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Veröffentlicht von:Emilia Bachmeier Geändert vor über 8 Jahren
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Arbeitshilfe des DWA-Landesverbandes Baden Württemberg für die Treffen der Kläranlagen-Nachbarschaften zum Thema Funktionsstörungen auf Kläranlagen Kap. 4: Reinigungsziel Nitrifikation 4.2 Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf beim Belebungsverfahren Arbeitshilfe des DWA-Landesverbandes Baden Württemberg für die Treffen der Kläranlagen-Nachbarschaften zum Thema Funktionsstörungen auf Kläranlagen Kap. 4: Reinigungsziel Nitrifikation 4.2 Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf beim Belebungsverfahren 1
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4.1Allgemeines4 „Warum sind erhöhte Ammonium-Ablaufwerte gefährlich?“ Ammonium-AblaufwerteToxizität von AmmoniakGefahrenpotential 2
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4.1 Allgemeines4 Ammonium-AblaufwerteToxizität von AmmoniakGefahrenpotential Frage : Können erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf der Kläranlage ( 3 mg/L) wirklich zu Fischsterben führen? Zum besseren Verständnis ein wenig Theorie: 3
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4.1Allgemeines: Fischgiftigkeit Ammonium/Ammoniak 4 Ammonium (NH 4 + ) und Ammoniak (NH 3 ) liegen in Wasser in einem Lösungs- gleichgewicht vor: NH 4 + ⇌ NH 3 + H + nicht fisch- fisch- giftig giftig Der Anteil des gelösten Ammoniaks ist direkt vom pH-Wert abhängig: (NH 4 + ) : (NH 3 ) pH-Wert = 7 300 : 1 fast nur Ammonium, kaum Ammoniak pH-Wert = 9,5 1 : 1 gleich viel Ammonium und Ammoniak Ammonium-AblaufwerteToxizität von AmmoniakGefahrenpotential http://www.leguan.com/?Content=Methoden/Gewaesser/Ammonium 4
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4.1Allgemeines: Fischgiftigkeit Ammonium/Ammoniak 4 Der Anteil des gelösten Ammoniaks ist außerdem von der Temperatur abhängig: Bei einem bestimmten pH-Wert steigt der Ammoniakgehalt mit zunehmender Temperatur an. Hierzu eine Grafik Ammonium-AblaufwerteToxizität von AmmoniakGefahrenpotential 5
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4.1Allgemeines: Fischgiftigkeit Ammonium/Ammoniak 4 Ammonium-AblaufwerteToxizität von AmmoniakGefahrenpotential NH 4 -N/NH 3 toxisch im Gewässer NH 4 -N in wasserrechtlicher Erlaubnis begrenzt NH 4 -N Schmutzwasser Trübwasser (Faulschlamm, Eindicker) 6
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4.1Allgemeines: Fischgiftigkeit Ammonium/Ammoniak 4 Während Ammonium für Pflanzen und Tiere unschädlich ist, ist Ammoniak fischgiftig. Tödlich: Karpfen ab 1,2 mg/L NH 3 Forellen ab 0,6 mg/L NH 3 Jungfisch ab 0,4 mg/L NH 3 Fischbrut ab 0,2 mg/L NH 3 Schädigung von: Karpfen ab 0,02 mg/L NH 3 Forellen ab 0,01 mg/L NH 3 Fischbrut ab 0,006 mg/L NH 3 Ammonium-AblaufwerteToxizität von AmmoniakGefahrenpotential 7
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4.1Allgemeines4 Auf der Kläranlage wird der Ablaufwert für Ammonium photometrisch bestimmt. Problemfall: Ammoniumgehalt über wasserrechtlicher Erlaubnis! Ammonium-AblaufwerteEigenkontrolleAnalytik 8
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SchrittMögliche Ursachen1. Vertiefungsebene 2. Vertiefungsebene 3. Vertiefungsebene Gegenmaßnahmen Probenahme Sauerstoffzufuhr gestört 4.2-301 4.2-201 Instandsetzung O 2 -Regelung gestört nein ja 2.1 richtige Probenahmestelle 2.2 Analysen korrekt 4.2-101 O 2 -Gehalt zu niedrig Instandsetzung fehlerhafte Proben AnalytikMess-/Analysen- fehler bei der Best. von NH 4 -N richtige Probenahme Analyse korrekt durchführen Sauerstoff 4.2-102 O 2 -Messung gestört Instandsetzung Belebung Schlammalter 4.2-103 aerobes Schlammalter zu gering 4.2-202 ÜS-Abzug zu hoch ÜS-Abzug vermindern ja Schlammabtrieb NKB 4.2-302 nein ja vgl. 3.2.101 ff Schlammbelastung 4.2-104 Schlamm- belastung zu hoch ÜS-Abzug vermindern ja nein Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlagen) 4 10
