Zur Entfernung der Ammoniumfracht aus Spuelfeldabwaessern wird eine zweistufige Tropfkoerperanlage mit haengenden Folienstreifen als Aufwuchsflaeche fuer Mikroorganismen errichtet, der eine vierstufige Tauchkoerperanlage nachgeschaltet ist. Die Nachklaerung erfolgt ueber Trommelbandfilter. Bei der Nitrifikationsreaktion werden pro Mol oxidiertem Ammoniumstickstoff zwei Mol Wasserstoffionen freigesetzt. Zu ihrer Abpufferung ist geplant, Soda hinzuzufuegen. Die Unterbringung der Nitrifikationsstufe in einer Halle laesst auch im Winter keine Schwierigkeiten erwarten.
Die Abwasserreinigungslage (2000 EW) soll hinsichtlich Automation, Betriebsstabilität und Betriebskosten weiter verbessert werden. Besonderes Augenmerk liegt auf der sicheren Einhaltung des Nges Überwachungswertes. Die Anlage umfasst eine vorgeschaltete Schwebebett-Denitrifikation und belüftete getauchte Festbetten für den C-Abbau und die Nitrifikation.
Das beantragte Forschungsvorhaben hat zum Ziel, anerkannte Simulationsmodelle für die Kohlenstoff- und Stickstoffelimination so an die Gegebenheiten anderer Klimazonen anzupassen, dass sie effizient zur Auslegung und Betriebsoptimierung von Abwasserreinigungsanlagen genutzt werden können. Die Simulation wird zudem als Werkzeug genutzt, das einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung und Absicherung von Bemessungsrichtlinien für das Belebungsverfahren, Tropf- und Tauchkörperanlagen sowie Anaerob- und Teichanlagen im internationalen Raum leistet. Die Modelle (Activated Sludge Model No.1 und No.3 (ASM 1 und ASM 3)) der IWA Task Group on Mathematical Modeling for Design and Operation of Biological Wastewater Treatment sind in Deutschland und im Ausland zur Beschreibung von biologischen Abbauvorgängen in Belebungsanlagen außerordentlich anerkannt. Die Modellierung mit diesen Ansätzen wird an zahlreichen ausländischen Universitäten gelehrt, da sie u.a. äußerst flexibel bei verschiedenen Temperaturen, Abwasserzusammensetzungen, Hemmungen und Sauerstoffeinträgen einsetzbar sind. Die in der Praxis oft kritische Frage welcher Berechnungsansatz in welcher Region im Ausland Gültigkeit hat und wie dieser anzuwenden ist, stellt sich bei der Anwendung der IWA-Modelle so nicht. Es ist jedoch unabdingbar, dass diese Modelle und deren Anwendung so vereinfacht wird, dass sie für verschiedene Länder und Klimazonen nutzbar sind. Von besonderer Wichtigkeit ist eine Vereinfachung bei der Kalibrierung der Ansätze, die Elimination weniger wichtiger Prozesse sowie die Reduzierung der Anzahl der zu messenden biologischen/chemischen Parameter und Zulaufgrößen. Dadurch wird es möglich, die Ansätze kostensparend im Rahmen von Ausschreibungen, bei der Einschätzung von Marktchancen, bei der Visualisierung von Ergebnissen, der 'Vorabbemessung' vor Ort am Notebook und im Besonderen bei Betreibertätigkeiten einzusetzen. Neben der Berechnung von Belebungsanlagen werden darüber hinaus im Projekt Anaerobanlagen (ADM 1), Biofilmanlagen und Teichanlagen modelliert.
Forschungsziel ist die Evaluierung und Optimierung von Abwasserreinigungsanlagen unter Berücksichtigung länderspezifischer Gegebenheiten. Das Vorhaben integriert sowohl Ergebnisse der anderen technischen Teilprojekte des Forschungsverbundes, als auch die mathematische Modellierung und ökonomische Analysen. Analysiert werden dabei verschiedene Verfahren wie Belebungsanlagen, Anaerob- und Teichanlagen, Tropf- und Tauchkörper, Festbetten, Verfahren der Schlammbehandlung und der Hygienisierung sowie Stufenausbaukonzepte. Um die Ergebnisse des Forschungsverbundes anwendungsorientiert auch anderen Nutzern zur Verfügung zu stellen, werden diese mittels eines Softwareprodukts mit einer verständlichen und visuell ansprechenden Darstellung als praktische Arbeitshilfe zur Verfügung gestellt. Die umfangreichen Daten aus der Untersuchung der Verfahren, der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sowie der Bemessung und mathematischen Modellierung werden dabei grafisch aufgearbeitet und in geeigneter Weise visualisiert. Ein entwickelter Kriterienkatalog ermöglicht dann eine objektive Bewertung und einen Variantenvergleich. In Form des Software Toolkits und eines darin integrierten Leitfadens wird dadurch Anwendern (z.B. deutschen Ingenieurbüros) ein leistungsfähiges Werkzeug für die Auslegung und Betriebsoptimierung biologischer Abwasserreinigungsanlagen zur Verfügung gestellt. Die Anwender erhalten so die Möglichkeit, anhand einer verständlichen und visuell ansprechenden Darstellung einem Entscheidungsträger technische und ökonomische Daten, sowie die Auswahlkriterien für ein Reinigungsverfahren zu präsentieren und unter Berücksichtigung eines entsprechend entwickelten Kriterienkataloges Hinweise für die Auswahl des sinnvollsten Verfahrens zu geben.
