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Nereda®-Verfahren auf der Kläranlage Altena

Der Ruhrverband betreibt für seine Mitglieder über 60 Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen und reinigt dort die Abwässer von mehr als zwei Millionen Menschen und zahlreichen Gewerbebetrieben. Die Kläranlage im sauerländischen Altena wurde 1984 mit einer Ausbaugröße von 52.000 Einwohnerwerten (EW) in Betrieb genommen. Die biologische Reinigung erfolgt derzeit nach dem Belebungsverfahren. Im Faulbehälter wird der Schlamm anaerob stabilisiert, dann maschinell entwässert und anschließend einer thermischen Verwertung zugeführt. Der Kläranlagenstandort soll umfassend saniert und an die seit den 1980er Jahren deutlich gesunkene Einwohnerzahl angepasst werden (zukünftige Ausbaugröße 20.000 EW). Ein Ziel der Umbaumaßnahmen ist es, die Anlage künftig ohne eigene Schlammbehandlung als so genannte Satellitenanlage, also von einer benachbarten Kläranlage aus, zu betreiben. Die geringe Flächenverfügbarkeit und die eingeschränkte Zugänglichkeit des Geländes für schweres Baugerät stellten wesentliche Herausforderungen für die Neuplanung dar. Auf Basis der Ergebnisse einer umfangreichen Machbarkeitsstudie wurde vom Ruhrverband die Umsetzung des Nereda ® -Verfahren als die vorteilhafteste Lösung für die Erneuerung der biologischen Reinigungsstufe ausgewählt. Das Nereda ® -Verfahren ist ein neuartiges biologisches Abwasserreinigungsverfahren, in dem die Bakterien durch eine spezielle Reaktorgestaltung und gezielte Betriebsführung anstelle von Flocken kompakte „Granulen“ ausbilden. In diesen Granulen laufen die verschiedenen biologischen Prozesse der Abwasserbehandlung in den inneren anaeroben Bereichen und den äußeren aeroben Bereichen gleichzeitig ab. Das Verfahren basiert auf einem modifizierten Sequencing Batch Reactor (SBR)-Betrieb, bei dem Beschickungs- und Ablaufphase, Reaktionsphase und Sedimentationsphase zyklisch aufeinander folgen. Überschüssiger Schlamm wird regelmäßig abgezogen und zur Weiterbehandlung auf eine benachbarte Kläranlage verbracht. Im Vergleich zu konventionellen biologischen Reinigungsverfahren nach dem Stand der Technik ergeben sich beim Nereda ® -Verfahren deutliche betriebliche und wirtschaftliche Vorteile durch den geringeren Flächenbedarf, eine hohe Robustheit des Verfahrens sowie geringere Betriebskosten und verminderten Wartungsbedarf. Eine moderne Mess-, Steuer- und Regeltechnik mit Online-Überwachung und Fernzugriff ist Bestandteil des Verfahrens. Mit der neuen Anlage und dem neuen Verfahren soll eine weitestgehend biologische Phosphorelemination erfolgen. So kann im Vergleich zum Ist-Zustand eine Einsparung von Fällmitteln für die chemische Phosphatfällung um voraussichtlich etwa 75 Prozent realisiert werden. Insgesamt wird mit der neuen Technologie eine deutliche Verbesserung der Ablaufwerte erwartet. Zusätzlich wird im Vergleich zum Ist-Zustand für die Kläranlage in Altena mit dem Nereda®-Verfahren eine Verringerung des Energiebedarfs um mindestens 30 Prozent erwartet. Insgesamt ergeben sich Einsparungen von 130 Tonnen CO 2 pro Jahr bzw. 7,6 Kilogramm CO 2 pro EW und Jahr. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Ruhrverband Bundesland: Nordrhein-Westfalen Laufzeit: seit 2019 Status: Laufend

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.3: Entwicklung der biotechnologischen Filterkomponenten und der mikrobiellen Herstellungsprozesse der Enzyme

Dampfkraftwerk Dürnrohr: Reduzierung der Katalysatorinstandhaltungskosten

Ausgangssituation: Das Dampfkraftwerk Dürnrohr ist mit einer SCR (Selectiv Catalytic Reduction) Entstickungsanlage im Rauchgasstrom ausgestattet. Durch Alterung der Katalysatoren ist eine Erneuerung einer Katalysatorlage erforderlich. Zusammenfassung: Verfahren zur Reaktivierung (Waschen) der Katalysatoren sollen getestet und speziell für diese Anlage erprobt werden. Innovation: Durch die Vermeidung einer Nachladung können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Bisher liegen bei keinem unserer Kraftwerke Erfahrungen mit der Reaktivierung des Katalysators vor. Nutzen: Der Verbund erwirbt Know-how auf dem Gebiet der Katalysatorreaktivierung, was auch für künftige Anwendungen eine bedeutende Verbesserung der Wirtschaftlichkeit darstellt.

