Gemeinde Tuchenbach Erneuerung und Erweiterung der Kläranlage Tuchenbach Berechnung ... · 2019....

Unterlage 7

Gemeinde TuchenbachSchulplatz 2, 90587 Tuchenbach

Gemeinde Tuchenbach

Erneuerung und Erweiterung

der Kläranlage Tuchenbach

Berechnung und Bemessung der Anlagen

zum Bauentwurf zur wasserrechtlichen Genehmigungvom 22. Oktober 2018

Vorhabensträger: Entwurfsverfasser:

............................................. .......................................................

1. BürgermeisterLeonhard Eder Jürgen Wagner

Gemeinde Tuchenbach Ing.-Büro f. Tiefbau WAGNER GmbH

Schulplatz 2 Gundekarstraße 4790587 Tuchenbach 90574 Roßtal

637 KA BB 10 E01

Berechnung und Bemessung der Anlagen Erneuerung und Erweiterungder Kläranlage Tuchenbach

-

Inhaltsverzeichnis

1. Allgemeines........................................................................................................................................3

2. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen.........................................................................................3

2.1. Gesamteinzugsgebiet / Abwasseranlage.............................................................................................32.2. Gemeindestruktur / Einwohnerentwicklung..........................................................................................42.3. Kläranlage............................................................................................................................................52.4. Vorfluter................................................................................................................................................52.5. Wasserrechtliche Gegebenheiten........................................................................................................62.6. Fremdwasser.......................................................................................................................................72.7. Wasserverbrauch / Schmutzwasseranfall............................................................................................72.8. Tagesspitzenwert.................................................................................................................................72.9. Auswertung der gemessenen Zulauffrachten......................................................................................8

3. Abwasserfrachten..............................................................................................................................9

3.1. Trocken- und Regenwetterzufluss zur Kläranlage Tuchenbach..........................................................93.2. Schmutzfrachten im Zulauf................................................................................................................103.3. Schmutzfrachten im Zulauf der Belebung..........................................................................................103.4. Konzentrationen im Zulauf der Belebung...........................................................................................103.5. sonstige Bemessungswerte...............................................................................................................103.6. Rückbelastung...................................................................................................................................103.7. Bemessungsschlammalter und Temperatur......................................................................................11

4. Bemessung der biologischen Stufe...............................................................................................11

5. Bemessung des Schlammstapelbehälters....................................................................................21

6. Mechanische Abwasserreinigung..................................................................................................22

7. Betrieb während Bauphase.............................................................................................................22

8. Einleitungsstelle..............................................................................................................................22

aufgestellt durch: km - 2 -Ing.-Büro f. Tiefbau WAGNER Gm

bH

V:\637 KLA Tuchenbach\office\Planung\WR\0700 Berechnung und Bemessung der Anlagen.odt


1. Allgemeines - Allgemeines

1. Allgemeines

Für die Kläranlage Tuchenbach gilt die Größenklasse 2. Gemäß dem derzeit gültigen

Merkblatt 4.4/22 des Bayerischen Landesamts für Umwelt ergeben sich daraus für die

Abwasserbehandlung weitergehende Anforderungen. Unter anderem werden auch die

derzeit gültigen Regelwerken (u. a. ATV-DVWK-A 198 „Vereinheitlichung und Herlei-

tung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen“, DWA-A 131 „Bemessung von ein-

stufigen Belebungsanlagen“, DWA-M 210 „Belebungsanlagen mit Aufstaubetrieb

(SBR)“) berücksichtigt.

2. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen

2.1. Gesamteinzugsgebiet / Abwasseranlage


bH


Abbildung 1: Einzugsgebiete Tuchenbach


2.2. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen - Gemeindestruktur / Einwohnerentwicklung

Ermittlung des Anschlusswertes:

Einwohner zum Jahresende 2017: 1.339 E

Baugebiete: 165 E

Baulückenschließung: 396 E

Summe 1.900 E

Gemäß den Vorgaben der Gemeinde Tuchenbach wird der Kläranlage für die weitere

Bemessung ein Anschlusswert von 2.000 EW zugrunde gelegt.

2.3. Kläranlage

Der Drosselabfluss zur Kläranlage beträgt maximal:

Qm = Qdr,RÜB3 + Qdr,SKO2 = 8,0 l/s + 6,0 l/s = 14 l/s

2.4. Vorfluter

Vorfluter ist der Tuchenbach, der bei Veitsbronn in die Zenn mündet und zum Einzugs-

gebiet der Rednitz gehört.

Im Bereich des Vorhabens sind keine ausgewiesenen Schutzgebiete bekannt.

Der Tuchenbach hat entsprechend dem Gewässeratlas im betrachteten Bereich folgen-

de Gewässerdaten:

Gewässerfolge: Tuchenbach-Zenn-Rednitz-Regnitz-Main-Rhein

Gewässerordnung: III. Ordnung

Einzugsgebietsgröße: AE = 7,63 km²

mittlerer Niedrigwasserabfluss: MNQ = 4,0 l/s

Mittelwasserabfluss: MQ = 17 l/s

10-jährlicher Hochwasserabfluss: HQ10 = 730 l/s

Entsprechend der Tabelle 3 des Merkblattes DWA-M 153, Kap. 6.3, S.17, kann der Tu-

chenbach als „kleiner Flachlandbach“ mit einer zulässigen Regenabflussspende von

qr = 15 l/(s*ha) eingeordnet werden, da er im Bereich der Einleitungen einen Wasser-

spiegel weniger als 1 m hat.

