Deutsche Vereinigung fr Wasserwirtschaft Abwasser und Abfall e

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Einführungsvortrag zum Fortbildungsmodul der Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften: Sauerstoffeintrag beim Belebungsverfahren September 2012 1

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Aufgaben der Belüftung 4 Vermeidung von Schlammablagerungen (Umwälzung) Energie-Eintrag (Empfehlung): Belüftung: 10 -20 W/m³ Rührwerke: 2 - 5 W/m³ 4„Sauerstoffzufuhr“ entsprechend „Sauerstoffbedarf“: § Endogene Atmung der Mikroorganismen und Abbau organischer Verbindungen ca. 0, 65 bis 1, 90 kg. O 2/kg. BSB 5 (abhängig von Schlammalter und Abwassertemperatur) § Nitrifikation: 4, 57 kg. O 2/kg. NH 4 (aus Stöchiometrie) Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 2

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Abwasserinhaltsstoffe beeinflussen O 2 -Übergang 4 Zu unterscheiden ist zwischen Sauerstoffeintrag in Belebtschlamm/Abwasser und in Reinwasser. Warum? 4 Feststoffe (Belebtschlamm, TS-Gehalt!) und grenzflächenaktive Stoffe (z. B. Waschmitteltenside) sowie Salze beeinflussen die Blasenbildung/-stabilität, die Aufstiegsbewegung der Blasen im Wasser und die Blasenkoaleszenz 4 Bei erhöhten Salz-Gehalten ist die Koaleszenzneigung der Blasen sogar vermindert, d. h. die Sauerstoffzufuhr wird verbessert! Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 3

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Arten von Belüftungssystemen Oberflächenbelüfter Quelle: P. J. Kantert Sauerstoffübergang an Grenzfläche Wasseroberfläche - Luft Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff Druckbelüftung Quelle: Frey, 2011 Sauerstoffübergang beim Aufsteigen von Luftblasen im Wasser 4

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Oberflächenbelüftung: Walzenbelüftung 4 O 2 -Eintrag über Turbulenz an der Wasseroberfläche (Bewegung von Wasserteilchen in der Luft) 4 Einsatz in Umlaufbecken 4 Durchmesser 700 – 1. 000 mm Schematische Darstellung (DWA-M 229) 4 Länge bis 9 m 4 Umfangsgeschwindigkeit 3 -4 m/s 4 Senkrecht zur Strömung in Becken mit gerichteter Strömung (Leit-/Bremswände erforderlich) Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 5

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Oberflächenbelüftung: Kreiselbelüftung 4 O 2 -Eintrag über Turbulenz an der Wasseroberfläche, zusätzlich werden Luftblasen direkt am Kreisel eingetragen und in Richtung Beckensohle transportiert 4 Vertikale Achse Schematische Darstellung (DWA-M 229) 4 Ausbildung Walzenströmung 4 Kreiseldurchmesser 1, 5 - 4 m 4 Umfangsgeschwindigkeit 4 -6 m/s 4 v. a. in quadratischen Becken oder Umlaufbecken Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 6

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Druckbelüftungssystem 4 Drucklufterzeuger 4 Druckluftleitungen (Verteilung) 4 Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 7

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Beispiel: Aufstellung moderner Drehkolbengebläse Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 8

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Belüfterelemente Bauform Material Rohrbelüfter Schlauchbelüfter Dombelüfter Tellerbelüfter Plattenbelüfter Belüfterplatten Keramik Hartkunststoffgranulat Elastomere Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff Elastomere: EPDM (Ethylen-Propylen. Dien-Terpolymer) PU (Polyurethan) Silikon 9

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Feinblasige Belüftung Blasengröße: 2 -5 mm 1 m³ Luft ~ 2. 000 m² Oberfläche O 2 -Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 g. O 2 Pro m Eintragstiefe werden ~ 25 g. O 2 übertragen Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff Es wird immer nur ein Teil des O 2 aus der Luft übertragen! Eintragstiefe Grobblasige Belüftung Blasengröße: Ca. 10 mm 1 m³ Luft ~ 600 m² Oberfläche O 2 -Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 g. O 2 Wassertiefe 1 m ~ 5 g. O 2 werden übertragen 10

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Weitere Einflussfaktoren auf Belüftungssysteme 4 Temperatur: je kälter das Abwasser, desto mehr Sauerstoff kann im Wasser gelöst werden (Sättigungswert), je wärmer, desto weniger Sauerstoff löst sich, gleichzeitig steigt der Sauerstoffbedarf wegen höherer Umsatzleistungen. 4 Gelöster O 2: je niedriger der O 2 -Gehalt (Sollwert) im Wasser, desto besser die Sauerstoffzufuhr (Sättigungsdefizit) und umgekehrt, Ziel daher: O 2 -Gehalt BB ≤ 2 g/l Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 11

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Zusammenfassung 4 Sauerstoffeintrag durch Oberflächen- oder Druckbelüftung. 4 System muss mit Beckengeometrie sinnvoll abgestimmt sein. 4 Sauerstoffbedarf hängt maßgeblich vom Reinigungsziel und damit von Schlammalter ab. 4 Bei Druckluftsystemen: Drucklufterzeugung, Luftverteilung und Belüfterelemente müssen abgestimmt sein, um effizient zu sein. 4 Belastungsschwankungen führen zu Unterschieden im Sauerstoffbedarf. 4 Erhöhte Luft- und Wassertemperatur verschlechtern die Sauerstoffzufuhr und den Sauerstoffertrag. Gleichzeitig ist der Sauerstoffbedarf erhöht. Belüftungssysteme Dr. -Ing. Schreff 12