Deutsche Vereinigung fr Wasserwirtschaft Abwasser und Abfall e
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Die Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 4 Bilanzen in Kläranlagen – warum und wie? 4 Stickstoff im Abwasser 4 Verfahrensschritte der Stickstoffumwandlung 4 Ergebnis einer Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 1
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Bilanzen in Kläranlagen – warum? 4 Den Betrieb und seine Prozesse verstehen. Beispiel 1: Hintergrundwissen auffrischen Beispiel 2: Ablaufgrenzwerte sicher einhalten. 4 Die eigenen Messungen überprüfen. Beispiel 1: Plausibilität von Messwerten erkennen 4 Betriebsprobleme erkennen. Beispiel 1: Einfluß von erhöhtem Fremdwasser Beispiel 2: Rückbelastung aus Filtrat der Schlammentwässerung Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 2
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Bilanzen in Kläranlagen – wie? Abluft Zulauf Stufe 1 Ablauf Schlamm Zulauf – Summe aus Ablauf, Abluft und Schlamm = 0 Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 3
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff im Abwasser - Parameter Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 4
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff im Abwasser - Prozesse 4 Ammonifikation = (Bio-)Chemische Umwandlung von organischen Stickstoff in Ammoniak (NH 3) bzw. Ammonium-Stickstoff (NH 4 -N), auch: Hydrolyse wo? → Kanal und Vorklärung 4 Inkorporation = Einbau von Ammonium-Stickstoff in die Biomasse wo? → Überschussschlamm 4 Nitrifikation = Biochemische Umwandlung von Ammonium-Stickstoff in Nitrat/Nitrit-Stickstoff unter aeroben Bedingungen (mit Sauerstoff) wo? → Belebungsbecken (belüftete Zonen) 4 Denitrifikation = Biochemische Umwandlung von Nitrat/Nitrit-Stickstoff unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) in gasförmigen Stickstoff wo? → Belebungsbecken (unbelüftete Zonen) Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 5
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Schema Stickstoffbilanz Denitrifikation Zulauf Nzu NVK Nab Ablauf Rückbelastung Einbau in Schlämmen Entnahme mit Klärschlamm Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 6
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Stickstoff (mg / l) 4 Stickstoffbilanz im Abwasser - Überblick Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 7
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff im Rohabwasser 4 wie? → ca. 60% Ammonium-Stickstoff und TKN Stickstoff (mg / l) 4 woher? → Urin/Harnstoff, ca. 11 g/(EW x d) ca. 40% organischer Stickstoff durch Hydrolyse im Kanalnetz 4 Werte? → 60 – 80 mg/l TKN 4 Unterschiede? → Fremdwassereinfluss, gewerbliches/industrielles Abwasser Probenahmestelle (mit/ohne Rückbelastung) Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 8
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff nach der Vorklärung 4 was? → Fortsetzung der Hydrolyse und TKN Stickstoff (mg / l) Primärschlamm Entnahme von organischem Stickstoff (ungelöst) mit dem Primärschlamm, ca. 1 g/(EW x d) 4 Werte? → 50 – 70 mg/l TKN 10% N-Elimination 4 Unterschiede? → Aufenthaltszeit , interne Kreisläufe 4 Achtung! → Rücklösung in Abwasserteichen Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 9
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff nach biologischer Reinigung (nur C-Abbau) Überschußschlamm TKN Stickstoff (mg / l) 4 was? → Fortsetzung der Hydrolyse und Entnahme von organischem Stickstoff (ungelöst) mit dem Überschussschlamm, ca. 2 -3 g/(EW x d) 4 Werte? → 45 - 60 mg/l TKN ca. 20 -25% N-Elimination 4 Unterschiede? → Schlammalter, Abwasserzusammensetzung (N/C-Verhältnis) 4 Achtung! → Rücklösung in Abwasserteichen Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 10
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff nach biologischer Reinigung (Nitrifikation) Stickstoff (mg / l) 4 was? → Nitrifikation von NH 4 -N Nitrat-/Nitrit. Stickstoff mit Sauerstoff 4 Werte? → < 5 mg/l TKN > 40 mg/l NO 3 -N/NO 2 -N (davon < 1 mg/l NO 2 -N) 4 Unterschiede? → Schlammalter, TKN Sauerstoffeintrag, Temperatur, . . . 4 Achtung! → ohne Nitrifikation, keine Denitrifikation (siehe nächster Schritt) Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 11
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Stickstoff nach biologischer Reinigung (Denitrifikation) 4 Unterschiede? → Größe/Dauer der unbelüfteten Zonen, N/C-Verhältnis, Temperatur, . . . Stickstoff (mg / l) Gasförmiger Stickstoff N 2 NH 4 -N Norg NO 2 -N NO 3 -N Denitrifikation in unbelüfteten Zonen der Belebung N-Elimination > 70% Nges < 12 mg/l Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 12
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. 4 Warum „Stickstoffbilanz“? 4 Den Betrieb und seine Prozesse verstehen. Stickstoffanteile, Schritte der Stickstoffumwandlung und -elimination 4 Die eigenen Messungen überprüfen. Schwankungsbereiche der Messwerte erklären 4 Betriebsprobleme erkennen. Einfluss von erhöhtem Fremdwasseranteil, von langen Kanalnetzen mit vielen Pumpwerken, von Filtrat bei mobiler Schlammentwässerung Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser 13
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