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Veröffentlicht von:Reinhold Ritter Geändert vor über 8 Jahren
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 1 Sauerstoffeintrag beim Belebungsverfahren September 2012 Einführungsvortrag zum Fortbildungsmodul der Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften:
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 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 kg O2 /kg BSB5 (abhängig von Schlammalter und Abwassertemperatur) Nitrifikation: 4,57 kg O2 /kg NH4 (aus Stöchiometrie) 2 Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 3 Abwasserinhaltsstoffe beeinflussen O 2 -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
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 4 Arten von Belüftungssystemen Oberflächenbelüfter Druckbelüftung Quelle: Frey, 2011 Sauerstoffübergang an Grenzfläche Wasseroberfläche - Luft Sauerstoffübergang beim Aufsteigen von Luftblasen im Wasser Quelle: P.J. Kantert Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 5 Oberflächenbelüftung: Walzenbelüftung O 2 -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
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 6 Oberflächenbelüftung: Kreiselbelüftung O 2 -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
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Druckbelüftungssystem Drucklufterzeuger Druckluftleitungen (Verteilung) Belüftungssystem Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff 7
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Beispiel: Aufstellung moderner Drehkolbengebläse Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff 8
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff Belüfterelemente Bauform Rohrbelüfter Schlauchbelüfter Dombelüfter Tellerbelüfter Plattenbelüfter Belüfterplatten Material Keramik Hartkunststoffgranulat Elastomere Elastomere: EPDM (Ethylen-Propylen- Dien-Terpolymer) PU (Polyurethan) Silikon 9
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 10 Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff Feinblasige Belüftung Blasengröße: 2-5 mm 1 m³ Luft ~ 2.000 m² Oberfläche Grobblasige Belüftung Blasengröße: Ca. 10 mm 1 m³ Luft ~ 600 m² Oberfläche O 2 -Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 gO 2 Wassertiefe 1m ~ 5 gO 2 werden übertragen Eintragstiefe Es wird immer nur ein Teil des O 2 aus der Luft übertragen! O 2 -Übertragung: 1 m³ Luft ~ 300 gO 2 Pro m Eintragstiefe werden ~ 25 gO 2 übertragen
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 11 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 O 2 :je niedriger der O2-Gehalt (Sollwert) im Wasser, desto besser die Sauerstoff- zufuhr (Sättigungsdefizit) und umgekehrt, Ziel daher: O 2 -Gehalt BB ≤ 2 g/l Belüftungssysteme Dr.-Ing. Schreff
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Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. 12 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
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