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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie1
Übung Abwasserreinigung
PD Dr. Martin DeneckeSprechstunde: Freitags, 13:30 – 14:30V15 R05 H18
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie2
A 131 „Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen“ (Mai 2000)
A 135 „Grundsätze für die Bemessung von Tropfkörpern und Rotations-tauchkörpern“ (Dezember 1999)
A 198 „Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen“(April 2003)
Die Bemessung von Kläranlagen erfolgt auf der Grundlage der Arbeitsblätter der „Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall“ (ATV-DVWK). Maßgebende Arbeitsblätter sind:
Regelwerke
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie3
1. Einleitung2. Berechnung der Zuflüsse,3. Ermittlung der EW und Größenklasse4. Berechnung der Tagesfrachten und Konzentrationen5. Stickstoffbilanz6. Phosphorbilanz7. Bemessung Belebung und Nachklärung8. Berechnung der Sauerstoffzufuhr9. Nachweis der Säurekapazität
Struktur
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie4
1. Einleitung
Planungsbeispiel Belebungsanlage mit vorgeschalteter Denitrifikation
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
Zulauf Ablauf
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie5
1. Einleitung
Belebungsverfahren
Messungen
Vorklärung
Belebung
Nach-klärung
Zulaufund Frachten
Abminderungder Frachten
N und P-BilanzDenikapazitättTS, ÜSB, BTS, VBB
Berechnungmit Belebung
Tropfkörperverfahren
Messungen
Vorklärung
Zulaufund Frachten
Abminderungder Frachten
BR, Volumen TKHöhe TKWirkungsgradNitrifikation
Berechnungmit Belebung
Tropf-körper
Nach-klärung
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2. Berechnung der Zuflüsse
Bemessungswassermengen:
hydraulischer Lastfall stofflicher Lastfall
Regenwetterzufluss = max. Zufluss
Trockenwetterzufluss = max. Fracht
max QT
Auslegung der internen Rezirkulation
Tageszufluss
QM = fS,QM * QS,aM + QFaM Qd ≈QT,d,aM
Auslegung Nachklärung für Belebungsanlagen
Frachten für Belebungs-und Tropfkörperanlagen
Größenklasse nach AbwV
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2. Berechnung der Zuflüsse
Fall 1: Berechnung nach Messdaten: A 198 empfiehlt die Nutzung von Messdaten
Fall 2: Ermittlung durch angeschlossene Einwohner, Gewerbe, Industrie etc.
Zielgrößen sind: Jährlicher mittlerer Trockenwettertagesabfluss: QTd,aM
Jährlicher mittlerer Schmutzwasserabfluss QSd,aM
Mischwasserzufluss: QM
Fremdwasserzufluss: QF,aM
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2. Berechnung der Zuflüsse
Fall 1: Berechnung nach Messdaten
QTd,aM wird ermittelt aus dem arithmetischen Mittel aller täglichen
Trockenwetterabflüsse Qt,aM [l/s] und umgerechnet in [m³/d].
QT,d,aM * 86,4 = QT,aM QT,aM/86,4 = QT,d,aM
QTd,aM wird für die Ermittlung der Frachten benötigt.
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2. Berechnung der Zuflüsse
Jährlicher mittlerer Schmutzwasserabfluss QTd,aM
QS,aM = QT,aM – QF,aM [l/s]
Fremdwasserzufluss: QF,aM
• Bestimmung durch das Nachtminimum oder Schmutzwasser• Fremdwasser wird als Jahresmittel angegeben.
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2. Berechnung der Zuflüsse
Mischwasserzufluss: QM
QM = fS,QM * QS,aM + QFaM
ländlicherBereich
< 5.000 E
Mittelstädte
5.000 –20.000 E
20.000 –100.000 E
3
6
9
Großstädte
> 100.000 E
fS,QM [-]
ländlicherBereich
< 5.000 E
Mittelstädte
5.000 –20.000 E
20.000 –100.000 E
3
6
9
Großstädte
> 100.000 E
fS,QM [-]
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2. Berechnung der Zuflüsse
Fall 2: Ermittlung durch angeschlossene Einwohner, Gewerbe, Industrie etc.
