Bauhaus-Universität Weimar STUDIENEINHEIT ZUM ... · PDF fileund Phosphorelimination nach ATV-DVWK A 131. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-127

Bauhaus-Universität Weimarin Kooperation mit der DWA

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.

FORTBILDUNG

5. Auflage

Weiterbildendes StudiumWasser und Umwelt

Unterrichtsmaterialien

Abwasserbehandlung

Semesterbetreuer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Londong

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Autorenverzeichnis

AbwasserbehandlungWS2009/20105. AuflageBauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«

DWA - Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.DWA/

Kapitel 1 - Einführung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Londong

Kapitel 2 - Gewässerbelastung

Dr.-Ing. S. Meusel

Kapitel 3 - Beschaffenheit des kommunalen Abwassers, Ermittlung von Be-messungsgrundlagen


Kapitel 4 - Mechanische Reinigung

Dipl.-Ing. J.-M. Kaub

Kapitel 5 - Biologische Abwasserbehandlung


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Kapitel 6 - Nachklärbecken

Dipl.-Ing. J.-M. Kaub

Kapitel 7 - Weitergehende Abwasserreinigung

Dr.-Ing. H. Meyer

Kapitel 8 - Klärschlamm

Dipl.-Ing. M. Hartmann

Kapitel 9 - Kleinkläranlagen

Dr.-Ing. R. Englert

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Abwasserbehandlung5. Auflage

Inhaltsverzeichnis

WW 52 - Inhaltsverzeichnis

1 Einführung1.1 Notwendigkeit zur Abwasserreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1

1.2 Entwicklung der Abwasserreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-31.2.2 Indusregion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-31.2.3 Israeliten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-41.2.4 Griechenland und Rom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-41.2.5 Mittelalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-51.2.6 Europa im 18. und 19. Jahrhundert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-51.2.7 Von der Industrialisierung bis heute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8

1.3 Inhalt und Ziel des Skriptes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13

1.4 Rechtliche Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17

1.4.1 Europäisches Recht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-171.4.2 Das deutsche Wasserrecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-18

1.5 Abwasserabgabepflicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-21

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-23

1.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-i

2 Gewässerbelastung2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

2.2 Gewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3

2.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32.2.2 Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32.2.3 Quellen und Fließgewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-52.2.4 Stehende Gewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-62.2.5 Übergangs- und Küstengewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

2.3 Ökosystem Oberflächengewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9

2.3.1 Gewässerbiozönosen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-92.3.1.1 Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-92.3.1.2 Trophische Stufen und Nahrungskreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-92.3.1.3 Biozönosen der Fließgewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-112.3.1.4 Biozönosen der Seen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

2.3.2 Abiotische Einflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-142.3.2.1 Unterteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-142.3.2.2 Chemisch-physikalische und chemische Einflussgrößen . . . . . . . . . . . . . . . 2-152.3.2.3 Hydromorphologische Einflussgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

2.3.3 Gewässertypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19STUD

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« 0 – i

Inhaltsverzeichnis Abwasserbehandlung5. Auflage

2.4 Entstehung und Biologie des Grundwassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

2.4.1 Neubildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-232.4.2 Grundwasserbiozönose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.5 Emissionsseitige Betrachtung stofflicher Gewässerbelastungen . . . . . . . . . . . . . . . 2-25

2.5.1 Belastungsquellen der Oberflächengewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-252.5.2 Belastungsquellen des Grundwassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-302.5.3 Quantifizierung der Einträge in Oberflächengewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31

2.6 Immissionsseitige Betrachtung stofflicher Gewässerbelastungen . . . . . . . . . . . . . . 2-35

2.6.1 Reaktionen der Biozönose in Oberflächengewässern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-352.6.2 Belastungen bei Regenwetter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-402.6.3 Stoffumwandlung in Oberflächengewässern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-422.6.4 Berechnungsansätze zur Stoffretention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-462.6.5 Reinigungsprozesse im Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-502.6.6 Humantoxikologische Auswirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-52

