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Abwasserreinigung l Aufgaben der Abwasserreinigung l Überblick über das Ganze und dessen Teile l Prozesse kennen l Verfahren und einfache Dimensionierungs-

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Präsentation zum Thema: "Abwasserreinigung l Aufgaben der Abwasserreinigung l Überblick über das Ganze und dessen Teile l Prozesse kennen l Verfahren und einfache Dimensionierungs-"—  Präsentation transkript:

1 Abwasserreinigung l Aufgaben der Abwasserreinigung l Überblick über das Ganze und dessen Teile l Prozesse kennen l Verfahren und einfache Dimensionierungs- modelle verstehen

2 Regen- becken Quelle Grund- wasser Aufbereitung Reservoir See Schlamm- behandlung Deponie Landwirt- schaft Meteor- wasser Versi- ckerung Industrie Kläranlage Vorflut Regen Siedlung

3 Aufgabe der Abwasserreinigung l Unerwünschte Schmutzstoffe aus dem Abwasser entfernen l Anfallende Schlämme aufbereiten und definitiv entsorgen oder einer Nutzung zuführen l Zuverlässig und ökonomisch

4 Einzugs- Gebiet Vorflut Zulauf Ablauf Bevölkerung Industrie Regen Entlastungen Planung... Gesetzliche Grenzwerte Kläranlage: Öffentlicher Eigentümer Randbedingungen: Klärschlamm Vorinvestitionen Immissionen 'Weihnachten' Wetter...

5 Unerwünschte Schadstoffe ZeitPhänomenStoff l 1920VerschlammungTSS l 1950BakterienwachstumBSB 5 l 1965Eutrophierung der SeenTP l 1975FischtoxizitätNH 4 + l 1980Schadstoffe in derSchwer- LandwirtschaftMetalle l 1990Eutrophierung derNO 3 - Nordsee Unsere Anforderungen steigen mit den wirtschaftlichen und technischen Möglichkeiten

6 80 % oder 4/5 Proben Einleitbedingung Leistung Prozent der Zeit 100 %0 % Trockenwetter Ausnahme Betrieb Zuverlässig: Verfügbarkeit der Leistung 0 % 100 % 80 % Ziel Normalbetrieb

7 Wasserbilanz im CH Mittelland 6 Mio. Einwohner, 40'000 km E km -2 Im Mittelland (ca. 30%)500 E km -2 Abwasserproduktion 500 E km m 3 E -1 a -1 50'000 m 3 km -2 a -1 Fremdwasser30'000 m 3 km -2 a -1 Total 80'000 m 3 km -2 a s -1 km -2 Regen 1 m 3 m -2 a s -1 km -2 Q 180 (Mittlerer Abfluss, 50 %)15 s -1 km -2 Q 347 (Niedrigwasser) 5 s -1 km -2 Verdünnung: An kleinen Fliessgewässern 1 : 6 bis 1 : 2 An den grossen Fliessgewässern ?

8 Einleitbedingungen in g m -3 Verordnung über Abwassereinleitungen Diese Werte müssen bei Trockenwetter in 4 von 5 Tagesproben im Ablauf der ARAs eingehalten werden. Ab gelten neue, differenziertere Bestimmungen

9 Abwasser enthält Ressourcen l Organische Stoffe als Energiequelle und Humusbildner l Stickstoff als Nährstoff für die Landwirtschaft l Phosphor als Nährstoff für die Landwirtschaft l Wärme als Reservoir für Wärmepumpen l Wasser für Bewässerung, Vorflut,... Wir sollten diese 'Stoffe' als Ressourcen betrachten und als solche in die Kreisläufe zurückführen.

10 Zur Nutzung (Landwirtschaft) ev. Entwässerung, Trocknung, Verbrennung, Deponie mechanische Reinigungbiologische Reinigung Rücklaufschlamm RechengutSand Abtransport Zulauf Ablauf ev. zur Filtration Fett Primär- schlamm Sekundärschlamm Überschussschlamm Belüftungs- becken Nachklär- becken Hygienisierung Frischschlamm Faulraum 35°C Schlammstapel Biogas Gasometer Schlammbehandlung Eindicker Rechen Sand- fang Fett- fang Vorklär- becken Rücklauf

11 Abwasserreinigung am Beispiel der ARA Werdhölzli, Zürich l Grosse und moderne Anlage, die alle heute üblichen Verfahrensstufen enthält: -Abwasserreinigung mit Nährstoffelimination und Filtration: CSB, N, P, TSS -Schlammbehandlung mit Entwässerung und Trocknung, Nutzung und Verbrennung l Viele Daten verfügbar, Forschungsprojekte l Besichtigung

