Chemische Vorgänge in Klärwerken am Beispiel der Kläranlage Bayreuth

Chemische Vorgänge in Chemische Vorgänge in Klärwerken Klärwerken

am Beispiel der am Beispiel der Kläranlage BayreuthKläranlage Bayreuth

GliederungGliederung

Klärwerk Bayreuth- AufbauKlärwerk Bayreuth- Aufbau

- Mechanische Reinigungsstufen- Mechanische Reinigungsstufen

- Biologische Reinigungsstufen- Biologische Reinigungsstufen

- Schlammbehandlung- Schlammbehandlung

- Stromerzeugung im Klärwerk- Stromerzeugung im Klärwerk Belastung von AbwässernBelastung von Abwässern Deni- / NitrifikationDeni- / Nitrifikation BSBBSB55

- - Mechanische ReinigungsstufenMechanische Reinigungsstufen

Mechanische ReinigungsstufenMechanische Reinigungsstufen

RechengebäudeRechengebäude

belüfteter Sandfang und Fettabscheiderbelüfteter Sandfang und Fettabscheider

VorklärbeckenVorklärbecken

ca. 30% aller organischen Stoffe werden ca. 30% aller organischen Stoffe werden abgebaut abgebaut

- RechengebäudeRechengebäude Rechen mit 6 mm StababstandRechen mit 6 mm Stababstand

Rechengutanfall ca. 3 m³ am TagRechengutanfall ca. 3 m³ am Tag

ca. 30% aller organischen Stoffe werden ca. 30% aller organischen Stoffe werden abgebautabgebaut

- Sandfang ( belüfteter Teil )Sandfang ( belüfteter Teil )

Durch einblasen von Luft setzt sich der Durch einblasen von Luft setzt sich der Sand Sand am Boden abam Boden ab

Sandwäsche im RechengebäudeSandwäsche im Rechengebäude

ca. 2 m³ Abfallstoffe pro Tagca. 2 m³ Abfallstoffe pro Tag

- Fett – Ölabscheider ( unbelüfteter Teil ) Fett – Ölabscheider ( unbelüfteter Teil ) Flüssige Verunreinigungen an der Flüssige Verunreinigungen an der Oberfläche werden in die Faulbehälter Oberfläche werden in die Faulbehälter gepumptgepumpt

- VorklärbeckenVorklärbecken Absetzbare Stoffe (Rohschlamm) setzen Absetzbare Stoffe (Rohschlamm) setzen sich sich am Boden abam Boden ab Rohschlamm wird in die Faulbehälter Rohschlamm wird in die Faulbehälter gepumpt (ca. 120 m³ / Tag) gepumpt (ca. 120 m³ / Tag) Trockenwetter (1.450 m³) Trockenwetter (1.450 m³) Regenwetter ( 2.165 m³)Regenwetter ( 2.165 m³)

- - Biologische ReinigungsstufenBiologische Reinigungsstufen

Biologische ReinigungsstufenBiologische Reinigungsstufen

PhosphoreliminationPhosphorelimination

DenitrifikationsbeckenDenitrifikationsbecken

NitrifikationsbeckenNitrifikationsbecken

NachklärbeckenNachklärbecken

Ablaufmessstation Ablaufmessstation

Abbau gelöster Stoffe bis zu 95 %Abbau gelöster Stoffe bis zu 95 %

- Phosphatelimination und DenitrifikationPhosphatelimination und Denitrifikation 4 Straßen / Gesamtvolumen 15.200 m³4 Straßen / Gesamtvolumen 15.200 m³

Abbau von Phosphat und Stickstoff durch Abbau von Phosphat und Stickstoff durch Bakterien und MikroorganismenBakterien und Mikroorganismen

Phosphatelimination ( anerob ) Phosphatelimination ( anerob )

Stickstoffeliminierung ( anoxisch )Stickstoffeliminierung ( anoxisch )

- Nitrifikation (aerob)Nitrifikation (aerob) 3 Straßen / Gesamtvolumen 24.000 m³3 Straßen / Gesamtvolumen 24.000 m³

Biologische Oxidation von Ammonium in Biologische Oxidation von Ammonium in Nitrat mit Bakterien und MikroorganismenNitrat mit Bakterien und Mikroorganismen

gelöster Sauerstoff wird in die Becken gelöster Sauerstoff wird in die Becken eingeblasen (ca. 10.000 m³/h)eingeblasen (ca. 10.000 m³/h)

- NachklärbeckenNachklärbecken 3 Nachklärbecken 3 Nachklärbecken

(2 x 8.200 m³; 1 x 9.800 m³)(2 x 8.200 m³; 1 x 9.800 m³)

Schlamm setzt sich am Beckenboden ab Schlamm setzt sich am Beckenboden ab und und wird in die Biologie zurückgeführtwird in die Biologie zurückgeführt

Abwasser gelangt über Ablaufrinnen zur Abwasser gelangt über Ablaufrinnen zur AblaufmessstationAblaufmessstation

- AblaufmessstaionAblaufmessstaion Überprüfung von Temperatur, pH-Wert, Phosphor, Überprüfung von Temperatur, pH-Wert, Phosphor, Stickstoff, Kohlenstoff, Trübung und AblaufmengeStickstoff, Kohlenstoff, Trübung und Ablaufmenge