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4.2-101O 2 -Gehalt zu niedrig4 Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff Vertiefungs -ebene Kapitel Nr. Schritt mögliche Ursache Thema von Kapitel 4 Fragestellung bzw. Prüfparameter bzw. Gegenmaßnahme 11
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4.1 Allgemeines4 Es wurden erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf gemessen – Ammonium-AblaufwertePraxisleitfadenÜberleitung Schrittweise Fehlersuche mit Hilfe des Praxisleitfadens der DWA 12
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SchrittMögliche Ursachen1. Vertiefungsebene 2. Vertiefungsebene 3. Vertiefungsebene Gegenmaßnahmen Probenahme Sauerstoffzufuhr gestört 4.2-301 4.2-201 Instandsetzung O 2 -Regelung gestört nein ja 2.1 richtige Probenahmestelle 2.2 Analysen korrekt 4.2-101 O 2 -Gehalt zu niedrig Instandsetzung fehlerhafte Proben AnalytikMess-/Analysen- fehler bei der Best. von NH 4 -N richtige Probenahme Analyse korrekt durchführen Sauerstoff 4.2-102 O 2 -Messung gestört Instandsetzung Belebung Schlammalter 4.2-103 aerobes Schlammalter zu gering 4.2-202 ÜS-Abzug zu hoch ÜS-Abzug vermindern ja Schlammabtrieb NKB 4.2-302 nein ja vgl. 3.2.101 ff Schlammbelastung 4.2-104 Schlamm- belastung zu hoch ÜS-Abzug vermindern ja nein Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlagen) 4 13
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2.1*richtige Probenahme4 Verwechslung der Proben (Probenahmestelle/Beschriftung)? ▪ Probenreste der letzten Probe ▪ verschmutztes Probenahmegefäß ▪ Probenahme nicht bestimmungsgemäß ▪ Proben nicht gekühlt bzw. nicht stabilisiert ▪ Überlauf des Sammelgefäßes Ammonium-AblaufwerteProbenahmefehlerhafte Probenahme vgl. Kap. 2, Seite 12 14
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SchrittMögliche Ursachen1. Vertiefungsebene 2. Vertiefungsebene 3. Vertiefungsebene Gegenmaßnahmen Probenahme Sauerstoffzufuhr gestört 4.2-301 4.2-201 Instandsetzung O 2 -Regelung gestört nein ja 2.1 richtige Probenahmestelle 2.2 Analysen korrekt 4.2-101 O 2 -Gehalt zu niedrig Instandsetzung fehlerhafte Proben AnalytikMess-/Analysen- fehler bei der Best. von NH 4 -N richtige Probenahme Analyse korrekt durchführen Sauerstoff 4.2-102 O 2 -Messung gestört Instandsetzung Belebung Schlammalter 4.2-103 aerobes Schlammalter zu gering 4.2-202 ÜS-Abzug zu hoch ÜS-Abzug vermindern ja Schlammabtrieb NKB 4.2-302 nein ja vgl. 3.2.101 ff Schlammbelastung 4.2-104 Schlamm- belastung zu hoch ÜS-Abzug vermindern ja nein Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlagen) 4 15
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2.2*Analyse korrekt durchführen4 ▪ Probe filtrieren (Membran-, Glasfaser-, Faltenfilter) ▪ Analysenvorschrift kontrollieren/beachten ▪ Doppelbestimmung ▪ richtige Küvette ? ▪ Messbereich ▪ Reaktionszeit / Reaktionstemperatur ▪ Verfallsdatum der Reagenzien Ammonium- AblaufwerteAnalytik Mess-/Analysefehler bei der Bestimmung von NH 4 vgl. Kap. 2, Seite 12 16
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4.1Allgemeines 4 Probenahme und Analyse waren korrekt – offenbar ist die Nitrifikation gestört. Ammonium-AblaufwerteEinflussfaktorenNitrifikation Frage : Welche Faktoren beeinflussen die Nitrifikation? Noch ein wenig Theorie zum besseren Verständnis 17
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Nitrifikation 1. Sauerstoff 2. Schlammalter (Temperatur ) 5. Gift- und Hemmstoffe 3. pH-Wert (Säurekapazität) 4.TKN-TKN- Frachtspitzen 6. Zulauf Abwasser Betrieb 4.1 Allgemeines: Einflussfaktoren der Nitrifikation 4 18
