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3 | 2015

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Special Wasserkreisläufe/Pumpen Parameter Einheit Zulauf Ablauf Ablauf Anthrazit- Ablauf Ozonsystem Ozonsystem Filter GAK-Filter TOC mg/l 12,6 11,8 9,1 8,5 CSB mg/l 41,9 32,2 20,3 21,2 BSB5 mg/l 7,3 8 3 2,7 UV-T % 53,8 73 77,4 77,9 NH-4-N mg/l 0,79 0,05 0,03 TSS mg/l 4,67 0,47 0,66 Auswirkungen der Kombination Ozon und Filtration auf ausgewählte Parameter (Mittelwerte über 3 Monate) Der Abbau der Spurenstoffe über die unterschiedlichen Verfahrensschritte ist sehr unterschiedlich und spezifisch für die jeweiligen Substanzen. Die dargestellten Abweichungen von den Mittelwerten zeigen die Schwankungen der spezifischen Stoffkonzentrationen im Zulauf der Kläranlage. Die Abweichungen bei der Ozonstufe und den nachgeschalteten Filter resultieren aus der Einstellung unterschiedlicher Ozondosen. Die Stoffe Sulfamethoxazol und Ibuprofen werden vorrangig über die biologische Stufe abgebaut. Durch die Ozonstufe und die nachgeschalteten biologisch aktiven Filter wird Ibuprofen weiter abgebaut, sodass ein Abbau von 2,5 log-Stufen erreicht wurde. Die Stoffe Carbamazepin, Metoprolol und Benzotriazol werden biologisch nicht abgebaut. Carbamezepin reagiert sehr gut mit Ozon und wird hauptsächlich mit Literatur [1] Abegglen, C.; Siegrist, H. (2012); Mikroverunreinigungen aus kommunalem Abwasser. Verfahren zur weitergehenden Elimination auf Kläranlagen, Bundesamt für Umwelt; Bern, Umwelt-Wissen Nr. 1214: 210 S. [2] ARGE Spurenstoffe NRW (2013); Elimination von Arzneimittelrückständen in kommunalen Kläranlagen. Schlussbericht Phase 2 der „Arbeitsgemeinschaft Spurenstoffe NRW, Teilprojekt 6“, gerichtet an das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV); redigierte Fassung September 2013. [3] Schaar, H.; Kreuzinger, N. (2011); KomOzon, Technische Umsetzung und Implementierung einer Ozonungsstufe für nach dem Stand der Technik gereinigtes kommunales Abwasser Heranführung an den Stand der Technik, Abschlussbericht Ergebnisse der Messkampagnen; gerichtet an das Lebensministerium Wien (Hrsg.). [4] DIN EN ISO 14044:2006–10 Umweltmanagement – Ökobilanz – Anforderungen und Anleitungen, Genf, Schweiz: Internationale Organisation für Standardisierung (ISO). [5] DWA (2012): KVR-Leitlinien zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen, 8. überarbeitete Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (Hrsg.), ISBN 978–3–941897–55–7, Hennef. [6] DWA (2000); Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 131– Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (Hrsg.), ISBN 978–3–933707–41–3, Hennef. Tabelle: Xylem diesem Verfahrensschritt abgebaut. Metoproplol und Benzotriazol reagieren mäßig mit Ozon und erreichen einen geringeren Abbau (etwa 50 bis 85 Prozent). Der nachgeschaltete Anthrazit- Filter baut bei diesen Stoffen ebenfalls nur einen geringen Anteil ab. Der mit granulierter Aktivkohle gefüllte Adsorber adsorbiert einen größeren Anteil dieser Stoffe. In Summe lässt sich sagen, dass durch die Kombination von Ozon-Oxidation und Filtration eine nahezu vollständige Reduktion verschiedener Leitparameter erreichen lässt. Hierdurch bietet diese Verfahrenskombination einen wirksamen Schutz der Gewässer vor den negativen Folgen der Spurenstoffe. In Abhängigkeit von der Ozondosis können eine Vielzahl von Stoffen in ihrer Fracht reduziert werden. Ökotoxikologische Tests (YES/YAS, Microtox) zeigten keine Auffälligkeiten, weder nach der Ozonstufe noch nach den Filterstufen. Die östrogenen Effekte wurden durch die Ozonung nachweislich auf ein unbedenkliches Maß reduziert. Umweltverträglichkeit und Lebenszykluskosten Während der Versuchsphase wurde die Umweltverträglichkeit anhand unterschiedlicher Bewertungskriterien für verschiedene Verfahrenskombinationen untersucht. Dazu gehören die Umwelteinflüsse