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Betriebsstabile Deammonifikation mit Swinging Redox

Seit dem Jahr 2009 werden an der Technischen Universität München, vom Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Untersuchungen zur Deammonifikation im SBR durchgeführt, bei der mittels Intervallsteuerung und spezieller Regelstrategie das gleichmäßige Schwingen des Redoxpotentials (ORP) im Fokus steht. Postuliert wird bei dieser Methode die Unterstützung eines enzymgebundenen Ladungsaustauschs zur Regeneration der Biozönose im wechselnden Milieu von Oxidation und Reduktion. Die ORP-Amplituden zeigen während der aeroben und anoxischen Phasen typische Signale, die mit den Stickstoff-Konzentrationen korrelieren. Als Resümee ist herauszustellen, dass der Prozess mit Kläranlagen-Belebtschlamm und deammonifizierendem Schlamm aus vorangegangenen Untersuchungen angefahren werden kann. Gesamtstickstoff-Abbaugrade von 90 % werden bei einer Betriebs-Temperatur von 30 °C und Belastung von mehr als 380 gN/(m3 d) erreicht. Nach zwei Jahren Betriebserfahrung mit der Behandlung von KA-Zentraten aus Garching und Ingolstadt in mehreren 150 l SBR-Technikumsanlagen wurde von 2010 bis 2012 im Klärwerk Landsberg an einer Pilotanlage mit 20 m3 SBR eine automatische Steuerung entwickelt, die eine betriebsstabile Prozessführung ermöglicht. Seitdem sind im Rahmen von Master- und Studienarbeiten die optimalen Betriebsbereiche zur Deammonifikation im Technikum präzisiert worden. Um Substrat-Hemmung sowie Nitrat-Akkumulation zu vermeiden, ist bei der Prozessregelung strickt auf Konzentrationsgradienten und ORP-Amplituden-Grenzwerte zu achten. Für die Einfahrphase hat sich die Zugabe von einem Viertel Kläranlagen-Zulauf zum Zentrat bewährt, um besonders im Teillastbereich ein ausreichendes Reduktionspotential vorzugeben. Weitere Additive sind im Regelbetrieb nicht erforderlich. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass bei Voll-Last, das heißt bei einer Abbauleistung von mehr als 360 gN/(m3 d) und Zulaufkonzentrationen von 1.400 mg/l NH4-N, auch die Nitrat-Konzentration im Ablauf auf weniger als 5 % reduziert werden kann. Mit der Online-Messung von ORP, LF und pH ist der Prozess stabil zu führen. Ammonium, Nitrat und TS werden zwei bis dreimal pro Woche gemessen.

Biologische Behandlung von Metallspaenen und -schlaemmen, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind

Bei der Fertigung von Autoteilen im Mercedes Benz Werk fallen Metallspaene und Metallschlaemme an, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind. Im Arbeitsbereich Abfallwirtschaft sollen Untersuchungen zur biologischen Reinigung dieser Problemstoffe durchgefuehrt werden. Zeitgleich werden Reaktoren zur Behandlung dieser Problemstoffe konzipiert und angefertigt. Wegen der meist nicht festen Konsistenz, des zumeist hohen Fremdstoffgehaltes und der unterschiedlichen und oft problematischen Zusammensetzung ist die Verwertung oder Entsorgung der oelhaltigen Spaene und Schlaemme schwierig und kostspielig. Eine Moeglichkeit, einen Teil der Verunreinigung abzutrennen, ist das Zentrifugieren der Problemstoffe. Dabei kann ein Teil der Kuehlschmierstoffe (KSS) zurueckgewonnen werden, und der Transport der Abfallstoffe wird vereinfacht. Ausserdem ist eine thermische Entfeuchtung bzw. Wiederverwertung moeglich. Bei diesen Verfahren fuehrt die meist unvollstaendige Verbrennung zu Problemen in der Abluft und zur Zerstoerung von Elektrofiltern durch Glimmbraende. Eine Abgasnachverbrennung koennte hier die Probleme minimieren. Mit Wasch- und Extraktionsverfahren, bei denen mit Waschwasser und Tensiden gearbeitet wird, ist ebenfalls eine Trennung moeglich. Von Huettenwerken werden nur Metallspaene angenommen, wenn diese eine trocknende Vorbehandlung, mindestens in Form eines Zentrifugierens, erfahren haben. Ordnungsgemaess aufbereitete, fuer die schmelztechnische Verarbeitung vorgesehene Spaene sollten Restfeuchten von kleiner 0,3 Prozent aufweisen. Ein Recycling ohne vorherige Reinigung ist daher nicht moeglich. Erste Voruntersuchungen zur biologischen Reinigung der oelhaltigen Schlaemme bzw. Spaene haben gezeigt, dass die Verunreinigungen verringert werden koennen. Bei diesen anaeroben Versuchen wurde den oelhaltigen Abfallstoffen anaerobes organisches Material zum Animpfen zugegeben. Weitere Versuche mit unterschiedlichen Zuschlagsstoffen und veraenderten Milieubedingungen werden folgen.

