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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie1
Übung Abwasserreinigung
PD Dr. Martin DeneckeSprechstunde: Freitags, 13:30 – 14:30V15 R05 H18
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie2
A 131 „Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen“ (Mai 2000)
A 135 „Grundsätze für die Bemessung von Tropfkörpern und Rotations-tauchkörpern“ (Dezember 1999)
A 198 „Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen“(April 2003)
Die Bemessung von Kläranlagen erfolgt auf der Grundlage der Arbeitsblätter der „Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall“ (ATV-DVWK). Maßgebende Arbeitsblätter sind:
Regelwerke
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie3
1. Einleitung2. Berechnung der Zuflüsse,3. Ermittlung der EW und Größenklasse4. Berechnung der Tagesfrachten und Konzentrationen5. Stickstoffbilanz6. Phosphorbilanz7. Bemessung Belebung und Nachklärung8. Berechnung der Sauerstoffzufuhr9. Nachweis der Säurekapazität
Struktur
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie4
1. Einleitung
Planungsbeispiel Belebungsanlage mit vorgeschalteter Denitrifikation
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
Zulauf Ablauf
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie5
1. Einleitung
Belebungsverfahren
Messungen
Vorklärung
Belebung
Nach-klärung
Zulaufund Frachten
Abminderungder Frachten
N und P-BilanzDenikapazitättTS, ÜSB, BTS, VBB
Berechnungmit Belebung
Tropfkörperverfahren
Messungen
Vorklärung
Zulaufund Frachten
Abminderungder Frachten
BR, Volumen TKHöhe TKWirkungsgradNitrifikation
Berechnungmit Belebung
Tropf-körper
Nach-klärung
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie6
2. Berechnung der Zuflüsse
Bemessungswassermengen:
hydraulischer Lastfall stofflicher Lastfall
Regenwetterzufluss = max. Zufluss
Trockenwetterzufluss = max. Fracht
max QT
Auslegung der internen Rezirkulation
Tageszufluss
QM = fS,QM * QS,aM + QFaM Qd ≈QT,d,aM
Auslegung Nachklärung für Belebungsanlagen
Frachten für Belebungs-und Tropfkörperanlagen
Größenklasse nach AbwV
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie7
2. Berechnung der Zuflüsse
Fall 1: Berechnung nach Messdaten: A 198 empfiehlt die Nutzung von Messdaten
Fall 2: Ermittlung durch angeschlossene Einwohner, Gewerbe, Industrie etc.
Zielgrößen sind: Jährlicher mittlerer Trockenwettertagesabfluss: QTd,aM
Jährlicher mittlerer Schmutzwasserabfluss QSd,aM
Mischwasserzufluss: QM
Fremdwasserzufluss: QF,aM
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie8
2. Berechnung der Zuflüsse
Fall 1: Berechnung nach Messdaten
QTd,aM wird ermittelt aus dem arithmetischen Mittel aller täglichen
Trockenwetterabflüsse Qt,aM [l/s] und umgerechnet in [m³/d].
QT,d,aM * 86,4 = QT,aM QT,aM/86,4 = QT,d,aM
QTd,aM wird für die Ermittlung der Frachten benötigt.
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie9
2. Berechnung der Zuflüsse
Jährlicher mittlerer Schmutzwasserabfluss QTd,aM
QS,aM = QT,aM – QF,aM [l/s]
Fremdwasserzufluss: QF,aM
• Bestimmung durch das Nachtminimum oder Schmutzwasser• Fremdwasser wird als Jahresmittel angegeben.
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie10
2. Berechnung der Zuflüsse
Mischwasserzufluss: QM
QM = fS,QM * QS,aM + QFaM
ländlicherBereich
< 5.000 E
Mittelstädte
5.000 –20.000 E
20.000 –100.000 E
3
6
9
Großstädte
> 100.000 E
fS,QM [-]
ländlicherBereich
< 5.000 E
Mittelstädte
5.000 –20.000 E
20.000 –100.000 E
3
6
9
Großstädte
> 100.000 E
fS,QM [-]
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie11
2. Berechnung der Zuflüsse
Fall 2: Ermittlung durch angeschlossene Einwohner, Gewerbe, Industrie etc.
