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Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - Volker Schmid-Schmieder
(*)
Volker Schmid-Schmieder:
Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - neues Buch

ISBN: 9783832457204

ID: 9783832457204

Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Maße anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit größeren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3\*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3\*d bzw.0,075-0,175 kg NH4/m3\*d. - bei der Denitrifikation (Belebtschlamm) gute Eliminationsleistungen bei mittleren NO3-Raumbelastungen von 0,13 kg/m3\*d. - Schlammindices ISV< 120 ml/g TS sowie spezifische Überschussschlammproduktionsraten < 1,0 kg TS/kg BSB5 (mit starkem Schwankungsbereich). Bei einem weiteren kombinierten Verfahren der o.g. Hauptgruppe, dem sog. EvU-Verfahren werden beim Kohlenstoffabbau und bei der Nitrifikation ebenfalls sehr gute Elimina-tionsleistungen festgestellt, auch in der mit Trägermaterial gefüllten Denitrifikationsstufe sind gute Eliminationsraten bei NO3-Raumbelastungen von 0,22-0,29 kg/m3\*d zu erreichen. Die Schlammindices ISV liegen bei 100 ml/g TS, die Schlammproduktion bei ca.1,0 kgTS/kg BSB5. Für die Hauptgruppe der sessilen Biologien auf Trägermaterial werden bei dem ersten repräsentativen System, dem Schwebebettverfahren (Kaldnes) in den einzelnen teilprozessorientierten Verfahrensstufen mit jeweils darauf abgestimmten aktiven spezifischen Oberflächen ebenfalls sehr gute Kohlenstoffabbau-, Nitrifikations- und Denitrifikationsraten sowie gute Schlammindices ermittelt. Diese Ergebnisse sind auch bei dem dieser Hauptgruppe zuzuordnenden Biofilmsystem eines Festbettverfahrens mit fest installierter Trägerbiologie feststellbar. Ein wichtiges Fazit ist dahingehend zu ziehen, dass im Vergleich zu konventionellen Belebtschlammverfahren die einzelnen näher untersuchten Biofilmsysteme in Bezug auf Kohlenstoff- und Stickstoffelimination gleichwertige Reinigungsleistungen aufweisen, so dass im Hinblick auf Dimensionierungsansätze eine ausreichend abgesicherte Basis für die Quantifizierung der Abbauleistungen und deren funktionalen Abhängigkeiten existiert. Somit war die Möglichkeit gegeben, mit den aus den Untersuchungsergebnissen abgeleiteten Leistungsparametern und Bemessungsansätzen exemplarisch eine detaillierte Dimensionierung für die Erweiterung einer kommunalen Kläranlage mit einer Auslegungsgröße von 75.000 EW durchzuführen. Aus den errechneten Volumina bzw. Oberflächen der einzelnen verfahrens- technischen Komponenten der Abwasserreinigung resultiert, dass in Relation zu den Ergebnissen des klassischen Belebtschlammsystems bei den Biofilmverfahren signifikante Einsparpotentiale aufgezeigt werden können, und zwar in der biologischen Stufe Volumendifferenzen in der Größenordnung von 50-55% bei sessilen Trägermaterialbiologien (KALDNES, Festbett) und von 33-34% bei kombinierten Biofilmverfahren (EvU, Pegazur) in der Nachklärung Oberflächendifferenzen von ca. 49% bei den sessilen Trägerbiologien. Diese Vorteile der diversen Biofilmverfahren in Form von Differenzvolumina und ¿oberflächen lassen sich direkt als Investitionskostenreduzierungen ausdrücken, denen erhöhte betriebliche Aufwendungen (Energieaufwand für Schwebebett, Rückspülung etc.) gegenübergestellt werden müssen. Zu diesen wirtschaftlichen