2.7 Beispiel zur Stoffbilanzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-53

2.8 Gewässerschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-55

2.8.1 Ziele und Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-552.8.1.1 Grundsätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-552.8.1.2 Ausnahmetatbestände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-562.8.1.3 Zeitplan der Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-562.8.1.4 Maßnahmenprogramme und Bewirtschaftungspläne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-57

2.8.2 Flussgebiete und Wasserkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-582.8.3 Zustandsbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-58

2.8.3.1 Oberflächenwasserkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-582.8.3.2 Grundwasserkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-60

2.8.4 Biologische Bewertungssysteme für Oberflächengewässer . . . . . . . . . . . . . . . . 2-622.8.5 Allgemeine chemisch-physikalische Bedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-662.8.6 Stoffliche Umweltqualitätsnormen für Oberflächengewässer . . . . . . . . . . . . . . 2-67

2.8.6.1 Schadstoffe zur Bewertung des chemischen Zustandes . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-692.8.6.2 Schadstoffe zur Bewertung des ökologischen Zustandes . . . . . . . . . . . . . . . . 2-71

2.8.7 Erstmalige Bestandsaufnahme deutscher Gewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-722.8.8 Technische Maßnahmen zu Abwasserbelastungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-75

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-79

2.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-i

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0 – ii DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Inhaltsverzeichnis

3 Beschaffenheit des kommunalen Abwassers, Ermittlung von Bemessungs-grundlagen

3.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

3.2 Definitionen Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3

3.3 Abwasseranfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

3.4 Verschmutzungsparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9

3.4.1 Hygienische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-93.4.2 Physikalische und chemische Abwasserzusammensetzung . . . . . . . . . . . . . . . . 3-103.4.3 Summenbestimmungsmethoden (BSB, CSB, TOC, AOX) . . . . . . . . . . . . . . . . 3-133.4.4 Stickstoffverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-193.4.5 Phosphorverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-223.4.6 Organische und anorganische Schadstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-233.4.7 Übersicht über die Zusammensetzung des häuslichen Abwassers . . . . . . . . . . 3-23

3.5 Ermittlung der IST-Belastung nach ATV-DVWK A 198 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27

3.5.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-273.5.2 Vorbereitende Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27

3.5.2.1 Ausgangssituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-273.5.2.2 Datenerfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-283.5.2.3 Zur Bemessung erforderliche Abfluss-, Konzentrations- und Frachtdaten 3-29

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33

3.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-i

4 Mechanische Reinigung4.1 Aufgabe der mechanischen Abwasserreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

4.2 Rechen und Siebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

4.2.1 Funktionsweisen, Bemessung und Bauarten von Rechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34.2.1.1 Funktionsweisen von Rechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34.2.1.2 Bemessung von Rechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-44.2.1.3 Bauarten von Rechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7

4.2.2 Bauarten und Funktionsweisen von Sieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-94.2.3 Rechen- und Siebgut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

4.2.3.1 Beschaffenheit von Rechen- und Siebgut kommunaler Kläranlagen . . . . . 4-114.2.3.2 Rechen- und Siebgutanfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12

4.2.4 Behandlung und Entsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

4.3 Sedimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17

4.3.1 Grundlagen der Sedimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-174.3.2 Sedimentationsverhalten von Feststoffsuspensionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-224.3.3 Sedimentationsverhalten von flockenden Suspensionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-234.3.4 Grundlagen für die Bemessung von Absetzbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

4.3.4.1 Ideales Absetzbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-244.3.4.2 Hydraulische Kennzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-294.3.4.3 Dichteströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-32

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« 0 – iii


4.4 Sandfänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-35

4.4.1 Aufgabe von Sandfängen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-354.4.2 Bauarten, Funktionsweisen und Bemessung von Sandfängen . . . . . . . . . . . . . . 4-35

4.4.2.1 Langsandfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-354.4.2.2 Belüfteter Sandfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-384.4.2.3 Sandfangräumung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-41

4.4.3 Sandfanggut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-414.4.3.1 Beschaffenheit von Sandfanggut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-414.4.3.2 Anfall von Sandfanggut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-424.4.3.3 Behandlung und Entsorgung des Sandfanggutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42

4.5 Vorklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-45

4.5.1 Zweck der Vorklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-454.5.2 Auslegung und Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-47


4.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-i

5 Biologische Abwasserbehandlung5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1

5.2 Grundlagen der biologischen Abwasserbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3

5.2.1 Selektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35.2.2 Ernährungstypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35.2.3 Stöchiometrie, Kinetik, Matrixschreibweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55.2.4 Übersicht über die generellen Umwandlungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8

5.2.4.1 Biologisches Wachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-115.2.4.2 Hydrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-255.2.4.3 Absterben, Zerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-265.2.4.4 Oberflächen limitierte Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26

5.2.5 Aerober heterotropher Abbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-295.2.5.1 Chemische Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-295.2.5.2 Reaktionskonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-30

5.2.6 Ammonifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-305.2.7 Nitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31

5.2.7.1 Reaktionen Nitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-315.2.7.2 Kinetik der Nitrifikation, Reaktionskonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-335.2.7.3 Einflussfaktoren auf die Nitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34

5.2.8 Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-375.2.8.1 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-375.2.8.2 Reaktionen Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-385.2.8.3 Kinetik der Denitrifikation, Reaktionskonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-395.2.8.4 Einflussfaktoren auf die Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40

5.2.9 Auswirkung der Umwandlung von Stickstoff auf die Alkalität und den pH-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-42

5.2.10 Zusammenfassende Darstellung der Komponenten des Stickstoffs im Abwasser und bei der Abwasserreinigung und deren Veränderung . . . . . . . . . 5-44

5.2.11 Activated Sludge Models der IWA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-44STUD

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5.3 Reaktortypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55

5.3.1 Chargen-Reaktor (Batch-Reactor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-555.3.2 Rührkessel (Chemostat, CSTR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-565.3.3 Röhrenreaktor (plug flow) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-575.3.4 Sequencing Batch Reactor (SBR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-595.3.5 Reale Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-59

5.4 Belebungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-61

5.4.1 Der stationäre Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-615.4.2 Bilanzierung einer Belebungsanlage ohne Phasenseparation (Chemostat) . . 5-615.4.3 Belebungsanlage mit Schlammrückführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-645.4.4 Begriffe, Definitionen und Kenngrößen für die Bemessung von

Belebungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-665.4.5 Bemessung einer Belebungsanlage für den Abbau von

Kohlenstoffverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-735.4.5.1 Bemessung nach der Schlammbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-735.4.5.2 Bemessung nach dem Schlammalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-74

5.4.6 Belebungsanlagen mit Nitrifikation und Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-755.4.6.1 Bilanzierung einer Belebungsanlage zur Nitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-755.4.6.2 Bilanzierung einer Belebungsanlagen zur Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . 5-775.4.6.3 Verfahrensmöglichkeiten für Anlagen mit Nitrifikation und

Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-795.4.7 Phosphorelimination in Belebungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-88

5.4.7.1 Erhöhte biologische Phosphorelimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-895.4.7.2 Chemisch-physikalische Phosphorelimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-98

5.4.8 Sauerstoffeintrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1075.4.8.1 Sauerstoffverbrauch und Sauerstoffzufuhr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1075.4.8.2 Belüftungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-111

5.4.9 Messen, Steuern und Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1165.4.9.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1165.4.9.2 Eine Kläranlage ist ein komplexes System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1175.4.9.3 Einige Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1185.4.9.4 Einige Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1215.4.9.5 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1245.4.9.6 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-126

5.4.10 Bemessung von Belebungsanlagen mit Nitrifikation, Denitrifikation und Phosphorelimination nach ATV-DVWK A 131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1275.4.10.1Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1275.4.10.2Bemessungsgrundsätze des ATV-DVWK A 131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1285.4.10.3Bemessungsablauf bei Anwendung des ATV-DVWK A 131 . . . . . . . . . . . 5-135

5.5 Aerobe Biofilmverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-137

5.5.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1375.5.2 Tropfkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-138

5.6 Naturnahe Verfahren und Anlagen der Abwasserbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . 5-141

5.6.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1415.6.2 Naturnahe Verfahren mit im Boden fixierten (sessilen) Mikroorganismen . 5-142STUD