Online-Optimierung eines Absorptions- und Desorptionsprozesses für die Koksofengasreinigung

In der Prozessindustrie sind die Anforderungen an die Verfahren wie preiswertes Design und umweltschonenden Betrieb vielseitig, und teilweise auch gegenläufig. Hierdurch steigt der Bedarf an flexibleren Produktionsanlagen, um den steigenden Anforderungen bezüglich der schnell wechselnden Marktanforderungen und der Umweltverträglichkeit gerecht zu werden. Ressourcenschonung und Reduzierung der Umweltbelastung sind Ziele, die die gängigen Verfahren aufgrund der sich ändernden Umweltauflagen (Reinheit der Gasemission) an die Grenzen der Wirtschaftlichkeit bringen. Die Reaktivabsorption und die anschließende Desorption stellt durch die Kombination von Stofftrennung und chemischer Reaktion in Mehrkomponentensystemen ein sehr komplexes Verfahren mit einem hohen Optimierungspotential dar. Dies gilt insbesondere für die im Rahmen des Forschungsprojektes zu untersuchende Ammoniak-Schwefelwasserstoff-Kreislaufwäsche zur Reinigung von Kokereiabgasen. Bei diesem industriell relevanten und hier exemplarisch ausgewählten Prozess basiert der konventionelle Betrieb integrierter Kolonnensysteme auf der vorherigen Auslegung für einen konstanten Betriebspunkt. In der Realität ändern sich jedoch die Randbedingungen, so dass die Prozesse am vorgegebenen Betriebspunkt nicht optimal betrieben werden können. Hier liegt die besondere wissenschaftliche Herausforderung bezüglich der Online-Optimierung, die Umweltrestriktionen sowie alle Produktanforderungen unter den gegebenen Anlagenbegrenzungen und den sich ändernden Echtzeit-Randbedingungen zur Minimierung der Betriebskosten gleichzeitig einzuhalten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird eine Methodik zur Online Optimierung entwickelt und an einer realen Anlage (AS-Kreislaufwäsche) im Pilotmaßstab erprobt und bewertet. Als Ergebnis ist ein effizientes robustes Online-Optimierungssystem zur Ermittlung optimaler Prozessführungsstrategien für dynamische nichtlineare große Systeme unter Echtzeit-Randbedingungen zu erwarten. Die zu entwickelnde Methodik der Online-Optimierung ist allgemeingültig und soll für die Optimierung anderer Prozesse übertragbar sein.

Abwasserfrachten aus Reinigungsverfahren und ihre Umweltprobleme - Art, Menge und Herkunft anorganischer Stoffe im Brauereiabwasser

Umweltfreundliche Technologien - innerbetriebliche Vermeidungsmassnahmen durch geaenderte Flaschenetikettenabloesung, groessere Gefaesseinheiten. - Kostenauswirkungen, Auswahlverfahren fuer Etiketten entwickeln, die Produktionsfolgekosten beim Abwasser verringern.

Untersuchungen zur anaeroben Reinigung des Abwassers einer Zitronensaeurefabrik

Bei der Zitronensaeureherstellung aus Melasse fallen grosse Mengen hochkonzentrierter Abwaesser an, deren Reinigung durch den Einsatz der anaeroben Verfahren wirtschaftlich tragbar wird. Die bei diesem Prozess entstehenden grossen Mengen an Faulgas koennen einen bedeutenden Teil des Primaerenergiebedarfes der Fabrik decken. Bedingt durch die Zusammensetzung des Abwassers treten eine Fuelle von Problemen mikrobiologischer und technologischer Natur auf.

Kiesvorfilter als Vorbehandlungsstufe zu Langsamsandfiltern

Eingehende Labor- und Pilotversuche haben gezeigt, dass der horizontal durchflossene Kiesfilter ein einfaches und daher vielversprechendes Verfahren fuer die Vorbehandlung von Oberflaechenwasser ist, das hohe Truebung aufweist und daher nicht direkt in einem Langsamsandfilter aufbereitet werden kann. Ziel der naechsten Projektphase ist die praktische Erprobung und Verbreitung solcher Kiesvorfilter in verschiedenen Entwicklungslaendern. Zur Zeit sind Demonstrationsanlagen in Tanzania, Kenya und Peru in Planung oder in Ausfuehrung. Weitere Projekte zeichnen sich fuer Kolumbien, Togo, Sudan und Indien ab. Ungefaehr 12 Demonstrationsanlagen in 6 verschiedenen Laendern sollen gebaut, betrieben und evaluiert werden. Der FB HYGEL uebernimmt die technische Beratung fuer die Bauprojekte, erarbeitet Vorschlaege fuer das Monitoring und evaluiert die Felderfahrungen. Sobald genuegend Felderfahrungen vorhanden sind (in 2-3 Jahren), soll das Projekt mit der Herausgabe eines Leitfadens fuer Dimensionierung, Betrieb und Unterhalt eines Kiesvorfilters abgeschlossen werden.