Aspekten kommen noch zusätzlich nicht-pekuniäre Vorteile wie geringerer Flächenbedarf mit positiven Auswirkungen auf die Standortrealisierung und auf erforderliche landschaftspflegerische Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen, Möglichkeit der kompletten Einhausung der Anlagen mit positiven Auswirkungen auf die Minimierung der Geruchs- und Lärmemissionen, einen optimalen Winterbetrieb und die städtebauliche sowie architektonische Gestaltung der gesamten Anlage, gezielte Steuerungsmöglichkeiten der biologischen Stufen aufgrund der Spezifikation der jeweils eingesetzten Mikroorganismen und darauf optimal abstimmbarer Milieubedingungen insbesondere für spezielle Einsatzfälle wie temporäre Belastungsänderungen, Störfallbewältigung, jahreszeitlich bedingte Änderungen der Prozessbedingungen. Inhaltsverzeichnis: 1.Einleitung1 1.1Problemstellung1 1.2Erkenntnisstand2 1.3Untersuchungsansatz, Zielsetzung und Vorgehensweise4 2.Mikrobiologische Grundlagen der Biofilmverfahren7 2.1Biofilmstruktur und ¿aufbau7 2.2Entwicklung von Biofilmen11 2. 2.1Entwicklungsstadien11 2. 2.2Bedeutung der EPS (Extrazelluläre polymere Substanzen)14 2.3Funktionale Darstellung der Biofilmeigenschaften zur Beschreibung der Abbaukinetik16 3.Bemessungsgrößen und Leistungsparameter27 3.1prozessbestimmende Zulaufparameter27 3.2Prozessparameter28 3.2.1für Nitrifikation und Kohlenstoffabbau28 3.2.2für Denitrifikation28 3.3Spezifische Umsatzleistungen der relevanten Abwasserinhaltsstoffe29 3.3.1Einflussfaktoren für Nitrifikationsrate29 3.3.1.1Temperatureinfluss29 3.3.1.2Einfluss des C/N-Verhältnisses30 Einfluss der NH4-Konzentration30 Einfluss der O2-Konzentration30 3.3.2Einflussfaktoren für Denitrifikationsrate31 3.3.2.1Temperatureinfluss31 3.3.2.2Einfluss der Konzentration leicht abbaubaren Kohlenstoffs31 3.4Bemessungsgrößen für die Nachklärung32 3.5Grundlagen zum Vergleich der Leistungsfähigkeit Biofilmverfahren/Belebtschlammverfahren32 4.Systematik der Biofilmverfahren35 4.1Sessile Biologie auf Trägermaterial39 4.1.1Biofilmverfahren ,mit ungeordnet bewegtem Trägermaterial40 4.1.2Biofilmverfahren mit fixiertem bzw. geordnet bewegtem Material44 4.2Kombinierte Verfahren (sessile und suspendierte Biomasse)51 4.2.1suspendiertes Trägermaterial51 4.2.2fixiertes Trägermaterial57 5.Stand von Wissenschaft und Technik59 5.1Pegasus-Verfahrenstechnik59 5.2Japanische Pegasus-Erfahrungen60 5.3EvU-Verfahrenstechnik61 5.4Deutsche EvU-Erfahrungen62 5.5Kaldnes-Verfahrenstechnik63 5.6Skandinavische Kaldnes-Erfahrungen68 5.6.1Nitrifikation68 5.6.1.1Organische Schmutzfracht68 5.6.1.2Phosphat-Fracht68 5.6.1.3Säurekapazität68 5.6.2Nitrifikationsgeschwindigkeit68 5.6.2.1Temperatur69 5.6.2.2Leicht abbaubarer CSB69 5.6.2.3O2-Konzentration69 5.6.2.4NH4-Konzentration70 5.6.3Denitrifikationsgeschwindigkeit70 5.6.3.1vorgeschaltete Denitrifikation71 5.6.3.2nachgeschaltete Denitrifikation71 5.6.3.2.1für CSB/NO3 > 3,571 5.6.3.2.2für CSB/NO3 < 3,572 5.7Verfahrensschema Festbettverfahren72 5.8Deutsche Festbett-Erfahrungen (halbtechnisch/großtechnisch)75 5.8.1Für die Bemessung relevante Belastungszahlen78 5.8.1.1reiner Kohlenstoffabbau78 5.8.1.2Nitrifikation78 5.8.1.3Denitrifikation81 5.8.2Hinweise zur Anlagenkonfiguration und ¿ausrüstung82 5.8.2.1Belüftung82 5.8.2.2Rückspülung82 5.8.2.3Überschussschlammproduktion82 5.8.2.4Absetzeigenschaften83 6.Versuchsstrategien und ¿bedingungen84 6.1Allgemeines84 6.2Pegazur-Versuche85 6.2.1Untersuchungsmethodik85 6.2.2Versuchsphasen85 6.2.3Abwassercharakteristika88 6.2.3.1Schwermetallverbindungen89 6.2.3.2Anorganische Stoffe90 6.2.3.3Randbedingungen für die Versuchsphasen90 6.2.3.3.1Temperatur90 6.2.3.3.2pH-Wert90 6.2.3.3.3Redoxpotential91 6.2.3.3.4Sauerstoffkonzentrationen91 6.3EvU-Versuche95 6.3.1Untersuchungsmethodik95 6.3.2Versuchsphasen95 6.3.3Abwassercharakteristika96 6.4Kaldnes-Versuche98 6.4.1Untersuchungsmethodik98 6.4.2Versuchsphasen98 6.4.3Abwassercharakteristika99 6.4.4Randbedingungen für die Versuchsphasen100 6.4.4.1Temperatur100 6.4.4.2pH-Wert100 6.4.4.3Sauerstoffkonzentration100 7.Versuchsergebnisse101 7.1Pegasus-Versuche101 7.1.1Versuchsaufbau/-bedingungen101 7.1.2Auswertung der Versuchsergebnisse101 7.1.2.1Abbau der organischen Schmutzfracht101 7.1.2.2Stickstoffelimination109 7.1.2.2.1Nitrifikationsvorgänge109 7.1.2.2.2Denitrifikationsvorgänge123 7.1.2.2.3Schlammeigenschaften123 7.1.2.2.4Schlammproduktion131 7.1.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen134 7.2EvU-Versuche134 7.2.1Versuchsaufbau/-bedingungen134 7.2.2Auswertung der Versuchsergebnisse135 7.2.2.1BSB5135 7.2.2.2CSB135 7.2.2.3Respirationsaktivität135 7.2.2.4Nges, anorganisch138 7.2.2.5NH4-N140 7.2.2.6Pges142 7.2.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen bei kombinierten Biofilmverfahren159 7.2.3.1Biologisch wirksame Oberfläche der Aufwuchskörper159 7.2.3.2O2-Gehalt in Nitrifikationszone159 7.2.3.3C-Abbauleistung160 7.2.3.4Nitrifikationsleistung160 7.2.3.5Denitrifikationsleistung160 7.2.3.6Absetzverhalten162 7.3Kaldnes-Versuche162 7.3.1Versuchsaufbau/-bedingungen162 7.3.2Auswertung der Versuchsergebnisse163 7.3.2.1Abbau der organischen Fracht163 7.3.2.2Stickstoffelimination170 7.3.2.2.1Nitrifikationsvorgänge170 7.3.2.2.2Denitrifikationsvorgänge174 7.3.2.2.3Schlammeigenschaften180 7.3.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen180 7.3.3.1Kohlenstoffabbau180 7.3.3.2Nitrifikation180 7.3.3.3Denitrifikation189 8.Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren/Belebtschlammverfahren190 9.Dimensionierungshinweise für einzelne Biofilmverfahren199 9.1Sessile Biologie auf Trägermaterial199 9.2Kombinierte Verfahren200 9.3Beispielbemessung für den Sanierungs-/Erweiterungsfall einer kommunalen Kläranlage205 10.Zusammenfassung, Schlussfolgerungen und Ausblick210 11.Literaturverzeichnis218 12.Anhang230 Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen: Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Maße anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit größeren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3\*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3\*d bzw.0,075-0,175 kg NH4/m3\*d. - bei der Denitrifikation (Belebtschlamm) gute Eliminationsleistungen bei mittleren NO3-Raumbelastungen von 0,13 kg/m3\*d. - Schlammindices ISV< 120 ml/g TS sowie spezifische Überschussschlammproduktionsraten < 1,0 kg TS/kg BSB5 (mit starkem Schwankungsbereich). Bei einem weiteren kombinierten Verfahren der o.g. Hauptgruppe, dem sog. EvU-Verfahren werden beim Kohlenstoffabbau und bei der Nitrifikation ebenfalls sehr gute Elimina-tionsleistungen festgestellt, auch in der mit Trägermaterial gefüllten Denitrifikationsstufe sind gute Eliminationsraten bei NO3-Raumbelastungen von 0,22-0,29 kg/m3\*d zu erreichen. Di, Diplomica Verlag