Im Bereich des Gemeindegebietes Tuchenbachs sind keine amtlichen Überschwem-

mungsgebiete festgelegt.


bH



2.5. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen - Wasserrechtliche Gegebenheiten

2.5. Wasserrechtliche Gegebenheiten

Der Änderungsbescheid vom 15.04.2016 für die Kläranlage Tuchenbach enthält folgen-

de Überwachungswerte:

Anforderungen an die Einleitungsstelle

CSB < 90 [mg/l]

BSB5 < 20 [mg/l]

Nges < 40 [mg/l]

Pges < 8,5 [mg/l]

pH-Wert 6,5 - 9,0

Jahresschmutzwassermenge 57.000 m³

max. Abfluss 14,00 l/s

Tabelle 2: Anforderungen aus dem bestehenden Wasserrechtsbescheid

Für die Sanierung der Kläranlage Tuchenbach sind Mindestanforderungen nach Ab-

wasserverordnung für die Größenklasse 2 (< 300 kg BSB5/d, roh) zuzüglich NH4-N und

Nges wegen der geringen Verdünnung < 10 beim Verhältnis MNQ/Qt24 zu erwarten.

Wegen den weitergehenden Forderungen an den Ablauf der Kläranlage wird eine ge-

zielte Nitrifikation (NH4-NÜW = 10 mg/l) und Denitrifikation (Nges,Ü = 20 mg/l) gefordert.

Nach dem Merkblatt Nr. 4.4/22 des bayerischen Landesamt für Umwelt liegt die Einlei-

tungsstelle der Kläranlage Tuchenbach im Bereich eines Phosphor-Handlungsgebietes.

Aufgrund der Auslegung der Anlage auf 2.000 EW muss für Pges = 2 mg/l gelten.

Zukünftige Anforderungen

CSBÜW < 90 [mg/l]

BSB5,ÜW < 20 [mg/l]

NH4-NÜW < 10 [mg/l]

Nges,ÜW < 20 [mg/l]

Pges,ÜW < 2 [mg/l]

max. Abfluss 14,00 l/s

Tabelle 3: Zukünftige Anforderungen an die Einleitungsstelle


bH



2.6. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen - Fremdwasser

2.6. Fremdwasser

Das Messprotokoll für Fremdwasser der Gemeinde Tuchenbach für die Kläranlage Tu-

chenbach stellt für das Jahr 2017 einen Fremdwasseranteil von 11,94 % fest.

Für die Bemessung der Anlage wird ein Fremdwasseranteil von 15 % festgelegt.

2.7. Wasserverbrauch / Schmutzwasseranfall

Das Messprotokoll für Fremdwasser zeigt eine Jahresschmutzwassermenge im Zufluss

im Jahr 2017 von 60.827 m³. Bei 1.339 angeschlossenen Einwohnern und einem

Fremdwasseranteil von 11,94 % ergibt sich ein aktueller täglicher Wasserverbrauch

von:

ws = (((60.827 m³/a * (1-0,1194))/1339)/365)*1000 = 109,6 l/(E*d); Gl. (1) DWA-M 182

Für die Bemessung wird ein einwohnerspezifischer täglicher Wasserverbrauch von

ws = 120 l/(E*d) gewählt.

2.8. Tagesspitzenwert

Der Tagesspitzenwert wird mit dem Wert x = 15 h angesetzt


bH



2.9. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen - Auswertung der gemessenen Zulauffrachten

2.9. Auswertung der gemessenen Zulauffrachten

Die folgende Abbildung zeigt das Messprotokoll und die Auswertung der 2-h Mischpro-

ben der Kläranlage Tuchenbach vom 19.04.2018:

Die folgende Abbildung zeigt das Messprotokoll und die Auswertung der 2-h Mischpro-

ben der Kläranlage Tuchenbach vom 25.04.2018:

B2h,KN,ZB,max B2h,KN,ZB,dM


bH


Proben vom 19.4.2018 06:30 Uhr bis 20.04.2018 06:30 UhrWetter: trocken

Wetter Vortag: trocken (Donnerstag – Freitag)Angeschlossene EW: 1339

Konzentrationen im Zulauf zur Kläranlage

Messung UhrzeitZulauf C,CSB [mg/l] C,NH4-N [mg/l] Ablauf

m³ m³1 06:30 – 08:30 25 976 96,8 16,2 162 08:30 – 10:30 19 1061 66,3 13,3 223 10:30 – 12:30 20 714 44,3 10,2 184 12:30 – 14:30 11 580 38,8 7,35 125 14:30 – 16:30 13 663 48,4 9,18 116 16:30 – 18:30 17 856 51,5 8,64 127 18:30 – 20:30 22 858 30,3 9,62 158 20:30 – 22:30 18 682 36,9 8,94 199 22:30 – 00:30 14 561 62,1 8,11 17

10 00:30 – 02:3027

301 63,4 7,6519

11,12 02:30 – 06:30 343 76,4 8,46mittel mittel mittel

Summe 186 778,4 67,1 11,5 161Schmutzfrachten [kg/d] 144,8 12,5 2,1Schmutzfrachten pro Person [g/E*d] 108,1 9,3 1,6

C,Pges

[mg/l]

Proben vom 25.4.2018 06:30 Uhr bis 26.04.2018 06:30 UhrWetter: trocken

Wetter Vortag: trocken (Mittwoch – Donnerstag)Angeschlossene EW: 1339

Konzentrationen im Zulauf zur Kläranlage

Messung UhrzeitZulauf C,CSB [mg/l] C,NH4-N [mg/l] Ablauf

m³ m³1 06:30 – 08:30 22 710 63 13,5 172 08:30 – 10:30 13 670 41 8,3 173 10:30 – 12:30 21 623 38 7,9 284 12:30 – 14:30 11 708 43 8,5 115 14:30 – 16:30 13 841 44 10,4 126 16:30 – 18:30 21 1127 49 10,3 187 18:30 – 20:30 17 845 48 9,6 158 20:30 – 22:30 16 594 51 8,3 179 22:30 – 00:30 16 378 42 8,6 19

1000:30 – 06:30

24287 61 8,08

2311,12

mittel mittel mittelSumme 174 670,1 49,2 9,4 177Schmutzfrachten [kg/d] 116,6 8,6 1,6Schmutzfrachten pro Person [g/E*d] 87,1 6,4 1,2

C,Pges

[mg/l]


2.9. Ermittlung der Berechnungsgrundlagen - Auswertung der gemessenen Zulauffrachten

Die Auswertung der beiden Proben zeigt, dass die enthaltenen

Konzentrationen im Abwasser am Zulauf die geschätzten Be-

messungswerte aus dem Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 198 (April

2003) unterschreiten.

