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1/2 | 2013

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Special

Special Ressourceneffizienz 1500 1200 Stromverbrauch [kWh/d] pH-Wert 7,50 7,00 6,50 6,00 900 600 300 0 Grafik 1: Stromverbrauch in kWh/d (BB I: konventionelle Belüftung, VSA: Reinsauerstoffbegasung, BBII: Systemstromverbrauch mit zusätzlicher konventioneller Belüftung zur CO 2 -Ausstrippung) 5,50 17.3 24.3 31.3 7.4 14.4 21.4 28.4 5.5 12.5 19.5 26.5 2.6 9.6 Grafik 2: pH-Wert (BB I:konventionelle Belüftung, BB II: Reinsauerstoffbegasung) 90 Prozent beansprucht, das heißt die seitens AirProducts zur Verfügung gestellte Anlage war auf den lokalen Fall nicht optimal anpassbar. Dafür den Pilotversuch keine weiteren Anlagengrößen zur Verfügung standen, konnte keine Kapazitätsanpassungerfolgen. 7 Die eingesetzten Injektoren dienten neben dem Reinsauerstoffeintrag auch BB I VSA BB II BB I BB II Grafiken (2): Bombeck lendie vorhandene Belüftungzum Ausstrippen von Kohlendioxid aktiviert (Grafik 1, BB II: Systemstromverbrauch).Ohne diese Anpassung wardie Prozessstabilität aufgrund der geringen Pufferkapazität des zu behandelnden Abwassers gefährdet. Durch die zusätzliche Belüftung konnte der pH-Wert erhöht werden, lag jedoch im Durchschnittbei 6,6und somit unterhalb des Optimalbereichsfür eine aerob-biologische Abwasserbehandlung (Grafik 2). 7 An den Wochenenden mit betriebsbedingt deutlichgeringerem Sauerstoffbedarf wurde aufgrund der geringen Anpassungsmöglichkeit des Erzeugungsaggregatesunnötig vielSauerstoff in dasSystemeingetragen,was zu einem deutlich höheren Energieverbrauch im Vergleich zur konventionellen Anlage beigetragenhat. 7 Ein für Durchlaufsysteme untypischer schwankender Beckenfüllstand mit resultierenden geringeren hydrostatischenDruckniveaus undder kürzerenVerweilzeitder GasblasenimSystem haben sichnegativ auf die Effizienz des Sauerstoffeintragsausgewirkt undzueinem nicht optimalen Reinsauerstoffeintrag geführt. Obwohl die Überschussschlammmengen der beiden Betriebsweisen nicht getrennt erfasst wurden, konnte labortechnisch imBecken der Reinsauerstoffbegasung eine Bildung kleinerer und kompakterer Belebtschlammflocken sowie eine geringere Fädigkeit beobachtet werden, was auch durch Vergleich derSchlammvolumenindizes bestätigt wurde. Durch den niedrigeren Schlammvolumenindex ließe sich das Belebungsbecken mit einem höheren Schlammgehalt betreiben. Der geringe Schlammvolumenindex bei Reinsauerstoffbegasung und die daraus resultierende bessere Absetzbarkeit der Belebtschlammflocken sind besonders dann vorteilhaft, wenn ein Absetzbecken als Nachklärung eingesetzt wird. Im Pilotals Mischaggregat. Es stellte sichheraus, dass die erreichte Eintragsenergie nicht ausreichte, eine ausreichende Ausstrippung von Kohlendioxid zu bewirken, welchessichbei aerob-biologischen Abbauprozessen bildet. In Folge sank der pH-Wert in einenfür die biologischeAktivität ungünstigen Bereich. Um den pH-Wert anzuheben,wurde in Interval- 20 UmweltMagazin Januar 2013

versuch konnte dieser Effekt nicht nachgewiesen werden, daals Nachklärung Flotationsanlagen betrieben werden. Fazit Der Einsatz von vor Ort erzeugtem Reinsauerstoff auf kleinen aerob-biologischen Industriekläranlagen kann bei geeigneten Randbedingungen zu Energieeinsparungen und Kapazitätssteigerungen führen. Soist darauf zu achten, dass das zu behandelnde Abwassereine ausreichende Pufferkapazität beziehungsweise einen auseichend hohen pH-Wertbesitzt. Istdie Nachklärung als Absetzbecken ausgeführt, können die Vorteile eines geringeren Schlammvolumenindexes bei Reinsauerstoffbegasung und derdaraus resultierenden besseren Absetzbarkeit der Belebtschlammflocken ausgenutzt werden. Des Weiteren können Energieeinsparungen dann realisiert werden, wenn die Sauerstoffproduktion an den tatsächlichen Sauerstoffbedarf insbesondere in Schwachlastzeiten angepasst wird. Weiterhin ist esvon Vorteil, ein Belebungsbecken ohne Füllstandsschwankungen zubegasen oder ein an die Schwankungen angepasstes Eintragssystem zu verwenden. Dabei ist auch auf eine für einen optimalen Sauerstoffeintrag günstige Beckengeometrie zu achten. Aufgrund desgeringeren spezifischen Energieverbrauchs bei VolllasteinerAnlage zur Vor-Ort-Erzeugung von Reinsauerstoff ist eine Belebung mit kontinuierlicher Belüftung statt intermittierender Denitrifikation für einen Vergleich zwischen konventioneller und Reinsauerstoffbegasung besser geeignet. Die Versuche haben gezeigt, dass derEinsatz vonAggregatenzur Vor-Ort- Erzeugung von Reinsauerstoff technisch realisierbar und im Vergleich zur herkömmlichen Belüftung ebenfalls betriebssicher einsetzbar ist. Energie- und Betriebsvorteile könnennicht in jedem Anwendungsfall erreicht werden, dies haben die Untersuchungen gezeigt. Bei zukünftigen Anwendungen sind vorab die Betriebsbedingungen eingehend zu prüfen, die für einen erfolgreichen Einsatz der Vor-Ort-Erzeugung von Reinsauerstoff zu beachtensind. Dr.-Ing. Markus Bombeck und Prof. Dr.- Ing. Dr. rer. pol. Dr. h.c. Karl-Ulrich Rudolph, IEEM –Institut für Umwelttechnik und Management ander Universität Witten/Herdecke gGmbH, mail@uni-whutm.de; Dipl.-Ing. Günter Müller-Czygan, HST Systemtechnik GmbH &Co. KG, Meschede, info@hst.de Wie kann Ihre industrielle Produktion noch nachhaltiger werden? ENGINEER SUCCESS New technologies New solutions New networks Informieren Sie sich auf der IndustrialGreenTec über das gesamte Spektrum modernster Umwelttechnik zur Integration in Ihre industriellen Prozesse. Entdecken Sie effiziente Lösungen in den Bereichen der nachhaltigen Produktion, der Wasser- und Luftreinigung sowie Recyclingwirtschaft und sichern Sie sich Ihre Wettbewerbsvorteile! Besuchen Sie das weltweit wichtigste Technologieereignis. Mehr unter hannovermesse.de Jetzt Termin vormerken: 8.–12. April 2013 Weitere Informationen erhalten Sie unter Tel. +49 511 89-0, hannovermesse@messe.de NEW TECHNOLOGY FIRST 8.–12. April 2013 · Hannover · Germany

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