Energieeinsparung bei der biologischen Behandlung industriell geprägter Kommunalabwässer durch Nutzung energetisch günstig belüfteter Systeme in der FiW-Versuchshalle

 

Auftraggeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

 

Am FiW werden regelmäßig auch verfahrenstechnische Entwicklungen initiiert und in Kooperationen mit Industriepartnern weiter voran gebracht. So erfolgte 2010 bis 2012 die Entwicklung und Erprobung eines Systems unter Nutzung anoxischer MBBR-Reaktoren (Moving Bed Biofilm Reactor) und konventioneller Tropfkörper mit dem Ziel einer sehr weitgehenden Minderung des Energiebedarfs. Daraus entsprang nun ein weiteres Vorhaben, welches sich mit der Weiterentwicklung der altbekannten Tropfkörpertechnologie zu einer modernen, volumen- und energiesparenden Abwasserbehandlungstechnologie befasst.

Ausgangspunkt der Überlegungen war wiederum der hohe Energiebedarf für die Belüftung konventioneller Belebungsanlagen zur kommunalen und industriellen Abwasserreinigung. Der Sauerstoffeintrag ist dort für etwa 2 / 3 des Energiebedarfs verantwortlich. Nun gäbe es insbesondere für industrielle Abwässer die Alternative Anaerobtechnik, deren theoretisches Potential an vielen Stellen in der Praxis nicht nutzbar ist. Auch die Nitrifikation hoch mit Stickstoff belasteter Abwässer erfolgt bisher vielfach nur mit hohem Energieaufwand. Für solche Anwendungsfälle wird im Rahmen eines von der DBU geförderten Forschungs+Entwicklungs-Vorhabens ein energieeffizientes aerobes Behandlungsverfahren erprobt.Der gewählte Lösungsansatz sieht vor, die biologischen Abbauprozesse in einem neuartigen Reaktor mit einem Schüttbett aus einem leicht fluidisierbaren Kunststoffaufwuchs-Trägermaterial ablaufen zu lassen. Die Trägermaterialschüttung wird analog zum Tropfkörper durchrieselt und durch natürlichen Luftzug energetisch sehr effizient mit Sauerstoff versorgt. Das Trägermaterial bietet je nach Ausführung eine spezifische Oberfläche von bis zu 600 m² / m³ und liegt damit ca. um den Faktor 3 über den bisher zur Nitrifikation eingesetzten klassischen Tropfkörpermaterialien. Daher werden ebenfalls weitaus höhere Raumabbauleistungen im Vergleich zum klassischen Tropfkörper erwartet.

Als weitere besondere Innovation an diesem System ist dabei das Konzept zum Austrag der überschüssigen Biomasse anzusehen, der zum einen kontinuierlich durch den Wasserstrom erfolgt und durch zusätzliche und in größeren Abständen erfolgende komplette Fluidisierung des Trägermaterials unterstützt wird. Für die Fluidisierung ist jedoch im Vergleich zu klassischen Sandfiltern nur ein Bruchteil der Energie erforderlich.

Die Untersuchungen werden auf einer Kläranlage des Erftverbandes durchgeführt.

 

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