Nach DWA-A 131 Gl. (14) betrug der Stickstoffstoßfaktor im Zu-

lauf

am 19.04.2018:

am 25.04.2018:

Für eine genaue Bestimmung der maßgebenden Bemessungsfracht werden nach dem

Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 198 (April 2003) jedoch mindestens 40 Messungen benötigt.

Aus diesem Grund werden die angegebenen Konzentrationen aus dem genannten Ar-

beitsblatt entnommen.

Für die weitere Bemessung wird ein Stoßfaktor von fN = 1,5 festgesetzt.

3. Abwasserfrachten

3.1. Trocken- und Regenwetterzufluss zur Kläranlage Tuchenbach


bH


1,44fN = B

2h,KN,ZB,max / B

2h,KN,ZB,dM =

1,28fN = B

2h,KN,ZB,max / B

2h,KN,ZB,dM =

Parameter

60

CSB = 120

TS = 70

TKN = 11

P = 1,8

Roh-Abwasser

BSB5 =

Abbildung 3:geschätzte Frachten nach ATV A 198

Zusammenstellung: [l/s] [m³/h] [m³/d]

Tages-Trockenwetterzufluss: = = 3,27 = 11,8 = 282,4

Spitzentrockenwetterzufluss: = = 4,93 = 17,8 = 426,4

Regenwetterzufluss: = = 14,0 = 50,4 = 1210

Qd

Qh,d

+ Qf,d

Qt,x

Qh,x

+ Qf

Qm

Qdrossel

Einwohnerwert: E = 2000 EW

Wasserverbrauch: = 120 l/(E*d)

Tagesspitzenwert: x = 15 h

ws

Häusliches Abwasser:

Tageszufluss häuslich: = = 240,0 m³/d

Stundenzufluss häuslich: = = 16,0 m³/h

Qh,d

ws * E

Qh,x

Qh,d

* 1/x

Fremdwasserabfluss: = = 0,49 l/s = 1,76 m³/h = 42,35 m³/dQf ((Q

h,d * 0,15)/(1 – 0,15)) / 24 / 3,6

Fremdwasseranteil: 11,9 % erhöht auf 15 %:


3.2. Abwasserfrachten - Schmutzfrachten im Zulauf

3.2. Schmutzfrachten im Zulauf

Die Anlage entspricht nach Anhang 1 der Abwasserverordnung der Größenklasse 2.

3.3. Schmutzfrachten im Zulauf der Belebung

Da keine Vorklärung ausgeführt wird, kann nach DWA-A 131 keine Abminderung ent-

sprechend Tabelle 2 vorgenommen werden.

Daher gilt weiterhin:

3.4. Konzentrationen im Zulauf der Belebung

Für die Konzentrationen im Zulauf der Belebung gilt:

3.5. sonstige Bemessungswerte

Weiterhin gilt:

3.6. Rückbelastung

Für die Rückbelastung aus der Anlage werden folgende Werte angenommen:


bH


= E * 0,060 kg/(E*d) = 120,0 kg/d

= E * 0,120 kg/(E*d) = 240,0 kg/d

= E * 0,070 kg/(E*d) = 140,0 kg/d

= E * 0,011 kg/(E*d) = 22,0 kg/d

= E * 0,0018 kg/(E*d) = 3,6 kg/d

Bd,BSB5, Z

Bd,CSB, Z

Bd,TS, Z

Bd,N. Z

Bd,P, Z

= 0,5 (nach DWA-A 131)

= 0,2

Stickstoffrückbelastung: frN

Phosphorrückbelastung: frP

= 1 * E * 0,060 kg/(E*d) = 120 kg/d

= 1 * E * 0,120 kg/(E*d) = 240 kg/d

= 1 * E * 0,070 kg/(E*d) = 140 kg/d

= 1 * E * 0,011 kg/(E*d) = 22 kg/d

= 1 * E * 0,0018 kg/(E*d) = 3,6 kg/d

Bd,BSB5, ZB

Bd,CSB, ZB

Bd,TS, ZB

Bd,N. ZB

Bd,P, ZB

= = 120 / 282,4 = 425,0 mg/l

= = 240 / 282,4 = 850,0 mg/l

= = 140 / 282,4 = 495,8 mg/l

= = 22 / 282,4 = 77,9 mg/l

= = 3,6 / 282,4 = 12,8 mg/l

CBSB5,ZB

Bd,BSB5, ZB

/ Qd

CCSB,ZB

Bd,CBSB, ZB

/ Qd

XTS,ZB

Bd,TS, ZB

/ Qd

CN, ZB

Bd,N, ZB

/ Qd

CP, ZB

Bd,P, ZB

/ Qd

= 0 mg/l (nach DWA-A 131)= = 14 mg/l= = 1,4 mg/l

CNH4,AN

CN,AN

0,7 * CN,ÜW

CP,AN

0,7 * CP,ÜW


3.7. Abwasserfrachten - Bemessungsschlammalter und Temperatur

3.7. Bemessungsschlammalter und Temperatur

Für Anlagen mit Nitrifikation und Denitrifikation sowie mit gemeinsamer Schlammstabili-

sierung wird nach DWA-M 210 ein Bemessungsschlammalter von tTS = 25 d bei einer

Bemessungstemperatur von T = 12 °C gewählt.

4. Bemessung der biologischen Stufe

Die Berechnung des Biocos-Verfahren wurde anhand der o.g. Eingangsparameter von

der Firma ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH durchgeführt.

Die Bemessungsgrundlagen für dieses Verfahren beruhen im wesentlichen, wie bei der

SBR-Berechnung, auf dem Arbeitsblatt DWA-A 131 und dem DWA-M 210.


