Phosphorelimination

FeststoffePO4 FePO4Fe

3 3

OH3Fe3 Fe OH 3( )

FeSO O H Fe H O SO4 23

2 40 25 0 5 . .

Mol Fe

Mol PO

3

43 g Fe Mol Fe56 /

g P Mol P31 / g Fe m

g P m

-3

-3

0.55

Typischer Wert: = 1.2 - 2.5 Mol Fe3+ / Mol P

Simultanfällung

Vorfällung

Zugabe von FeSO4

Abzug desSchlammes

Zugabe von FeCl3, Al2(SO4)3

VKB

Schlammproduktion

SPP = Schlammproduktion als Folge der Phosphat- Fällung in g TSS d-1

SPB = Schlammproduktion als Folge der BSB5

Elimination in g TSS d-1

SPtot = Totale Schlammproduktion in g TSS d-1

Q = Abwasseranfall in m3 d-1

P = Konzentration des gefällten Phosphors in g P m-3 Abwasser

Fe = Konzentration des zudosierten Eisens in g Fe m-3 Abwasser

SPtot

Q FeSPP ( . . )1 5 1 9P

SPB SPP

Denitrifikation

Aerobes heterotrophes Wachstum

DenitrifikationAnoxisches heterotrophes Wachstum

Denitrifikation heisst die mikrobiologische Reduktionvon Nitrat (NO3

-) zu elementarem Stickstoff (N2)

CH O CO H O EnergieBiomasse2 O2 2 2

5 4 5 2 72 2 2 2CH O H CO N H O Energie 4 3NO

CO H O H2 2 HCO3

AeroberAbbau von

BSB5

Nitrifi-kation

Denitrifi-kation

O2

CSB, BSB5

Het. BiomasseNitrifikantenNH4

+

NO3-

HCO3-

Produktion

hemmt

Produktion

Schlammalter < 5 d 7-10 d 12 - 18 d

: Muss vorhanden sein

Erforderliche Umweltbedingungen

NH4+

NO3-

O2

BSB5

Konzentrations-Profile

Dimensionierung der DenitrifikationDenitrifikations-

kapazität D

bei 10 °C

Anteil derDenitrifikation

Vden / VBB

ErforderlichesSchlammalterX in Tagen

0.070.100.120.14

0.20.30.40.5

10 - 1211 - 1313 - 1516 - 18

D = Denitrifikationskapazität des Belebtschlammes ing NO3

--N denitrifiziert pro g BSB 5 im Zulauf.VDen=Volumen des Denitrifikationsbeckens in m 3

VBB = Volumen des ganzen Belebungsbeckens in m3

Zulauf

Ablauf

Luft

LängsdurchströmtesBelebungsbecken,

vorgeschalteteDenitrifikation,

interneRezirkulation

Umwälzung:Denitrifikation

Belüftung:Nitrifikation

Rezirkulation

Luft

Umwälzung

Zulauf

Ablauf

Umlaufbecken:Simultane Nitrifikation - Denitrifikation

Nachgeschaltete Denitrifikationzeichnen Sie die Konzentrationsprofile für BSB5, NH4

