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1/2 | 2014

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SPECIAL Trink-, Prozess-

SPECIAL Trink-, Prozess- und Abwasser Die Elimination von Phosphor aus dem Abwasser erfolgt meist nach dem traditionellen Prinzip der Ausfällung mit Hilfe von Metallsalzen. Bei ausreichend hoher Säurekapazität kann hierzu Eisen-III- Chlorid verwendet werden. In anderen Fällen eignet sich eher Aluminat inflüssiger Form, welches in das Abwasser zudosiert wird. Nach einer relativ schnell erfolgenden Reaktion mit dem Phosphat kann der Komplex in Form einer Schlammflocke vom Abwasser getrennt werden. Bild: Grundfos Zentrale Kläranlage der Stadt Pforzheim Membran-Dosierpumpen für diePhosphatfällung Manfred Reutlinger Invielen Fällen erfolgt eine Simultanfällung, das heißt die Fällung erfolgt im Belebungsbecken. Das ausgefällte Material wird dann mit dem Überschussschlamm entfernt. Auch eine Fällung vor der Vorklärung ist denkbar. Bei dieser Vorgehensweise erfolgt eine meist zuweit gehende Eliminierung organischer Kohlenstoffenoch vorder späterenDenitrifkation. Organische Kohlenstoffverbindungen müssen in diesen Fällen extern zugegeben werden. Neben dem biologischen Abbau von Phosphaten hat sich vor allem die chemische Variante –Zugabe von Fällmitteln –durchgesetzt. Da neben Stickstoff vor allem Phosphor der Hauptgrund zunehmender Gewässerüberdüngung (Eutrophierung) ist, hat der Gesetzgeber vor einigen Jahren neue Richtlinienerlassen. Um eine spürbare Verringerung des Algenwachstumszuerreichen,mussein Konzentrat unter 1Milligramm pro Liter (mg/l) erreicht werden. Der Ablaufwert muss also nach Möglichkeit unter diesem Zielwertliegen. Der Verfahrenswegist einfach.: DieimAbwasser gelöstenPhosphate lassen sichnacheinerReaktion mit Eisen- und Aluminiumsalzen ausflocken und können nach Sedimentation der Schlammphase entfernt werden. Im Vordergrund steht allerdings vor allem auch eine wirtschaftliche Arbeitsweise und ein ökonomisch sinnvoller Einsatz derFällmittel. Für die Zudosierung dieser Materialien werden inden meisten Fällen Dosierpumpen eingesetzt. Bei herkömmlichen Pumpen wird dabei die Dosierung über die Hublänge und/oder die Frequenz eingestellt. Dazu sind meist komplizierte Berechnungen erforderlich. Über das sogenannte Auslitern wird die tatsächlich benötigte Menge ermittelt. Verändert sich die Ausgangsbasis beziehungsweise die Dosiermenge, mussdie gesamte Prozedur wiederholt werden. Kläranlage Pforzheim: Abwasserreinigung mit High-Tech Die erste Kläranlage Pforzheims ging 1912 in Betrieb. Damals war die Anlage für 100000 Einwohnerwerte (EW) ausgelegt. Ein Jahrhundert später werden 250 000 EW erreicht. Damit ist eine sichereAbwasserentsorgung aller110 000 Einwohner sowie des Abwassers aus Industrie und Gewerbe sichergestellt. Da speziellinund um Pforzheimherum die Schmuck- und Uhrwarenindustrie ansässig ist, sind im Medium auchSchwermetalle wie Cyanide enthalten. Diese Abwässer werden inden Betrieben vor der Einleitung in die Kanalisation vorbehandelt. Gleiches gilt für Fette und Mineralöle aus dem Lebensmittel- und Kfz-Bereich. Dasaus Haushalten und Betrieben anfallende Abwasser wird mit dem bei der Grundstücksentwässerung entstehenden Oberflächenwasser