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Projekt: KA Tuchenbach2.000 EW14 l/s - 50,4 m³/h 25 d SchlammalterOhne Vorklärung Nitrifikation und DenitrifikationMischkanalisation Simultane Schlammstabilisierung

Berechnung für Belebtschlammanlagen

mit der BIOCOS®

- Technik (3-phasig)

Programm von ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbHVersion 8.8 - Stand 25.07.2018

Bearbeitung am: 10.09.2018

Bearbeiter: Weinhold

Berechnungsgrundlage : DWA-A131 / DWA-M 210 / DWA-M 229-1

BIOCOS- Parameter:

Umwälzzeit: 15 minVorabsetzzeit: 45 min Zykluszeit: 120 min

Abzugszeit: 60 min 2 h

Festlegung der EinwohnerwerteEinwohnerwert: EW = 2.000

Abwasserzufluss (Herleitung)

spezifischer Abwasserzufluss:

Spezifischer Schmutzwasseranfall : wS,d = 120 l/E/d

Häuslicher Schmutzwasserabfluss : QH,aM = 2,78 l/s

Betriebliche Einzugsgebietsfläche : AE,G = 0 ha

Betriebliche Schmutzwasserabflussspende : qG = 0,5 l/s/ha

Betrieblicher Schmutzwasserabfluss : QG,aM = 0,00 l/s

Jahresschmutzwasserabfluss : QS,aM = 2,78 l/s

Fremdwasseranteil : 15,0%

Fremdwasserabfluss : QF,aM = 0,49 l/s

Trockenwetterabfluss : QT,aM = 3,27 l/s

Divisor Tagesspitze Schmutzwasserabfluss : xQmax = 15 h/d

Auswahl mit 10 Trennkanalisation

1 Mischkanalisation Faktor Mischwasserabfluss fS,QM : 4,864 4,9

Abwassermengen:l/s m³/h m³/d

Spitzenschmutzwasserabfluss QS,max : 4,44 16,00 240,0

Fremdwasserabfluss QF,aM : 0,49 1,76 42,4

Tagesspitzenabfluss QT,max : 4,93 17,76 282,4

Mischwasserabfluss QM : 14,00 50,40 ( 1066 )

oder:explizite Vorgabe täglicher Trockenwetterabfluss QT,d,aM : 0 m³/d

explizite Vorgabe max. Zufluss QM : 0 m³/h

Abwasserzufluss (Bemessungswerte)

Maximaler Zufluss QM : 50,40 m³/h14,00 l/s

tägl. Trockenwetterabfluss QT,d,aM : 282,4 m³/d

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Abwasserfrachten

Rohwasserbelastung: Abminderung durch Vorklärung:

0,75-1 1,5-2 >2,5

CSBZ = 120,0 g/E/d 30% 35% 40%

TSZ = 70,0 g/E/d 50% 60% 65%

NZ = 11,0 g/E/d 10% 10% 10%

PZ = 1,8 g/E/d 10% 10% 10%

Abminderung durch vorgeschaltete Absetzanlage (Vorklärung) : 0 0 0

Zulaufbelastung der Belebung oder explizite Vorgabe Zulaufkonzentrationen Belebung:

CSBZB = 120,0 g/E/d CCSB,ZB = 0,0 mg/l

TSZB = 70,0 g/E/d XTS,ZB = 0,0 mg/l

NZB = 11,0 g/E/d CN,ZB = 0,0 mg/l

PZB = 1,8 g/E/d CP,ZB = 0,0 mg/l

Bemessungsfrachten Zulauf Belebung: Bemessungskonzentrationen Zulauf Belebung:

CSBZB = 240,0 kg/d CCSB,ZB = 850,0 mg/l

TSZB = 140,0 kg/d XTS,ZB = 495,8 mg/l

NZB = 22,0 kg/d CN,ZB = 77,9 mg/l

PZB = 3,6 kg/d CP,ZB = 12,8 mg/l

Explizite Rückbelastungsfaktor fR aus Biomasse durch Schlammbehandlung, falls noch nicht in o.g. Konzentrationen enthalten: 1 1 für Ja / 0 für Nein

Stickstoffrückbelastung : 0,5Phosphorrückbelastung : 0,2

Reinigungsanforderung Anforderung gemäß Slg Wasser 4.4/22:

( GK2, AFS 1, Fließgew. Min. )

CBSB5,ÜW = 20,0 mg/l 25 mg/l

CCSB,ÜW = 90,0 mg/l 110 mg/l

XTS,ÜW = 20,0 mg/l - mg/l Bemessungswerte

CNH4,ÜW = 10,0 mg/l - mg/l CNH4,AN = 0,0 mg/l

CN,ÜW = 20,0 mg/l E mg/l CN,AN = 14,0 mg/l

CP,ÜW = 2,0 mg/l E mg/l CP,AN = 1,4 mg/l

Reinigungsziel der Kläranlage und Schlammalter:

Auslegungstemperatur : TBem = 12 °C

Erforderliches Schlammalter: Aktivierung : 1 für Ja / 0 für NeinNitrifikation 9,6 d 0

mit sim. Schlammstabilisierung: 20,0 d 0

Nitrifikation und Denitrifikation 16,4 d 0mit sim. Schlammstabilisierung: 25,0 d 1

Berechnung wird für Klärsystem mit Nitrifikation und Denitrifikation

mit Schlammstabilisierung erstellt.

Schlammalter : d

Stoßfaktor der Stickstofffracht : fN = 1,5

Prozessfaktor : PF = 2,1

1 für Ja / 0 für Nein

Durchflusszeit in Stunden

25,0

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Fraktionierung des CSB

Anteil gelöster CSB : fS = 0,05

gelöster inerter CSB : SCSB,inert,ZB = SCSB,inert,AN = 42,5 mg/l

Eingabe gelöste CSB- Konzentration : SCSB,ZB = 0,0 mg/l (nicht bekannt=0)

Anteil anorganisch abfiltrierbare Stoffe : fB = 0,3 (Glührückstand)

anorganisch abfiltrierbare Stoffe : XanorgTS,ZB = 148,8 mg/l

partikulärer CSB : XCSB,ZB = 555,3 mg/l

inerter Anteil am partikulären CSB : fA = 0,3

gelöste CSB- Konzentration : SCSB,ZB = 294,7 mg/l

inerter partikulärer CSB : XCSB,inert,ZB = 166,6 mg/l

abbaubarer CSB : CCSB,abb,ZB = 640,9 mg/l

Anteil leicht abbaubarer CSB : fCSB = 0,2

leicht abbaubarer CSB : CCSB,la,ZB = 128,2 mg/l

Externe Kohlenstoffdosierung (Ethanol oder Essigsäure)

CSB aus externer Kohlenstoffdosierung : CCSB,dos = 0,0 mg/l

Schlammproduktion aus dem CSB- Abbau

CSB der Biomasse : XCSB,BM = 96,5 mg/l

inerter CSB der Biomasse : XCSB,inert,BM = 66,6 mg/l

Schlammproduktion aus Kohlenstoffabbau : ÜSd,C = 112,6 kg/d

Berechnung der zu denitrifizierenden Nitratstickstoffkonzentration

Gesamtstickstoff Zulauf Belebung : CN,ZB = 77,9 mg/l

organischer Stickstoff Ablauf Nachklärung : - SorgN,AN = 2,0 mg/l

Ammoniumstickstoff Ablauf Nachklärung : - SNH4,AN = 0,0 mg/l

Nitratstickstoff Ablauf Nachklärung : - SNO3,AN = 14,0 mg/l

in Biomasse eingebauter Stickstoff : - XorgN,BM = 6,8 mg/l

explizite Rückbelastung aus Schlammbehandlung : + XorgN,Rück = 3,4 mg/l

Stickstoff der inerten partikulären Fraktion : - XorgN,inert = 7,0 mg/l

zu denitrifizierender Stickstoff : SNO3,D = 51,5 mg/l

Sauerstoffbedarf für den Kohlenstoffabbau

Sauerstoffverbrauch für Kohlenstoffabbau : OVC = 477,8 mg/l

Sauerstoffbedarf aus leicht abbaubarem CSB : OVC,la,int = 0,0 mg/l

Sauerstoffverbrauch in der Denitrifikationszone : OVC,D = 147,4 mg/l

Vergleich Sauerstoff- Verbrauch und Sauerstoff- Dargebot sowie Denitrifikationsanteilx = 147,4 / 2,86 x 51,5 = 1,0 �

VD/VBB = 0,411

Denitrifikationsanteil : VD/VBB = 0,411

Phosphorbilanz

Wirkfaktor biologische Phosphorelimination : XP,BioP / CCSB,ZB = 0

Gesamtphosphor Zulauf Belebung : CP,ZB = 12,75 mg/l

Phosphor Ablauf Nachklärung : - CP,AN = 1,40 mg/l

in Biomasse eingebauter Phosphor : - XP,BM = 4,25 mg/l

biologische Phosphorelimination : - XP,BioP = 0,00 mg/l

explizite Rückbelastung aus Schlammbehandlung : + XP,Rück = 0,85 mg/l

zu fällender Phosphor : XP,Fäll = 7,95 mg/l

Fällung mit Eisen (Fe) : 7,95 mg/l 6,1 kgFe/dFällung mit Aluminium (Al) : 0,00 mg/l 0,0 kgAl/d

(Wirkstoff):

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Überschussschlammproduktion

Überschussschlamm aus Kohlenstoffelimination : ÜSd,C = 112,61 kg/d

Überschussschlamm aus Phosphorelimination : ÜSd,P = 15,26 kg/d

Überschussschlammproduktion : ÜSd = 127,88 kg/d

Erforderliche Schlammmasse : MTS,BB = 3197,0 kg

Schlammindex, Sinkgeschwindigkeit und Trockensubstanzgehalt

Schlammindex : ISV = 120 l/kg

Trockensubstanzgehalt : TSBB = 4,50 kg/m³

Vergleichsschlammvolumen : VSV = 540 l/m³

Anzahl der Straßen der Biologie (BB + SU) : 1 Straße(n)

Dimensionierung SU - Becken

je Strasse:

Breite SU - Becken : bSU = 5,00 m

Länge der SU-Becken : lSU = 11,00 m

Wassertiefe SU - Becken : hSU = 4,50 m

Trennwandstärke der SU-Becken : bTr,SU = 0,30 m

FSU = 55,0 m²

Volumen SU-Becken: VSU = 247,5 m³

Schlammabsetzkurve analog DWA-M 210 während der V- und A- Phase:

Erf. minimale Klarwasserzone gemäß DWA-M 210 : KWmin = 0,68 m

Vorh. Klarwasserzone am Ende der A- Phase : KW = 0,73 m �

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Minimale Klarwasserzone [m]

Schlammabsetzverlauf im SU- Becken [m]

Schlammabsetzkurve abzgl. Zulauf [m]

Absetzgeschwindigkeit [m/h]

Zulauf aus Belebung während A-Phase [m]

Zeit [min]

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Belebungsbeckengröße nach DWA-A 131VBB,ges = 710 m³

BIOCOS- Aufteilung des errechneten Belebungsbeckens nach DWA-A 131 inNitrifikations- und Denitrifikationsanteile unter Berücksichtigung der SU- Becken

Während der Umwälzzeit sowie der Vorabsetzzeit kann das SU- Beckenvolumenals Denitrifikationsanteil des Belebungsbeckens herangezogen werden.

