Phosphorelimination 1 2 ü Feststoffe ý þ FeSO O H Fe SO 25 5 + ® . PO 4 2 3 25 5 + ® = . ü ý þ Feststoffe PO 4 FePO Fe 3 + - ® OH ( ) b = × + - Mol Fe PO 3 4 g 56 / P 31 g Fe m g P m -3 1 2 0.55 Typischer Wert: b = 1.2 - 2.5 Mol Fe3+ / Mol P

Simultanfällung Vorfällung Zugabe von FeSO4 Abzug des Schlammes Zugabe von FeCl3, Al2(SO4)3 VKB

Schlammproduktion SP Q Fe = × + ( . ) 1 5 9 D tot Q Fe P = × + ( . ) 1 5 9 D B SPP = Schlammproduktion als Folge der Phosphat- Fällung in g TSS d-1 SPB = Schlammproduktion als Folge der BSB5 Elimination in g TSS d-1 SPtot = Totale Schlammproduktion in g TSS d-1 Q = Abwasseranfall in m3 d-1 DP = Konzentration des gefällten Phosphors in g P m-3 Abwasser DFe = Konzentration des zudosierten Eisens in g Fe m-3 Abwasser

Denitrifikation Denitrifikation heisst die mikrobiologische Reduktion von Nitrat (NO3-) zu elementarem Stickstoff (N2) Aerobes heterotrophes Wachstum CH O + O 2 ¾ ¾ ¾ ¾ ® CO + H O + Energie 2 2 2 Biomasse Denitrifikation Anoxisches heterotrophes Wachstum 5 4 2 7 CH O H CO N Energie + ® 3 NO - HCO 3 - + CO + H O ® + H 2 2

Erforderliche Umweltbedingungen

O2 Konzentrations- Profile BSB5 NH4+ NO3-

Dimensionierung der Denitrifikation Denitrifikations- Anteil der Erforderliches kapazität g Denitrifikation Schlammalter D bei 10 °C V / V q in Tagen den BB X 0.07 0.2 10 - 12 0.10 0.3 11 - 13 0.12 0.4 13 - 15 0.14 0.5 16 - 18 g = Denitrifikationskapazität des Belebtschlammes in D g NO - -N denitrifiziert pro g BSB im Zulauf. 3 5 V = Volumen des Denitrifikationsbeckens in m 3 Den V = Volumen des ganzen Belebungsbeckens in m 3 BB

Längsdurchströmtes Belebungsbecken, vorgeschaltete Denitrifikation, interne Rezirkulation Zulauf Umwälzung: Denitrifikation Belüftung: Nitrifikation Luft Rezirkulation Ablauf

Simultane Nitrifikation - Denitrifikation Umlaufbecken: Simultane Nitrifikation - Denitrifikation Luft Zulauf Ablauf Umwälzung

Nachgeschaltete Denitrifikation zeichnen Sie die Konzentrationsprofile für BSB5, NH4+, NO3-

Ein vereinfachtes biochemisches Modell zur biologischen Phosphorelimination Anaerobe Prozesse Anoxische und Aerobe Prozesse ortho- Phosphat gelöstes Substrat ortho- Phosphat NO3- O2 Zellwachstum Energie Energie Poly- Substrat Poly Phosphat Poly- Substrat Poly Phosphat

Zulauf anaerob anoxisch anoxisch aerob XTSS NO3- PO4 CSBgel

Filtration Rückspülung Schlamm- Rohwasser wasser Luft Filtrat Spülwasser Filtrat

Schlamm- wasser Filtrat- Ablauf Sandbett, abwärtsströmend Rohwasser- zulauf Spülluft

Schlamm- wasser Rotierende Filtertrommel Zulauf Filtrat

Das Tropfkörperverfahren Pumpe Vorklärung Nachklärung Zulauf Ablauf Rezirkulation Schlammrückführung Schlammabzug

Tropfkörper mit Brockenfüllung Q × BSB B R = 5 V TK BR = Spez. Raumbelastung in g BSB5 m-3 d-1 Q = Zufluss in m3 d-1 BSB5 = BSB5 Konzentration im Zufluss in g m-3 VTK = Volumen der Tropfkörperfüllung in m3 Typische Werte: BR = 400 g BSB5 m-3 d-1 für Abbau von BSB5 = 200 g BSB5 m-3 d-1 für Nitrifikation