QS,aM Schmutzwasserabfluss im JahresmittelQH,aM häusliches SchmutzwasserQG,aM gewerbliches SchmutzwasserEZ EinwohnerzahlWs,d,aM täglicher Wasserverbrauch pro Einwohner im JahresmittelAE,G betriebliche EinzugsgebietsflächeqG betriebliche Schmutzwasserabflussspende86.400 s/d
Schmutzwasserabfluss berechnet: QS,aM
QS,aM = QH,aM + QG,aM = EZ * Ws,d,aM/86.400 + AE,G * qG [L/s]
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie12
3. EW und Größenklasse
Einwohnerspezifische Frachten in g/E·d, die an 85 % der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers
Tabelle 1 A 131
Durchflusszeit in derVorklärung bei QtParameter Rohabwasser
0,5 bis 1,0 h 1,5 bis 2,0 h
BSB5 60 45 40
CSB 120 90 80
TS 70 35 25
TKN 11 10 10
P 1,8 1,6 1,6
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie13
3. EW und Größenklasse
Berechnung der Frachten, Einwohnerwerte und Größenklasse
Tagesfracht = Qd * Konzentration [kg/d] = [m³/d] * [kg/m³]
Qd ist hier Qt,d,aM, Beispiel: 5.783 m³/d, Vorklärzeit: 0,75 h
Zulauf Vorklärung Zulauf Belebung
Konzen-trationmg/L
Fracht
Kg/d
Abminderung-
Konzen-trationmg/L
Fracht
Kg/dBSB5 280 1.619,2 45/60 = 0,75 210 1.214,4
CSB 607 3.510,2 90/120 = 0,75 455 2.632,6
TS 244 1.411,0 35/70 = 0,5 122 705,5TKN 57 329,6 10/11 = 0,90 51 296,6
P 9,2 53,2 1,6/1,8 = 0,88 8,0 46,8
EW = 1.619,2/0,06 = 26.986, GK = 4
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie14
3. EW und GrößenklasseAnforderungen an kommunales Abwasser
entsprechend Anhang 1 der Abwasserverordnung (AbwV, 2002)
Größenklassenkg BSB5 (roh)
CSBmg/l
BSB5
mg/lNH4-Nmg/l
Nges
mg/lPges
mg/l
Größenklasse 1< 60 kg
150 40 - - -
Größenklasse 2 60 bis 300 kg 110 25 - - -
Größenklasse 3300 bis 600 kg 90 20 10 - -
Größenklasse 4600 bis 6.000 kg 90 20 10 18 2
Größenklasse 5> 6.000 kg 75 15 10 13 1
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie15
4. Stickstoffbilanz
Stickstoffspezies
gesamter StickstoffNges
organischer StickstoffNorg = TKN - NH4-N
anorganischer StickstoffNanorg
NitratNO3-N
AmmoniumNH4-N
NitritNO2-N
Kjeldahl StickstoffTKN = Norg + NH4-N
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie16
4. Stickstoffbilanz
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
Beispiel: SNO3,D= 65,5 – 2,0 – 1,0 - 11 – 13,9 + 4,1 = 41,73 [mg/l]
Berechnung der erforderlichen Denitrifikationskapazität (Tabelle 3, A 131).
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie17
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
4. Stickstoffbilanz
Tab. 1: Einwohnerspezifische Frachten in g/E·d, die an 85% der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers
Parameter Rohabwasser Durchflusszeit in der Vorklärung bei Qt 0,5 bis 1,0 h 1,5 bis 2,0 h BSB5 60 45 40 CSB 120 90 80 TS 70 35 25 TKN 11 10 10 P 1,8 1,6 1,6
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
CN,ZB= CN,ZV-XorgN,PS
CN,ZV= SNH4,Z+SorgN,Z+SNO3,Z
Reduktion um 9,1 %in der Vorklärung
65,5 mg/l
XorgN,PS = 6,5 mg/l (0,091 * CN,ZV)
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie18
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
4. Stickstoffbilanz
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
Die in der Biomasse eingebaute Stickstofffracht wird vereinfacht mit 4 – 5 % vom BSB im Zulauf der Belebung angesetzt.