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5.6.3 Naturnahe Verfahren mit suspendierten Mikroorganismen (Abwasserteiche) 5-1435.6.3.1 Unbelüftete Abwasserteiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1435.6.3.2 Belüftete Abwasserteiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-147


5.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-i

6 Nachklärbecken6.1 Nachklärbecken von Belebungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1

6.1.1 Sedimentation von belebtem Schlamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16.1.2 Zusammenhang Belebung – Nachklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

6.1.2.1 Hydraulische Abhängigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-46.1.2.2 Feststoffbilanz, Feststofffluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

6.1.3 Beckenarten und -konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-76.1.3.1 Horizontal durchströmte Nachklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-96.1.3.2 Vertikal durchströmte Nachklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-10

6.1.4 Bemessung von Nachklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-106.1.4.1 Bemessungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-116.1.4.2 Beckenoberfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-136.1.4.3 Trockensubstanzgehalt im Rücklaufschlamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-146.1.4.4 Rücklaufverhältnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-166.1.4.5 Beckentiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-206.1.4.6 Berechnungsgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

6.1.5 Allgemeines zur Ausrüstung und Gestaltung von Nachklärbecken . . . . . . . . . 6-246.1.6 Ausbildung horizontal durchströmter Nachklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

6.1.6.1 Zulauf und Einlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-266.1.6.2 Ablaufgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-306.1.6.3 Schwimmschlammräumung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-326.1.6.4 Bodenschlammräumung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

6.1.7 Ausbildung vertikal durchströmter Nachklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-376.1.7.1 Zulaufgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-386.1.7.2 Ablaufgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-38

6.1.8 Betriebliche Erfahrungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39

6.2 Nachklärbecken von Tropfkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-41

6.2.1 Wirkungsweise und Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-416.2.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-41


6.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-i

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Inhaltsverzeichnis

7 Weitergehende Abwasserreinigung7.1 Zielsetzung und Abgrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1

7.2 Mikroverunreinigungen in der aquatischen Umwelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37.2.2 Spektrum der Mikroverunreinigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37.2.3 Vorkommen im Abwasser und Trinkwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-47.2.4 Human- und ökotoxikologische Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-57.2.5 Erfordernis zur Elimination dieser Stoffe aus dem Wasserkreislauf . . . . . . . . 7-67.2.6 Handlungsmöglichkeiten zur Verringerung von Gewässerbelastungen . . . . . 7-8

7.3 Weitergehende Phosphorelimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

7.3.1 Allgemeines, Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-117.3.2 Grundlagen und Verfahren der Abwasserfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

7.3.2.1 Raumfiltration/Flächenfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-127.3.2.2 Raumfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-147.3.2.3 Bemessung und Spülung von Raumfiltern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-167.3.2.4 Auswirkungen auf den Kläranlagenbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-207.3.2.5 Kosten der Abwasserfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21

7.3.3 Klassische Flockungsfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-227.3.4 Optimierte Flockungsfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-237.3.5 Membrantechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-24

7.4 Weitergehende Stickstoffelimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27

7.4.1 Allgemeines, Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-277.4.2 Nach-/Restnitrifikation in Raumfiltern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-277.4.3 Denitrifikationsfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29

7.5 Elimination von Mikroverunreinigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31

7.5.1 Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-317.5.1.1 Adsorption an Aktivkohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-327.5.1.2 Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-337.5.1.3 Membranverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-347.5.1.4 Verfahrenskombinationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-35

7.5.2 Einsatz der Aktivkohle-Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-367.5.2.1 Grundlagen der Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-367.5.2.2 Herstellung und Eigenschaften der Aktivkohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-407.5.2.3 Einsatz von Kornkohle oder Pulveraktivkohle (PAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-427.5.2.4 Pulverkohle-Adsorption (PAC) auf kommunalen Kläranlagen . . . . . . . . . . 7-477.5.2.5 PAC-Lagerung und -Dosierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-507.5.2.6 Adsorption zur Reduzierung des resistenten CSB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-527.5.2.7 Wirtschaftlichkeit der Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-52

