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Forschungsstelle
BAFU
Projektnummer
UTF 362.42.10
Projekttitel
SBR-Verfahren optimiert (Steigerung der Kläranlagenleistung durch verbesserte Sedimentation und biologische P-Elimination im SBR-Verfahren)

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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Projektziele
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Beschreibung der Resultate
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Umsetzung und Anwendungen
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Weiteres Vorgehen
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Abwasserreinigung, Kläranlage, Sequencing Batch Reactor, Belebtschlamm, Absetzeigenschaften, Nährstoffelimination, Sedimentation, Rohwasserbeschickung, Phosphorelimination, Fällmittel
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Die biologische Reinigung von Abwasser erfolgt in der Schweiz und weltweit in den meisten Fällen über das Belebtschlammverfahren mit suspendierter Biomasse. Die Leistung dieses Verfahrens wird v.a. durch die Absetzeigenschaften und durch die Trennleistung der Sedimentation definiert. Viele Kläranlagen, die eine weitergehende Nährstoffelimination betreiben, sind jedoch häufig durch schlechte Absetzeigen­schaften in ihrer Leistungsfähigkeit limitiert. Dadurch wird die Kapazität der Kläranlagen verringert, was einen vorzeitigen Ausbau notwendig machen kann und zu hohen Investitionskosten führt.

Erfahrungen mit dem zunehmend verbreiteten Sequencing Batch Reactor (SBR)-Verfahren zeigen, dass durch den hohen Nährstoffgradienten im Batchbetrieb im Gegensatz zum konventionellen Durchlaufsystem deutlich verbesserte Belebt­schlammstrukturen verbunden mit hohen Sinkgeschwindigkeiten generiert werden können. Zudem kann auch die Art der Rohwasserbeschickung einen positiven Einfluss auf die Sedimentation haben. So konnten im Rahmen einer im Sommer 2010 durchgeführten Master-Arbeit mit einem speziellen SBR (6m hohe Reaktorsäule mit Schlammbettbeschickung) im Vergleich zu einem konventionell betriebenen SBR und einer konventionellen Durchlaufanlage sehr gute Absetzeigenschaften des Belebtschlammes erzielt werden. Durch das neue Rohwasserbeschickungssystem kann sehr einfach eine anaerobe Phase zur biologischen Phosphorelimination (Bio-P-Aktivität) im Betriebszyklus eingeführt werden. Dadurch verringert sich der Bedarf an Fällmitteln, und die Aufsalzung im gereinigten Abwasser kann reduziert werden. 

 

Ergebnisse gemäss Vertrag
(Deutsch)
1. Neues Beschickungs- und Verteilsystem, bestehend aus kostengünstigen und leichten Rohrmaterialien, inklusive angepasster Steuer- und Regelungstechnik

2. Resultate aus Bromid-Tracerversuchen zur Verteilung des Abwassers unter Betriebsbedingungen

3. Beschickungsregime, das ein optimiertes Befüllen des Reaktors von unten mit gleichzeitiger Überstandwasserverdrängung ermöglicht

4. Daten zu biologischer Aktivität, Absetzeigenschaften, Sinkgeschwindigkeit, Struktur und Höhe der Bio-P-Aktivität des Belebtschlammes

5. Redaktion eines Schlussberichtes mit Darstellung der Ergebnisse aus 1. bis 4.

3.6 Bereitstellung von Textbausteinen und Illustrationen für die Erstellung eines Publikums-Factsheets

3.7 Präsentation der Ergebnisse an einem wissenschaftlichen Kolloquium beim BAFU mit entsprechender Power-Point Darstellung
Projektziele
(Deutsch)

In diesem Projekt soll ein optimiertes SBR-Verfahren, das die Absetzeigenschaften und die Abtrennung des Klärschlamms verbessert, im grosstechnischen Massstab in der Kläranlage Jungholz der Stadt Uster realisiert und getestet werden.

Beschreibung der Resultate
(Deutsch)

Das Projektziel zur Integration und Betrieb einer flächigen, horizontalen Abwasser-Beschickung eines SBRs der Kläranlage Uster konnte erreicht werden. Das erstellte und eingebaute Verteilsystem zeigte sich im Projekt als sehr robust und wird vermutlich nach einer längeren Testphase auch in weiteren Reaktoren eingeführt. 

Durchgeführte Tests mittels Tracer konnten aufzeigen, dass eine gute flächige und horizontale Einbringung des Abwassers in die unteren Bereiche des Schlammbettes möglich ist. Die Idee und Umsetzung des vorgestellten Zulaufregimes können daher als erfolgreich bewertet werden. 

Ein weiteres Projektziel war die Etablierung der erhöhten biologischen P-Elimination auf der Kläranlage Uster. Im Projektzeitraum verteilt durchgeführte Batch-Versuche zeigten jedoch auf, dass nur eine sehr geringe Bio-P-Aktivität zeitweise im Belebtschlamm auftrat. 

Wesentlicher Grund für die geringe Bio-P-Aktivität ist im Abwasser zu sehen. Ein ungünstiges Verhältnis von CSB zu N erlaubt es nicht hinreichend anaerobe Verhältnisse im Schlammbett zu generieren. Hierdurch bedingt verbleibt im Wesentlichen ein Nitrat-Gehalt von 4-5 mg Nitrat-N/L in den unteren Schichten des Schlammbettes, welches die Bio-P-Aktivität verdrängt. Neben den Nährstoffverhältnissen kommen die grossen Abwassermengen bei Regen als abträglich für den Prozess in Frage. Durch hohe Wassermengen wird anteilig mehr Sauerstoff in die Denitrifikationsphase eingebracht. 

Vergleichende Absetzversuche zeigten auf, dass durch das neue Zulaufregime keine verbesserte Sedimentation erreicht werden konnte, wobei die Gründe hierfür nicht explizit genannt werden können. Eine Granulierung des Belebtschlammes konnte nicht beobachtet werden.
Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)

Die gemachten Erfahrungen und Ergebnisse zeigen das grundsätzliche Potential und die technische Machbarkeit dieses Konzeptes auf. Mit vergleichsweise einfachen Mittels konnte das Beschickungsregime volltechnisch umgesetzt werden. 

Da die gewünschten Prozesse (Bio-P, Granulierung) nur sehr langsam in ein biologisches System zu integrieren sind, benötigte das Projekt deutlich mehr Zeit als die abgeschätzten 12 Monte (rd. 2 Jahre). 

Aufgrund der positiven Einschätzung aller Projektpartner wird das Projekt ab Herbst 2013 mit eigenen Mitteln der Projektpartner fortgesetzt. Weitere SBR-Kläranlagen interessieren sich für dieses Konzept, welches einige Vorteile für den Betrieb der Abwasserreinigung erbringt.
Weiteres Vorgehen
(Deutsch)

Das vorgestellte Konzept wird von den Projektpartnern auf der ARA Jungholz weiterentwickelt. Um verbesserte Absetzeigenschaften zu generieren und um verbesserte Rahmenbedingungen für die Bio-P zu erhalten, wird das Beschickungsregime ab Herbst 2013 im Durchstoss betrieben werden. Entsprechende Umbauarbeiten des Dekantier-Systems und der Regelungstechnik sind erfolgt. Begleitet werden diese Versuche mit dem gleichen Projekt-Team. Der Lead im Projekt wird von Prof. Hansruedi Siegrist an Prof. Eberhard Morgenroth übergeben. 

Das weitere hohe Interesse an der Technologie besteht darin, dass das Konzept auch für andere SBR-Kläranlagen mit deutlich besseren Nährstoffverhältnissen eine sehr gute Option darstellt den Prozess der Bio-P zu etablieren und zudem verbesserte Absetzeigenschaften zu erhalten. Hieraus ergeben sich deutliche Vorteile für den Betrieb der Abwasserreinigung und für ein in der Zukunft verstärkt angestrebtes Phosphorrecycling. 

Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)

Da das Projekt weitergeführt wird, werden mögliche Publikationen erst nach Abschluss der Arbeiten vermutlich erst Ende 2014 unter Abstimmung der Projektpartner erfolgen