im Folgenden werden beispielhaft einige Möglichkeiten aufgezeigt, wie durch das Konzept der dezentralen Abwasserbehandlung eine unmittelbare und deutliche Entlastung für Mensch und der Umwelt erreicht werden kann. Fäkalschlammbehandlung Voraussetzung für die schnelle Lösung der Abwasserproblematik in vielen Ländern ist die gezielte Erfassung der Fäkalien und des Gelbwassers in Mehrkammergruben. Diese Gruben können mit den nachgeschalteten Versickerungsstrecken auch in Eigenleistung von den Bewohnern selber erstellt werden. Durch die Mehrkammergruben werden zunächst die Fäkalien zurückgehalten, die die Hauptlast von gesundheitsgefährdenden Keimen und sauerstoffzehrenden Verbindungen ausmachen. Die Fäkalien sind dann regelmäßig abzupumpen und wie in Bild 1 dargestellt zu behandeln. In einem späteren Schritt kann dann noch der Ablauf der Mehrkammergrube durch ein einfaches biologisches Verfahren wie durch Rotationstauchkörper behandelt werden. Dazu sind dann verhältnismäßig kleine z. B. durch Pflugverfahren eingebrachte Kanäle notwendig, um die Abläufe mehrerer Gruben zu sammeln. Der bei dieser Reinigung anfallende Schlamm kann durch die Tankfahrzeuge gemeinsam mit den Fäkalien eingesammelt werden. Abwasserfeinstsiebung Ein weiteres Behandlungskonzept sieht vor, die Abwässer mehrerer Wohneinheiten zu sammeln und durch ein Feinstsieb von Feststoffen zu befreien. Dadurch können CSB- Eliminationsraten von bis zu 60 % erreicht werden. Durch den Einsatz von Additiven kann der Wirkungsgrad noch weiter gesteigert werden. Die Reststoffe sind dann – je nach Menge – zu kompostieren oder zu vergären. Ohne die Feinstsiebung überflüssig zu machen, kann das gesiebte Abwasser zu einem späteren Zeitpunkt natürlich auch mit einem biologischen Verfahren weiter gereinigt werden. Integrierte Sanitärkonzepte Unter integrierten Sanitärkonzepten ist zu verstehen, dass sowohl die Versorgung als auch die Entsorgung von Wasser innerhalb einer Siedlungseinheit nahezu autark erfolgt. Das Wasser wird dabei entsprechend seines Verschmutzungsgrad aufbereitet und wiederverwendet. Derartige Konzepte kommen kurzfristig kaum für Siedlungen in Schwellenund Entwicklungsländern in Frage als vielmehr für Hotelkomplexe oder Industrieparks. Kernpunkt dieses Konzeptes ist die Trennung von Grau- und Schwarzwasser, was durch eine entsprechende Hausleitungsführung – auch nachträglich – relativ leicht zu realisieren ist. Das in Dusche und Waschbecken anfallende Grauwasser wird nach einer kleinen mechanischen Vorreinigung zur Befreiung von Haaren und Sand einer Ultrafiltration unterzogen. Damit ist das Wasser dann arm an Laugen und Tensiden, sowie frei von Pilzen, Bakterien und Viren. Dieses Wasser kann dann als Forsetzung auf Seite 3:
Neu: Impulse für die dezentrale Abwasserreinigung! Siebung und Sandabscheidung für kleine Kläranlagen Auf der IFAT in München stellen wir erstmalig eine kleine, kompakte Anlage vor, die für einen maximalen Zulauf von 5 l/sec. konzipiert ist. Mechanische Vorreinigung für Kleinkläranlagen mit bis zu 500 EW Anschlussleistung. Wir sind Ihnen gern bei der Planung behilflich. Wir sehen die Einsatzmöglichkeiten dieser Maschine in der Anwendung für kleine Kläranlagen mit bis zu 500 EW. Aufgrund ihrer Abmessungen,insbesondere der Bauhöhe, ist diese Maschine gerade für Containerkläranlagen sehr gut geeignet. Das Ergenbnis dieser Entwicklung dürfte den Planer von Kleinstkläranlagen ansprechen, in funktioneller wie auch in preislicher Sicht: Fortsetzung von Seite 2: Zentrale Abwasserbehandlung Waschmaschinen- und Reinigungswasser verwendet werden. Fäkalien und Gelbwasser werden