Kennzahlen für die biologische/chemische Phosphorentfernung Dr. Brigitte Nikolavcic Amt der Burgenländischen Landesregierung KAN Sprechertag Pregarten, 9.-10.Sept. 2009
Einleitung Seit etwa 20 Jahren gezielte P-Entfernung auf österreichischen Kläranlagen 1991 - Erste Emissionsverordnung für kommunales Abwasser 2009 – Stand der Technik für P-Entfernung auf den meisten KA erreicht: Herkunft: Nahrungsmittel (Ausscheidungen und Speisereste) und Reinigungsmittel. Gewerbe- und Industrieabwasser sind häufig Phosphor-arm Rein häusliches Abwasser 1,6 - 2 g P/(E.d) Kommunales Abwasser im Mittel 1,5 g P/(EW.d)
P auf der Kläranlage Zulauf – im Mittel 1,5 g P/(EW.d) bzw. 6-10 mg/L Nährstoffbedarf für den Schlammaufbau BSB : N : P = 100 : 5 : 1 P für die Biomasse 0,6 g P/(EW.d) „Überschuss“ 0,9 g P/(EW.d) Entfernen durch Fällung Vermehrte Bio-P Der Rest ist im Ablauf <1 mg/L
P auf der Kläranlage P-Ströme auf der Kläranlage – Beispiel 1,5 g/EW.d Zulauf 1,5 g/EW.d 6-10 mg/L Ablauf 0,25 g/EW.d < 1 mg/L = Klärschlamm 1,25 g/EW.d 0,25 1,1 0,1
P auf der Kläranlage P-Entfernung – durch Fällung Fe- oder Al-Salze Bio-P (vermehrte biologische P-Entfernung) Anreicherung von P-speichernden Bakterien Bakterien enthalten wesentlich mehr Phosphor als im „normalen“ Belebtschlamm. Achtung: Rücklösung von PO4 vermeiden (d.h. Schlammbett im NKB sollte flach oder nicht messbar sein, ÜS maschinell eindicken)
Kennzahlen Gesamt-P im Zu- und im Ablauf gehört zur Standardanalytik Eine Kennzahl enthält eine zahlenmäßige, wesentliche Information. Voraussetzung Richtige Datenbasis (Messwerte) Ausreichend lange Zeiträume Überprüfung z.B. durch P-Bilanz, Ringtests Plausibilitätsprüfung mit P-Bilanz Gesamt-P im Zu- und im Ablauf gehört zur Standardanalytik Gesamt-P im Schlamm – Klärschlammzeugnisse. Anm.: Gesamt-P = 0,44*Gesamt-P (als P2O5)
Kennzahlen – P-Bilanz P-Bilanz Empfehlung Mindestzeitraum – 1 Monat Gesamt-P-FrZulauf = Gesamt-P-FrAblauf + P-FrKlärschlamm z.B. als Monatsmittelwert [kg/d]
Kennzahlen – P-Bilanz P-Bilanz zur Kontrolle des Schlammanfalls (TS) Empfehlung Mindestzeitraum – 1 Monat z.B. als Monatsmittelwert [kg/d] P/TS P-Gehalt im Klärschlamm bezogen auf die Trockenmasse, [kg/kg oder %]
Kennzahlen – Spezifische Fällmittelmenge (ß-Wert) ß=1 : Es wird genau so viel Fällmittel dosiert, wie theoretisch erforderlich ist (stöchiometrische Fällung). Es bilden sich auch andere Verbindungen, z.B. Hydroxide. Fällmittel ist nicht zu 100 % wirksam. Auch nicht fällbare P-Verbindungen im Abwasser vorhanden. Umrechnung von kg/kg auf mol/mol:
Kennzahlen – Umrechnung von Fällmittel auf Wirksubstanz Wirksubstanz in den Fällmitteln: Tabelle im ÖWAV Arbeitsbehelf 22 Achtung: Mischprodukte, Spezifikation anfordern! Fe und Al sind fällwirksam.
Kennzahlen – Spezifische Fällmittelmenge (ß-Wert) Bsp: Monatsmittelwert ß = 0,9 mol/mol Ges-PAbl 0,78 mg/L
Kennzahlen – Spezifische Fällmittelmenge (ß-Wert) Vereinfacht: ß-Wert lt. ÖWAV Arbeitsbehelf 22 annähernd gleichwertig Auswertung - drei Bereiche Ist ß höher als der Richtwert Optimieren!
Kennzahlen – Weitere Kennzahlen: ßfäll und KP ßfäll (nach DWA Arbeitsblatt A 202) Ist ein Wert für die Bemessung von Kläranlagen und kein Betriebskennwert. KP (DWA Arbeitsblattes A 202 „Chemisch-physikalische Verfahren zur Elimination von Phosphor aus Abwasser“) FM [mol Me/d] Fällmittelverbrauch pro Tag CP,Z [mg/L] Gesamt-P-Konzentration im Zulauf KA Qd [m³/d] Abwasserzufluss pro Tag Schwankungsbereiche sehr hoch, kein Unterschied zwischen Industrie- und häuslichem Abwasser.
Kennwerte - Zusammenfassung Einheit Mol Wirksubstanz dividiert durch: Kommentar ß-Wert„alt“ mol/mol Ges-PZul Veraltet ß-Wert Ges-PZul - PSchlamm Empfohlen Wiener Mitteilungen, Band 202 Ges-PZul – PSchlamm – PO4-PAbl Empfohlen Arbeitsbehelf 22 ßfäll Ges-PZul – PSchlamm – PBio-P – - Ges-PAbl Für Bemessung KP mol/kg Ges-PZUL Vergleichbar mit ß-Wert „alt“
Zusammenfassung Der „ß-Wert“ ist als Kennzahl weiterhin gültig und aussagekräftig. Im vereinfachten Verfahren werden die Jahresmittelwerte eingesetzt (Kläranlagen-Zustandsbericht). Liegt der ß-Wert über dem Richtwert Verbesserungspotenzial Ist eine zeitlich genauere Auflösung von Interesse: monatliche Auswertungen. Monatswerte im Diagramm eintragen. Grüner Bereich? Über dem grünen Bereich Verbesserungspotenzial
Möglichkeiten zur Optimierung Wird das Reinigungsziel nicht erreicht oder ist der ß-Wert zu hoch: Fällung optimieren Dosierstelle Ausreichend Turbulenz und gute Einmischung. In den letzten Jahren häufig gewählt: Ablauf BB, wenn ein Überfall vorhanden ist. Dosierregel Ganglinie verbessern? Mischwasser Bio-P – Bei Störungen der Bio-P reagiert eine „sanfte“ Regelung ev. zu langsam