Chemische Vorgänge in Klärwerken am Beispiel der Kläranlage Bayreuth
Gliederung Klärwerk Bayreuth- Aufbau - Mechanische Reinigungsstufen - Biologische Reinigungsstufen - Schlammbehandlung - Stromerzeugung im Klärwerk Belastung von Abwässern Deni- / Nitrifikation BSB5
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Klärwerk Bayreuth- Aufbau Mechanische Reinigungsstufen Rechengebäude belüfteter Sandfang und Fettabscheider Vorklärbecken
Mechanische Reinigungsstufen ca. 30% aller organischen Stoffe werden abgebaut Rechengebäude Rechen mit 6 mm Stababstand Rechengutanfall ca. 3 m³ am Tag
Mechanische Reinigungsstufen ca. 30% aller organischen Stoffe werden abgebaut Sandfang ( belüfteter Teil ) Durch einblasen von Luft setzt sich der Sand am Boden ab Sandwäsche im Rechengebäude ca. 2 m³ Abfallstoffe pro Tag
Mechanische Reinigungsstufen ca. 30% aller organischen Stoffe werden abgebaut Fett – Ölabscheider ( unbelüfteter Teil ) Flüssige Verunreinigungen an der Oberfläche werden in die Faulbehälter gepumpt
Mechanische Reinigungsstufen ca. 30% aller organischen Stoffe werden abgebaut Vorklärbecken Absetzbare Stoffe (Rohschlamm) setzen sich am Boden ab Rohschlamm wird in die Faulbehälter gepumpt (ca. 120 m³ / Tag) Trockenwetter (1.450 m³) Regenwetter ( 2.165 m³)
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Klärwerk Bayreuth- Aufbau Biologische Reinigungsstufen Phosphorelimination Denitrifikationsbecken Nitrifikationsbecken Nachklärbecken Ablaufmessstation
Biologische Reinigungsstufen Abbau gelöster Stoffe bis zu 95 % Phosphatelimination und Denitrifikation 4 Straßen / Gesamtvolumen 15.200 m³ Abbau von Phosphat und Stickstoff durch Bakterien und Mikroorganismen Phosphatelimination ( anerob ) Stickstoffeliminierung ( anoxisch )
Biologische Reinigungsstufen Abbau gelöster Stoffe bis zu 95 % Nitrifikation (aerob) 3 Straßen / Gesamtvolumen 24.000 m³ Biologische Oxidation von Ammonium in Nitrat mit Bakterien und Mikroorganismen gelöster Sauerstoff wird in die Becken eingeblasen (ca. 10.000 m³/h)
Biologische Reinigungsstufen Abbau gelöster Stoffe bis zu 95 % Nachklärbecken 3 Nachklärbecken (2 x 8.200 m³; 1 x 9.800 m³) Schlamm setzt sich am Beckenboden ab und wird in die Biologie zurückgeführt Abwasser gelangt über Ablaufrinnen zur Ablaufmessstation
Biologische Reinigungsstufen
Biologische Reinigungsstufen Abbau gelöster Stoffe bis zu 95 % Ablaufmessstaion Überprüfung von Temperatur, pH-Wert, Phosphor, Stickstoff, Kohlenstoff, Trübung und Ablaufmenge Höchstwerte Betriebsergebnisse Pges 1 mg/l 0,3 mg/l NH4 5 mg/l 0,3 mg/l Nges 13 mg/l 7,0 mg/l CSB 65 mg/l 28,0 mg/l
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Klärwerk Bayreuth- Aufbau Schlammbehandlung Gasspeicherung Schlammwasserbehälter Sickerwasserbehälter Faulbehälter
Schlammbehandlung Gasspeicherung - Niederdruckbehälter Gesamtinhalt bis 3.000 m³ Klärgas: Zwischenspeicherung von ca. 5.000 m³/Tag
Schlammbehandlung Gasspeicherung Hochdruckbehälter 4 Tanks mit je 250 m³ Volumen Speicherung von Klärgas: 10.000 m³ bei max. 10 atü ~ 9 bar
Schlammbehandlung Schlammwasserbehälter 2.500 m³ Inhalt Eindickung und Absetzen des Überlaufwassers aus den Faulbehältern
Schlammbehandlung Sickerwasserbehälter 2.500 m³ Inhalt Zwischenspeicherung von Sickerwasser (täglich ca. 100 m³) Direkte Einleitung in das Nitrifikationsbecken
Schlammbehandlung Faulbehälter (anerob) 2 Stück mit je 5.000 m³ Inhalt tägliche Zugabe von 120 m³ Rohschlamm (Vorklärbecken) und ca. 200 m³ Überschussschlamm Erhitzung auf rund 37 °C Ausfaulung bei kontinuierlicher Durchmischung Entstehung von Klärgas (ca. 5.000 m³/Tag) mit ~ 67% Metangehalt
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Klärwerk Bayreuth- Aufbau Stromerzeugung im Klärwerk Gasspeicher Faulbehälter Blockheizkraftwerk
Stromerzeugung im Klärwerk Blockheizkraftwerk 1 Gasmaschine für 1.000 kW ( ~ 1.360 PS) 2 Gasmaschinen für je 350 kW ( ~ 475 PS) Erzeugung von rund 8.100 kWh Strom (Jahresverbrauch einer 5-köpfigen Familie) Durch die Abwärme werden das Betriebsgebäude und der Faulbehälter beheizt
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Belastung von Abwässern
Belastung von Abwässern
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Deni- / Nitrifikation Denitrifikation Anoxisch (ohne gebunden Sauerstoff) 4 NO3- + 4 H+ + 5 C → 2 N2(↑) + 2 H2O + 5 CO2
Deni- / Nitrifikation Nitrifikation Zugabe von O2 (aerob) Bildung von Nitrit: NH3 + 1½ O2 → NO2- + H+ + H2O + Energie Bildung von Nitrat: NO2- + ½ O2 → NO3- + Energie Summe: NH3 + 2 O2 → NO3- + H+ + H2O + Energie
Deni- / Nitrifikation
Deni- / Nitrifikation
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BSB5 Biochemischer SauerstoffBedarf in 5 Tagen (engl. biochemical oxygen demand, BOD)
BSB5