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Mechanisch-biologische Behandlung von Klaerschlamm

In Deutschland werden nach Ausbau der Abwasserreinigungsanlagen etwa 80 Mio t Klaerschlamm mit 4 Mio t Trockenmasse pro Jahr anfallen. Dabei ist besonders die Behandlung von Ueberschussschlamm wegen des hohen Anteils intrazellulaeren Wassers schwierig. Ein neuer Ansatz zur Verbesserung der Entwaesserbarkeit von Ueberschussschlamm bietet das kombinierte Verfahren aus mechanischem Zellaufschluss mit anschliessender Belueftung. Bleibt dabei ein definierter Anteil der Mikroorganismen unbeschaedigt, kann das freigesetzte Zellplasma schnell und selbstgaengig veratmet werden. Die Entwaesserbarkeit wird entscheidend verbessert und eine weitergehende Behandlung des Schlamms kostenguenstiger. Aus den bisherigen Untersuchungen im Labormassstab folgt: Die Rueckbelastung auf die Klaeranlage ist kleiner als 2 Prozent der Gesamtbelastung. Daher koennen auch bestehende Anlagen nachgeruestet werden. Die Stabilisierungszeit fuer eine landwirtschaftliche Verwertung wird verkuerzt. Durch hoehere Trockenrueckstandsgehalte wird eine Verbrennung wirtschaftlicher.

Entfernung von toxischen Schwermetallen aus industriellen Abwässern unter Verwendung immobilisierter Makroalgenbiomasse

Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, ein wirtschaftlich einsetzbares Verfahren zur Schwermetallentfernung auf der Grundlage von Algenbiomasse zu entwickeln. Die Grundlage für die Antragstellung bilden die Ergebnisse, die zur Abtrennung von Schwermetallen aus der wässrigen Phase im Sonderforschungsbereich 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 'Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer' an der Technischen Universität Berlin in der 3. und 4. Förderphase von 1997 bis 2001 unter Verwendung von Mikroalgenbiomasse erreicht wurden. Mit dem Forschungsvorhaben soll versucht werden, dem Problem der Bereitstellung preiswerter Biomasse näher zu kommen. Hierzu können marine Makroalgen, die aus dem Meer gewonnen werden oder die bereits zur Wertstoffgewinnung verwendet werden, dienen. Bisher sind in den Teilprojekten F2 und F3 des Sonderforschungsbereichs 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 30 verschiedene Mikroalgen aus unterschiedlichen Bezugsquellen eingesetzt worden. Der gegenwärtige Stand der Untersuchungen im Hinblick auf Aufnahmekapazität und -geschwindigkeit der Schadstoffe lässt Rückschlüsse auf eine erfolgversprechende technische Anwendungsmöglichkeit zu. Voraussetzung dafür ist die Lösung des Problems des durch die Kultivierungsbedingungen für die Mikroalgen noch zu hohen Preises für die Biomasse. Zeigen Makroalgen im Vergleich zu den Mikroalgen ähnliche positive Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit (Kapazität, Selektivität) für Schwermetallionen, so könnten Immobilisate auf der Basis von Makroalgenbiomasse eine Alternative darstellen. Neben den bereits im Sonderforschungsbereich 193 eingesetzten Metallen Blei, Nickel, Cadmium, Zink und Kupfer ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf weitere Metalle geplant, die als Kontaminationen in der Abwasseraufbereitung unterschiedlicher Herkunftsquellen eine wichtige Rolle spielen. Vorgesehen ist eine Erweiterung auf die Metalle Chrom (Cr+3) und Arsen (As). Der Schwerpunkt der Untersuchungen sollte auf industriell nutzbaren preiswerten Makroalgen liegen, die in großer Menge als Biomassenquelle vorhanden sind und leicht beschafft werden können.

