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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

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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

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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

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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

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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]

- 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))

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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

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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

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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

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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

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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

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