Anerkannte Simulationsmodelle für die Nährstoffelimination in der Abwasserbehandlung werden vereinfacht und an die Gegebenheiten anderer Klimazonen mit geringerer technologischer Entwicklung angepasst. In Form eines Leitfadens wird dadurch deutschen Ingenieurbüros ein leistungsfähiges, kostengünstiges Werkzeug für die Auslegung und Betriebsoptimierung biologischer Abwasserreinigungsanlagen zur Verfügung gestellt. Teilprojekt TU München: Modellierung von Belebungsanlagen mit ASM 1 & 3, Modellierung von Anaerobanlagen, Simulation von Teichanlagen. Teilprojekt FH Emden: Modellierung von Belebungsanlagen mit dem neuen kinetischen Modellansatz FUKA, Modellierung von Tropf- und Tauchkörpern. Teilprojekt ifak: Integration in ein offenes Simulationssystem, Neue Ansätze zur vereinfachten Modellierung, Methoden zur Parameter- und Szenarienverwaltung, Konzepte zur vereinfachten Anwendung für Planungen im Ausland. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse werden in das Simulationswerkzeug SIMBA (größer 150Lizenzen) vom ifak integriert. Eine langfristige Nutzbarkeit ist so sichergestellt. Des Weiteren Ergebnisverwertung durch Veröffentlichungen, Kurse und ATV/GTZ/IWA.
Anerkannte Simulationsmodelle für die Nährstoffelimination in der Abwasserbehandlung werden vereinfacht und an die Gegebenheiten anderer Klimazonen mit geringerer technologischer Entwicklung angepasst. In Form eines Leitfadens wird dadurch deutschen Ingenieurbüros ein leistungsfähiges, kostengünstiges Werkzeug für die Auslegung und Betriebsoptimierung biologischer Abwasserreinigungsanlagen zur Verfügung gestellt. Teilprojekt FH Emden: Modellierung von Belebungsanlagen mit dem neuen kinetischen Modellansatz FUKA, Modellvergleich (ASM/FUKA), Modellierung von Tropf- und Tauchkörpern. Arbeitspakete: Aufstellung des Versuchsprogramms, Datenbank 'Modellierung im Ausland', Sensitivitätsanalyse, Simulationsrechnungen, Bemessungsmodelle, Modellvereinfachung, Leitfaden. Teilprojekt TU München: Modellierung von Belebungsanlagen mit ASM 1 + 3 sowie von Anaerob- und Teichanlagen. Die Erkenntnisse werden vom ifak in das Simulationswerkzeug SIMBA (mehr als 150 Lizenzen) integriert. Eine langfristige Nutzbarkeit durch deutsche Ingenieurbüros ist damit sichergestellt. Zudem werden die Ergebnisse veröffentlicht (Tagungen, Artikel) und in die ATV-Arbeitsgruppen eingebracht.
Das Ziel ist die Aufnahme der Verbreitung von Gashydraten im nordwestlichen Schwarzen Meer sowie die Charakterisierung der biogeochemischen Prozesse an Methanaustritten.