Denitrifikation von Grundwasser im Festbettreaktor

Trinkwasser wird zu etwa 70 Prozent aus Grundwasser gewonnen, wobei hohe Nitratkonzentrationen die haeufigste Ursache fuer die Stillegung von Brunnen darstellen. Durch Senkung der deutschen Grenzwerte von 90 auf 50 mg/l NO3 sind vor allem kleine Wasserwerke und Hausbrunnen in landwirtschaftlich genutzten Gebieten betroffen. Unter diesem Aspekt soll die biologische Denitrifikation auf ihre Eignung fuer Kleinanlagen untersucht werden. Eine Laborreaktoranlage zur Denitrifikation von Grundwasser wird konstruiert und mit Festbettmaterialien aus den nachwachsenden Rohstoffen Stroh und Rindenmulch sowie dem technisch modifizierten Rohstoff Staerkekunststoffgranulat eingefahren. Bei Verweilzeiten zwischen 4 h und 50 h sowie einem Nitratzulauf von 120 mg NO3 /I werden in Abhaengigkeit von Traegermaterial und Schuettdichte in ersten Versuchen Wirkungsgrade zwischen 10 Prozent und 70 Prozent erreicht und damit auch der Ablaufwert von 50 mg/l unterschritten.

Kombination biologischer und chemischer Verfahren zur Ammoniumabscheidung aus Abwaessern

Mit Ammonium schwach belastete Abwaesser lassen sich biologisch mit sehr einfachen Verfahren reinigen. Bei sehr hoch belasteten Abwaessern koennen sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten ergeben. Von besonderer Bedeutung ist die Abscheidung des Ammoniums dann, wenn bei aerober Betriebsweise mit Biogasproduktion Ammonium in groesserem Umfang durch die biologische Umsetzung entsteht. Unsere Entwicklung, die sich ausgezeichnet bewaehrt hat, zielt darauf ab, das entstandene Ammonium durch Zugabe von Chemikalien abzuscheiden. Es liegen Ergebnisse von Untersuchungen vor, die ueber mehrere Jahre durchgefuehrt wurden. Anwendungsbereiche: Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung industrieller Abwaesser mit Biogasproduktion und integrierter Abscheidung von Ammonium.

Biologische Behandlung von Bioabfaellen, Restmuell etc.

Auf dem Gebiet der biologischen Behandlung organischer Abfaelle bestehen umfangreiche sowie jahrelange fachliche Erfahrungen und wissenschaftlich fundierte Kenntnisse. Diese umfassen die Verfahren zur Behandlung getrennt gesammelter Bioabtaelle auf aerobem und anaerobem Wege ebenso, wie die mechanisch-biologische Behandlung von Restmuell zur Verbesserung der Ablagerungseigenschaften von Siedlungsabfaellen. Eine schnelle Problemloesung ist auf diesen Gebieten in Form von Planung, Anwendung und Durchfuehrung entsprechender Verfahrens- und Anlagentechnik moeglich. Darueber hinaus kann eine Bewertung vorhandener Anlagentechnik und die Beratung mit dem Ziel der Anlagenoptimierung durchgefuehrt werden. Dies schliesst ebenso die begleitende Analyse mit ein. Hierzu werden wir nicht zuletzt auch durch die vorhandenen wissenschaftlichen Strukturen, Versuchs- und Analysemoeglichkeiten am Fachgebiet Abfallwirtschaft in die Lage versetzt.

