DWA Abteilung Bildung und Internationale Zusammenarbeit Einführungsvortrag zum Fortbildungsmodul der Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften: Sauerstoffeintrag beim Belebungsverfahren September 2012 © DWA: Kursmaterialien dienen ausschließlich zur Schulung und Unterweisung

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 kgO2/kgBSB5 (abhängig von Schlammalter und Abwassertemperatur) Nitrifikation: 4,57 kgO2/kgNH4 (aus Stöchiometrie) Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff 2

Abwasserinhaltsstoffe beeinflussen O2-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 3

Arten von Belüftungssystemen Oberflächenbelüfter Druckbelüftung DWA Abteilung Bildung und Internationale Zusammenarbeit Arten von Belüftungssystemen Oberflächenbelüfter Druckbelüftung Quelle: P.J. Kantert Quelle: Frey, 2011 Sauerstoffübergang an Grenzfläche Wasseroberfläche - Luft Sauerstoffübergang beim Aufsteigen von Luftblasen im Wasser Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff 4 © DWA: Kursmaterialien dienen ausschließlich zur Schulung und Unterweisung - 4 -

Oberflächenbelüftung: Walzenbelüftung DWA Abteilung Bildung und Internationale Zusammenarbeit Oberflächenbelüftung: Walzenbelüftung O2-Eintrag über Turbulenz an der Wasseroberfläche (Bewegung von Wasserteilchen in der Luft) Einsatz in Umlaufbecken Durchmesser 700 – 1.000 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 5 © DWA: Kursmaterialien dienen ausschließlich zur Schulung und Unterweisung - 5 -

Oberflächenbelüftung: Kreiselbelüftung DWA Abteilung Bildung und Internationale Zusammenarbeit Oberflächenbelüftung: Kreiselbelüftung O2-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 6 © DWA: Kursmaterialien dienen ausschließlich zur Schulung und Unterweisung - 6 -

Druckbelüftungssystem Drucklufterzeuger Druckluftleitungen (Verteilung) Belüftungssystem Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Beispiel: Aufstellung moderner Drehkolbengebläse Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

Keramik Hartkunststoffgranulat Elastomere Belüfterelemente Bauform Rohrbelüfter Schlauchbelüfter Dombelüfter Tellerbelüfter Plattenbelüfter Belüfterplatten Material Keramik Hartkunststoffgranulat Elastomere Elastomere: EPDM (Ethylen-Propylen- Dien-Terpolymer) PU (Polyurethan) Silikon Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff

DWA Abteilung Bildung und Internationale Zusammenarbeit Feinblasige Belüftung Blasengröße: 2-5 mm 1 m³ Luft ~ 2.000 m² Oberfläche Eintragstiefe Es wird immer nur ein Teil des O2 aus der Luft übertragen! Grobblasige Belüftung Blasengröße: Ca. 10 mm 1 m³ Luft ~ 600 m² Oberfläche O2-Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 gO2 Pro m Eintragstiefe werden ~ 25 gO2 übertragen O2-Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 gO2 Wassertiefe 1m ~ 5 gO2 werden übertragen Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff © DWA: Kursmaterialien dienen ausschließlich zur Schulung und Unterweisung

Weitere Einflussfaktoren auf Belüftungssysteme DWA Abteilung Bildung und Internationale Zusammenarbeit 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 O2: je niedriger der O2-Gehalt (Sollwert) im Wasser, desto besser die Sauerstoff- zufuhr (Sättigungsdefizit) und umgekehrt, Ziel daher: O2-Gehalt BB ≤ 2 g/l Belüftungssysteme  Dr.-Ing. Schreff 11 © DWA: Kursmaterialien dienen ausschließlich zur Schulung und Unterweisung - 11 -

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 12