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4.1Allgemeines: Nitrifikation 4 Die Nitrifikation erfolgt in 2 Schritten: Nitrosomonas: NH 4 + 1,5 O 2 NO 2 - H 2 O 2H + Ammonium Nitrit Nitrobacter: NO 2 - 0,5 O 2 NO 3 - Nitrit Nitrat Nitrosomonas und Nitrobacter sind nitrifizierende Bakterien (Nitrifikanten). Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff und pH 19
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4.1Allgemeines: Nitrifikation 4 Gesamtgleichung der Nitrifikation: NH 4 + 2 O 2 NO 3 - H 2 O 2H + Die Nitrifikation benötigt viel Sauerstoff. Durch die Freisetzung von Wasserstoff-Ionen sinkt der pH-Wert. Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff und pH 20
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage) 4 Als erster und wichtigster Parameter wird der Sauerstoffgehalt im Nitrifikationsteil überprüft Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff Frage : Wie sahen die O 2 -Konzentrationen in den letzten 48 h vor den NH 4 -N-Überschreitungen aus? 21
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4.2-101O 2 -Gehalt zu niedrig 4 Beurteilung der letzten 48 Betriebsstunden: O 2 -Gehalt von 0,8 – 1,2 mg/L ist ausreichend Ist die Messung „repräsentativ“? richtige Messstelle: nicht am Ende eines längs durchströmten Beckens nicht zu nah am Kreiselbelüfter Oberflächenbelüfter: 1m über Beckensohle Sohlbelüftung: 1m unter Wasserspiegel Wartung der Messelektrode ordnungsgemäß? Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff 22
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 In den letzten 48 h traten immer wieder längere Phasen mit weniger als 0,8 mg O 2 /L auf: Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff Kontrolle der Sauerstoffeintragsregelung 23
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4.2-201O 2 -Regelung gestört 4 O 2 -Sollwert überprüfen, ggfs. erhöhen O 2 -Führungselektrode überprüfen Position geeignet ?, Wartungszustand bei intermittierender Denitrifikation: oberen und unteren Grenzwert des Regelbereiches überprüfen! Bei Betrieb mit intermittierender Denitrifikation sind folgende Zeitintervalle üblich (grobe Richtwerte): t DN = 30 - 40 min t N = 60 - 90 min Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff 24
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage) 4 Es wurde keine Beanstandung bei der Sauerstoffeintragsregelung gefunden: Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff Kontrolle aller Einrichtungen zur Sauerstoffzufuhr 25
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4.2-301O 2 -Zufuhr gestört4 ▪ Defekte an Verdichtern bzw. Oberflächenbelüftern ▪ Verstopfung der Ansaugfilter bei Gebläsen ▪ verstopfte Belüfter-Elemente ▪ Undichtigkeiten im Druckluftsystem (Rohrleitungen, Belüfter) ▪ Kondenswasser in den Luftleitungen Ammonium-AblaufwerteBelebungSauerstoff 26
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Es wurde kein Fehler im Bereich der Sauerstoffversorgung gefunden: Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Kommen wir zu einer weiteren Randbedingung der Nitrifikation, die besonderen Einfluss hat – dem Schlammalter 27
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4.1Allgemeines: Aerobes Schlammalter 4 Die nitrifizierenden Bakterien gewinnen ihre Stoffwechselenergie nicht aus dem Abbau von Kohlenstoffverbindungen (autotrophe Bakterien). Die Vermehrungsrate ist stark abhängig von der Temperatur im Belebungs- becken! Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Durch die Nutzung anderer Energiequellen vermehren sich Nitrifikanten nur sehr langsam. 28
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4.1Allgemeines: Aerobes Schlammalter 4 Damit sich ausreichend Nitrifikanten im belebten Schlamm anreichern können, ist die Einhaltung eines aeroben Mindestschlammalters (t TS,aerob d ) erforderlich. Dies ist die mittlere Aufenthaltszeit einer Belebtschlammflocke im aeroben Teil des Belebungsbeckens. Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 29
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Das aerobe Schlammalter kann berechnet werden. Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Zuerst die Formel – sieht schlimmer aus, als es ist ! 30
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4.2-103aerobes Schlammalter zu gering4 V N Nitrifikationsvolumen m 3 ▪ anteilige Belüftungszeit über Tag oder ▪ belüftete Zone (bei vorgeschalteter DN) TS BB = Trockensubstanz im belebten Schlamm kg/m 3 (Q d X TS, AN ) Schlammverlust bei Schlamm- abtrieb ▪ abfiltrierbare Stoffe im Ablauf NKB ▪ Soll 20 mg/l (Trübung 8 NTU) ▪ normalerweise vernachlässigbar klein Q ÜS = Menge Überschussschlamm m 3 /d Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 31
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4.2-103aerobes Schlammalter zu gering4 V BB Volumen Belebungsbecken m 3 t N = Belüftungsdauer für Nitrifikation min t Zyk. = Dauer Gesamtzyklus (N+DN) min TS BB = Trockensubstanz im belebten Schlamm kg/m 3 (Q d X TS, AN ) Schlammverlust bei Schlamm- abtrieb Q ÜS = Menge Überschussschlamm m 3 /d Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 32
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4.2-103aerobes Schlammalter zu gering4 Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Anmerkung: Falls die Belüftungspausen bzw. das unbelüftete Volumen deutlich mehr als 50% der Tageszeit bzw. des gesamten Volumens betragen, kann es zu Blähschlamm Unzureichender Stabilisierung Einbußen der Nitrifikationsleistung ! kommen. 33
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Zum besseren Verständnis Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter hier ein Rechenbeispiel 34
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4.2-103aerobes Schlammalter zu gering4 Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 35
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Das aktuell eingehaltene Schlammalter muss mit dem Bemessungswert verglichen werden. Hier kommt die Temperatur im Belebungsbecken ins Spiel. Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Berechnung Mindestschlammalter (Bemessung) 36
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4.2-103aerobes Schlammalter zu gering4 Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 37
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4.2-103aerobes Schlammalter zu gering 4 aerobes Ist-Schlammalteraerobes Mindest-Schlammalter (Soll-Schlammalter) Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter T BB C 810 8 127 203 38
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Das aerobe Mindestschlammalter beträgt 8 Tage – eingehalten werden aber nur 6, 3 Tage vielleicht wurde zu viel Überschussschlamm abgezogen. Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Kontrolle Überschussschlamm-Abzug 39
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4.2-202ÜS-Abzug zu hoch4 ▪ Überprüfung der abgezogenen ÜS-Menge ▪ Überprüfung des Schlammvolumens vor/nach dem Abzug (Differenz max. 25%) ▪ ÜS-Pumpe kontrollieren ▪ ÜS-Ablaufschieber geschlossen? Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 40
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Die Menge an abgezogenem Überschussschlamm ist korrekt Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter Frage : Wodurch kann das Schlammalter noch gesenkt worden sein? 41
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4.2-302Schlammabtrieb NKB4 ▪ CSB- und P ges -Werte im Ablauf erhöht ? vgl. 3.2.101 ff oder Kap. 11 (Blähschlamm) Ammonium-AblaufwerteBelebungSchlammalter 42
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Das Mindest-Schlammalter wird eingehalten: Ammonium-AblaufwerteBelebungpH-Wert Überprüfung des pH-Wertes im Belebungsbecken 43