HöchstwerteHöchstwerte BetriebsergebnisseBetriebsergebnisse

PPgesges 1 mg/l1 mg/l 0,3 mg/l0,3 mg/l

NHNH44 5 mg/l5 mg/l 0,3 mg/l0,3 mg/l

NNgesges 13 mg/l13 mg/l 7,0 mg/l7,0 mg/l

CSBCSB 65 mg/l 65 mg/l 28,0 mg/l 28,0 mg/l

- - SchlammbehandlungSchlammbehandlung

SchlammbehandlungSchlammbehandlung

GasspeicherungGasspeicherung

SchlammwasserbehälterSchlammwasserbehälter

SickerwasserbehälterSickerwasserbehälter

FaulbehälterFaulbehälter

- - NiederdruckbehälterNiederdruckbehälter

Gesamtinhalt bis 3.000 m³Gesamtinhalt bis 3.000 m³

Klärgas:Klärgas:

Zwischenspeicherung von ca. 5.000 Zwischenspeicherung von ca. 5.000 m³/Tag m³/Tag

- HochdruckbehälterHochdruckbehälter 4 Tanks mit je 250 m³ Volumen 4 Tanks mit je 250 m³ Volumen

Speicherung von Klärgas:Speicherung von Klärgas:

10.000 m³ bei max. 10 atü ~ 9 bar10.000 m³ bei max. 10 atü ~ 9 bar

SchlammwasserbehälterSchlammwasserbehälter

2.500 m³ Inhalt 2.500 m³ Inhalt

Eindickung und Absetzen des Eindickung und Absetzen des Überlaufwassers aus den FaulbehälternÜberlaufwassers aus den Faulbehältern

SickerwasserbehälterSickerwasserbehälter

2.500 m³ Inhalt2.500 m³ Inhalt

Zwischenspeicherung von Sickerwasser Zwischenspeicherung von Sickerwasser (täglich ca. 100 m³)(täglich ca. 100 m³)

Direkte Einleitung in das Direkte Einleitung in das NitrifikationsbeckenNitrifikationsbecken

Faulbehälter (anerob)Faulbehälter (anerob)

2 Stück mit je 5.000 m³ Inhalt2 Stück mit je 5.000 m³ Inhalt

tägliche Zugabe von 120 m³ Rohschlamm tägliche Zugabe von 120 m³ Rohschlamm (Vorklärbecken) und ca. 200 m³ (Vorklärbecken) und ca. 200 m³ Überschussschlamm Überschussschlamm

Erhitzung auf rund 37 °CErhitzung auf rund 37 °C

Ausfaulung bei kontinuierlicher DurchmischungAusfaulung bei kontinuierlicher Durchmischung

Entstehung von Klärgas (ca. 5.000 m³/Tag)Entstehung von Klärgas (ca. 5.000 m³/Tag)

mit ~ 67% Metangehalt mit ~ 67% Metangehalt

- - Stromerzeugung im KlärwerkStromerzeugung im Klärwerk Belastung von AbwässernBelastung von Abwässern Deni- / NitrifikationDeni- / Nitrifikation BSBBSB55

Stromerzeugung im KlärwerkStromerzeugung im Klärwerk

GasspeicherGasspeicher

FaulbehälterFaulbehälter

BlockheizkraftwerkBlockheizkraftwerk

Stromerzeugung im KlärwerkStromerzeugung im Klärwerk

BlockheizkraftwerkBlockheizkraftwerk

1 Gasmaschine für 1.000 kW ( ~ 1.360 1 Gasmaschine für 1.000 kW ( ~ 1.360 PS)PS)

2 Gasmaschinen für je 350 kW ( ~ 475 PS)2 Gasmaschinen für je 350 kW ( ~ 475 PS)

Erzeugung von rund 8.100 kWh StromErzeugung von rund 8.100 kWh Strom

(Jahresverbrauch einer 5-köpfigen (Jahresverbrauch einer 5-köpfigen Familie)Familie)

Durch die Abwärme werden das Durch die Abwärme werden das Betriebsgebäude und der Faulbehälter Betriebsgebäude und der Faulbehälter beheiztbeheizt

Belastung von AbwässernBelastung von Abwässern

Deni- / NitrifikationDeni- / Nitrifikation

DenitrifikationDenitrifikation

Anoxisch (ohne gebunden Sauerstoff)Anoxisch (ohne gebunden Sauerstoff)

4 NO4 NO33- - + 4 H+ 4 H+ + + 5 C + 5 C → 2 N→ 2 N22(↑) + 2 H(↑) + 2 H22O + 5 COO + 5 CO22

NitrifikationNitrifikation

Zugabe von OZugabe von O2 2 (aerob)(aerob)

Bildung von Bildung von NitritNitrit::

NHNH33 + 1½ O + 1½ O22 → NO → NO22-- + H + H++ + H + H22O + EnergieO + Energie

Bildung von Bildung von NitratNitrat::

NONO22-- + ½ O + ½ O22 → NO → NO33

- - + Energie+ Energie

SummeSumme::

NHNH33 + 2 O + 2 O22 → NO → NO33-- + H + H++ + H + H22O + EnergieO + Energie

BSBBSB55 BBiochemischer iochemischer SSauerstoffauerstoffBBedarf in edarf in 55 Tagen Tagen

(engl. (engl. biochemical oxygen demandbiochemical oxygen demand, , BODBOD))

BSBBSB55

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