gemeinsam gesammelt und durch eine Feinstsiebung voneinander getrennt. Da die Kontaktzeit dieser beiden Ströme innerhalb der Hausinstallation sehr kurz ist, lösen sich die Feststoffe kaum in der flüssigen Phase auf, so dass die Siebung noch sehr wirkungsvoll die Fäkalien vom Gelbwasser trennen kann. Als Spülwasser für die Toiletten ist es denkbar, das ultrafiltrierte Grauwasser zu verwenden. Auch der Einsatz von Vakuumtoiletten ist möglich. Die abgesiebten Fäkalien sind dann zu kompostieren oder zu vergären, während das Gelbwasser gemeinsam mit dem Waschmaschinen- und Reinigungswasser in einer Membranbelebung behandelt wird. Das so gereinigte und desinfizierte Abwasser kann dann noch eine Nutzung als Bewässerungswasser erfahren. Bei einem solchen Konzept können erhebliche Menge an wertvollem Trinkwasser eingespart werden. Insbesondere in Ländern, in denen die Trinkwassergewinnung einen erheblichen technischen und finanziellen Aufwand bedeutet, sind alle Maßnahmen zu ergreifen, Wasser so oft wie möglich zu nutzen. Denkbar sind auch andere Reinigungskonzepte, die aus SBBR-Festbettreaktoren,Rotationstauchkörpern oder einer chemisch-physikalischen Aufbereitung und Siebung bestehen können. Die Auswahl der optimalen Verfahrenskette hängt dann von den spezifischen Randbedingungen und Anforderungen ab. Zusammenfassung ● Vollautomatische Siebung des Abwassers mittels 3 mm Lochblech (optional 1 mm) und Abwurf des weitgehendentwässerten Siebgutes in die bereitgestellte Abfalltonne. ● Sandabscheidung und Ent- Die dezentrale Behandlung von Abwässern ist in vielen Fällen – in Deutschland, Europa oder in Schwellen- und Entwicklungsländern – eine wirtschaftlich vorteilhafte, ökologisch sinnvolle oder technisch erforderliche Maßnahme. Die hier vorgestellten Verfahren wurden beispielhaft ausgewählt und müssen immer an die gesetzlichen, finanziellen und strukturellen Rahmenbedingungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Ob kommunale oder industrielle Konzepte der dezentralen Abwasserbehandlung – wir sind auf alle Fälle ihr kompetenter Ansprechpartner. Selbstverständlich können Sie auch weiterhin bei der Ausrüstung von zentralen Kläranlagen in gewohnter Weise mit uns rechnen. Wenn Sie mehr über unsere Konzepte und Produkte zur dezentralen Abwasserbehandlung erfahren möchten, wenden Sie sich an uns oder besuchen Sie uns direkt auf der IFAT 2002 in München, Halle A2, Stand 339. von Hans G. Huber und Dr. Oliver Christ Besuchen Sie uns auf der IFAT in München vom 13.-17.05.2002 Halle: A 2 Stand: 339 nahme des Sandes nach Bedarf durch Ausschleusen des abgesetzten Sandes aus dem Behälter durch das manuelle Bedienen zweier Handschieber. ● Geringe Bauhöhe ermöglicht flexible Aufstellung auch in vorhandenen Gebäuden, beispielsweise in Kellerräumen, Tiefgaragen oder Hotelanlagen. Grundsätzlich wird das Abwasser direkt über einen Zulaufstutzen in die etwa in 10° aufgestellte Siebschneckegefördert. Die Siebschnecke arbeitet nach dem bekannten Prinzip der Reinigung des Siebkorbes mittels an der Förderwendel installierter Reinigungsbürsten. Durch diese Art der Reinigung wird für diese Maschine kein Spülwasser benötigt, welches gerade in südlichen Ländern oft- Fortsetzung von Seite 1: Siebtechnologie für jeden Anspruch - HUBER Membrane-Screen Dieser Effekt kann jedoch nicht dem Membranverfahren angelastet werden, sondern ist vielmehr die Folge einer nicht sachgemäß ausgewählten mechanischen Vorreinigung. Haare und Fasern lassen sich durch die richtige Technologie vollständig zurückhalten, so dass dieses Problem erst gar nicht auftritt. Erste Voraussetzung dafür ist, dass der