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Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - Volker Schmid-Schmieder
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ISBN: 9783832457204

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Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Maße anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit größeren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3\*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3\*d bzw.0,075-0,175 kg NH4/m3\*d. - bei der Denitrifikation (Belebtschlamm) gute Eliminationsleistungen bei mittleren NO3-Raumbelastungen von 0,13 kg/m3\*d. - Schlammindices ISV 3,571 5.6.3.2.2für CSB/NO3 <3,572 5.7Verfahrensschema Festbettverfahren72 5.8Deutsche Festbett-Erfahrungen (halbtechnisch/großtechnisch)75 5.8.1Für die Bemessung relevante Belastungszahlen78 5.8.1.1reiner Kohlenstoffabbau78 5.8.1.2Nitrifikation78 5.8.1.3Denitrifikation81 5.8.2Hinweise zur Anlagenkonfiguration und ¿ausrüstung82 5.8.2.1Belüftung82 5.8.2.2Rückspülung82 5.8.2.3Überschussschlammproduktion82 5.8.2.4Absetzeigenschaften83 6.Versuchsstrategien und ¿bedingungen84 6.1Allgemeines84 6.2Pegazur-Versuche85 6.2.1Untersuchungsmethodik85 6.2.2Versuchsphasen85 6.2.3Abwassercharakteristika88 6.2.3.1Schwermetallverbindungen89 6.2.3.2Anorganische Stoffe90 6.2.3.3Randbedingungen für die Versuchsphasen90 6.2.3.3.1Temperatur90 6.2.3.3.2pH-Wert90 6.2.3.3.3Redoxpotential91 6.2.3.3.4Sauerstoffkonzentrationen91 6.3EvU-Versuche95 6.3.1Untersuchungsmethodik95 6.3.2Versuchsphasen95 6.3.3Abwassercharakteristika96 6.4Kaldnes-Versuche98 6.4.1Untersuchungsmethodik98 6.4.2Versuchsphasen98 6.4.3Abwassercharakteristika99 6.4.4Randbedingungen für die Versuchsphasen100 6.4.4.1Temperatur100 6.4.4.2pH-Wert100 6.4.4.3Sauerstoffkonzentration100 7.Versuchsergebnisse101 7.1Pegasus-Versuche101 7.1.1Versuchsaufbau/-bedingungen101 7.1.2Auswertung der Versuchsergebnisse101 7.1.2.1Abbau der organischen Schmutzfracht101 7.1.2.2Stickstoffelimination109 7.1.2.2.1Nitrifikationsvorgänge109 7.1.2.2.2Denitrifikationsvorgänge123 7.1.2.2.3Schlammeigenschaften123 7.1.2.2.4Schlammproduktion131 7.1.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen134 7.2EvU-Versuche134 7.2.1Versuchsaufbau/-bedingungen134 7.2.2Auswertung der Versuchsergebnisse135 7.2.2.1BSB5135 7.2.2.2CSB135 7.2.2.3Respirationsaktivität135 7.2.2.4Nges, anorganisch138 7.2.2.5NH4-N140 7.2.2.6Pges142 7.2.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen bei kombinierten Biofilmverfahren159 7.2.3.1Biologisch wirksame Oberfläche der Aufwuchskörper159 7.2.3.2O2-Gehalt in Nitrifikationszone159 7.2.3.3C-Abbauleistung160 7.2.3.4Nitrifikationsleistung160 7.2.3.5Denitrifikationsleistung160 7.2.3.6Absetzverhalten162 7.3Kaldnes-Versuche162 7.3.1Versuchsaufbau/-bedingungen162 7.3.2Auswertung der Versuchsergebnisse163 7.3.2.1Abbau der organischen Fracht163 7.3.2.2Stickstoffelimination170 7.3.2.2.1Nitrifikationsvorgänge170 7.3.2.2.2Denitrifikationsvorgänge174 7.3.2.2.3Schlammeigenschaften180 7.3.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen180 7.3.3.1Kohlenstoffabbau180 7.3.3.2Nitrifikation180 7.3.3.3Denitrifikation189 8.Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren/Belebtschlammverfahren190 9.Dimensionierungshinweise für einzelne Biofilmverfahren199 9.1Sessile Biologie auf Trägermaterial199 9.2Kombinierte Verfahren200 9.3Beispielbemessung für den Sanierungs-/Erweiterungsfall einer kommunalen Kläranlage205 10.Zusammenfassung, Schlussfolgerungen und Ausblick210 11.Literaturverzeichnis218 12.Anhang230 Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen: Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Maße anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit größeren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3\*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3\*d bzw.0,075-0,175 kg NH4/m3\*d. - bei der Denitrifikation (Belebtschlamm) gute Eliminationsleistungen bei mittleren NO3-Raumbelastungen von 0,13 kg/m3\*d. - Schlammindices ISV<120 ml/g TS sowie spezifische Überschussschlammproduktionsraten <1,0 kg TS/kg BSB5 (mit starkem Schwankungsbereich). Bei einem weiteren kombinierten Verfahren der o.g. Hauptgruppe, dem sog. EvU-Verfahren werden beim Kohlenstoffabbau und bei der Nitrifikation ebenfalls sehr gute Elimina-tionsleistungen festgestellt, auch in der mit Trägermaterial gefüllten Denitrifikationsstufe sind gute Eliminationsraten bei NO3-Raumbelastungen von 0,22-0,29 kg/m3\*d zu erreichen. Die Schlammindices, Diplomica Verlag