Abwasser Abwasser

... ist das durch häuslichen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Eigenschaften veränderte Wasser (Schmutzwasser), sowie das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen gesammelt abfließende Wasser (Niederschlagswasser) und das sonst in die Kanalisation gelangende Wasser (Fremdwasser). Als Abwasser gelten auch die aus Anlagen zum Behandeln, Lagern und Ablagern von Abfällen austretenden und gesammelten Flüssigkeiten. Die wichtigste Aufgabe der kommunalen Abwasserbeseitigung ist die Durchführung von Maßnahmen des Gewässerschutzes mit vertretbarem Aufwand und wirtschaftlich hohem Wirkungsgrad. Sie leistet außerdem einen wesentlichen Beitrag zum Schutz der Siedlungsgebiete vor Überflutungen, gewährleistet die  örtliche Hygiene und hat damit einen bedeutenden Anteil bei der präventiven Gesundheitsfürsorge der Bevölkerung. Des Weiteren sichert und verbessert sie die kommunalen Entwicklungsperspektiven, indem sie eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Ansiedlung von Industrie und Gewerbe und die Erschließung neuer Wohngebiete schafft. Abwassereinleitungen aus Industrie und Gewerbe können als direkte und auch als indirekte Einleitungen erfolgen. Während bei einer direkten Einleitung das gereinigte Abwasser unmittelbar in das Gewässer gelangt, wird bei einer indirekten Einleitung das ungereinigte bzw. vorgereinigte Abwasser über eine öffentliche Kanalisation in eine öffentliche Kläranlage entsorgt. In der Abwasserverordnung zu § 57 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) sind Anforderungen für das Einleiten von Abwasser aus den unterschiedlichsten Branchen festgelegt. Abwasser darf in Gewässer nur eingeleitet werden, wenn seine Schädlichkeit so gering gehalten wird, wie dies bei Einsatz von Reinigungsverfahren nach dem Stand der Technik möglich ist und die Einleitung mit den Anforderungen an die Gewässereigenschaften vereinbar ist. letzte Aktualisierung: 10.11.2021

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.

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.

Ressourcenschonende Reinigung von Mehrwegflaschen (ReFla)

Thermische Trenntechnik

Unter thermischen Trennverfahren versteht man die Destillation, Rektifikation, Extraktion, Adsorption, Absorption und die Chromatographie. Diese Verfahren werden eingesetzt fuer: - die Trennungen von fluessigen Substanzgemischen bestehend aus organischen und anorganischen Loesungsmitteln und Wasser, - die Reinigung fester Stoffe (z.B. Mutterboeden) von fluechtigen Substanzen - die Trennung nicht-fluechtiger biologischer Substanzen sowie fuer die Abluftreinigung. Fuer diese Trennverfahren koennen die notwendigen Grunddaten ermittelt, Verfahrensvarianten im Computer simuliert und ein RI-Fliessbild erzeugt werden. Weiterhin stehen experimentelle und theoretische Methoden zur Bestimmung der Fluechtigkeit von reinen Stoffen oder Gemischen zur Verfuegung. Anwendungsbereiche: Eine moegliche Anwendung liegt z.B. in der Berechnung des maximal moeglichen MAK-Wertes in geschlossenen Raeumen.

Adsorptive Abwasserreinigung

Die adsorptive Abwasserreinigung gewinnt zunehmend an Bedeutung als Ergaenzung zu biologischen Reinigungsverfahren: Insbesondere bei hochbelasteten Abwaessern muss man damit rechnen, dass die biologische Reinigung allein nicht zum Ziel fuehrt. Die adsorptive Nachreinigung der biologisch vorgereinigten Abwaesser ist vom wirtschaftlichen Standpunkt dann in Betracht zu ziehen, wenn es gelingt, auf eine Regenerierung des Adsorptionsmittels entweder zu verzichten oder mit besonders einfachen Verfahren durchzufuehren. Im Rahmen des Projekts wird als Adsorptionsmittel Braunkohlenkoks verwendet. Dieser Braunkohlenkoks ist im Vergleich zur Aktivkohle ausserordentlich preiswert. In einem neuen verfahrenstechnischen Geraet der mehrstufigen Wirbelschicht mit kontinuierlichem Durchlauf von Wasser und Adsorbern soll die Beladung des Braunkohlenkokses untersucht werden. Auf eine Regenerationsstufe wird verzichtet, da der Koks als Brennstoff fuer die Verbrennung des bei der Abwasserreinigung anfallenden Schlamms verwendet wird. Die mit diesem Verfahren zusammenhaengenden Fragen sollen im Rahmen des Projekts geklaert werden.

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.

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