Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 1 Sauerstoffeintrag beim Belebungsverfahren September 2012 Einführungsvortrag zum Fortbildungsmodul der Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften:

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Aufgaben der Belüftung  Vermeidung von Schlammablagerungen (Umwälzung) Energie-Eintrag (Empfehlung): Belüftung:10-20 W/m³ Rührwerke:2- 5 W/m³  „Sauerstoffzufuhr“ entsprechend „Sauerstoffbedarf“:  Endogene Atmung der Mikroorganismen und Abbau organischer Verbindungen ca. 0,65 bis 1,90 kg O2 /kg BSB5 (abhängig von Schlammalter und Abwassertemperatur)  Nitrifikation: 4,57 kg O2 /kg NH4 (aus Stöchiometrie) 2 Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 3 Abwasserinhaltsstoffe beeinflussen O 2 -Übergang  Zu unterscheiden ist zwischen Sauerstoffeintrag in Belebtschlamm/Abwasser und in Reinwasser. Warum?  Feststoffe (Belebtschlamm, TS-Gehalt!) und grenzflächenaktive Stoffe (z. B. Waschmitteltenside) sowie Salze beeinflussen die Blasenbildung/-stabilität, die Aufstiegsbewegung der Blasen im Wasser und die Blasenkoaleszenz  Bei erhöhten Salz-Gehalten ist die Koaleszenzneigung der Blasen sogar vermindert, d.h. die Sauerstoffzufuhr wird verbessert! Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 4 Arten von Belüftungssystemen Oberflächenbelüfter Druckbelüftung Quelle: Frey, 2011 Sauerstoffübergang an Grenzfläche Wasseroberfläche - Luft Sauerstoffübergang beim Aufsteigen von Luftblasen im Wasser Quelle: P.J. Kantert Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 5 Oberflächenbelüftung: Walzenbelüftung  O 2 -Eintrag über Turbulenz an der Wasseroberfläche (Bewegung von Wasserteilchen in der Luft)  Einsatz in Umlaufbecken  Durchmesser 700 – mm  Länge bis 9 m  Umfangsgeschwindigkeit 3-4 m/s  Senkrecht zur Strömung in Becken mit gerichteter Strömung (Leit-/Bremswände erforderlich) Schematische Darstellung (DWA-M229) Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 6 Oberflächenbelüftung: Kreiselbelüftung  O 2 -Eintrag über Turbulenz an der Wasseroberfläche, zusätzlich werden Luftblasen direkt am Kreisel eingetragen und in Richtung Beckensohle transportiert  Vertikale Achse  Ausbildung Walzenströmung  Kreiseldurchmesser 1,5 - 4 m  Umfangsgeschwindigkeit 4-6 m/s  v.a. in quadratischen Becken oder Umlaufbecken Schematische Darstellung (DWA-M229) Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Druckbelüftungssystem  Drucklufterzeuger  Druckluftleitungen (Verteilung)  Belüftungssystem Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff 7

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Beispiel: Aufstellung moderner Drehkolbengebläse Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff 8

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff Belüfterelemente Bauform Rohrbelüfter Schlauchbelüfter Dombelüfter Tellerbelüfter Plattenbelüfter Belüfterplatten Material Keramik Hartkunststoffgranulat Elastomere Elastomere: EPDM (Ethylen-Propylen- Dien-Terpolymer) PU (Polyurethan) Silikon 9

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 10 Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff Feinblasige Belüftung Blasengröße: 2-5 mm 1 m³ Luft ~ m² Oberfläche Grobblasige Belüftung Blasengröße: Ca. 10 mm 1 m³ Luft ~ 600 m² Oberfläche O 2 -Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 gO 2 Wassertiefe 1m ~ 5 gO 2 werden übertragen Eintragstiefe Es wird immer nur ein Teil des O 2 aus der Luft übertragen! O 2 -Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 gO 2 Pro m Eintragstiefe werden ~ 25 gO 2 übertragen

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 11 Weitere Einflussfaktoren auf Belüftungssysteme  Temperatur:je kälter das Abwasser, desto mehr Sauerstoff kann im Wasser gelöst werden (Sättigungswert), je wärmer, desto weniger Sauerstoff löst sich, gleichzeitig steigt der Sauerstoff- bedarf wegen höherer Umsatzleistungen.  Gelöster O 2 :je niedriger der O2-Gehalt (Sollwert) im Wasser, desto besser die Sauerstoff- zufuhr (Sättigungsdefizit) und umgekehrt, Ziel daher: O 2 -Gehalt BB ≤ 2 g/l Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 12 Zusammenfassung  Sauerstoffeintrag durch Oberflächen- oder Druckbelüftung.  System muss mit Beckengeometrie sinnvoll abgestimmt sein.  Sauerstoffbedarf hängt maßgeblich vom Reinigungsziel und damit von Schlammalter ab.  Bei Druckluftsystemen: Drucklufterzeugung, Luftverteilung und Belüfterelemente müssen abgestimmt sein, um effizient zu sein.  Belastungsschwankungen führen zu Unterschieden im Sauerstoffbedarf.  Erhöhte Luft- und Wassertemperatur verschlechtern die Sauerstoffzufuhr und den Sauerstoffertrag. Gleichzeitig ist der Sauerstoffbedarf erhöht. Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff