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3 | 2015

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Special Wasserkreisläufe/Pumpen Stetig wachsende Bevölkerungszahlen und zunehmende Industrialisierung in vielen Teilen der Welt führen zu drastisch gestiegenen Mengen an Abfall. In den meisten Fällen wird dieser über Deponien entsorgt. Auch wenn dieses Konzept viele Vorteile birgt, so stellt das entstehende Sickerwasser ein großes Problem dar – nicht nur während des aktiven Betriebs einer Deponie, sondern auch noch viele Jahre nach deren Stilllegung [1]. Das Deponiesickerwasser muss fachgerecht aufbereitet werden. Membranbioreaktoren haben sich hierfür als Mittel der Wahl erwiesen. Bio-Cel XL Modul mit 1 900 m 2 Membranfläche Deponiesickerwasser richtig aufbereiten Wasser Berlin International Die Microdyn-Nadir GmbH präsentiert sich in Halle 3.2 auf dem Stand 318. Caroline Hoffmann und Michael Lyko Deponiesickerwasser ist Niederschlags- oder Grundwasser, welches durch eine Deponie abfließt. Hierbei werden schädliche chemische Verbindungen aus der Deponie herausgelöst und abtransportiert [2]. Deponiesickerwasser kann zum Problem werden, wenn es nicht korrekt abgeleitet wird. In tiefer liegenden Bereichen könnte dann ein Sickerwasserstau entstehen, welcher die Oberflächenabdichtung der Deponie durch den entstehenden hydrostatischen Druck schädigen kann [3]. Die genaue Zusammensetzung beziehungsweise Charakterisierung von Deponiesickerwasser kann von Deponie zu Deponie stark variieren. Generell wird es als in Deponien entstandenes Abwasser definiert, welches im Vergleich zu kommunalem Abwasser hochbelastet ist. Die wesentlichen Belastungen entstehen aus hohem organischen Anteil, Stickstoff und Schwermetallen. Die tatsächliche Belastung eines Deponiesickerwassers hängt jedoch von mehreren Faktoren ab. Solche sind zum Beispiel der Wasseranteil des Abfalls, Niederschlagsmengen und -häufigkeit, aber auch das Alter der Deponie spielt eine wesentliche Rolle. Bei neuen Deponien jünger als fünf Jahre sind hohe Konzentrationen im Abwasser zu erwarten, da die biologische Aktivität der Deponie noch stark eingeschränkt ist. Hier kann der CSB leicht Werte bis zu 50 000 mg/l annehmen [4]. Nicht nur die Zusammensetzung des Deponiesickerwassers kann von Anlage zu Anlage stark variieren – die geforderten Ablaufwerte sind weltweit noch sehr unterschiedlich. Somit hat die geografische Lage auch einen entscheidenden Einfluss auf die Aufbereitungsmethoden von Deponiesickerwasser, da das anzuwendende Verfahren natürlich eng mit den geforderten Ablaufwerten zusammenhängt. Grundsätzlich gilt natürlich: Je höher die geforderte Ablaufqualität, desto komplexer das Aufbereitungsverfahren [5]. Membran-Bioreaktoren als Teil der Aufbereitungsanlage Membran-Bioreaktoren haben in den vergangenen Jahren an Popularität besonders in kommunalen Kläranlagen gewonnen. Hier liegt jedoch der Fokus darauf, die MBR-Anlagen so weit energetisch zu optimieren, dass diese mit konventionellen Belebtschlammverfahren vergleichbar sind. Andererseits wird die Integration von MBR-Anlagen in die Aufbereitungsprozesskette von Deponiesickerwasser zunehmend in Betracht gezogen. Hier liegt jedoch der primäre Fokus nicht auf der Energieoptimierung, sondern vielmehr auf der hohen Reinigungsleistung des Verfahrens. Ein Membran-Bioreaktor (MBR) ist an sich schon eine Kombination von zwei Aufbereitungsverfahren: Die biologische Abwasserreinigung wird durch ein integriertes Membranverfahren ergänzt und liefert so höchste Ablaufqualität zu jedem Zeitpunkt – völlig unabhängig von den Absetzeigenschaften des Schlamms. Jedoch wird bei Deponiesickerwasseranlagen auch der MBR nur eine Komponente des Aufbereitungsverfahrens sein. In manchen Fällen – je nach Situation und Anforderung an die Ablaufwerte, wird entweder ein weiteres Membranverfahren nachgeschaltet (zum Beispiel Nanofiltration, wenn der Literatur [1] www.igb.fraunhofer.de/de/kompetenzen/physikali sche-prozesstechnik/prozesswasser/cleanleachate.html [2] www.wasser-wissen.de [3] www.abfallwirtschaft-mkk.de/ sickerwasserreinigungsanlage [4] Journal of Hazardous Materials 260 (2013) 825–832 18 UmweltMagazin März 2015