Einbeziehen von 100,0% der Umwälzzeit ( 15 min ) : 15,0 minEinbeziehen von 33,3% der Vorabsetzzeit ( 45 min ) : 15,0 min

0,0% bei einer Gesamtzykluszeit von : 120,0 min

Anrechenbares SU- Volumen (gesamt) : VD,SU = 123,7 m³

Volumen im BIOCOS- B- Becken : VB = 586,7 m³

Erf. Denitrifikationsverhältnis nach DWA : VD/VBB,erf = 0,411

Denitrifikationsverhältnis durch SU- Becken : VD,SU/VBB = 0,174

Erf. Denitrifikationsverhältnis im BIOCOS- B- Becken : VD,B/VBB,erf = 0,237

Gew. Denitrifikationsverhältnis im BIOCOS- B- Becken : VD,B/VBB = 0,250

Vorh. Denitrifikationsverhältnis gesamt : VD/VBB = 0,424

Nachweis: Zur Schlammstabilisierung müssen 20d Schlammalter im BIOCOS- Belebungsbecken vorhanden sein

VB,20d = 568,3 m³ �

1 0

Dimensionierung BIOCOS- Belebungsbecken

je Strasse:

Erf. Volumen im BIOCOS- B- Becken : VB,erf = 586,7 m³

Wassertiefe B- Becken : hB = 4,50 m

Erf. Fläche B- Becken : FB,erf = 130,37 m²

( 2 x Breite der SU-Becken und Trennwandstärke) : bB = 10,30 m

Gew. Beckenbreite B- Becken : bB = 10,30 m

erf. Beckenlänge B- Becken : lB,erf = 12,66 m

Gew. Beckenlänge B- Becken : lB = 13,00 m

Vorh. Volumen B- Becken : VB = 602,55 m³

Vorh. Fläche B- Becken : FB = 133,90 m²

gesamte Belebung:

( 1- straßig ) Vorh. Volumen B- Becken : VB,ges = 602,55 m³

Vorh. Fläche B- Becken : FB,ges = 133,90 m²

Vorhandenes Gesamt- Schlammalter in der Biologie : tTS,vorh = 25,6 d

Sauerstoffverbrauch für Kohlenstoffabbau : OVC = 479,3 mg/l

Sauerstoffverbrauch in der Denitrifikationszone : OVC,D = 152,5 mg/l

denitrifizierter Stickstoff : SNO3,D = 53,3 mg/l

Rechnerisch vorh. Nitratstickstoff Ablauf Nachklärung : SNO3,AN = 12,2 mg/l

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Sauerstoffberechnung (gesamte Biologie)

Stoßfaktor Kohlenstoff : fC = 1,10

Stoßfaktor Stickstoff : fN = 1,50

Grenzflächenfaktor Abwasser zu Reinwasser : α = 0,70

Höhe der Belüftungsfläche über dem Beckenboden : hBL = 0,20 m

Einblastiefe : hD = 4,30 m

Aufstellungshöhe : hgeo = 320 m ü. NHN

Atmosphärischer Luftdruck : Patm = 975,4 hPa

Sauerstoffgehalt im Wasser : Cx = 2,00 mg/l

Sauerstoffsättigungskonzentration bei 20°C : Cs,20 = 9,10 mg/l

Lastfall 1: Bemessungstemperatur

Sauerstoffverbauch für Kohlenstoffelimination : OVd,C = 135,3 kgO2/d

Sauerstoffverbauch für Nitrifikation : OVd,N = 79,6 kgO2/d

Sauerstoffbedarf in der Denitrifikationszone : OVd,D = 43,1 kgO2/d

Durchschnittlicher Sauerstoffverbrauch Volllast : OVh,dM,VL = 7,16 kgO2/h

Sauerstoffverbauch bei max. Kohlenstoff (inkl. VD/VBB) : OVh,maxC = 10,06 kgO2/h

Sauerstoffverbauch bei max. Stickstoff (inkl. VD/VBB) : OVh,maxN = 11,76 kgO2/h

Sauerstoffsättigungskonzentration bei Bemessungstemp. : Cs,T = 10,78 mg/l

Erforderliche Sauerstoffzufuhr in Reinwasser : SOTRT = 21,18 kgO2/h

Lastfall 2: höchste Abwassertemperatur

höchste Abwassertemperatur : T2 = 20 °C

Vorh. Gesamt-Schlammalter bei T2 : tTS,T2 = 27,0 d

Sauerstoffverbauch für Kohlenstoffelimination : OVd,C,T2 = 143,8 kgO2/d

Durchschnittlicher Sauerstoffverbrauch Volllast : OVh,dM,VL,T2 = 7,51 kgO2/h

Sauerstoffverbauch bei max. Kohlenstoff (inkl. VD/VBB) : OVh,maxC,T2 = 10,58 kgO2/h

Sauerstoffverbauch bei max. Stickstoff (inkl. VD/VBB) : OVh,maxN,T2 = 12,23 kgO2/h

Sauerstoffsättigungskonzentration bei Bemessungstemp. : Cs,T2 = 9,10 mg/l

Erforderliche Sauerstoffzufuhr in Reinwasser : SOTRT2 = 22,38 kgO2/h

Lastfall 3: Niedrigste Abwassertemperatur (nur Nitrifikation)

niedrige Bemessungstemperatur : T3/N = 8 °C

Vorh. Gesamt-Schlammalter bei T2 : tTS,T3/N = 24,8 d

Sauerstoffverbauch für Kohlenstoffelimination : OVd,C,T3/N = 129,7 kgO2/d

Durchschnittlicher Sauerstoffverbrauch Volllast : OVh,dM,VL,T3/N = 8,72 kgO2/h

Sauerstoffverbauch bei max. Kohlenstoff (inkl. VD/VBB) : OVh,maxC,T3/N = 12,35 kgO2/h

Sauerstoffverbauch bei max. Stickstoff (inkl. VD/VBB) : OVh,maxN,T3/N = 13,84 kgO2/h

Sauerstoffsättigungskonzentration bei Bemessungstemp. : Cs,T3/N = 11,84 mg/l

Erforderliche Sauerstoffzufuhr in Reinwasser : SOTRT3/N = 24,52 kgO2/h

Zusammenfassung

Erforderliche Standard-Sauerstoffzufuhr (RW) : SOTR = 24,52 kgO2/h

oder manuelle Vorgabe Standard-Sauerstoffzufuhr (RW) : SOTR = 24,60 kgO2/h

� Bemessung für Standard-Sauerstoffzufuhr (RW) : SOTR = 24,60 kgO2/h

Standard-Sauerstoffzufuhr in belebtem Schlamm : αSOTR = 17,22 kgO2/h

Durchschn. Standard-Sauerstoffzufuhr

(Bemessungslastfall) bei Vollast (RW) : ∅SOTR = 309,5 kgO2/d

Spez. Standard-Sauerstoffzufuhr : SSOTR = 20,4 gO2/(mN³*m)