Im Rahmen der geplanten Untersuchungen soll die wirtschaftlichste und effektivste verfahrenstechnische Loesung zur Abtrennung von Pulveraktivkohle (PAC) mit Membranverfahren in der Abwasserreinigung ermittelt werden. In der Abwasserreinigung ist der Einsatz von PAC in Ruehrreaktoren zur Entfernung von schwer abbaubaren Verbindungen durch Adsorption Stand der Technik. Beim herkoemmlichen Prozess wird die teilbeladene PAC anschliessend geflockt und durch Sedimentation und Sandfiltration vom gereinigten Abwasser getrennt, wobei fuer die Entsorgung des teilbeladenen PAC-Schlammes hohe Kosten anfallen. In frueheren Arbeiten wurde gezeigt, dass durch die Rueckfuehrung von PAC-Schlamm in den Kontaktreaktor die Adsorptionskapzitaet der PAC besser ausgenutzt werden kann und PAC-Einsparungen von ueber 50 Prozent erzielt werden koennen. Jedoch ergeben sich bei bestehenden Anlagen durch die Rueckfuehrung des Schlammes erschwerte Betriebsbedingungen, insbesondere aufgrund einer nunmehr unzureichend dimensionierten und daher ueberlasteten Abtrenneinrichtung. Weiterhin wird die Schlammproduktion kaum verringert, da der Feststoffgehalt des Schlammes hauptsaechlich durch das Flockungsmittel verursacht wird. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die bei konventionellen Einruehrverfahren zur Trennung von PAC verwendeten Verfahrensstufen Flockung, Sedimentation und Sandfiltration durch eine Membranfiltration zu ersetzen. Durch eine im Vergleich zur hydraulischen Verweilzeit des Abwassers laengere Verweilzeit der PAC kann die Beladungskapazitaet der Aktivkohle besser ausgenutzt werden. Auf den Einsatz von Flockungsmitteln kann verzichtet werden, wodurch die Schlammproduktion deutlich sinkt. Ein deutlich niedrigerer Raumbedarf der gesamten Anlage ist erforderlich. Des weiteren wird die durch den Einsatz von Flockungsmitteln verursachte Verblockung der PAC-Poren verhindert, so dass eine noch hoehere Beladung der PAC zu erwarten ist. Ferner weist der Ablauf der Anlage einen sehr niedrigen Feststoffgehalt auf, so dass eine zuverlaessige online Messung direkt im Ablauf und somit eine Steuerung/Regelung der Anlage erfolgen kann. Durch die genannten Sachverhalte koennen optimierte Betriebsbedingumngen gewaehrleistet und hohe Kosteneinsparungen gegenueber konventionellen Einruehrverfahren erzielt werden. Im Rahmen der geplanten Untersuchungen soll die wirtschaftlichste und effektivste verfahrenstechnische Loesung zur Abtrennung von Pulveraktivkohle mit Membranverfahren bei der Entfernung von schwer abbaubaren Stoffen aus dem Abwasser ermittelt werden. Hierzu werden zunaechst Membranen und entsprechende Module auf ihr Verhalten bei der Abtrennung von Pulveraktivkohle untersucht. Nach Auswahl geeigneter Membranen sollen zwei Verfahrensvarianten bei unterschiedlichen potenziellen Anwendern aufgebaut und auf Praxistauglichkeit sowie Wirtschaftlichkeit geprueft werden.
Modellversuche zu unregulierten Belüftungsbauwerken: Dipl.-Ing. Henning Schonlau, Dipl. Biol. Jörn Prochnow, Univ.-Prof.Dr.-Ing. Jürgen Köngeter, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen. 1 Einleitung: Die RWE Rheinbraun AG plant eine zusätzliche Einleitung von Sümpfungswässern aus dem Tagebau Hambach in die Erft. Dabei ist es erforderlich, das Sümpfungswasser, welches bei einer Temperatur von bis zu 27 Grad Celsius einen Sauerstoffgehalt von rund 0-1 mg O2/l aufweist, so zu belüften, dass nach Einleitung in die Erft dort ein Sauerstoffgehalt von rund 4 mg O2/l in 100 Prozent der Beprobungsfälle bzw. von 7 mg O2/l in 50 Prozent der Beprobungsfälle gemessen werden kann. Bei den gegebenen Zulaufverhältnissen bedeutet dies, dass dasWasser bis zur Sauerstoffsättigung belüftet werden muss. Dabei schwanken die zu belüftenden Durchflüsse zwischen 2 und 8 m3/s. Diese Problemstellung soll mit einem über der Grasnarbe unscheinbaren, lokal begrenzten Bauwerk bewältigt werden, dass möglichst geringe hydraulische Gesamtverluste erzeugt und weitgehend wartungsfrei und ungeregelt arbeitet. Diese komplexe Aufgabenstellung wird in zwei getrennten Modellversuchen gelöst. Zunächst wird in der Versuchshalle des IWW ein Modell im Maßstab 1:5in größtenteils durchsichtiger Bauweise erstellt, um die Hydraulik zu optimieren. Danach wird ein zweiter Versuch in einem Maßstab von 1:2,5 in Situ ausgeführt, um den Sauerstoffübergang zu modellieren. Nachfolgend wird auf das Modell zur hydraulischen Optimierung des Bauwerks eingegangen. Ziel des physikalischen Modellversuchs in der Versuchshalle ist es, die Form des Überfallbauwerks dahingehend zu optimieren, dass die eingetragene Luftmenge und Luftblasenanzahl maximiert wird. Daraus resultiert, dass die Blasengrößen einen möglichst großen Anteil im Bereich geringer Durchmesser aufweisen sollte. Ferner ist bei der Modifizierung der Bauwerksgeometrie darauf zu achten, dass die Gebäudehöhe zu minimieren ist.
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