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4.2-1054.2-106 pH-Wert zu hoch / zu gering pH-Messung gestört 4 (Anmerkung: pH-Wert zu hoch 9,0 - pH-Wert zu niedrig 6,6) ▪ pH-Messgerät überprüfen ▪ Kontrollmessung mit Handgerät oder pH-Papier Ammonium-AblaufwerteBelebungpH-Wert 44
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Die Messung des pH-Wertes im Ablauf des Belebungsbeckens bzw. des Nachklärbeckens stimmt – der korrekt gemessene pH-Wert liegt längere Zeit unter 6,6. Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität Überprüfung der Säurekapazität im Belebungsbecken rechnerisch oder Küvettentest 45
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4.1Allgemeines: Säurekapazität 4 In der Belebungsanlage wird der pH-Wert im wesentlichen durch das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht gepuffert. Das Maß für die Pufferkapazität des Abwassers bezeichnet man als Säurekapazität K S 4,3 (mmol HCO 3 - /L) K S 4,3 im Zulauf gewöhnlich 4 – 10 mmol HCO 3 - /L K S 4,3 im Ablauf gewöhnlich mind. 1,5 mmol HCO 3 - /L Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität 46
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4.1Allgemeines: Säurekapazität 4 In der Belebungsanlage wird der pH-Wert im wesentlichen durch das Kalk- Kohlensäure-Gleichgewicht gepuffert. Kohlensäure reagiert zu Hydrogencarbonat + 1 Wasserstoff-Ion und weiter zu Kohlendioxid und Wasser: H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 − + H + ⇌ CO 2 + H 2 O Kohlensäure Hydrogen- Wasserstoff- Kohlen- Wasser carbonat Ion dioxid Weil das Hydrogencarbonat H + -Ionen „abfängt“, hält es den pH-Wert stabil und wirkt als Puffer. Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität 47
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4.1Allgemeines: Säurekapazität 4 Verbrauch von Säurekapazität durch Nitrifikation: Bei der Nitrifikation werden pro Mol Ammonium (NH 4 + ) 2 Mol Wasserstoff- Ionen (H + ) freigesetzt: NH 4 + + 2 O 2 ⇌ NO 3 - + H 2 O + 2 H + Zur Pufferung dieser Wasserstoff-Ionen werden 2 Mol Säurekapazität K S 4,3 verbraucht: 2 H + + 2 HCO 3 - ⇌ 2 CO 2 + 2 H 2 O Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität 48
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4.1Allgemeines: Säurekapazität 4 Lösungsgleichgewicht: 2 H + + 2 HCO 3 - ⇌ 2 CO 2 + 2 H 2 O Sammelt sich CO 2 im belebten Schlamm an, wird das Gleichgewicht auf die linke Seite verschoben, d.h. Wasserstoff-Ionen sammeln sich an der pH-Wert sinkt. Wird das entstandene CO 2 durch vermehrte Belüftung ausgeblasen (= Strippen), verschiebt sich das Gleichgewicht auf die rechte Seite: die Wasserstoff-Ionen werden gebunden (sofern die Säurekapazität ausreicht) der pH-Wert steigt. Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität 49
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4.1Allgemeines: Säurekapazität 4 kritische Säurekapazität: Säurekapazität wird durch Nitrifikation und saure Phosphat-Fällmittel verbraucht. kritischer Wert im Ablauf des Belebungsbeckens K S 4,3 1,5 mmol HCO 3 - /L Achtung: pH-Wert BB anhaltend 6,6 Zerfall der Belebtschlamm-Flocke Schlammabtrieb Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität Verlust an langsam wachsenden Nitrifikanten 50
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Die Kontrolle hat ergeben, dass die Säurekapazität unter 1,5 mmol/L liegt. Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität Frage : Wie kann die Säurekapazität angehoben werden? 51
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4.2-107Säurekapazität zu gering4 Ammonium-AblaufwerteBelebungSäurekapazität 52
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Die Überprüfung hat ergeben, dass die Säurekapazität ausreichend ist. Ammonium-AblaufwerteBelebungTKN-Belastung Möglicherweise hat ein stoßartiger Stickstoffeintrag die Belebungsanlage übermäßig belastet ? 53
