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Überwachung und Regelung der Nitrifikation und Denitrifikation in Kläranlagen mit schwankenden Ammoniumzuflüssen

Vortrag beim 27. Weiterbildungslehrgang "Gewässerschutz" des Umweltministeriums Baden-Württemberg
 
: Böhm, E.; Hillenbrand, T.
: Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung -ISI-, Karlsruhe

Karlsruhe: ISI, 1992, 21 pp.
Baden-Württemberg, Ministerium für Umwelt (Weiterbildungslehrgang) <27, 1992, Stuttgart>
German
Conference Proceedings
Fraunhofer ISI ()
Denitrifikation; Nitrifikation; Online-Überwachung; Prozeßregelung; Prozeßstabilität; Regenpufferung; Rückbelastung; Stickstoffelimination; waste water; quantitative chemical analysis; nitrate; emission; ammonia; purification; process control

Abstract
Auf drei unterschiedlichen kommunalen Kläranlagen wurden mit Hilfe kontinuierlicher Messungen systematische Untersuchungen zur Stickstoffeliminierung über jeweils mehrere Monate durchgeführt. Die Untersuchungen zur Nitrifikation zeigten, daß die auftretenden Ammoniumablaufspitzen durch die typischen Verfahrens- und Arbeitabläufe kommunaler Kläranlagen bedingt werden. Zum einen ist hier die ungepufferte Zugabe der Rückbelastungen aus der Schlammbehandlung, die an Arbeitstagen in den untersuchten Anlagen einen Anteil an der Stickstoffgesamtbelastung von 15 - 25 % ausmachten, zu nennen; zum anderen Belastungsspitzen zum Anfang von Regenereignissen, die durch das in der Vorklärung zwischengespeicherte Abwasser verursacht werden. Um erhöhte Ammoniumablaufkonzentrationen zu vermeiden, muß die Stickstoffbelastung im Zulauf entsprechend der Nitrifikationskapazität der Anlage begrenzt werden. Mit Hilfe eines Zwischenspeicherbeckens für die Rückbelastungen sowie der Aufteilung der Vorklärung in ein Vorklärbecken bei Trockenwetter und ein Regenpufferbecken wurde die Realisierbarkeit dieses Konzeptes auf einer Anlage überprüft. Bei der Denitrifikation ist der entscheidende Parameter i.d.R. das Verhältnis des Stickstoffs zum bei der Denitrifikation leicht verwertbaren, organischen Kohlenstoff. Dieses Verhältnis schwankte selbst bei 24 h-Proben stark. Bei einer weitergehenden Denitrifikation führt dies zeitweise zu erheblichen Beeinträchtigungen des Wirkungsgrades der Denitrifikation und damit zu erhöhten NO3-N-Ablaufkonzentrationen. Verschiedene Maßnahmen zur Verringerung des Sauerstoffeintrags in die Denitrifikationszone verbesserten zwar den Wirkungsgrad, Nitratablaufspitzen konnten jedoch nicht völlig vermieden werden. Zusatzuntersuchungen zeigten, daß eine weitergehende Denitrifikation nachgeschaltet mit annähernd gleicher Geschwindigkeit stattfindet wie bei der vorgeschalteten Denitrifikation nach Abbau der leicht abbaubaren Stoffe. Abschließend sind mögliche Maßnahmen zur Verbesserung der Prozeßstabilität bei der Stickstoffelimination zusammengefaßt und bewertet. Über einen Zeitraum von drei Jahren wurden systematische Untersuchungen zur Stickstoffelimination an drei Kläranlagen im Raum Offenburg durchgeführt. Im Mittelpunkt der Untersuchungen des FhG-ISI standen die folgenden Fragen: - In welchem Umfang kommt es zu Beeinträchtigungen der Prozessstabilität mit Ablaufspitzen bei der Ammonium- bzw. der Nitrat-Konzentration? - Welche Ursachen sind für das Auftreten der Ablaufspitzen verantwortlich? - Welche Maßnahmen können zur Verbesserung der Prozeßstabilität beitragen? Zur Durchführung der Untersuchungen wurden auf allen drei Anlagen Online-Analysatoren zur kontinuierlichen Messung der Stickstoffkonzentrationen (insbesondere Ammonium und Nitrat) eingesetzt.

 

Systematic studies were performed over a period of three years on nitrogen elimination in three wastewater treatment plants in the Offenburg area. These studies by the Fraunhofer Institute for Systems Engineering and Innovation research (FhG-ISI) focussed on the following questions: To what extent do ammonia and nitrate discharge peaks impair process stability? What are the causes of these discharge peaks? What measures could help improve process stability? The studies were carried out using online analysers in all three plants for continual measurement of nitrogen concentration (in particular ammonia and nitrate).

: http://publica.fraunhofer.de/documents/PX-58216.html