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Veröffentlicht von:Elke Bieber 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 Handout für die Teilnehmer 1
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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- 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 2
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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) 3
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Nitrifikation 1. Sauerstoff 2. Schlammalter (Temperatur ) 5. Gift- und Hemmstoffe 3. pH-Wert (Säurekapazität) 4.TKN- Frachtspitzen 6. Zulauf Abwasser Betrieb 4.1 Allgemeines: Einflussfaktoren der Nitrifikation 4 4
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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 5
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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 6
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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 7
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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. 8
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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 9
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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 10
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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 11
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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 12
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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 13
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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 14
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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 15
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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 16
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