Wasserkreisläufe/Pumpen Special Ablauf in die Deponie zurückgeführt wird), oder aber der Ablauf des MBR wird in die örtliche Kläranlage eingeleitet. Grundsätzlich gibt es historisch gesehen zwei unterschiedliche Bauformen/ Geometrien von getauchten Modulen für MBR-Anwendungen. Auf der einen Seite stehen die Hohlfasermodule, die sich durch hohe Packungsdichte und Rückspülbarkeit auszeichnen, jedoch nur schwer zu reinigen sind. Auf der anderen Seite stehen die Plattenmodule, welche sich durch sehr gute hydraulische Bedingungen auszeichnen. Hier ist allerdings in den meisten Fällen keine Rückspülung möglich. Das Bio-Cel Modul von Microdyn-Nadir vereint die Vorteile beider Bauformen ohne deren systembedingte Nachteile. Bei der verwendeten Membran handelt es sich um eine PES-Ultrafiltrationsmembran. Diese wird zu Membrantaschen laminiert. Hierdurch entsteht eine selbsttragende Struktur, die ohne eine Stützplatte auskommt. Die Membrantasche ist nur 2 mm dünn und ermöglicht somit eine sehr hohe Packungsdichte. Darüber hinaus bietet das Bio-Cel Membranlaminat einen Selbstheilungsmechanismus. Kommt es zu einer Beschädigung der Membran, ermöglicht das Abstandsgewirk im Kern des Membranlaminats, dass die im System befindliche Biomasse die Beschädigung verschließt. Bakterien und Feststoffe können damit auch nach Auftreten einer Beschädigung durch das Membranmodul zurückgehalten werden. Das Bio-Cel Modul ist in verschiedenen Größen erhältlich – von 10 m 2 bis 1 900 m 2 pro Modul. Praxisbeispiel: Deponiesickerwasseranlage Irland Vielfältige Einsatzmöglichkeiten Die Bio-Cel Module sind bereits in vielen verschiedenen Applikationen weltweit im Einsatz – auch im Bereich der Deponiesickerwasseraufbereitung. In Griechenland gibt es eine Anlage, bei der die Bio-Cel Module als zusätzlicher Schritt in eine bereits relativ komplexe Prozesskette integriert werden. Die Anlage bestand bisher aus einem SBR-Reaktor, gefolgt von Fällung/Flockung und einem Absetzbecken. Hier wurde nun die Ultrafiltrationsstufe mit getauchten Modulen hinzugefügt und mit Aktivkohle kombiniert. Die Anlage wurde 2014 erfolgreich pilotiert und die Inbetriebnahme der großtechnischen Anlage ist für März 2015 geplant. In Irland hatte der Betreiber einer Deponiesickerwasseraufbereitungsanlage das Problem, dass die vorgegebenen Ablaufwerte mit der konventionellen Anlage nicht mehr eingehalten werden konnten. Das Hauptproblem bestand in Die Bio-Cel BC 100 Module in der Deponiesickerwasseranlage in Irland werden mit einer Durchflussleistung von 6,25 l/m 2 xh und einem TMP von 80 mbar betrieben. Im Folgenden sind die Anlagenparameter aufgeführt: Inbetriebnahme: November 2011 Anzahl installierter BC 100 Module : 6 Gesamtmembranfläche: 600 m 2 Maximaler Zufluss pro Tag: 100 m 3 /d Durchschnittliche Flussrate: 6,25 LMH Transmembrandruck (TMP): 80 mbar Bio-Cel BC 100 Module in der Deponiesickerwasseranlage in Irland Bilder: Microdyn-Nadir den hohen Ammonium-Konzentrationen (> 2 000 mg/l) und ähnlich hohen CSB-Werten. Die Anlage wurde komplett überholt. In den Belebungsbecken wurden spezielle Belüfter eingebaut, die einen hohen Sauerstoffzufuhr gewährleisten. Allein diese Maßnahme verbesserte bereits wesentlich die Leistung und vor allem die Betriebskosten der Anlage. Durch die Integration des MBR in den Aufbereitungsprozess können die Ablaufwerte konstant und dauerhaft erreicht werden. Fazit Schon in den 1990er Jahren wurden externe MBR zur Reinigung von Deponiesickerwasser erfolgreich in Deutschland eingesetzt – damals jedoch noch mit rohrförmigen Membranen. Wie bereits anhand der zuvor aufgeführten Beispiele ersichtlich wird, hat sich hier allerdings der Trend zur Nutzung von MBR-Systemen sowohl national als auch international durchgesetzt. Aufgrund seiner einzigartigen Bauweise bietet das Bio-Cel Modul eine optimale Lösung für diese Anwendung. Die hohe Anlagenverfügbarkeit aufgrund seltener und einfacher Reinigung sowie die sehr guten hydraulischen Bedingungen des Bio-Cel Moduls sind hierbei besonders hervorzuheben. Den möglicherweise nachgeschalteten Verfahrensschritten kann so bereits sehr gut vorgereinigtes Wasser konstanter Qualität zugeführt werden. Ammonium: 2,000 mg/l Zulauf; 0 mg/l Ablauf CSB: 5,000 mg/l Zulauf; 200 mg/l Ablauf Caroline Hoffmann, Michael Lyko, beide Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, info@microdyn-nadir.de UmweltMagazin März 2015 19

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