QS,aM Schmutzwasserabfluss im JahresmittelQH,aM häusliches SchmutzwasserQG,aM gewerbliches SchmutzwasserEZ EinwohnerzahlWs,d,aM täglicher Wasserverbrauch pro Einwohner im JahresmittelAE,G betriebliche EinzugsgebietsflächeqG betriebliche Schmutzwasserabflussspende86.400 s/d
Schmutzwasserabfluss berechnet: QS,aM
QS,aM = QH,aM + QG,aM = EZ * Ws,d,aM/86.400 + AE,G * qG [L/s]
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3. EW und Größenklasse
Einwohnerspezifische Frachten in g/E·d, die an 85 % der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers
Tabelle 1 A 131
Durchflusszeit in derVorklärung bei QtParameter Rohabwasser
0,5 bis 1,0 h 1,5 bis 2,0 h
BSB5 60 45 40
CSB 120 90 80
TS 70 35 25
TKN 11 10 10
P 1,8 1,6 1,6
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3. EW und Größenklasse
Berechnung der Frachten, Einwohnerwerte und Größenklasse
Tagesfracht = Qd * Konzentration [kg/d] = [m³/d] * [kg/m³]
Qd ist hier Qt,d,aM, Beispiel: 5.783 m³/d, Vorklärzeit: 0,75 h
Zulauf Vorklärung Zulauf Belebung
Konzen-trationmg/L
Fracht
Kg/d
Abminderung-
Konzen-trationmg/L
Fracht
Kg/dBSB5 280 1.619,2 45/60 = 0,75 210 1.214,4
CSB 607 3.510,2 90/120 = 0,75 455 2.632,6
TS 244 1.411,0 35/70 = 0,5 122 705,5TKN 57 329,6 10/11 = 0,90 51 296,6
P 9,2 53,2 1,6/1,8 = 0,88 8,0 46,8
EW = 1.619,2/0,06 = 26.986, GK = 4
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3. EW und GrößenklasseAnforderungen an kommunales Abwasser
entsprechend Anhang 1 der Abwasserverordnung (AbwV, 2002)
Größenklassenkg BSB5 (roh)
CSBmg/l
BSB5
mg/lNH4-Nmg/l
Nges
mg/lPges
mg/l
Größenklasse 1< 60 kg
150 40 - - -
Größenklasse 2 60 bis 300 kg 110 25 - - -
Größenklasse 3300 bis 600 kg 90 20 10 - -
Größenklasse 4600 bis 6.000 kg 90 20 10 18 2
Größenklasse 5> 6.000 kg 75 15 10 13 1
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4. Stickstoffbilanz
Stickstoffspezies
gesamter StickstoffNges
organischer StickstoffNorg = TKN - NH4-N
anorganischer StickstoffNanorg
NitratNO3-N
AmmoniumNH4-N
NitritNO2-N
Kjeldahl StickstoffTKN = Norg + NH4-N
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4. Stickstoffbilanz
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
Beispiel: SNO3,D= 65,5 – 2,0 – 1,0 - 11 – 13,9 + 4,1 = 41,73 [mg/l]
Berechnung der erforderlichen Denitrifikationskapazität (Tabelle 3, A 131).
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
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Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
4. Stickstoffbilanz
Tab. 1: Einwohnerspezifische Frachten in g/E·d, die an 85% der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers
Parameter Rohabwasser Durchflusszeit in der Vorklärung bei Qt 0,5 bis 1,0 h 1,5 bis 2,0 h BSB5 60 45 40 CSB 120 90 80 TS 70 35 25 TKN 11 10 10 P 1,8 1,6 1,6
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
CN,ZB= CN,ZV-XorgN,PS
CN,ZV= SNH4,Z+SorgN,Z+SNO3,Z
Reduktion um 9,1 %in der Vorklärung
65,5 mg/l
XorgN,PS = 6,5 mg/l (0,091 * CN,ZV)
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Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
4. Stickstoffbilanz
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
Die in der Biomasse eingebaute Stickstofffracht wird vereinfacht mit 4 – 5 % vom BSB im Zulauf der Belebung angesetzt.