Hier: 0,05 * CBSB,ZB
- 2 mg/l - 1 mg/l - 13,8 mg/l65,5 mg/l
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie19
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
4. Stickstoffbilanz
- 2 mg/l - 1 mg/l - 13,8 mg/l65,5 mg/l - 11 mg/l
SNO3,AN = 0,6 bis 0,8 des Überwachungswertes
SNO3,AN = 0,7 * 18 ≈ 11 mg/l
Anforderungen an das Abwasser für die Einleitungsstelle in das Gewässer nach Anhang 1 der AbwV (2002)
CSB BSB5 NH4-N Nges Pges mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Größenklassen der Anlagen kg/d BSB5 (roh)
Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe 1 (< 60 kg) 150 40 - 2 (60 bis 300 kg) 110 25 - 3 (300 bis 600 kg) 90 20 10 4 (600 bis 6000 kg) 90 20 10 18 2 5 (> 6000 kg) 75 15 10 13 1 Nges entspricht Nanorg (Summe von Ammonium-, Nitrit- und Nitratstickstoff) Überwachungstemperatur für NH4-N und Nges: TÜW = 12 °C
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie20
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CN,ZV
Zulauf Ablauf
CN,ZB
SNO3,D
SNO3
XorgN,BMXorgN,PS
CN,Rück
SNorg,ANSNH4,ANSNO3, AN
4. Stickstoffbilanz
SNO3,D= CN,ZB - SorgN,AN - SNH4,AN - SNO3,AN - XorgN,BM + CN, Rück [mg/l]
- 2 mg/l - 1 mg/l - 13,8 mg/l65,5 mg/l - 11 mg/l
CNRück = 0,3 * XorgN,BM
CNRück = 0,3 * 13,8 = 4,08 mg/l
+ 4,08 mg/l
Es kann angenommen werden, dass 50 % des in die Schlammfaulung eingebrachten organischen Stickstoffs als Ammoniumstickstoff freigesetzt wird (A 131).
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie21
4. Stickstoffbilanz
Berechnung von Wirkungsgrad und Rückführverhältnis
Erf. Denikapazität: SNO3,D/CBSB5,ZB
Art der Denitrifikation: vorgeschaltet, simultan, intermittierend
Wirkungsgrad: ηD = SNO3,D/(SNO3,AN+SNO3D)
Verhältnis Nitri./Deni VD/VBB siehe Tab. 3 A 131
Rückführverhältnis (RF) (1/(1-ηD))-1
erforderliches Rückführverh. SNH4,ZB/ SNO3,AN –1
maximaler Wirkungsgrad max ηD = 1-(1/(1+zul.RF))
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie22
4. Stickstoffbilanz
Tabelle 3 (ATV-A 131, 2000)
Richtwerte für die Bemessung der Denitrifikation
(kg NO3/kg BSB5)
VD/VBB vorgeschalteteDenitrifikation
simultane u. intermittierendeDenitrifikation
0,1 0,1 0,030,2 0,11 0,060,3 0,13 0,090,4 0,14 0,120,5 0,15 0,15
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie23
4. Stickstoffbilanz
Berechnung von Wirkungsgrad und Rückführverhältnis
Wirkungsgrad:ηD = SNO3,D/(SNO3,D+SNO3,AN) max. ηD = 1-(1/(1+zul.RF)) (Gl. 5-21 A 131)ηD = 41,7/(41,7 + 11) max. ηD = 1-(1/(1 + 4,89))ηD = 0,79 = 79 % max. ηD = 0,83 = 83 %
Rückführverhältnis: RF = (1/(1- ηD ))-1 zul. RF = SNH4,ZB/ SNO3,AN –1 (Gl. 5-19 A 131)RF = (1/(1- 0,79))-1 zul. RF = 64,8/11,0 – 1 RF = 3,76 [-] zul. RF = 4,89
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie24
5. Phosphorbilanz
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP, Rück [mg/l]
Berechnung der notwendigen Fällmittelzugabe
Fällung mit Eisen: 2,7 kg Fe/kg Pfäll; Fällung mit Aluminium: 1,3 kg Al/kg Pfäll
Vor-klärung
Denitri-fikation Nitrifikation Nach-
klärung
Schlamm-behandlung
Primärschlamm Überschussschlamm
interne Rezirkulation QRZ
Rücklaufschlamm QRS
Schlammwasser
CP,ZV
Zulauf Ablauf
CP,ZB
XP,Fäll
XP,BMXP,BioP
XP,PS