Qualitätsverbesserung von Rezyklaten aus flexiblen Verpackungsabfällen, Teilprojekt: Entwicklung eines Prototypen zur Durchführung der Waschtechnologie

Pressemitteilung des MKUEM: Katrin Eder: „Mit leistungsstarken und energieeffizienten Kläranlagen unsere Gewässer und das Klima schützen“

Einweihung der neu gebauten Kläranlage Arzfeld (Eifelkreis Bitburg-Prüm) – Neubau wurde vom Umweltministerium mit 9,6 Millionen Euro unterstützt – Modernes Reinigungsverfahren und energieneutrale Bilanz „Gewässer- und Klimaschutz sind zwei eng miteinander verknüpfte zentrale Herausforderungen unserer Zeit. Die Gewässerqualität leidet unter diversen Belastungen aufgrund von Nähr- und Schadstoffeinträgen sowie dem zeitweisen Austrocknen als Folge der immer häufiger und länger werdenden Trockenzeiten. Umso wichtiger sind energieeffiziente und leistungsstarke Kläranlagen – wie dieser Neubau – die sowohl dem Gewässer- als auch dem Klimaschutz Rechnung tragen. Sie helfen, die Belastungen zu reduzieren und sichern langfristig die Abwasserreinigung in der Region. Das hilft den Bürgerinnen und Bürgern wie auch der Natur“, sagte Umweltministerin Katrin Eder anlässlich der Einweihung der neu gebauten Kläranlage Arzfeld im Eifelkreis Bitburg-Prüm. Die bisherige Kläranlage Arzfeld aus dem Jahr 1988 hatte durch immer stärkere Auslastung ihre Kapazitätsgrenze erreicht und verfügte zudem nur über eine begrenzte Reinigungsleistung. Zur dauerhaften Sicherstellung der Abwasserentsorgung und des Gewässerschutzes in der Region hat sich das Verbandsgemeindewerk Arzfeld für den Bau einer neuen Anlage mit drei Reinigungsstufen im sogenannten BIOCOS-Verfahren entschieden sowie für den Bau eines neuen Betriebsgebäudes und einer Schlammbehandlung auch für die Klärschlämme anderer Anlagen. Das BIOCOS-Verfahren ist eine moderne Form der Abwasserbehandlung, die eine hohe Reinigungsleistung mit geringem Energieverbrauch kombiniert und aufgrund kompakter Bauweise auch wirtschaftlich attraktiv ist. Der geringe Aufwand an Steuerungs- und Messtechnik macht die Anlage robust und einfach zu bedienen. Die Abwasserreinigung erfolgt energieeffizient – betriebseigene Solar-Module auf den Gebäuden sorgen für einen bilanziell energieneutralen Betrieb der Anlage. Johannes Kuhl, Bürgermeister der Verbandsgemeinde Arzfeld, sagte: „Mit der neuen Kläranlage setzen wir ein klares Zeichen für unsere Region, ökologisch und technisch auf dem neuesten Stand ist es ein starkes Signal für die Lebensqualität in unserer Verbandsgemeinde.“ Andreas Kruppert, Landrat des Eifelkreises Bitburg-Prüm, ergänzte: „Ich freue mich, dass wir gemeinsam mit Land, Verbandsgemeinde und Werken dieses bedeutende Projekt umsetzen konnten. Die Kläranlage ist ein wichtiger Beitrag für eine nachhaltige Entwicklung im Eifelkreis und ein positives Beispiel dafür, wie moderne Technik, Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit Hand in Hand gehen können.“ SGD-Nord-Präsident Wolfgang Treis bedankte sich bei seinen Mitarbeitenden: „Mit dem Neubau der Kläranlage Arzfeld und der Aufrüstung des Regenüberlaufbeckens wurde eine zukunftsfähige Lösung für Arzfeld, Dreis, Neurath und Kickeshausen geschaffen. Dank der Landesförderung und einem Investitionsvolumen über zehn Millionen Euro konnte die Anlage nach modernstem Stand der Technik realisiert werden. Sie ist betriebssicher bis Hochwasserereignisse von HQ100 und ebnet zudem den Weg für neue Baugebiete. Mein Dank gilt den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der SGD Nord, die mit ihrer sorgfältigen Prüfung und Genehmigung die Grundlage für die Förderung geschaffen haben.“ Das Umweltministerium fördert den Neubau mit 9,6 Millionen Euro – davon rund 3,5 Millionen Euro Zuschuss, der Rest als Darlehen. In den vergangenen 20 Jahren wurden in der Verbandsgemeinde Arzfeld mehr als 25 Millionen Euro Fördergelder des Umweltministeriums in Maßnahmen zur Abwasserbeseitigung investiert. „Gerade im ländlichen Raum stellt die Abwasserbeseitigung eine besondere Herausforderung dar. Lange Entsorgungswege führen zwangsweise zu höheren Kosten als im urbanen Raum. Eine effiziente Infrastruktur ist deshalb wichtig, um diese bedeutende Aufgabe der Daseinsvorsorge dauerhaft und landesweit gewährleisten zu können. Der Schutz der Ressource Wasser ist eine zentrale Aufgabe für eine nachhaltige und zukunftsfähige Gesellschaft. Hierzu müssen Land und Kommunen – wie beim Neubau dieser Kläranlage geschehen – eng zusammenarbeiten“, sagte Katrin Eder.