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4.1Allgemeines: TKN-Fracht-Spitzen 4 TKN = Gesamtstickstoff nach Kjeldahl Berechnung: In Abhängigkeit von den zur Verfügung stehenden Messwerten (Eigenkontrolle), kann die TKN-Fracht auf verschiedene Weisen berechnet oder überschlagen werden: N ges, ZB Gesamtstickstoff im Zulauf Belebung (ZB) Ammonium-Stickstoff Ammonium-Ablaufwerte BelebungTKN-Belastung TKN N ges,ZB – (NO 3 -N) (NO 2 -N) Nitrat-Stickstoff Nitrit-Stickstoff TKN NH 4 -N ∗ 1,4 Ammonium-Stickstoff 54
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4.1Allgemeines: TKN-Fracht-Spitzen 4 interne Ursachen: Zentrat / Filtrat aus der Schlammentwässerung Faulschlamm (Trübwasser, Überlauf) externe Ursachen: Abwirtschaftung von RÜBs Spülstoss aus dem Kanal Industrielle Einleiter Saisonale Spitzen Fäkalschlämme überregionale touristische Ereignisse (Sport-, Stadtfeste) Deponiesickerwasser Ammonium-Ablaufwerte BelebungTKN-Belastung 55
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Die Überprüfung hat ergeben, dass es zu außerordentlichen Stickstoff-Spitzen in die Belebung gekommen ist. Ammonium-AblaufwerteBelebungTKN-Belastung Frage : Welche Gegenmaßnahmen kann man ergreifen, um die Nitrifikationsleistung kurzfristig zu verbessern? 56
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4.2-108TKN-Fracht zu hoch4 kurzfristig: ▪ Luftzufuhr kurzfristig erhöhen (bis 3,5 mg O 2 /L) ▪ ggfs. Vergrößerung des belüfteten Beckenvolumens (Belüftung DN-Zone) ▪ TS BB erhöhen (ÜS-Abzug drosseln) mittelfristig: ▪ kontrollierte Abwirtschaftung von RÜBs ▪ ggfs. Zwischenspeicherung und gezielte Abwirtschaftung interner Prozesswässer aus der Schlammentwässerung ▪ ggfs. Zwischenspeicherung und gezielte Abwirtschaftung externer Abwässer (Fäkalien, Deponiesickerwasser) Ammonium-AblaufwerteBelebungTKN-Belastung 57
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4.1Allgemeines: TKN-Fracht-Spitzen 4 langfristige Vermeidung von Überbelastung: Bestimmung Gesamtstickstoff nach Kjeldahl (TKN) bei Mischwasserzufluß Tagesganglinien für TKN an verschiedenen Wochentagen Spitzenlastzeiten der Kläranlage kennenlernen systematische Bestimmung des TKN externer Abwässer Ammonium-Ablaufwerte BelebungTKN-Belastung 58
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4.2Erhöhte Ammonium-Werte im Ablauf (Belebungsanlage)4 Die Überprüfung der Betriebsparameter der Belebungsanlage hat keine Hinweise auf die Fehlerquelle erbracht. Ammonium-AblaufwerteZulaufÜberleitung Jetzt muss nach möglichen Ursachen im Zufluss der Kläranlage gesucht werden (Abwasserbeschaffenheit ). 59
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4.2-109Mischwasserzufluss4 Doppelbelastung: kurzzeitige NH 4 -N-Frachtspitze aus dem Kanal + hydraulische Verdrängung von NH 4 -N aus der Vorklärung Verdrängung von belebtem Schlamm in die Nachklärung (Verlust an Nitrifikanten) Ammonium-Ablaufwerte ZulaufHydraulik 60
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4.1Allgemeines: Mischwasserzufluss 4 steigende Konzentration von NH4-N im Ablauf infolge Mischwasserzuflusses (Schwentner) Ammonium-Ablaufwerte ZulaufHydraulik 61
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4.2-110erhöhte Kohlenstofffracht4 z.B. Weinbau-Kampagne, Einleitung von Essigsäure oder Ethanol (leicht abbaubare C-Verbindungen) Problem: installierte Belüftungskapazität reicht nicht aus O 2 -Gehalt zu niedrig Maßnahme: falls möglich Reserve-Aggregat zuschalten Ammonium-Ablaufwerte ZulaufC-Fracht 62
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4.2-111 Verminderung alpha-Wert ( ) 4 Definition : Grenzflächenfaktor (Sauerstoffübertragung vor allem bei Belüftung mit Druckluft Sauerstoffertrag) (DWA-M 209) Beobachtung: z.B. unerwartete Schaumbildung an Stellen turbulenter Strömung Ursache: Tenside im Zulauf zur Belebung Gefahr: Sauerstoffübergang bei Druckluftbelüftung vermindert Maßnahme: falls möglich Reserve-Aggregat zuschalten Ammonium-Ablaufwerte ZulaufTenside 63