CP,Rück
CP, AN
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie25
Tab. 1: Einwohnerspezifische Frachten in g/E·d, die an 85% der Tage unterschritten werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers
Parameter Rohabwasser Durchflusszeit in der Vorklärung bei Qt 0,5 bis 1,0 h 1,5 bis 2,0 h BSB5 60 45 40 CSB 120 90 80 TS 70 35 25 TKN 11 10 10 P 1,8 1,6 1,6
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Reduzierung der Phosphorkonzentration in der Vorklärung:
CP,ZB= CP,ZV-XP,PS
XP,PS entsprechend Tabelle 1 (A 131)
Reduktion um 11,1 %in der Vorklärung
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
6,7 mg/l
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie26
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Anforderungen an das Abwasser für die Einleitungsstelle in das Gewässer nach Anhang 1 der AbwV (2002)
CSB BSB5 NH4-N Nges Pges mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Größenklassen der Anlagen kg/d BSB5 (roh) Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe 1 (< 60 kg) 150 40 - 2 (60 bis 300 kg) 110 25 - 3 (300 bis 600 kg) 90 20 10 4 (600 bis 6000 kg) 90 20 10 18 2 5 (> 6000 kg) 75 15 10 13 1 Nges entspricht Nanorg (Summe von Ammonium-, Nitrit- und Nitratstickstoff) Überwachungstemperatur für NH4-N und Nges: TÜW = 12 °C
Überwachungswert (SP,ÜW) kann im Allgemeinen mit 0,6 bis 0,7 des geforderten Überwachungswertes angenommen werden.
Größenklasse aus der Abwasserverordnung beachten!
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
6,7 mg/l - 0,5 mg/l
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie27
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
Der zum Zellaufbau der heterogenen Biomase benötigte Phosphor kann mit 0,01 CBSB,ZB angesetzt werden.
Biologische Phosphorelimination durch BioP
prozentuale Anhaltswerte in A 131
Hier: vorgeschaltete Deni ohne anaerobes Becken = 0,005 * CBSB,ZB
6,7 mg/l - 0,5 mg/l - 2,75 mg/l - 1,39 mg/l
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie28
XP,Fäll = CP,ZB - CP,AN – XP,BM – XP,BioP + XP,Rück [mg/l]
Vorklärung Nitrifikation Nachklärung
Schlamm-behandlung
Denitri-fikation
Primärschlamm Belebtschlamm
Rücklaufschlamm QRS
Ablauf
XP,BMXP,PS
CP,ZV
X
Schlammwasser
ZulaufCP,ZB
X
5. Phosphorbilanz
3 mg/l = 6,7 mg/l - 0,5 mg/l - 2,75 mg/l - 1,39 mg/l + 1 mg/l
XP,Rück= RP * (XP,PS + XP,BM + XP,BioP )
Hier: Interne Rückbelastung 20 %
Fällmittelbedarf:
2,7 kgFe/ kg Pfäll
3,0 * 2,7 = 8,1 mg/l
8,1 mg/l * 3.250 m³/d/1000 = 26,32 kg/d
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie29
6. Schlammalter
Rechnerische Ermittlung des Bemessungsschlammalters tTS,Bem
tTS,Bem = tTS,aerob ∗ 1
1 -(VD/VBB)
tTS,aerob = SF * 3,4 * 1,103(15-T)
Sicherheitsfaktor1,45 bis 1,8
Wachstumsrate Nitrosomonas * SF
2,13 * 1,6 = 3,4
Temperaturmeist 10 bis 12°C
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie30
R e in ig u n g s z ie l B d ,B S B ,Z b is 1 2 0 0 k g /d
B d ,B S B ,Z ü b e r 6 0 0 0 k g /d
B e m e s s u n g s te m p e ra tu r 1 0 ° C 1 2 ° C 1 0 ° C 1 2 ° C
o h n e N itr if ik a tio n 5 4 m it N itr if ik a tio n 1 0 8 ,2 8 8 ,6 m it N itr if ik a tio n u n d D e n itr if ik a tio n