+, NO3-

Ein vereinfachtes biochemisches Modell zur biologischen Phosphorelimination

gelöstesSubstrat

ortho-Phosphat

Poly-Substrat

PolyPhosphat

Energie

Anaerobe ProzesseAnoxische

und Aerobe Prozesse

ortho-Phosphat

Poly-Substrat

PolyPhosphat

Energie

Zellwachstum

NO3-

O2

Zulauf

anaerob

XTSS

NO3-

PO4

CSBgel

anoxisch anoxisch aerob

Rohwasser

Filtrat

Filtration Rückspülung

Schlamm-wasser

LuftSpülwasser

Rohwasser-zulauf

Spülluft

Filtrat-Ablauf

Schlamm-wasser

Sandbett, abwärtsströmend

Schlamm-wasser

Filtrat

Zulauf

Rotierende Filtertrommel

Schlammabzug

Schlammrückführung

Rezirkulation

Vorklärung

Tropfkörper

Nachklärung

Ablauf

Zulauf

Pumpe

Das Tropfkörperverfahren

Tropfkörper mit Brockenfüllung

BR = Spez. Raumbelastung in g BSB5 m-3 d-1

Q = Zufluss in m3 d-1

BSB5 = BSB5 Konzentration im Zufluss in g m-3

VTK = Volumen der Tropfkörperfüllung in m3

Typische Werte:BR = 400 g BSB5 m-3 d-1 für Abbau von BSB5

= 200 g BSB5 m-3 d-1 für Nitrifikation

Q BSB

VBR

TK

5

Nitrifikation im Tropfkörper

TropfkörperBSB5

NH4+

NO3- Nitrifikation

Abbau der organischenStoffe

Tropfkörper mit Kunststofffolien

BA = Spez. Flächenbelastung in g BSB5 m-2 d-1

Q = Zufluss in m3 d-1

BSB5= BSB5 Konzentration im Zufluss in g m-3

a = Bewuchsfläche pro Volumen der Tropfkörper-füllung in m2 m-3

VTK = Volumen der Tropfkörperfüllung in m3

Q BSB

a VBA

TK

5

Typische Werte:BA = 4 g BSB5 m-2 d-1 für Abbau von BSB5

= 2 g BSB5 m-2 d-1 für Nitrifikation

Zulauf

Ablauf

Schlammabzug

Schlammrückführung

Vorklärung

Rotierende Tauchkörpermit Bewuchsflächen

Nachklärung

Das Tauchkörperverfahren

Rotierende Tauchkörper (RBC)

BA = Spez. Flächenbelastung in g BSB5 m-2 d-1

Q = Zufluss in m3 d-1

BSB5 = BSB5 Konzentration im Zufluss in g m-3

ATK = Total verfügbare Bewuchsfläche in m2

Q BSBBA ATK

5

Typische Werte:BA = 8 - 12 g BSB5 m-2 d-1 für Abbau von BSB5

= 4 - 5 g BSB5 m-2 d-1 für Nitrifikation

Entwicklung der Abwasserreinigung

Grobstoffe 1900 Ästetik 1 km TSS 1920 Verschlammung 2 km BSB5 1950 Bakterienwachstum 5 km

NH4+ > NO3- 1975 Fischsterben, O2 10 km

PO4 3- > FePO4 1965 Seen 50 km

NO3- > N2 1995 Nordsee 1000 km

PO4 3- > Poly P 2000 Ressourcen Global

Abwasserreinigung, Überblick

Grobstoffe, Fett, Sand Vorreinigung TSS Sedimentation Vorklärung BSB5 Aerober Abbau BAR klein

NH4+ > NO3- Nitrifikation BAR gross

NO3- > N2 Denitrifikation BAR grösser

PO4 3- > FePO4 Fällung chemisch in BAR

PO4 3- > Poly P Biol. P Elimin. BAR grösser

TP, TSS Filtration Weitergehende AR

Kleinkläranlagen

Anlagen für Einzelhäuser und Einzelobjekte (Restaurant, Molkerei, Gewerbebetrieb, ...)

Anlagen für abgelegene Weiler und Gemeinde-fraktionen mit wenigen bis max. 500 Einwohnern

Kein permanentes Betriebspersonal Grosse Belastungsschwankungen

0

20

40

60

80

100

1 10 100Verdünnung des gereinigten Abwassers

(Flusswasser / Abwasser)

Wirkungsgrad der Anlage für dieElimination von organischen Stoffen

%

anaerobe Reinigungchemische Reinigung

nur Sedimentation

Schwachbelastete BelebungsanlageSchwachbelastete Tropfkörper

Belebtschlammanlage

Sediment

Zulauf Ablauf

Der Abwasserfaulraum: 3 kammerige Grube

Hydraulische Aufenthaltszeit ca. 10 Tageca. 3 m3 pro Person

Untergrundverrieselung:Ca. 5 m2 pro Person

EntlüftungFaulraum

Versickerung von verschmutztemAbwasser mit Reinigung im Bodenkörper

ev. Grundwasser

BodenfilteranlageEntlüftung

Grundriss

mit Drainageund Ableitungzur Vorflut

Abdichtungsfolie

ZulaufAblauf

zur Vorflut

Teich 1 Teich 2 Teich 3

Vorreinigung

Abwasserteiche, Algenteiche, Schönungsteiche

Dynamische Simulation von Belebungsanlagen, DemoAnnahmen: Q = 5000 m3 d-1

Typisches Abwasser

Nitrifikation: Sommer bei 20°CWinter bei 10°C

Tagesgang im Winter Erweiterung auf Denitrifikation

Definition eines Fallbeispiels

Model der biologischen Prozesse Fliessschema der Anlage Zulaufkonzentrationen Stationärer Zustand / Anfangsbedingungen Tagesgang der Konzentrationen definieren Dynamische Berechnung Betriebsstrategien / Steuerung / Regelung