Hier: 0,05 * CBSB,ZB
- 2 mg/l - 1 mg/l - 13,8 mg/l65,5 mg/l
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Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
4. Stickstoffbilanz
- 2 mg/l - 1 mg/l - 13,8 mg/l65,5 mg/l - 11 mg/l
SNO3,AN = 0,6 bis 0,8 des Überwachungswertes
SNO3,AN = 0,7 * 18 ≈ 11 mg/l
Anforderungen an das Abwasser für die Einleitungsstelle in das Gewässer nach Anhang 1 der AbwV (2002)
CSB BSB5 NH4-N Nges Pges mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Größenklassen der Anlagen kg/d BSB5 (roh)
Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe 1 (< 60 kg) 150 40 - 2 (60 bis 300 kg) 110 25 - 3 (300 bis 600 kg) 90 20 10 4 (600 bis 6000 kg) 90 20 10 18 2 5 (> 6000 kg) 75 15 10 13 1 Nges entspricht Nanorg (Summe von Ammonium-, Nitrit- und Nitratstickstoff) Überwachungstemperatur für NH4-N und Nges: TÜW = 12 °C
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie20
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
4. Stickstoffbilanz
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
- 2 mg/l - 1 mg/l - 13,8 mg/l65,5 mg/l - 11 mg/l
CNRück = 0,3 * XorgN,BM
CNRück = 0,3 * 13,8 = 4,08 mg/l
+ 4,08 mg/l
Es kann angenommen werden, dass 50 % des in die Schlammfaulung eingebrachten organischen Stickstoffs als Ammoniumstickstoff freigesetzt wird (A 131).
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4. Stickstoffbilanz
Berechnung von Wirkungsgrad und Rückführverhältnis
Erf. Denikapazität: SNO3,D/CBSB5,ZB
Art der Denitrifikation: vorgeschaltet, simultan, intermittierend
Wirkungsgrad: ηD = SNO3,D/(SNO3,AN+SNO3D)
Verhältnis Nitri./Deni VD/VBB siehe Tab. 3 A 131
Rückführverhältnis (RF) (1/(1-ηD))-1
erforderliches Rückführverh. SNH4,ZB/ SNO3,AN –1
maximaler Wirkungsgrad max ηD = 1-(1/(1+zul.RF))
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie22
4. Stickstoffbilanz
Tabelle 3 (ATV-A 131, 2000)
Richtwerte für die Bemessung der Denitrifikation
(kg NO3/kg BSB5)
VD/VBB vorgeschalteteDenitrifikation
simultane u. intermittierendeDenitrifikation
0,1 0,1 0,030,2 0,11 0,060,3 0,13 0,090,4 0,14 0,120,5 0,15 0,15
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie23
4. Stickstoffbilanz
Berechnung von Wirkungsgrad und Rückführverhältnis
Wirkungsgrad:ηD = SNO3,D/(SNO3,D+SNO3,AN) max. ηD = 1-(1/(1+zul.RF)) (Gl. 5-21 A 131)ηD = 41,7/(41,7 + 11) max. ηD = 1-(1/(1 + 4,89))ηD = 0,79 = 79 % max. ηD = 0,83 = 83 %
Rückführverhältnis: RF = (1/(1- ηD ))-1 zul. RF = SNH4,ZB/ SNO3,AN –1 (Gl. 5-19 A 131)RF = (1/(1- 0,79))-1 zul. RF = 64,8/11,0 – 1 RF = 3,76 [-] zul. RF = 4,89
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie24
5. Phosphorbilanz
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP, Rück [mg/l]
Berechnung der notwendigen Fällmittelzugabe
Fällung mit Eisen: 2,7 kg Fe/kg Pfäll; Fällung mit Aluminium: 1,3 kg Al/kg Pfäll
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CP,ZV
Zulauf Ablauf
CP,ZB
XP,Fäll
XP,BMXP,BioP
XP,PS
CP,Rück
CP, AN
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie25