vermischt und über ein gut ausgebautes Kanalnetz der Kläranlage zugeführt. In mehreren Verfahrensschritten wird das Medium aufbereitetund letztlichinden Vorfluterabgeleitet. Im ersten Schritt erfolgtdie mechanische Reinigung. Das anfallende Wasser wird über zwei parallele Filterrechen und Rechengutwaschpressen vorbehandelt. Alle Grobstoffe werden ausgesiebtund das Rechengut wird entsorgt. Die nach wie vor enthaltenen mineralischen feinkörnigen Bestandteile gelangen dann in einenbelüftetenSandfang. 20 UmweltMagazin Januar/Februar 2014

Diese unerwünschten Bestandteile werden vomrestlichenWasser getrennt und separat in entsprechende Container geleitet und thermisch verwertet. Letztlich erfolgt inzwei Absetzbecken die Sedimentationsphase. Durch eine Beruhigung der Wasserströme können sich die Inhaltsstoffe absetzen. Der anfallende Schlamm wird über eine automatische Räumeinrichtung in Schlammtrichtern gesammelt. Dieflüssige Phase gelangt dann in die Biologische Klärung. Durch Nitrifikation werden organische Stoffe abgebaut. Die hierzu benötigten Mikroorganismen benötigen Sauerstoff, derüber eine feinblasige Belüftungmit regelbaren Turboverdichtern eingebrachtwird. In derBelebungsanlagewerdenbiologischeKohlenstoffverbindungen abgebaut und Stickstoff oder Stickstoffverbindungen zu Nitrat aufoxidiert. Als Endprodukt dieses Verfahrensschrittes erhält man Belebtschlamm. Anfallendes Gasgemisch wird kommerziell genutzt Da Nitrit beziehungsweise Nitrat unerwünschte Abwasserinhaltsstoffe sind, müssen diese soweit wie möglich reduziert werden. Dies geschieht inder Denitrifikation. Im Gegensatzzuder Nitrifikation arbeitet die Denitrifikation anaerob, das heißt ohne Zugabe von Sauerstoff. Unterständiger Umwälzung des Schlamm-Wasser-Gemisches spalten die Bakterien den lebensnotwendigen Sauerstoff von Nitrat und Nitrit ab. Diese Inhaltsstoffe werden zu Stickstoff reduziert. Dieser entweicht als Gas. Die Mikroorganismen benötigen für diesen Schritt organisch gebundenen Kohlenstoffineinemoptimalen Verhältnisvon 5:1. Sind die Kohlenwasserstoffe nicht ausreichend, wird extern das benötigte Material zugesetzt. Dies geschieht vor der Denitrifikation. Nach der biologischen erfolgt die chemische Abwasserreinigung. Hier geht es vor allem umdie noch imAbwasser enthaltenen Phosphate. Genau wie Nitrit und Nitrat istauchPhosphor einHauptverursacherfür die Gewässerüberdüngung. Deshalb müssen auch diese Inhaltsstoffe so weit wie möglich reduziert werden. Umdieses zu erreichen, werden Eisen- oder Aluminiumsalze für die Phosphatfällung vor Eintritt in das Belebungsbecken zugegeben. Diese Fällmittel bilden mit den ungewünschten Phosphaten eine schwer lösliche Verbindung und verbleiben schließlich imSchlamm. Ein Teil desBelebtschlammeswirdder Biologischen Reinigungsstufe zurück gegeben. Nach demBelebungsbecken gelangt das Abwasserindie nachgeschaltete Denitrifikation 3und danach in die Nachklärung. Das Schlamm-Wasser-Gemisch wird in vier Nachklärbecken geleitet. Die Schlammphase setztsichvon der Klar-Wasser-Phaseab. Über eine trichterförmige Vertiefung im Zentrum des Beckens wird der Schlamm abgezogen und als Überschuss-Schlamm entnommen beziehungsweise als Belebtschlamm derBiologie wieder zugeführt. Der Überschuss-Schlamm wird