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ISBN: 9783832457204

ID: 9783832457204

Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Maße anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit größeren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3\*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3\*d bzw.0,075-0,175 kg NH4/m3\*d. - bei der Denitrifikation (Belebtschlamm) gute Eliminationsleistungen bei mittleren NO3-Raumbelastungen von 0,13 kg/m3\*d. - Schlammindices ISV 3,571 5.6.3.2.2für CSB/NO3 <3,572 5.7Verfahrensschema Festbettverfahren72 5.8Deutsche Festbett-Erfahrungen (halbtechnisch/großtechnisch)75 5.8.1Für die Bemessung relevante Belastungszahlen78 5.8.1.1reiner Kohlenstoffabbau78 5.8.1.2Nitrifikation78 5.8.1.3Denitrifikation81 5.8.2Hinweise zur Anlagenkonfiguration und ¿ausrüstung82 5.8.2.1Belüftung82 5.8.2.2Rückspülung82 5.8.2.3Überschussschlammproduktion82 5.8.2.4Absetzeigenschaften83 6.Versuchsstrategien und ¿bedingungen84 6.1Allgemeines84 6.2Pegazur-Versuche85 6.2.1Untersuchungsmethodik85 6.2.2Versuchsphasen85 6.2.3Abwassercharakteristika88 6.2.3.1Schwermetallverbindungen89 6.2.3.2Anorganische Stoffe90 6.2.3.3Randbedingungen für die Versuchsphasen90 6.2.3.3.1Temperatur90 6.2.3.3.2pH-Wert90 6.2.3.3.3Redoxpotential91 6.2.3.3.4Sauerstoffkonzentrationen91 6.3EvU-Versuche95 6.3.1Untersuchungsmethodik95 6.3.2Versuchsphasen95 6.3.3Abwassercharakteristika96 6.4Kaldnes-Versuche98 6.4.1Untersuchungsmethodik98 6.4.2Versuchsphasen98 6.4.3Abwassercharakteristika99 6.4.4Randbedingungen für die Versuchsphasen100 6.4.4.1Temperatur100 6.4.4.2pH-Wert100 6.4.4.3Sauerstoffkonzentration100 7.Versuchsergebnisse101 7.1Pegasus-Versuche101 7.1.1Versuchsaufbau/-bedingungen101 7.1.2Auswertung der Versuchsergebnisse101 7.1.2.1Abbau der organischen Schmutzfracht101 7.1.2.2Stickstoffelimination109 7.1.2.2.1Nitrifikationsvorgänge109 7.1.2.2.2Denitrifikationsvorgänge123 7.1.2.2.3Schlammeigenschaften123 7.1.2.2.4Schlammproduktion131 7.1.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen134 7.2EvU-Versuche134 7.2.1Versuchsaufbau/-bedingungen134 7.2.2Auswertung der Versuchsergebnisse135 7.2.2.1BSB5135 7.2.2.2CSB135 7.2.2.3Respirationsaktivität135 7.2.2.4Nges, anorganisch138 7.2.2.5NH4-N140 7.2.2.6Pges142 7.2.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen bei kombinierten Biofilmverfahren159 7.2.3.1Biologisch wirksame Oberfläche der Aufwuchskörper159 7.2.3.2O2-Gehalt in Nitrifikationszone159 7.2.3.3C-Abbauleistung160 7.2.3.4Nitrifikationsleistung160 7.2.3.5Denitrifikationsleistung160 7.2.3.6Absetzverhalten162 7.3Kaldnes-Versuche162 7.3.1Versuchsaufbau/-bedingungen162 7.3.2Auswertung der Versuchsergebnisse163 7.3.2.1Abbau der organischen Fracht163 7.3.2.2Stickstoffelimination170 7.3.2.2.1Nitrifikationsvorgänge170 7.3.2.2.2Denitrifikationsvorgänge174 7.3.2.2.3Schlammeigenschaften180 7.3.3Vergleich mit bisherigen Ergebnissen180 7.3.3.1Kohlenstoffabbau180 7.3.3.2Nitrifikation180 7.3.3.3Denitrifikation189 8.Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren/Belebtschlammverfahren190 9.Dimensionierungshinweise für einzelne Biofilmverfahren199 9.1Sessile Biologie auf Trägermaterial199 9.2Kombinierte Verfahren200 9.3Beispielbemessung für den Sanierungs-/Erweiterungsfall einer kommunalen Kläranlage205 10.Zusammenfassung, Schlussfolgerungen und Ausblick210 11.Literaturverzeichnis218 12.Anhang230 Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen: Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Maße anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit größeren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3\*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3\*d bzw.0,075-0,175 kg NH4/m3\*d. - bei der Denitrifikation (Belebtschlamm) gute Eliminationsleistungen bei mittleren NO3-Raumbelastungen von 0,13 kg/m3\*d. - Schlammindices ISV<120 ml/g TS sowie spezifische Überschussschlammproduktionsraten <1,0 kg TS/kg BSB5 (mit starkem Schwankungsbereich). Bei einem weiteren kombinierten Verfahren der o.g. Hauptgruppe, dem sog. EvU-Verfahren werden beim Kohlenstoffabbau und bei der Nitrifikation ebenfalls sehr gute Elimina-tionsleistungen festgestellt, auch in der mit Trägermaterial gefüllten Denitrifikationsstufe sind gute Eliminationsraten bei NO3-Raumbelastungen von 0,22-0,29 kg/m3\*d zu erreichen. Die Schlammindic, Diplomica Verlag