12 Reinigungsstufen auf der ARA Werdhölzli der Stadt Zürich Grobsandfang Rechen Fett- und Sandfang Vorklärbecken Nachklärbecken Flockungsfiltration EinleitbauwerkLimmat Entlastungsbauwerk Schlamm- behandlung: Eindickung, Hygienisierung Stabilisierung Stapelung Entwässerung Trocknung Nutzung Belebungsbecken: Nitrifikation Denitrifikation Simultanfällung

13 Rechen Ziel: Schutz vor Verstopfungen, fernhalten von Plastikteilen insbesondere vom Klärschlamm l Grobrechen mit Durchlass von mm l Feinrechen mit Durchlass von mm. Heute werden immer geringere Stababstände eingesetzt. l Rechengut: Anfall bei 6 mm Stababstand ca m 3 EG -1 a -1. l Rechengut wird ev. gepresst, regelmässig abgeführt und verbrannt.

14 Sandfang Ziel: Schutz vor Ablagerungen in Leitungen, Abrasion von Pumpen, Schlammbehandlung l Abtrennen von Sand mit Sedimentations- geschwindigkeiten v S > 0.01 m s -1, das entspricht einer Korngrösse von mm l Vermeidung der Ablagerung von organischen Stoffen: Das kann mit einer Fliessgeschwindigkeit v f = 0.3 m s -1 gewährleistet werden

15 Grundriss Schnitt v = 30 cm s -1 Staublech Sand Längssandfang

16 vSvS vfvf Sandfang, Längsschnitt Querschnitt Länge L Höhe H Breite B Durchfluss Q Frage: Welche Dimensionen (L,B,H) muss der Sandfang haben, damit die Sandkörner mit einer Sedimentationsgeschwindigkeit v S gerade noch den Boden erreichen? Gegeben:Durchfluss Q,Gesucht:L, H, B v f = 0.3 m s -1 v S = 0.01 m s -1

17 Dimensionierung eines Sandfanges v Q BH f H L Q BH H L Q BL v f v v L H f S v S BLOberfläche Q BL v O hydraulische Oberflächenbelastung vv SO 3 Gleichungen, 4 Unbekannte (L, B, H, v O ): Es verbleibt 1 Freiheitsgrad in der Wahl von L, B, H: z.B. B : L < 1 : 10 v O ® ­ ¬

18 Sand ZuflussAblauf Belüftung zur Anregung der Umwälzung Fett flotierend Sand Belüfteter Fett-Sandfang Rundsandfang

19 Vorklärbecken Ziel: Abtrennen von absetzbaren, organischen Stoffen, aufkonzentrieren des anfallenden Schlammes. l Abtrennen von Schwebestoffen (TSS) mit einer Sedimentationsgeschwindigkeit v S > m h -1 l Dimensionierung mit hydraulischer Oberflächenbelastung v O und hydraulischer Aufenthaltszeit: = h hVKBZufluss VQ /

20 Vorklärbecken, rechteckig Zufluss Ablauf Schlammtrichter

21 Ablauf Schlammabzug Zufluss Ablauf Vorklärbecken rund

22 Leistung von Vorklärbecken nach Sierp Hydraulische Aufenthaltszeit im Vorklärbecken in hrs Elimination in % BSB 5 TSS

23 Grundwasser 10°C Der Emscherbrunnen: Vorklärung mit Schlammstabilisierung Vorklärung Schlammstabilisierung kalt, ev. mit Gasproduktion Schlamm- abfuhr

24 Chemische Abwasserreinigung Vorfällung Ziel: Verbesserte Abtrennung von suspendierten Stoffen (TSS) und Ausfällung von Phosphaten l Zugabe von Flockungsmitteln (häufig Eisen- oder Aluminiumsalze, ev. Polyelektrolyte) l Schnelle Einmischung und Reaktion l Langsame Flockenbildung im gerührten Reaktor l Sedimentation analog zur Vorklärung

25 Chemikalien Zugabe Mischung Flockung Sedimentation Schlammabzug Chemische Abwasserreinigung

26 Champagner Fermentation C 6 H 12 O 6 2 CO C 2 H 5 OH CSB 2 C 2 H 5 OH + 6 O 2 4 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Batchreaktor

27 StoffZulaufAb VKBZiel, ELBEinheiten TSS BSB 5 CSB TKN NH 4 + -N NO 2 - -N NO 3 - -N TP Alkalinität g TSS m -3 g O 2 m -3 g O 2 m -3 g N m -3 g N m -3 g N m -3 g N m -3 g P m -3 Mol m -3 Typische Schmutzstoffkonzentrationen im kommunalen Abwasser: 1 EG = 0.35 m 3 d -1

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