der Verfahrensschritte für einen Produktlebenszyklus und die Kostenbetrachtung für einen Nutzungszeitraum von 20 Jahren. Die Prüfung der Umwelteinflüsse wurde mit der LCA-Methode (Life Cyle Analysis) nach der ISO 14044 [4] von IVL durchgeführt. Die Kostenbetrachtung erfolgte anhand des LCC-Models (Life Cycle Cost) basierend auf dem dynamischen Kostenvergleich [5]. Für beide Methoden wurden drei unterschiedliche Anlagengrößen (20 000 EW, 100 000 EW und 500 000 EW) betrachtet. Für die Auslegung der biologischen Stufe erfolgt gemäß ATV –DVWK-A 131 [6]. Die anfallenden Rückspülwässer und das Abwasser auf der Schlammbehandlung werden in den Zulauf des SBR geführt. Für die Filtrationsstufe nach der Ozonstufe wurde nur das Filtermaterial Anthrazit betrachtet. Die Verweilzeit im Filter (EBCT = Empty Bed Contact Time) beträgt 15 Minuten. Das Ozonsystem wurde für eine Dosis von 10 mg/l ausgelegt. Für die Betrachtung einer zusätzlichen Desinfektionsstufe mittels UV wurde eine Dosis von 200 J/m² angesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Umwelteinfluss durch die Kombination Ozon und Filtration um 17 Prozent (durch die Integration der Ozonstufe zur Spurenstoffelimination) ansteigt, wobei bei dieser Betrachtung eine zusätzliche Chlordesinfektion zur Stabilisierung des Wassers eingesetzt worden ist. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigten zudem, dass in Westeuropa die Potenziale für globale Erwärmung, die fotochemische Oxidation und die marine Ökotoxizität die wichtigsten Kenngrößen sind, wenn es darum geht, die Umwelteinflüsse auf behandeltes Abwasser darzustellen. Fazit Die Versuchsreihen zeigen, dass die Kombination von Ozon und Filtration ein geeignetes Verfahren ist, um Spurenstoffe effektiv zu reduzieren. Die Höhe des Abbaugrades lässt sich spezifisch den jeweiligen Bedingungen anpassen und hängt von der Ozondosierung ab. Je höher diese ist, desto mehr schwer abbaubare Spurenstoffe können weiter abgebaut werden. Neben den Spurenstoffen können auch konventionelle Parameter wie TSS, CSB und Färbung durch diese Kombination deutlich reduziert werden. Die Kombination der Ozonstufe mit einer nachgeschalteten Aktivkohlefiltration zeigt die besten Eliminationsraten. Positive Effekte dieser Kombination und die Auswirkungen der Ozonstufe auf die Standzeit der Aktivkohle werden in weiteren Versuchsreihen untersucht. Gemessen an den Gesamtkosten für den Bau einer Kläranlage ist der Anteil der vierten Reinigungsstufe Ozon und Filtration nur ein Bruchteil (≈10 Prozent). Gleiches gilt für die Erhöhung der Energiekosten. Dipl.-Ing. Arne Wieland, M.Sc. Aleksandra Lazic, beide Xylem Services GmbH, Herford, arne.wieland@xyleminc.com 32 UmweltMagazin März 2015

Wasserkreisläufe/Pumpen Special Im Zuge der Flughafenerweiterung in Frankfurt/Main wurde eine bundesweit einmalige Abscheideanlage mit einer Nenngröße von 2 000 Liter pro Sekunde in Betrieb genommen. Installiert wurde diese auf einem 12 500 m³ großen Regenrückhaltebecken. Um die nur nachts erlaubten Bauarbeiten ausführen zu können, war es erforderlich, innerhalb von drei Nachtschichten 30 Lkw-Ladungen mit Abscheidern und Zubehör unter Einhaltung der Luftsicherheit über das Vorfeld des Flughafens zu bewegen. Insgesamt 20 Einzelabscheider des Typs Oleopator PR wurden zu einer Großabscheideanlage in Parallelbauweise zusammengeführt. Bild: ACO Tiefbau Leichtflüssigkeitsabscheideanlage nach kurzer Bauphase in Betrieb Christian Hasche Der Frankfurter Flughafen ist eines der komplexesten Bauwerke der Region und unterliegt einem stetigen Wandel. Aufgrund des ständig zunehmenden Passagieraufkommens wurden eine neue Landebahn und eine Terminalerweiterung erforderlich. Neben diesen sichtbaren Bauten waren auch die Entwässerungssysteme aufgrund neuer gesetzlicher Anforderungen und der zusätzlich zu entwässernden Flächen der Neubauten zu erweitern. Im