V D /V B B = 0 ,2 1 2 ,5 1 0 ,3 1 0 ,0 8 ,3 V D /V B B = 0 ,3 1 4 ,3 1 1 ,7 1 1 ,4 9 ,4 V D /V B B = 0 ,4 1 6 ,7 1 3 ,7 1 3 ,3 1 1 ,0 V D /V B B = 0 ,5 2 0 ,0 1 6 ,4 1 6 1 3 ,2
m it N itr if ik a t io n u n d D e n itr if ik a tio n u n d S c h la m m s ta b ilis ie ru n g
2 5 n ic h t e m p fo h le n
A T V -D V W K -A 1 3 1 (2 0 0 0 )
Tabelle 2: Bemessungsschlammalter in Abhängigkeit vom Reinigungsziel und der Temperatur und der Anlagengröße
Tabellarische Ermittlung des Schlammalters tTS
Anlagengröße: 1.203 kg BSB/d: Interpolationon ergibt: tTS,Bem = 16,4 d
Eingangswerte: Anlagengröße definiert über BSB-Fracht im Zulauf Bd,BSB,ZV, Bemessungstemperatur, Verhältnis VD/VBB
6. Schlammalter
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie31
7. Schlammtrockensubstanzen
TSBS (BS = Beckensohle) und TSBB (BB = Belebungsbecken)
TSBS = 1.000
ISV
Schlammindex [mL/g] Eindickzeit ca. 2 h
* √3 tE
Empfohlene Eindickzeit nach ATV-DVWK A 131 (Mai 2000)
Art der Abwasserreinigung Eindickzeit tE in h
ohne Nitrifikation 1,5 - 2,0
mit Nitrifikation 1,0 - 1,5
mit Denitrifikation 2,0 - (2,5)
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie32
Rechnerische Ermittlung der Trockensubstanz TSBB
TSBB =RV * TSRS
1 + RV
TSRS = TSBB * Abminderungsfaktor
0,4 bis 0,9 je nach Räumertyp und Becken(siehe Tabelle 12 ATV A 131)
7. Schlammtrockensubstanzen
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie33
8. Schlammproduktion
ÜSd = ÜSd,C + ÜSd,P
ÜSd = ÜS - AnfallÜSd,C = ÜS - Anfall durch BSB-AbbauÜSd,P = ÜS - Anfall durch Phosphorelimination
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
Kohlenstoff Phosphor
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie34
8. Schlammproduktion
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
Erfahrungswerte: ÜSC = 0.8 - 1 kg TS/kg BSB5
ÜSC = Spezifische Schlammproduktion [kg TS/kg BSB5]
ÜSd,C = ÜSC * Bd,C
FT = 1,072(T-15)
Empirische Beziehung:
ÜSC = 0,75 + 0,6 *CBSB,ZB
(1 - 0,2) * 0,17 * 0,75 * tTS · FT
1 + 0,17 * tTS * FT
XTS,ZB -
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie35
8. Schlammproduktion
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
ÜSC = 0,75 + 0,6 *CBSB,ZB
-(1 - 0,2) * 0,17 * 0,75 * tTS · FT
1 + 0,17 * tTS * FT
XTS,ZB
+ Schlamm aus ins BB eingetragenen Feststoffen absterbende BiomasseProduktion aus
BSB-Veratmung
Ertrag (yield) 0,75 kg TS/kg BSB5
40 % sind hydrolysierbar,
1 - 0,4 = 0,6
-
Sterberate 0,17 d-1
20 % sind nicht wieder abbaubar
TemperaturfaktorFT = 1,072(T-15)
Hinweis: FT kannnegativ werden!
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie36
Spezifische Schlammproduktion tabellarisch ÜSC,BSB [kg TS/kg BSB5]
XTS,ZB/ CBSB,ZB
Schlammalter in Tagen
4 8 10 15 20 25 0,4 0,79 0,69 0,65 0,59 0,56 0,53 0,6 0,91 0,81 0,77 0,71 0,68 0,65 0,8 1,03 0,93 0,89 0,83 0,80 0,77 1,0 1,15 1,05 1,01 0,95 0,92 0,89 1,2 1,27 1,17 1,13 1,07 1,04 1,01 ATV-DVWK-A 131 (2000)
Spezifische Schlammproduktion ÜSC,BSB bei 10 bis 12 °C Bemessungstemperatur
Ermittlung erfolgt anhand einer empirischen Formel. Als Eingangsgrößen dienen: Bemessungstemperatur, Schlammalter und das Verhältnis Trockensubstanz- und BSB-Fracht im Zulauf zur Belebungsanlage.
XTS,ZB/CBSB,ZB = 200/277,5 = 0,72 ⇒ 0,77 [kgTS/Kg BSB] ⇒
ÜSC,BSB = 0,77 * 902 = 694,54 [kgTS]
8. Schlammproduktion
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie37
8. Schlammproduktion
ATV-DVWK A 131 Mai 2000
Bei einem Ansatz von 1,5 mol Me3+/mol XP,Fäll ergibt sich:
bei Fällung mit Eisen: 2,7 kg Fe / kg PFällbei Fällung mit Aluminium 1,3 kg Al / kg Pfäll
Schlammproduktion: 2,5 kg TS / kg Fe4,0 kg TS / kg Al3,0 kg TS / kg P biol. eliminiert
ÜSd,P = Qd * (3 * XP,BioP + 6,8 * XP,Fäll,Fe + 5,3 * XP,Fäll,Al)/1000 [kg/d]
4 kg TS/kg Al * 1,3 kgAl / kg PFäll2,5 kg TS/kg Fe * 2,7 kg Fe/kg PFäll
3,0 kg TS / kg P biol. eliminiert
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie38
9. Bemessung Belebung und NachklärungKonzentrationen/Frachten
N-Bilanz
SN03,D
SNO3,D/CBSB,ZB
ISV
TSBS
TSRS TSBB
tE
RV
ÜSd,CVD/VBB tTS ÜSd
ÜSd,P
P-Bilanz
XTS,ZB/CBSB,ZB
EWG
VBB
MTS
Die Bemessung erfolgt iterativ,da sich viele Faktoren gegenseitigbeeinflussen.
Rechengang Belebung:
1. Festlegung der Belastungen
2. Stickstoffbilanz SNO3,D
3. Denitrifikationsvolumens VD/VBB
4. Schlammalters tTS
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie39
9. Bemessung Belebung und NachklärungKonzentrationen/Frachten
N-Bilanz
SN03,D
SNO3,D/CBSB,ZB
ISV
TSBS
TSRS TSBB
tE
RV
ÜSd,CVD/VBB tTS ÜSd
ÜSd,P
P-Bilanz
XTS,ZB/CBSB,ZB
EWG
VBB
MTS
Schlammproduktion ÜSd, ausC-Elimination ÜSd,C undPhosphorelimination ÜSd,P
Schlammtrockensubstanz MTS,BB für Schlammalter
Volumen Belebungsbecken VBB
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie40
9. Bemessung Belebung und Nachklärung
VBB = MTS/TSBB [m³]
MTS = ÜSd * tTS [kg]
Trockensubstanz im Belebungsbecken
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie41
7. Bemessung Belebung und Nachklärung
Bemessungsgröße Schlammvolumenbeschickung qSV
qSV = qA. ISV . TSBB [L/(m²*h)]
horizontal durchströmte Nachklärbecken
qSV ≤ 500 [l/(m².h)] für XTS,AN ≤ 20 mg/l
vertikal durchströmte Nachklärbecken
qSV ≤ 650 [l/(m².h)] für XTS,AN ≤ 20 mg/l
qA = Flächenbeschickung [m/h = m³/(m²*h)]
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie42
7. Bemessung Belebung und Nachklärung
Erforderliche Oberfläche des Nachklärbeckens ANK
ANK = QM / qA [m²]
qA = qSV / (ISV . TSBB) [m/h]
Durchmesser = 2 * √Aπ
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie43
7. Bemessung Belebung und Nachklärung
Bemessung der Nachklärung
1000/1)1(5,0
2 VSVRVqh A
−+••
=
500)1(3,05,1
3RVqh SV +•••
=
5,01 =h
BS
EABB
TStRVqTSh •+••
=)1(
4
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Übung Abwasserreinigung Siwawi1/Chemie44
Kläranlage Kaßlerfeld
1 Zulaufkanal2 Rechengebäude3 Sandfang4 Vorklärbecken5 Belebungsbecken6 Nachklärbecken7 Regenwasserbecken8 Ablaufkanal9 Betriebsgebäude10 Schlammfaulbehälter11 Schlammentwässerungsgebäude12 Gasbehälter13 Schlammeindicker14 Phosphatfällung