Tab. 1: Einwohnerspezifische Frachten in g/E·d, die an 85% der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers
Parameter Rohabwasser Durchflusszeit in der Vorklärung bei Qt 0,5 bis 1,0 h 1,5 bis 2,0 h BSB5 60 45 40 CSB 120 90 80 TS 70 35 25 TKN 11 10 10 P 1,8 1,6 1,6
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Reduzierung der Phosphorkonzentration in der Vorklärung:
CP,ZB= CP,ZV-XP,PS
XP,PS entsprechend Tabelle 1 (A 131)
Reduktion um 11,1 %in der Vorklärung
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
6,7 mg/l
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie26
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Anforderungen an das Abwasser für die Einleitungsstelle in das Gewässer nach Anhang 1 der AbwV (2002)
CSB BSB5 NH4-N Nges Pges mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Größenklassen der Anlagen kg/d BSB5 (roh) Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe 1 (< 60 kg) 150 40 - 2 (60 bis 300 kg) 110 25 - 3 (300 bis 600 kg) 90 20 10 4 (600 bis 6000 kg) 90 20 10 18 2 5 (> 6000 kg) 75 15 10 13 1 Nges entspricht Nanorg (Summe von Ammonium-, Nitrit- und Nitratstickstoff) Überwachungstemperatur für NH4-N und Nges: TÜW = 12 °C
Überwachungswert (SP,ÜW) kann im Allgemeinen mit 0,6 bis 0,7 des geforderten Überwachungswertes angenommen werden.
Größenklasse aus der Abwasserverordnung beachten!
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
6,7 mg/l - 0,5 mg/l
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie27
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
Der zum Zellaufbau der heterogenen Biomase benötigte Phosphor kann mit 0,01 CBSB,ZB angesetzt werden.
Biologische Phosphorelimination durch BioP
prozentuale Anhaltswerte in A 131
Hier: vorgeschaltete Deni ohne anaerobes Becken = 0,005 * CBSB,ZB
6,7 mg/l - 0,5 mg/l - 2,75 mg/l - 1,39 mg/l
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie28
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
3 mg/l = 6,7 mg/l - 0,5 mg/l - 2,75 mg/l - 1,39 mg/l + 1 mg/l
XP,Rück= RP * (XP,PS + XP,BM + XP,BioP )
Hier: Interne Rückbelastung 20 %
Fällmittelbedarf:
2,7 kgFe/ kg Pfäll
3,0 * 2,7 = 8,1 mg/l
8,1 mg/l * 3.250 m³/d/1000 = 26,32 kg/d
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie29
6. Schlammalter
Rechnerische Ermittlung des Bemessungsschlammalters tTS,Bem
tTS,Bem = tTS,aerob ∗ 1
1 -(VD/VBB)
tTS,aerob = SF * 3,4 * 1,103(15-T)
Sicherheitsfaktor1,45 bis 1,8
Wachstumsrate Nitrosomonas * SF
2,13 * 1,6 = 3,4
Temperaturmeist 10 bis 12°C
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie30
R e in ig u n g s z ie l B d ,B S B ,Z b is 1 2 0 0 k g /d
B d ,B S B ,Z ü b e r 6 0 0 0 k g /d
B e m e s s u n g s te m p e ra tu r 1 0 ° C 1 2 ° C 1 0 ° C 1 2 ° C
o h n e N itr if ik a tio n 5 4 m it N itr if ik a tio n 1 0 8 ,2 8 8 ,6 m it N itr if ik a tio n u n d D e n itr if ik a tio n
V D /V B B = 0 ,2 1 2 ,5 1 0 ,3 1 0 ,0 8 ,3 V D /V B B = 0 ,3 1 4 ,3 1 1 ,7 1 1 ,4 9 ,4 V D /V B B = 0 ,4 1 6 ,7 1 3 ,7 1 3 ,3 1 1 ,0 V D /V B B = 0 ,5 2 0 ,0 1 6 ,4 1 6 1 3 ,2