entwässert und in Faulbehälter gepumpt. Das hierbei entstehende Gasgemisch wird imbenachbarten Heizkraftwerk kommerziellgenutzt.Der ausgefaulte Schlamm wirdentwässertund thermischverwertet. Das aufbereitete Wasser wird nach dem Durchlauf aller Verfahrensschritte in denVorflutereingeleitet. Membran-Dosierpumpen auf dem Stand der Technik Eine zentrale Aufgabe bei der chemischen Abwasserbehandlungsstufe kommt der Dosiertechnik zu. Wie bereits angesprochenwirdNatriumaluminat/Natriumhydroxidlösung und Aluminiumchlorid beziehungsweise Eisen- III-Chlorid über ein Verteilerbauwerk vor dem Belebungsbecken dem Abwasser als Fällungsmittel zugegeben. Gleichzeitig könnenwechselseitig oder auch imDauerbetrieb diese Mittel über zwei Injektionsstellen auch der nachgeschaltetenDenitrifikation zugegeben werden. Jenach Bedarf kann auf unterschiedlichste Ausgangssituationen außergewöhnlichschnell und flexibel reagiert werden.Jenachvorliegenden Auslaufwerten ist ein „Nachsteuern“ möglich. Um diese Flexibilität zu erreichen, wurde eine Dosierstation mit zwei Außentanksaus PEHD errichtet. Dieinder Station enthaltene Technik besteht aus insgesamt 6 Dosierpumpen der Baureihe DME 375. Je drei dieser Aggregate sind zu einer Dosieranlage zusammengeschlossen. Diskontinuierliche Dosierung ausgeschlossen In derAnlage Ierfolgtdie Zugabevon Natriumaluminat (Natriumhydroxid) vorder Belebung über eine derPumpen. Einezweite stehtals Redundanz zurVerfügung, während die dritte im Bedarfsfall für die Einspeisung in der Nachfällungsorgt. DieAnlage II istzuständig für dieZugabe vonAluminiumchlorid oder auchEisen-III-Chlorid. Auch hierist die Arbeitsverteilung wie bei Anlage I.Alle Pumpen werden über eine externe Steuerung geschaltet. Auf diese Weise kann flexibel reagiert werden. Das von derGrundfos GmbH patentierte Digital Dosing Verfahren steht für moderne Dosiertechnologie. Alle Dosierpumpen können schnell und einfach installiert werden.Die jeweils gewünschte Dosiermenge wird hierbei direkt vorgegeben. Der eingestellte Wert lässt sichüber eine LCD-Anzeigedirekt in ml/h oderl/h ablesen. Der drehzahlgeregelte Motor ermöglicht eine optimale Regelung der Hubgeschwindigkeit für eine gleichmäßige Dosierung und das bei einemEinstellbereich von 500 Millilitern pro Stunde (ml/h) bis 375 l/h. Bei herkömmlichen Aggregatenkann die Dosiermenge über Hublängeund -frequenzeingestellt werden. Die dabei gegebenenfalls nötige Reduzierung der Hublänge bringt auch Nachteile in Bezug auf Dosiergenauigkeit mit sich. Kann die Pumpe nicht den vollen Hub ausnutzen, leidet die Ventilkinematik. Die Ventile auf Saugund Druckseite arbeitennicht mehr optimal. Bei der Variation der Frequenz kann es –bedingt durch Pausenzeiten– zu einerdiskontinuierlichenDosierung und zu Dosierwolken kommen. Bei der Baureihe DME istdas anders,sie verfügt über einenSchrittmotor. Die Dosiermenge wird über die Druckhubgeschwindigkeit variiert bei gleichzeitig ständiger Ausnutzung der vollständigen Hublänge. Letztlich bedeutet das eine wirtschaftliche Arbeitsweise bei gleichzeitiger langer Lebensdauerund zuverlässigerDosierung. Manfred Reutlinger, Grundfos GmbH, Erkrath, wasserwirtschaft@grundfos.de UmweltMagazin Januar/Februar 2014 21

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