Nitrifikation im Tropfkörper BSB5 NH4+ NO3- Abbau der organischen Stoffe Tropfkörper Nitrifikation

Tropfkörper mit Kunststofffolien Q × BSB B A = 5 a × V TK BA = Spez. Flächenbelastung in g BSB5 m-2 d-1 Q = Zufluss in m3 d-1 BSB5= BSB5 Konzentration im Zufluss in g m-3 a = Bewuchsfläche pro Volumen der Tropfkörper- füllung in m2 m-3 VTK = Volumen der Tropfkörperfüllung in m3 Typische Werte: BA = 4 g BSB5 m-2 d-1 für Abbau von BSB5 = 2 g BSB5 m-2 d-1 für Nitrifikation

Rotierende Tauchkörper Das Tauchkörperverfahren Rotierende Tauchkörper mit Bewuchsflächen Vorklärung Nachklärung Zulauf Ablauf Schlammrückführung Schlammabzug

Rotierende Tauchkörper (RBC) Q × BSB B A = 5 A TK BA = Spez. Flächenbelastung in g BSB5 m-2 d-1 Q = Zufluss in m3 d-1 BSB5 = BSB5 Konzentration im Zufluss in g m-3 ATK = Total verfügbare Bewuchsfläche in m2 Typische Werte: BA = 8 - 12 g BSB5 m-2 d-1 für Abbau von BSB5 = 4 - 5 g BSB5 m-2 d-1 für Nitrifikation

Entwicklung der Abwasserreinigung Grobstoffe 1900 Ästetik 1 km TSS 1920 Verschlammung 2 km BSB5 1950 Bakterienwachstum 5 km NH4+ > NO3- 1975 Fischsterben, O2 10 km PO4 3- > FePO4 1965 Seen 50 km NO3- > N2 1995 Nordsee 1000 km PO4 3- > Poly P 2000 Ressourcen Global

Abwasserreinigung, Überblick Grobstoffe, Fett, Sand Vorreinigung TSS Sedimentation Vorklärung BSB5 Aerober Abbau BAR klein NH4+ > NO3- Nitrifikation BAR gross NO3- > N2 Denitrifikation BAR grösser PO4 3- > FePO4 Fällung chemisch in BAR PO4 3- > Poly P Biol. P Elimin. BAR grösser TP, TSS Filtration Weitergehende AR

Kleinkläranlagen Anlagen für Einzelhäuser und Einzelobjekte (Restaurant, Molkerei, Gewerbebetrieb, ...) Anlagen für abgelegene Weiler und Gemeinde-fraktionen mit wenigen bis max. 500 Einwohnern Kein permanentes Betriebspersonal Grosse Belastungsschwankungen

Wirkungsgrad der Anlage für die Elimination von organischen Stoffen 100 % Schwachbelastete Belebungsanlage 80 Schwachbelastete Tropfkörper Belebtschlammanlage 60 anaerobe Reinigung 40 chemische Reinigung 20 nur Sedimentation 1 10 100 Verdünnung des gereinigten Abwassers (Flusswasser / Abwasser)

Hydraulische Aufenthaltszeit ca. 10 Tage Der Abwasserfaulraum: 3 kammerige Grube Zulauf Ablauf Sediment Hydraulische Aufenthaltszeit ca. 10 Tage ca. 3 m3 pro Person

Untergrundverrieselung: Ca. 5 m2 pro Person Entlüftung Faulraum Versickerung von verschmutztem Abwasser mit Reinigung im Bodenkörper ev. Grundwasser

Bodenfilteranlage Grundriss Entlüftung Abdichtungsfolie mit Drainage und Ableitung zur Vorflut

Abwasserteiche, Algenteiche, Schönungsteiche Zulauf Ablauf zur Vorflut Teich 1 Teich 2 Teich 3 Vorreinigung

Dynamische Simulation von Belebungsanlagen, Demo Annahmen: Q = 5000 m3 d-1 Typisches Abwasser Nitrifikation: Sommer bei 20°C Winter bei 10°C Tagesgang im Winter Erweiterung auf Denitrifikation

Definition eines Fallbeispiels Model der biologischen Prozesse Fliessschema der Anlage Zulaufkonzentrationen Stationärer Zustand / Anfangsbedingungen Tagesgang der Konzentrationen definieren Dynamische Berechnung Betriebsstrategien / Steuerung / Regelung