Untersuchungen zur aeroben Abwasserreinigung ohne biologische Überschussschlammproduktion (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Die technische Abwasserreinigung ist ein wichtiger Beitrag zur Erhaltung unserer Umwelt. Sie schützt die Gewässer vor einer Überdüngung durch eingeleitete Nährstoffe oder Absterben durch Giftstoffe und bewahrt damit indirekt auch die Grundwasserreserven.
Die kommunale Abwasserreinigung erfolgt durch verschiedene Verfahren, wobei in der Regel mechanische, biologische und physikalisch-chemische Aufbereitungsstufen kombiniert werden. Die weiteste Verbreitung unter den biologischen Aufbereitungsverfahren fand in den vergangenen Jahrzehnten das Belebungsverfahren. Den Vorteilen, wie zum Beispiel einer hohen Reinigungsleistung und hoher Betriebssicherheit, steht ein grosser Überschussschlammanfall nachteilig gegenüber. Da die Schlammentsorgung teuer und ökologisch umstritten ist, gilt es Wege zu finden, den Überschussschlammanfall bei gleichbleibender Reinigungsleistung zu verringern.
Untersuchungen von Pirt ergaben, dass die suspendierten Mikroorganismen des belebten Schlammes nur einen Teil der ihnen zur Verfügung stehenden Nährstoffe (= abzubauende Schmutzstoffe) zur Produktion von neuer Biomasse verwenden. Den anderen Teil benötigen sie zur Erhaltung ihrer vitalen Funktionen. Pirt zeigte, dass sich dieses Verhältnis bei einem geringen Nährstoffangebot zugunsten der Erhaltungsfunktionen verschiebt und dadurch die Bildung überschüssiger Biomasse verringert wird.
Ein vielversprechender Ansatz zur technischen Umsetzung liegt in dem Ersatz der konventionellen Nachklärung durch eine Membranfiltration. Dadurch kann der Schlammgehalt in den Belebungsbecken erheblich gesteigert werden, so dass den Mikroorganismen bei gleichbleibenden Zulaufverhältnissen weniger Nährstoffe zur Verfügung stehen.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Abhängigkeit des Überschussschlammanfalls bei der aeroben Abwasserreinigung von verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht. Dazu diente eine Versuchsanlage im halbtechnischen Massstab, bestehend aus einem belüfteten Druck-Schlaufenreaktor (0,65 bar Überdruck, 645 Liter Betriebsvolumen, Feed-Batch-Betrieb) sowie einer Cross-Flow-Filtrationseinheit zur kontinuierlichen Abtrennung des gereinigten Abwassers vom Abwasser-Belebtschlam-Gemisch. Durch die Verwendung von Ultrafiltrationsmembranen wurde ein vollständiger Schlammrückhalt in der Versuchsanlage gewährleistet, wodurch sich der Feststoffgehalt im Reaktor entsprechend den eingestellten Betriebsbedingungen frei entwickeln konnte. Gespeist wurde die [...]