Luftbedarf feinblasige Druckbelüftung : QL,N = 280,4 mN³/h

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TECHNISCHE AUSSTATTUNG

Drucklufterzeugung --> Verdichter

Auslegungsdaten : Verdichtergewählt: Fabr. : Aerzener

max. Belüftungszeit je Stunde : 44,9 min/h Typ : GM7LDurchschn. Belüftungszeit bei Vollast : 12,6 h/d Anzahl in Betrieb = 1 Stk.

erf. Luft-Förderleistung QL,N = 280 mN³/h Q (je Verdichter) = 329 mN³/h

(gesamte Biologie) Q (Gesamt) = 329 mN³/h

Zuschlag für Druckverlust+Reserve : 120 hPa Druckstufe p = 550 hPaDruckstufe : 550 hPa

Nennleistung PN = 11,0 kW

Abgestrahlte Wärmemenge Motor : 12 % Kupplungsleistung PK = 8,5 kW

Max. Wasserspiegelerhöhung Abgestr. Wärmemenge : 7.503 kJ/h

durch den Lufteintrag : 0,8 cm Erf. Zwangsentlüftung ca. : 894 m³/h

Drucklufteinbringung --> Belüftungsgitter

Auslegungsdaten : Luftleitungenerforderlicher Innendurchmesser :

Norm-Luftmenge : 280 mN³/h Hauptleitung gesamt : 84,7 mm

Luftmenge bei 550 mbar Hauptleitung je Straße : 84,7 mmGegendruck und Endtemp.=90°C : 243 m³/h Fallleitungen : 42,3 mm

12

max. Luftgeschwindigkeit : 12,0 m/s BelüftungskerzenAnzahl Gitter / Fallleitungen je Straße : 4 (quer) Belüfteranzahl je Gitter : 11 Stk.

effektive Länge Belüftergitter : 8,90 m Gesamtanzahl Belüfter : 44 Stk.2000 Belüfterabstand : 0,89 m

Länge Belüfterschlauch je Kerze : 2000 mm tatsächliche Luft-

gew. Beaufschlagung der Kerzen : 3,2 mN³/(h*m) Beaufschlagung je lfdm : 3,2 mN³/h

3

Rezirkulationspumpe pro SU

Auslegungsdaten : Rezirkulationspumpegewählt : Fabr. : Flygt

n-facher Austausch pro Zyklus : 1,5 Typ : PP4650.412 - 3°einfacher Austausch in : 10,0 min. Anzahl pro SU : 1 Stk.

Q min - gesamt (BB - SU) = 1485 m³/h Fördermenge Q = 1760 m³/h= 413 l/s = 489 l/s

Nennleistung PN = 5,5 kW

Vorschlag Stückzahl je SU aufgrund Beckengeometrie : 1 Stk. Rohrdurchmesser : 600 mm

Ein- u. Auslaufverlust (ζ-Wert) : 1,00 Geschwindigkeit im Rohr : 1,73 m/srech. Förderhöhe : 0,18 m

Max. zulässige Durchströmung : 0,30 m/s Durchströmung : 0,05 m/s

Rückströmklappen BB-SU

Anzahl pro SU : 2 Stk. Gesamtanzahl : 4 Stk.Breite (300, 500, 800) : 800 mm wirksame Klappenfläche pro SU : 1,3 m²

Höhe : 1000 mm Durchfluss je Klappe : 880 m³/hHöhe unter WSP : 800 mm 245 l/s

Eta - Klappe - ges. : 3,5 Fließgeschwindigkeit bei Umwälzung : 0,38 m/sSonstige Verlusthöhen : 0 cm Gesamtverlusthöhe Klappe hv : 2,60 cm

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Überschussschlammpumpe

Auslegungsdaten : Schlammabzugpumpegewählt: Fabr. : Flygt

TSÜS = 8,33 kg/m³ Typ : NP3069.160MT-Ad.430

ÜS-Menge QÜS,ges : 15,35 m³/d Gesamtanzahl : 1 Stk.

Sollzeit Abzug je Zyklus : 5,0 minFördermenge Q = 19,8 m³/h

Vorgabe Anzahl je Straße : 1 Stk. = 5,5 l/s

Abzugsmenge je Pumpe und Zyklus : 1,28 m³ Nennleistung PN = 2,0 kW

erf. Förderstrom QÜS,erf je Pumpe = 15,35 m³/h

4,26 l/s Freier Durchgang : n.r. mmDruckstutzen : 80 mm

geodätische Förderhöhe : 8,0 mmanometrische Förderhöhe : 8,8 m Zeit pro Zyklus : 3,9 min

Klarwasserabzug

E-Antrieb KlarwasserabzugAnzahl je SU : 1 Stk. gewählt :

erforderlicher DN : 200

Antrieb : Auma-NormSammelleitung : Typ : SA07.6-F10/LE25.1

Anzahl je SU : 1 Stk. 2

erforderlicher Kanaltyp : 30 Nennleistung PN = 0,2 kW

Stellzeit (ca.) = 95 sAbzüge :

Erforderliche Anzahl je Sammelkanal : 2 Stk.