m it N itr if ik a t io n u n d D e n itr if ik a tio n u n d S c h la m m s ta b ilis ie ru n g
2 5 n ic h t e m p fo h le n
A T V -D V W K -A 1 3 1 (2 0 0 0 )
Tabelle 2: Bemessungsschlammalter in Abhängigkeit vom Reinigungsziel und der Temperatur und der Anlagengröße
Tabellarische Ermittlung des Schlammalters tTS
Anlagengröße: 1.203 kg BSB/d: Interpolationon ergibt: tTS,Bem = 16,4 d
Eingangswerte: Anlagengröße definiert über BSB-Fracht im Zulauf Bd,BSB,ZV, Bemessungstemperatur, Verhältnis VD/VBB
6. Schlammalter
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie31
7. Schlammtrockensubstanzen
TSBS (BS = Beckensohle) und TSBB (BB = Belebungsbecken)
TSBS = 1.000
ISV
Schlammindex [mL/g] Eindickzeit ca. 2 h
* √3 tE
Empfohlene Eindickzeit nach ATV-DVWK A 131 (Mai 2000)
Art der Abwasserreinigung Eindickzeit tE in h
ohne Nitrifikation 1,5 - 2,0
mit Nitrifikation 1,0 - 1,5
mit Denitrifikation 2,0 - (2,5)
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie32
Rechnerische Ermittlung der Trockensubstanz TSBB
TSBB =RV * TSRS
1 + RV
TSRS = TSBB * Abminderungsfaktor
0,4 bis 0,9 je nach Räumertyp und Becken(siehe Tabelle 12 ATV A 131)
7. Schlammtrockensubstanzen
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie33
8. Schlammproduktion
ÜSd = ÜSd,C + ÜSd,P
ÜSd = ÜS - AnfallÜSd,C = ÜS - Anfall durch BSB-AbbauÜSd,P = ÜS - Anfall durch Phosphorelimination
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
Kohlenstoff Phosphor
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie34
8. Schlammproduktion
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
Erfahrungswerte: ÜSC = 0.8 - 1 kg TS/kg BSB5
ÜSC = Spezifische Schlammproduktion [kg TS/kg BSB5]
ÜSd,C = ÜSC * Bd,C
FT = 1,072(T-15)
Empirische Beziehung:
ÜSC = 0,75 + 0,6 *CBSB,ZB
(1 - 0,2) * 0,17 * 0,75 * tTS · FT
1 + 0,17 * tTS * FT
XTS,ZB -
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie35
8. Schlammproduktion
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
ÜSC = 0,75 + 0,6 *CBSB,ZB
-(1 - 0,2) * 0,17 * 0,75 * tTS · FT
1 + 0,17 * tTS * FT
XTS,ZB
+ Schlamm aus ins BB eingetragenen Feststoffen absterbende BiomasseProduktion aus
BSB-Veratmung
Ertrag (yield) 0,75 kg TS/kg BSB5
40 % sind hydrolysierbar,
1 - 0,4 = 0,6
-
Sterberate 0,17 d-1
20 % sind nicht wieder abbaubar
TemperaturfaktorFT = 1,072(T-15)
Hinweis: FT kannnegativ werden!
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie36
Spezifische Schlammproduktion tabellarisch ÜSC,BSB [kg TS/kg BSB5]
XTS,ZB/ CBSB,ZB
Schlammalter in Tagen
4 8 10 15 20 25 0,4 0,79 0,69 0,65 0,59 0,56 0,53 0,6 0,91 0,81 0,77 0,71 0,68 0,65 0,8 1,03 0,93 0,89 0,83 0,80 0,77 1,0 1,15 1,05 1,01 0,95 0,92 0,89 1,2 1,27 1,17 1,13 1,07 1,04 1,01 ATV-DVWK-A 131 (2000)
Spezifische Schlammproduktion ÜSC,BSB bei 10 bis 12 °C Bemessungstemperatur
Ermittlung erfolgt anhand einer empirischen Formel. Als Eingangsgrößen dienen: Bemessungstemperatur, Schlammalter und das Verhältnis Trockensubstanz- und BSB-Fracht im Zulauf zur Belebungsanlage.