Nachbewilligung zur Dritten Phase des Projektes: Entwicklung eines zweistufigen biologischen Verfahrens zur Reinigung von Deponiesickerwasser und industriellen Abwässern mit komplexen Stoffgemischen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel der letzten Projektphase war es, mit einer Langzeit-Praxiserprobung das zweistufige biologische Verfahren zur Deponiesickerwasserreinigung als Stand der Technik zu etablieren und zu bilanzieren. Nach der Inbetriebnahme des Technikums am Deponiestandort Schöneiche ging es in der zwölfmonatigen Laufzeit des Projektes AZ 14996/04 in den Langzeitversuchen um die Validierung der Laborergebnisse im technischen Maßstab, die verfahrenstechnische Optimierung der Anlage und um eine damit verbundene mögliche Kostenreduzierung des Systems. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Nach dem ersten Technikums-Probebetrieb wurde eine Reihe von Optimierungsmaßnahmen durchgeführt: - der Umbau des Rohsickerwasserzulaufs, - die Verwendung von Soda statt Bicarbonat für die Ammoniumoxidation in Reaktor 2, - der Einsatz von Membrandosierpumpen mit integrierten Rückschlagventilen für die Zugabe von Soda und Essigsäure, - der Einbau von zusätzlichen Polyurethan-Festbetten zur Vergrößerung der Oberfläche für die Besiedlung mit Mikroorganismen, - die Einstellung des Sollwerts für Reaktor 4 auf einen pH-Wert von 6,5, - ein Update der SPS-Steuerung der Nanofiltration zur freien Programmierung der Spülzyklen, - der Einbau eines Absperrhahns vor den Nanofiltrations-Vorfilter - und die Trennung des Nanofiltrationsablaufs vom Reaktoren-Sammelablauf zur Behälterleerung. Es wurde sowohl Rohsickerwasser der MEAB-Deponie Schöneiche als auch Sickerwasserkonzentrat der Deponie Vorketzin behandelt. Fazit: Wegen der durchgeführten Optimierungsmaßnahmen ist es prinzipiell gelungen, das Schöneicher Rohsickerwasser gemäß Anhang 51 der Abwasserverordnung aufzureinigen. In Vorketzin wurde die organische Belastung über 70% und Stickstoff über 80% reduziert. Nach Rückgang der Calciumfracht sollte es zukünftig möglich sein, mit der Zweistufen-Biologie das Sickerwasserkonzentrat ausreichend zu reinigen, da organische Belastung und Stickstoffgehalt geringer als im Schöneicher Rohsickerwasser sind. Um das Verfahren als Stand der Technik, vor allem für die Behandlung von Sickerwasserkonzentraten, zu etablieren, müssten die Laborvorgaben mit den Erfahrungen des Technikumsbetriebs kombiniert und in einer weiteren Versuchsreihe unter optimierten Bedingungen verifiziert werden.

Biologisch-Mechanische Aufbereitung (BMA) von Restmuell im technischen Massstab

Die TA Siedlungsabfall schreibt eine Vorbehandlung von Restmuell aus Haushaltungen und Gewerbe sowie von Klaerschlaemmen vor der Deponierung vor. Durch die Inertisierung werden der Sickerwasseranfall, die Gasbildung und Setzungen des Deponiekoerpers, wie fuer unbehandelte Abfaelle typisch, vermieden. Die BMA soll ein aehnlich stabiles Langzeitverhalten des Deponiegutes ermoeglichen, wie die thermische Oxidation des Restmuells. Hierfuer werden verfahrenstechnische Varianten der BMA sowie die erforderlichen Prozessparameter untersucht. Fuer die Senatsverwaltung fuer Stadtentwicklung und Umweltschutz Berlin ist von der ITU 1990 im Rahmen einer Konzeptstudie die BMA entwickelt und in mehreren Bundeslaendern weiterbearbeitet und in Grossversuchen eingesetzt worden. An dem z.Zt. im Land Brandenburg im Technikumsmassstab laufenden Modellprojekt ist die TFH im Rahmen einer Kooperation mit der ITU an der Optimierung der Mieten- und Containerrotte beteiligt. Bei der hier durchgefuehrten biologisch-mechanischen Aufbereitung von Restmuell im technischen Massstab gehen der Intensivrotte in Mieten (Stufe I) und in Rottecontainern (Stufe II) die mechanischen Aufarbeitungsschritte Anlieferung, Sichtung, Zerkleinerung und Siebung des Restmuells voraus und werden in einer der Deponie angeschlossenen Anlage durchgefuehrt. In der Stufe I werden Dreieck- und Trapezmieten unterschiedlicher Groesse und Abdeckung angelegt. Die Rottedauer betraegt 1 bis 5 Monate. Fuer die Optimierung der Intensivrotte in Containern der Stufe II stehen prozessgesteuerte Rottecontainer zur Verfuegung, die ueber eine Temperatur- und Luftregelung, Bewaesserungseinrichtungen, Sickerwassererfassung und Abluftreinigungseinheit verfuegen. Die Fraktion kleiner 60 mm wird zwei Wochen intensiv gerottet und anschliessend drei Monate in Dreiecksmieten nachgerottet. Variiert werden in den Stufen 1 und II die mechanische Aufbereitung, Umsetzintervalle, Belueftung sowie Zuschlagstoffe.