Hydraulik der Kläranlage

Ablaufschacht - Überfallwehrlänge je SU : 2000 mmAufstau Überfall : 2,4 cm

Verluste Ablaufkonstruktion : 3 cm

Wasserstandshöhen

Ablaufschacht :Min. Wasserspiegel im Ablaufschacht : 0,0 cmMax. Wasserspiegel im Ablaufschacht : 2,4 cm

Belebungsbecken :Min. Wasserspiegel im Belebungsbecken : 0,0 cmMax. Wasserspiegel im Belebungsbecken : 5,4 cmWasserspiegelerhöhung durch Belüftung : 0,8 cm

SU-Becken - Abzugsphase :Min. Wasserspiegel im SU-Becken : 0,0 cmMax. Wasserspiegel im SU-Becken : 5,4 cm

SU-Becken - Umwälzphase :Min. Wasserspiegel im SU-Becken : 2,0 cmMax. Wasserspiegel im SU-Becken : 8,0 cm

SU-Becken - Vorabsetz- und Abzugphase :Min. Wasserspiegel im SU-Becken : -0,6 cmMax. Wasserspiegel im SU-Becken : 5,4 cm

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BECKENGRÖSSEN

BIOCOS- Becken

Sedimentation- undUmlaufbeckenSU1V(SU1) = 247,5 m³ b= F(SU1) = 55 m² 5 m t = 4,5 m

BelebungsbeckenAnteil am ATV-Belebungsbecken

V(BB) = 602,6 m³ VD(SU1) = 61,9 m³F(BB) = 133,9 m² d=

b= t = 4,5 m 0,3 m10,3 m Sedimentation- und

UmlaufbeckenSU2V(SU2) = 247,5 m³ b= F(SU2) = 55 m² 5 m t = 4,5 m

Anteil am ATV-BelebungsbeckenVD(SU2) = 61,9 m³

Gesamtvolumen im Betrieb (Aufstau = 0,054 m) :Vergleichsvolumen Belebungsbecken : 1 x 735,0 m³ = 735,0 m³

Vergleichsvolumen SU- bzw. Nachklärbecken : 2 x 187,9 m³ = 375,7 m³Gesamtvolumen : 1110,7 m³

VorklärungVolumen Vorklärung V(VK) = ca. 0 m³

Schlammspeicher

Durchschnittlicher Schlammanfall : θ = 80,0%

Gewichteter durchschnittlicher ÜS- Anfall : ÜSd,t,θ = 100,07 kg/d

Schlammspeicherzeit : tSSp = 365 d

Trockensubstanzgehalt Schlamm : TSSSp = 3,0%

Schlammspeichervolumen VSSp = 1217,5 m³

l = 13 m l = 11 m


5. Bemessung des Schlammstapelbehälters - Bemessung des Schlammstapelbehälters

5. Bemessung des Schlammstapelbehälters

Zusammenstellung der Schlammmasse

Die Überschussschlammprodukion ist die Summe der Schlammproduktion aus dem

CSB-Abbau und der Phosphorelimination, DWA-A 131 Gl. (37):

Für die vorzuhaltende Schlammmasse (tTs = 25 d) in der biologischen Stufe ergibt sich:

Überschussschlammanfall:

Der Überschussanfall wird wie folgt berechnet:

Bei der Erweiterung der Kläranlage werden zukünftig 15,35 m³/d Überschussschlamm

anfallen.

Bei einem vorhandenen Schlammpolderbeckenvolumen von:

Vpolder,ges = 603 m³ und einem geplanten Schlammpolderbecken Vgepl = 200 m³ ergibt

sich die Füllzeit der Becken zu:


bH


= = 127,9 kg/dÜsd

Üsd,C

+ ÜSd,P

= = 3197,0 kg DWA-A 131 Gl. (39)MTS,BB

tTS

* Üsd =

= 1000 / ISV = 8,33 kg/m³ DWA-M 210 Gl. (44)

= = 15,35 m³/d

TSÜS

QÜS,d

Üsd / TS

ÜS

/ = 52,3 dVPolder,ges

QÜS,d

= 201 m³

= 201 m³

= 201 m³

= 200 m³

= 803 m³

V1,vorh

V2,vorh

V3,vorh

V4,gepl

VPolder,ges


6. Mechanische Abwasserreinigung - Mechanische Abwasserreinigung

6. Mechanische Abwasserreinigung

Der bestehende Rechen mit Sandfang wird abgebaut und durch eine Kompaktanlage

ersetzt.

Im Jahr 2017 sind 23 m³ Rechengut angefallen. Dies entspricht bei 1.339 angeschlos-

senen EW, mit einer Dichte des Rechengutes von ca. 700 kg/m³, 12,0 kg/(EW*a)

mRechengut = 23 m³/a * 700 kg/m³ / 1339 EW = 12,02 kg/(EW*a)

=> 2000 EW * 12,02 kg/(EW*a) = 24.000 kg/a => 24.000 kg/a / 700 kg/m³ = 34,3 m³/a

Somit ergibt sich ein zukünftiger Rechengutanfall von rd. 34,4 m³/a und somit rd. 24 t/a.

In der Kompaktanlage ist ein Sandfang sowie eine mechanische Einrichtung zum Ab-

zug der Schwimmstoffe integriert. Der anfallende Sand soll durch eine Sandwaschanla-

ge gereinigt werden.

Es wird mit einem jährlichen Sandanfall von ca. 2.000 EW * 2,5 l/(E*a) = 5 m³/a gerech-

net. Bei einer Dichte von 1,250 t/m³ sind dies rd. 6,25 t/a.

7. Betrieb während Bauphase

Während der Bauphase müssen die vorhandenen, sich weiterhin in Betrieb befindlichen

Anlagenteile der Kläranlage die Abwasserreinigung für die angeschlossenen Einwoh-

nerwerte von 1370 EW bewerkstelligen können. Der bestehende Nachklärteich wird

zum Vorklärteich umgebaut. Der Nachweis für den Betrieb während der Bauphase er-

folgt in einer gesonderten Unterlage

8. Einleitungsstelle

Nr. Bezeichnung AbleitungMengen

Name Einleitungsstelle Koordinaten

1 TuchenbachKLA

DN 300

Qdr, KLA = 14,0 l/s

TuchenbachE5.001

Flur-Nr. 104

YR = 4417890XH = 5487820


bH


Gemeinde Tuchenbach Erneuerung und Erweiterung der Kläranlage Tuchenbach Berechnung ... · 2019....

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