Prozesswasserbahndlung Kohlfurth

Projektdaten
AntragstellerWupperverband
PartnerWiW mbH - Atemis GmbH
Beginn des Projektes2005
Abschluss des Projektes2009
FördermittelgeberMUNLV NRW
Fördersumme479.320 € + 252.833 €
Ziel des Projektes

Auf Grund der Verschärfung des Stickstoff-Überwachungswerts auf 13 mg/l für Kläranlagen mit einer Anschlussgröße von mehr als 100.000 Einwohnerwerten durch die EU-Kommunalabwasserrichtlinie und deren Umsetzung in nationales Recht in Form der novellierten Abwasserverordnung mussten viele Kläranlagen ausgebaut werden. Eine kostengünstige Alternative zu einem weiteren Anlagenausbau kann in vielen Fällen eine separate Stickstoffelimination im Teilstrom aus dem mit Stickstoff hoch belasteten Prozesswasser der Schlammbehandlung sein, wodurch eine deutliche Entlastung der Hauptstrombiologie erreicht werden kann. Durch den mit der Membrantechnik erreichbaren hohen Feststoffgehalt wird das für die Prozesswasserbehandlung notwendige Reaktorvolumen reduziert, wodurch die Nutzung von z.B. kleineren Eindickern oder Speicherbehältern möglich wird.

Das Prozesswasser besitzt ein sehr niedriges C/N-Verhältnis, so dass eine Stickstoffelimination mittels konventioneller Nitrifikation/Denitrifikation nur unter Zudosierung erheblicher Mengen an externem Kohlenstoff möglich ist, wodurch erhöhte Betriebskosten entstehen. Die autotrophe Deammonifikation kommt dagegen ohne den Einsatz von organischem Kohlenstoff aus. Sie besteht aus zwei aufeinander aufbauenden Teilprozessen. In einem ersten Schritt wird Ammonium partiell zu Nitrit oxidiert und anschließend das verbliebene Ammonium mit dem gebildeten Nitrit unter anoxischen Bedingungen zu elementarem Stickstoff umgewandelt. Dieses Verfahren bietet sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile gegenüber einer konventionellen Nitrifikation/Denitrifikation.

Die Eignung einer Kombination aus Membrantechnologie und Deammonifikation zur Teilstrombehandlung von Prozesswasser wurde erstmals großtechnisch im Rahmen dieser beiden Forschungsvorhaben untersucht.

Arbeitsprogramm

In einer ersten Versuchsphase wurde die Prozesswasserbehandlung als konventionelle Nitrifikation/Denitrifikation betrieben, wofür die Anlage mit Überschussschlamm aus der Hauptstrombiologie angeimpft und für die Denitrifikation eine externe Kohlenstoffquelle dosiert wurde.
Anschließend wurde die Anlage schrittweise in eine Deammonifikation überführt. Hierfür wurde zuerst die partielle Nitritation etabliert, wofür verschiedene Verfahrenstechniken (Auswaschbetrieb, Sauerstofflimitierung und intermittierende Belüftung) erprobt wurden. Nach Einstellung geeigneter Betriebsbedingungen für die Deammonifikation wurde die Anlage mit einer deammonifizierenden Biomasse angeimpft und die Kohlenstoffdosierung außer Betrieb genommen.

Ergebnisse

Die Untersuchungen an der Prozesswasserbehandlungsanlage in Kohlfurth haben gezeigt, dass der Einsatz der Nitritation/Denitritation in Verbindung mit Membrantechnik möglich ist und dass die Voraussetzungen für die Etablierung einer Deammonifikation in Verbindung mit Membrantechnik erfüllt werden können. Die Anreicherung der für die Deammonifikation erforderlichen Mikroorganismen (Planctomyceten) konnte auf Grund zu geringer Reaktortemperaturen im Forschungszeitraum nicht abgeschlossen werden. Für eine Behandlung des gesamten anfallenden Prozesswassers der Kläranlage muss im Nachgang dieses Projektes zum einen das Temperaturniveau in der Anlage durch externe Wärmezufuhr erhöht und zum anderen die Flockenstruktur und damit die Filtrierbarkeit des Belebtschlamms verbessert werden.

Nutzen für den Wupperverband

Durch den Betrieb der Prozesswasserbehandlung wird die Hauptstrombiologie der Kläranlage deutlich entlastet, so dass die Stickstoffablaufwerte gesenkt werden können. Zusätzlich kann der Sauerstoffbedarf für die Nitrifikation und der Kohlenstoffbedarf für die Denitrifikation deutlich reduziert werden. Hierdurch kann zum einen Belüftungsenergie eingespart und gleichzeitig mehr Kohlenstoff in der Vorklärung abgeschieden und im Faulturm in energiereiches Faulgas umgewandelt werden. Insgesamt kann damit sowohl die Reinigungsleistung als auch die Energiebilanz der Kläranlage verbessert werden.

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