Zuge dieser Baumaßnahmen wurde von der Unternehmensgruppe ACO eine Großabscheideanlage von 2 000 l/s Reinigungsleistung konzipiert, hergestellt und eingebaut. Sie ist wesentlicher Bestandteil des gesamten Entwässerungssystems und wurde aus Platzgründen direkt über dem Regenrückhaltebecken (Volumen: 12 500 m³) platziert. Erfüllung nationaler und europäischer Normen Um den normativen Anforderungen solcher Leichtflüssigkeitsabscheider gerecht zu werden, entschieden sich die planungsverantwortlichen Ingenieure des Flughafenbetreibers Fraport AG, der ACO Tiefbau und der ACO Beton dazu, die Anlage in modularer Bauweise zu konzipieren. Aufgrund dieser Gestaltung wurden neben den deutschen sowie europäischen Normen für Abscheideanlagen auch die Auflagen des Kommittenten Fraport AG aus der Auftragsausschreibung eingehalten. Insbesondere die kurze Einbauzeit der Abscheidemodule von einer Arbeitswoche war für das Bauvorhaben entscheidend. Um die geforderte Reinigungsleistung von 2 000 Liter je Sekunde zu erreichen, wurden 20 Einzelabscheider des Typs Oleopator PR zu einer Großabscheideanlage in Parallelbauweise zusammengeführt. Von zentraler Bedeutung für den reibungslosen Anlagenbetrieb ist eine gleichmäßige Verteilung der anfallenden Volumina auf die einzelnen Abscheider. Mittels einer computergestützten Strömungssimulation (CFD) wurde das Design des Zulaufkanals festgelegt. Dadurch konnte sichergestellt werden, dass die Beschickung der Abscheider möglichst gleichmäßig erfolgt und einzelne Abscheider nicht über den Toleranzbereich hinaus beschickt werden. Technische und wirtschaftliche Anforderungen Selbstverständlich gab es neben technischen auch wirtschaftliche Anforderungen. So sollte eine möglichst kurze Bauphase realisiert werden, was in aller Regel nur mit Betonfertigteilen eingehalten werden kann. Die vorgefertigten Bauteile konnten ohne großen Aufwand schnell versetzt und in Betrieb genommen werden. Das ACO Betonwerk in Bürstadt ist dafür im besonderen Maße prädestiniert. „Wir sind in der Lage, die Wertschöpfungskette für solche Betonbauwerke nahezu vollständig zu erfüllen“, so Werkleiter Hermann Mayer. Die hohen Qualitätsmerkmale der monolithisch hergestellten Abscheidebecken halten insbesondere den Anforderungen an die statischen Belastungen für Schwerlastwagen mit maximal 60 Tonnen Gewicht gemäß DIN 1072 (SLW 60) beziehungsweise DIN Fachbericht 101 stand. Darüber hinaus gehende Anforderungen, die es im Zusammenhang mit Flugverkehrsflächen gibt, können individuell je nach Projekterfordernis berechnet und hergestellt werden. So bringen es Flugzeuge wie der derzeit wohl größte Typ A380 leicht auf etwa 590 Tonnen Startgewicht. Das Bauwerk liegt in direkter Verlängerung der Center- und Südbahn sowie direkt neben der Startbahn West. Dies ist der Vorfeldbereich des Flughafens. Während der gesamten Baumaßnahme war das Luftsicherheitsgesetz zu beachten. Alle Mitarbeiter, die an der Baustelle eingesetzt waren, mussten eine spezielle Sicherheitsprüfung zum Erhalt einer Zugangserlaubnis für die Vorfeldflächen bestehen. Zum Befahren der Baustelle mit Wartungs- und Servicefahrzeugen war darüber hinaus – nach theoretischer und praktischer Ausbildung – der Erwerb einer Fahrerlaubnis für Flugbetriebsflächen Pflicht. Eine große Herausforderung für das gesamte Projektteam stellte die Koordination der mehr als 30 Lkw-Ladungen dar. Im Rotationsprinzip wurden die Lkw tagsüber in Bürstadt mit den 20 Tonnen schweren Abscheidern beladen und im Cargo Bereich am Flughafen zwischengeparkt bevor sie nachts zur Montage in den Sicherheitsbereich des Frankfurter Flughafens einfuhren. Jede Fahrt musste pünktlich durchgeführt und von einem „Follow-me-Fahrzeug“ begleitet werden. Christian Hasche, ACO Tiefbau Vertrieb GmbH, Büdelsdorf www.aco-tiefbau.de UmweltMagazin März 2015 33

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