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Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - Volker Schmid-Schmieder
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Volker Schmid-Schmieder:
Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - neues Buch

2002, ISBN: 9783832457204

ID: 994536561

Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Masse anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit grösseren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu betrachten und anwendungs-orientierte Hinweise zur Leistungsfähigkeit derartiger Verfahrensvarianten zu erarbeiten. In dieser Arbeit werden deshalb die unterschiedlichen Verfahrensvariationen der Biofilmsysteme - teilweise auch in Kombination mit der konventionellen Belebtschlammbiozönose- detailliert untersucht und die Ergebnisse zu dem bereits existierenden Erfahrungsschatz in Relation gesetzt. Die hauptsächliche Zielsetzung der Untersuchungen liegt darin, ausreichend abgesicherte und wissenschaftlich begründete Ansätze zur Dimensionierung der einzelnen Biofilmstufen für weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die mikrobiologischen Kenntnisse, die bisher für das spezielle Einsatzgebiet der Biofilmanwendung in der Abwasserreinigung existieren, zusammengetragen und analysiert. Es zeigt sich bei der Auswertung der bis dato publizierten Erfahrungen, dass oftmals effektive Leistungsvergleiche aufgrund der meist sehr speziellen Aufgabenstellungen und Randbedingungen erschwert werden. Aufbauend auf dem Spektrum der zur Beurteilung der einzelnen Biofilmverfahren relevanten Leistungsparameter und einer einheitlich aufgebauten Systematik der Verfahrensmodifikationen wird versucht, verfahrenstechnische Dimensionierungsansätze zu entwickeln und durch adäquate Versuche in halbtechnischen Pilotanlagen abzusichern. So wird für die Hauptgruppe der mit der Belebtschlammbiozönose kombinierten Biofilm -verfahren als erstes repräsentatives System das Pegasus-Verfahren näher untersucht. Basierend auf der verfahrenstechnischen Konfiguration einer vorgeschalteten Denitrifikation mit einer Trägermaterialfüllung in der Nitrifikationszone kann folgende Leistungsfähigkeit anhand entsprechender Versuchsauswertungen per Regressionsrechnungen testiert werden: - beim Kohlenstoffabbau sehr gute Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei CSB-Raumbelastungen zwischen 1,4 und 5,0 kg CSB/m3*d. - bei der Nitrifikation sehr gute NH4-Eliminationsleistungen (bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen) bei TKN-Raumbelastungen zwischen 0,2 und 0,55 kg /m3*d [] Inhaltsangabe:Einleitung: Aufgrund des in Deutschland wie auch in anderen europäischen Nachbarstaaten in verstärktem Masse anstehenden Sanierungs- und Erweiterungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen mit grösseren Auslegungskapazitäten zeigt sich die Notwendigkeit, die konkreten Einsatzmög-lichkeiten von Biofilmverfahren für diese Zwecke näher zu ... eBook PDF 08.08.2002 eBooks>Fachbücher>Chemie, Diplom.de, .200

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Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - Volker Schmid-Schmieder
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Volker Schmid-Schmieder:
Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen - Erstausgabe

2002, ISBN: 9783832457204

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Detailangaben zum Buch - Vergleich der Leistungsfähigkeit von Biofilmverfahren bei Sanierungen bzw. Erweiterungen von kommunalen Kläranlagen


EAN (ISBN-13): 9783832457204
ISBN (ISBN-10): 3832457208
Erscheinungsjahr: 2002
Herausgeber: Diplomica Verlag

Buch in der Datenbank seit 2008-02-25T17:37:34+01:00 (Berlin)
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ISBN/EAN: 3832457208

ISBN - alternative Schreibweisen:
3-8324-5720-8, 978-3-8324-5720-4


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