Energieeffiziente Abwasserbehandlung

Kläranlagen sind energetische Großverbraucher. Sie sollen nach Vorgabe der Abwasserverordnung so errichtet, betrieben und benutzt werden, dass eine energieeffiziente Betriebsweise ermöglicht wird. Das bei der Abwasserbeseitigung vorhandene Einsparpotenzial soll genutzt werden, soweit dies technisch möglich und wirtschaftlich vertretbar ist. Der Stromverbrauch von Kläranlagen ist abhängig vom eingesetzten Reinigungsverfahren, aber auch von den örtlichen Randbedingungen wie etwa unterschiedliche Gefälle im Einzugsgebiet und damit Energiebedarf bei Pumpen. Kleine Kläranlagen haben außerdem in der Regel einen spezifisch höheren Energiebedarf als große. Der größte Anteil der verbrauchten Energie kommt in der biologischen Behandlung zur Belüftung der Becken zum Einsatz. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auf der Seite www.wasser.rlp-umwelt.de

Bodensanierung Reinigung oelkontaminierter Feinkornschlaemme mittels Ultraschall - Impulswaesche

Feinkoernige Sedimentschlaemme, die mit Schadstoffen belastet sind, stellen fuer herkoemmliche Bodenwaschanlagen ein grosses Problem dar. Boeden, bei denen die Schluffraktion ( kleiner 63 mym) mehr als 30 Prozent betraegt, koennen meist nicht mehr wirtschaftlich in Bodenwaschanlagen behandelt werden. Bislang mussten kontaminierte Feinkornschlaemme deponiert oder verbrannt werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Desweiteren sind weite Transportwege noetig um die Schlaemme zu den Entsorgungsanlagen zu bringen. Kontaminierte Gewaessersedimente oder auch Schlaemme aus Oelabscheidern von Tankstellen und Waschplaetzen weisen jedoch haeufig Schluffanteile von 50 - 70 Prozent auf. Um diese Feinkornschlaemme von den anhaftenden organischen Schadstoffen zu befreien, bedarf es einem effektiven Energieeintrag. Je kleiner die zu reinigenden Partikel werden, desto schwieriger wird es, mechanische Scher- und Reibungskraefte auf die Partikel zu uebertragen. An der Fachhochschule Ostfriesland beschaeftigte man sich daher mit dem Problem der Energieuebertragung auf die Bodenpartikel. Hierbei wurden zwei Wege verfolgt. Als eine Moeglichkeit der Energieuebertragung wurde versucht, die noetigen Energieeintraege mit Druckluft zu realisieren. Dazu wurde ein Reaktor gebaut, in dem der kontaminierte Boden eingebracht und mittels Druckluftkanonen hohe Scherkraefte eingebracht wurden. Bei diesen Verfahren stellte sich aber nicht der gewuenschte Erfolg ein. Desweiteren war mit dieser Methode kein kontinuierlicher Betrieb moeglich. Als zweiter Weg wurde der Energieeintragung durch eine Beschallung mit Ultraschall erprobt. Bei diesem Verfahren stellte sich der gewuenschte Erfolg im Labormassstab ein, so dass in Form einer Pilotanlage das Verfahren in die Praxis umgesetzt wurde. Das Projektteam hat die Impulswaesche in einen handelsueblichen 20-Fuss Rollcontainer eingebaut. Damit ist eine groesstmoegliche Flexibilitaet erreicht worden. Die Behandlung von verunreinigten Boeden kann vor Ort durchgefuehrt werden. Die gereinigten Boeden werden somit gleich wieder vor Ort eingebaut, so dass aufwendige Transporte entfallen.

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