XTS,ZB/CBSB,ZB = 200/277,5 = 0,72 ⇒ 0,77 [kgTS/Kg BSB] ⇒
ÜSC,BSB = 0,77 * 902 = 694,54 [kgTS]
8. Schlammproduktion
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie37
8. Schlammproduktion
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
Bei einem Ansatz von 1,5 mol Me3+/mol XP,Fäll ergibt sich:
bei Fällung mit Eisen: 2,7 kg Fe / kg PFällbei Fällung mit Aluminium 1,3 kg Al / kg Pfäll
Schlammproduktion: 2,5 kg TS / kg Fe4,0 kg TS / kg Al3,0 kg TS / kg P biol. eliminiert
ÜSd,P = Qd * (3 * XP,BioP + 6,8 * XP,Fäll,Fe + 5,3 * XP,Fäll,Al)/1000 [kg/d]
4 kg TS/kg Al * 1,3 kgAl / kg PFäll2,5 kg TS/kg Fe * 2,7 kg Fe/kg PFäll
3,0 kg TS / kg P biol. eliminiert
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie38
9. Bemessung Belebung und NachklärungKonzentrationen/Frachten
N-Bilanz
SN03,D
SNO3,D/CBSB,ZB
ISV
TSBS
TSRS TSBB
tE
RV
ÜSd,CVD/VBB tTS ÜSd
ÜSd,P
P-Bilanz
XTS,ZB/CBSB,ZB
EWG
VBB
MTS
Die Bemessung erfolgt iterativ,da sich viele Faktoren gegenseitigbeeinflussen.
Rechengang Belebung:
1. Festlegung der Belastungen
2. Stickstoffbilanz SNO3,D
3. Denitrifikationsvolumens VD/VBB
4. Schlammalters tTS
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie39
9. Bemessung Belebung und NachklärungKonzentrationen/Frachten
N-Bilanz
SN03,D
SNO3,D/CBSB,ZB
ISV
TSBS
TSRS TSBB
tE
RV
ÜSd,CVD/VBB tTS ÜSd
ÜSd,P
P-Bilanz
XTS,ZB/CBSB,ZB
EWG
VBB
MTS
Schlammproduktion ÜSd, ausC-Elimination ÜSd,C undPhosphorelimination ÜSd,P
Schlammtrockensubstanz MTS,BB für Schlammalter
Volumen Belebungsbecken VBB
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie40
9. Bemessung Belebung und Nachklärung
VBB = MTS/TSBB [m³]
MTS = ÜSd * tTS [kg]
Trockensubstanz im Belebungsbecken
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie41
7. Bemessung Belebung und Nachklärung
Bemessungsgröße Schlammvolumenbeschickung qSV
qSV = qA. ISV . TSBB [L/(m²*h)]
horizontal durchströmte Nachklärbecken
qSV ≤ 500 [l/(m².h)] für XTS,AN ≤ 20 mg/l
vertikal durchströmte Nachklärbecken
qSV ≤ 650 [l/(m².h)] für XTS,AN ≤ 20 mg/l
qA = Flächenbeschickung [m/h = m³/(m²*h)]
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie42
7. Bemessung Belebung und Nachklärung
Erforderliche Oberfläche des Nachklärbeckens ANK
ANK = QM / qA [m²]
qA = qSV / (ISV . TSBB) [m/h]
Durchmesser = 2 * √Aπ
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie43
7. Bemessung Belebung und Nachklärung
Bemessung der Nachklärung
1000/1)1(5,0
2 VSVRVqh A
−+••
=
500)1(3,05,1
3RVqh SV +•••
=
5,01 =h
BS
EABB
TStRVqTSh •+••
=)1(
4
Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie44
Kläranlage Kaßlerfeld
1 Zulaufkanal2 Rechengebäude3 Sandfang4 Vorklärbecken5 Belebungsbecken6 Nachklärbecken7 Regenwasserbecken8 Ablaufkanal9 Betriebsgebäude10 Schlammfaulbehälter11 Schlammentwässerungsgebäude12 Gasbehälter13 Schlammeindicker14 Phosphatfällung