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4.2-112Hemmung der Nitrifikation4 Beobachtung: im Zulauf zur Biologie (letzte 48 Std.) erhöhter Salzgehalt erhöhte Leitfähigkeit ungewöhnlicher pH-Wert hohe CSB-Werte Frage: Ist die Nitrifikation durch „Giftstoffe“ gehemmt oder sogar ganz zum Erliegen gekommen? Aktivitäts-Test im Labor (nur bei akut hohen Ammoniumwerten im Ablauf der Belebungsanlage) Ammonium-Ablaufwerte ZulaufHemmstoffe 64
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4.2-203Laborversuch zur Hemmung der Nitrifikation4 Laborversuch: Aktivitätstest 10 l Belebtschlamm (mind. 10 mg NH 4 -N/L erforderlich!) werden im Labor unter definierten Randbedingungen belüftet: ▪ O 2 -Gehalt ≥ 1,5 mg/L ▪ pH-Wert ≥ 6,7 ▪ Säurekap. ≥ 1,5 mmol/L (Kontrolle mit Labormessgeräten) Probenahme: alle 30 Minuten / max. 0,5 L Probe filtrieren (Faltenfilter) Bestimmung NH 4 -N im Filtrat Erwartung ohne Hemm-/Giftstoffe, d.h. Nitrifikation ungestört ▪ NH 4 -N nimmt von Probe zu Probe ab ▪ nach 2-3 Std. Werte gegen 0 Ammonium-Ablaufwerte ZulaufHemmstoffe 65
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4.2-203Laborversuch zur Hemmung der Nitrifikation4 Aktivitätstest Nitrifikation negativ: Beobachtung: NH 4 -N- Messwerte nehmen nicht oder nur sehr langsam ab Nitrifikation gehemmt bzw. völlig unterdrückt Maßnahmen: Belüftung intensivieren ÜS-Abzug drosseln keine N-haltigen Prozesswässer Ursachenforschung (Zulauf, Rückstellproben, evtl. Sielhaut- oder Faulschlamm-Untersuchung in Spezial-Labor) Ammonium-Ablaufwerte ZulaufHemmstoffe 66
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4.2-112Hemmung der Nitrifikation4 Häufige Giftstoffe: Cyanid Toluol diverse Schwermetalle Pestizide Thioharnstoff Herbizide Ammonium-Ablaufwerte ZulaufHemmstoffe 67
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Zusammenfassung 68
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Mögliche Ursachen für erhöhte Ammoniumwerte im Ablauf Zusammenfassung BetriebAnlageAbwasser Probenahme /Analytikaerobes BeckenvolumenMischwasser Regelbereich O 2 -Steuerunginstallierte GebläseleistungSchmelzwasser (Temperatur) Einstellung GebläseleistungBelüftertechnik hohe TKN-Fracht/ extern: ▪ Fäkalien ▪ Deponiesickerwasser ▪ Spülstoss aus dem Kanal ▪ Tourist. Großveranstaltungen (Turniere, Feste, Saisonstart) ▪ Vorfall Landwirtschaft BelüftungszeitenSteuer- /Regeltechnik belüftetes Beckenvolumen hohe TKN-Fracht /intern: ▪ Schlammentwässerung (Filtrat) ▪ RÜB Säurekapazität (pH, P-Fällung) Industrielle Einleiter (Giftstoffe) Schlammalter (ÜS-Abzug) TKN-Fracht im Tagesgang/Wochengang 69
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Zusammen-fassung Betriebliche Sofortmaßnahmen zur Verbesserung der Nitrifikation 4 bei zu niedriger Säurekapazität: Kalkmilch dosieren evtl. Fällmittel zur P-Elimination wechseln Ammonium-Ablaufwerte BetriebSäurekapazität 70
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Zusammen- fassung Betriebliche Sofortmaßnahmen zur Verbesserung der Nitrifikation 4 bei zu niedrigem Schlammalter: Überschussschlamm-Abzug drosseln TS-Gehalt in der Belebung erhöhen N-haltiges Prozessabwasser (extern/intern) zwischenspeichern zusätzliche Belastung der Nitrifikation vermeiden Ammonium-Ablaufwerte BetriebSchlammalter 71
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Zusammen- fassung Betriebliche Sofortmaßnahmen zur Verbesserung der Nitrifikation 4 bei Sauerstoffmangel: Belüftung/Gebläseleistung kurzfristig erhöhen: verbessertes Wachstum Nitrifikanten (O 2 -Versorgung) Strippen CO 2 (Stabilisierung pH-Wert) aerobe Zone vergrößern (z.B. Belüftung DN-Zone) bzw. Belüftungs- intervall verlängern Ammonium-Ablaufwerte BetriebSauerstoff 72
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