Reinigung von Grauwasser mit Hilfe von vier vertikal durchstroemten Bodenfiltern mit verschiedenen Substraten und Sumpfpflanzen (L1 48 99)

Die Eignung von Regenwasser in Zisternen (bei sachgemaesser techn. Ausfuehrung) ist fuer die Nutzungsarten WC-Spuelung, Gartenberegnung und Waeschewaschen nicht mehr umstritten. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll die Dachablaufwaesser in Regenwassernutzungsanlagen (RWNA) zu sammeln und fuer o.g. Nutzungsarten zu verwenden. Auf diese Art kann teures Trinkwasser eingespart, das Kanalisationsnetz und die techn. Klaerwerke entlastet werden. In vielen Regionen der BRD reicht jedoch der Niederschlag fuer o.g. Nutzungsarten nicht aus, so dass eine Nachspeisung der Zisterne zwingend notwendig wird. Anstelle der Nachspeisung mit Trinkwasser koennte auch gereinigtes Grauwasser zum Einsatz kommen; Voraussetzung: es ist in seiner Beschaffenheit vergleichbar mit Regenwasser. Hauptproblem sind hierbei die hohen Konzentrationen von Tensiden, die ueber die Waschmittel in das Grauwasser gelangen. Ziel des Versuches ist es das Grauwasser mittels bepflanzten Bodenfiltern so gut zu Reinigen, dass die Grenzwerte der EU-RL ueber die Qualitaet der Badegewaesser eingehalten bzw. unterschritten werden koennen.

Biologische Sanierung von belasteten Boeden

Belasteter Boden wird in der Regel verbrannt oder deponiert. Durch spezielle Bakterien und Hefen koennen die Belastungen zum Teil sehr erheblich abgebaut werden. Im Vordergrund dieses Projektes steht die Analyse der Boeden. Eine Pilotanlage ist in Planung. Der erste Abschnitt der Forschungsarbeit umfasst die Analyse von Boeden auf Mineraloelkohlenwasserstoffen in ihrer Konzentration und Zusammensetzung. Die Sanierung der Bodenproben stellte sich je nach Art der Kohlenwasserstoffe unterschiedlich dar. Der zweite Schritt der Forschungsarbeit umfasst die Analyse von Boeden auf Ruestungs- und Sprengstoffrueckstaende. Erste Erkenntnisse der Sanierungserfolge sind fruehestens Ende 1996 zu erwarten.

Sanierung der Ruestungsaltlast Hirschhagen - Reinigung nitrotoluolbelasteter Grundwaesser durch eine biologische Container-Klaeranlage mit nachgeschalteter oxidativer Stufe

In zwei vorlaufenden Verfahrensstufen konnte nachgewiesen werden, dass NT-haltige Grundwaesser mit Konzentrationen bis ueber 30000 Mikrogramm/l durch eine Kombination der Verfahrensstufen Biologie/Ozon bis auf kleiner 220 Mikrogramm/l (Biologie) und kleiner 15 Mikrogramm/l (Ozonisierung) gereinigt werden koennen. In 1993/94 wird durch einen Langzeitversuch in der 3. Stufe der Verfahrensentwicklung eine Anlage mit einer Durchsatzleistung von 1 Kubikmeter/h in der Kombination der Verfahrensstufen Biologie/UV-Wasserstoffperoxid betrieben. Aus dem Betrieb dieser Anlage sollen Kenndaten zur Entwicklung einer geplanten technischen Anlage mit einer Durchsatzleistung von 30 Kubikmeter/h abgeleitet werden.

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