Abwasserstrom an der Siebanlage in seiner Fließrichtung umgelenkt wird, so dass sich die Fasern nicht zur Siebfläche hin ausrichten können. Auf diese Weise werden sie davon abgehalten durch die Durchlassöffnungen zu fließen. Die zweite wichtige Voraussetzung ist, dass die Durchlassöffnungen derart klein gehalten werden, dass die Fasern nicht durchgedrückt werden können, bevor die Siebfläche abgereinigt wird. Diese beiden Voraussetzungen erfüllt in optimaler Weise der neu entwickelte Membrane-Screen: Die bereits im Markt bekannte und vielfach eingesetzte Siebanlage Ro 2 wurde für diesen neuen Einsatzzweck weiterentwickelt. Um bessere Abscheideleistungen zu erzielen, wurde die Anlage mit einem Quadratmaschengewebe bestückt, mit dem eine feine Maschenweite bei gleichzeitig sehr hohen hydraulischen Durchsatzleistungen realisiert werden kann. In einem umfangreichen Versuchsprogramm haben wir eine optimal geeignete Maschenweite entwickelt. Bei dieser Maschenweite lässt sich ein Maximum an hydraulischem Durchfluss bei einem gleichzeitigen Maximum an Haar- und Faserstoff- Seite 3 mals nur schwierig zu beschaffen ist. Mittels Absolutmessung wird die Siebschnecke bedarfsabhängig gesteuert. Das den Siebkorb durchströmende Abwasser wird dann in den Sandfang geleitet und fällt schließlich über ein Überfallwehr in den Auslaufschacht. Das Ausschleusen des Sandes wird in der Weise gewährleistet, dass der Zulauf zur Anlage kurzzeitig unterbrochen werden muss. Anschließend wird der Schieber zwischen Sandfang und Ablaufschacht geöffnet, um das Überstandwasser abzuleiten. Membrane-Screen - wirtschaftliches Feinstsieben mit 0,75 mm Maschenweite steigert die Betriebsstabilität und Leistung von Membran-Belebungsanlagen entnahme sicherstellen. Die Reinigung der Siebfläche erfolgt mit einer auf die geringe Maschenweite angepasste Spritzdüsenleiste. Mit dieser Reinigungstechnik lässt sich die Siebfläche vollständig reinigen. Das abgespritzte Siebgut fällt wie auch bereits bei unserer Siebanlage Ro2 in den Auffangtrichter. Da durch diese Feinstsiebung natürlich auch organische Bestandteile im Rechengut zurückgehalten werden, ist es unerlässlich, unsere bewährte integrierte Rechengutauswaschung (IRGA) einzusetzen. Dadurch lässt sich der zur Denitrifikation erforderliche organische Kohlenstoff in den Abwasserstrom zurückspülen und gleichzeitig das Volumen an Rechengut wirkungsvoll reduzieren. Danach wird der untere Verschlussschieber geöffnet und der abgeschiedene Sand fällt aus dem Behälter in ein bereitgestelltes Behältnis. Über die Serienfertigung können wir diese komplett aus Edelstahl gefertigte Maschine zu einem günstigen Preis anbieten und auch kurze Lieferzeiten einhalten. Für weitergehende Fragen stehen wir gern bereit. von Christian Frommann Die Dimensionen dieser Anlage sind auf dieser Abbildung sehr gut zu erkennen. Bedienungsfreundliche Technik zum günstigen Preis - diesem Anspruch wird diese Technik gerecht. Plattenmodule Plattenmodule sind im Vergleich zu freischwingenden Hohlfasermodulen nicht so empfindlich gegen faseriges Material. Die Anfälligkeit zur Verblockung der sehr geringen Spalte zwischen den Membranplatten ist jedoch gegeben. Für diese Module kommt daher sowohl der Membrane-Screen als auch die Siebanlage Ro 2 mit 0,75 bis 1,0 mm Spaltsieb in Frage. Aber unabhängig davon, welche Art von Bioreaktor eingesetzt wird, können Sie darauf vertrauen, mit unseren Anlagen zur mechanischen Vorreinigung die richtige Wahl getroffen zu haben. Sprechen Sie uns an, wir beraten Sie gerne. Ch. Frommann, Dr. O. Christ
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