7.6 Abwasserdesinfektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-57

7.6.1 Allgemeines, Grundlagen, Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-577.6.2 Verfahren zur Abwasserdesinfektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-597.6.3 UV-Bestrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-60

7.6.3.1 Grundlagen und Konzeption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-607.6.3.2 Bemessung, Konstruktion und Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-627.6.3.3 Investitions- und Jahreskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-64

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7.6.4 Membranfiltration (nachgeschaltet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-667.6.5 Ozonbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-67


7.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-i

8 Klärschlamm8.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1

8.2 Charakterisierung von Klärschlamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5

8.2.1 Schlammarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-58.2.2 Schlammbeschaffenheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6

8.2.2.1 Physikalische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-88.2.2.2 Chemische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-128.2.2.3 Mikrobiologische Beschaffenheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-14

8.2.3 Schlammmengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-15

8.3 Regelkonforme Entsorgung von Klärschlamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.3.1 Entsorgungsoptionen aufgrund übergeordneter abfallrechtlicher Vorgaben . 8-238.3.2 Darstellung maßgeblicher Entsorgungsoptionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-25

8.3.2.1 Landwirtschaftliche Verwertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-258.3.2.2 Verwertung im Landschaftsbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-308.3.2.3 Thermische Entsorgung (Verwertung und Beseitigung) . . . . . . . . . . . . . . . . 8-338.3.2.4 Deponierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-35

8.4 Grundoperationen der Klärschlammbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-39

8.4.1 Wasserabtrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-408.4.1.1 Eindickung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-468.4.1.2 Entwässerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-578.4.1.3 Trocknung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-63

8.4.2 Stabilisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-718.4.2.1 Biologische aerobe Stabilisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-748.4.2.2 Biologische anaerobe Stabilisierung (Faulung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-818.4.2.3 Duale Biologische Stabilisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-938.4.2.4 Faulgasgewinnung und -verwertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-95

8.4.3 Entseuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1118.4.4 Inertisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-115

8.4.4.1 Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1168.4.4.2 Vergasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1258.4.4.3 Entgasung/Pyrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1268.4.4.4 Nassoxidative Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-128


8.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-i

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0 – viii DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Inhaltsverzeichnis

9 Kleinkläranlagen9.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-1

9.1.1 Begriffsdefinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19.1.2 Rechtliche Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-29.1.3 Einsatz von Kleinkläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39.1.4 Verfahrensprinzipien von Kleinkläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3

9.2 Besondere Randbedingungen bei Kleinkläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5

9.2.1 Täglicher Schmutzwasseranfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-59.2.2 Mengenschwankungen, Spitzenabfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-59.2.3 Beschaffenheit des Abwassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-69.2.4 Schwankungen in der Beschaffenheit des Abwassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7

9.3 Abwasservorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9

9.3.1 Mehrkammer-Absetzgrube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-99.3.1.1 Funktion und Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-99.3.1.2 Bemessung und bauliche Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-109.3.1.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11

9.3.2 Mehrkammer-Ausfaulgrube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-119.3.2.1 Funktion und Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-119.3.2.2 Bemessung und bauliche Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-129.3.2.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12

9.4 Biologische Abwasserbehandlungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-13

9.4.1 Belebtschlammanlage, kontinuierlich durchflossen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-149.4.1.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-149.4.1.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-169.4.1.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-17

9.4.2 Belebtschlammanlage im Aufstaubetrieb (SBR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-179.4.2.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-179.4.2.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-189.4.2.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19

9.4.3 Belebtschlammanlage mit Membranfiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-199.4.3.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-199.4.3.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-219.4.3.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-21

9.4.4 Tropfkörperanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-229.4.4.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-229.4.4.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-239.4.4.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-24

9.4.5 Rotationstauchkörperanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-249.4.5.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-249.4.5.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-259.4.5.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-26

9.4.6 Getauchte Festbettanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-269.4.6.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-269.4.6.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-279.4.6.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-28ST

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« 0 – ix


9.4.7 Wirbel-Schwebebett-Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-289.4.7.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-289.4.7.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-299.4.7.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-29

9.4.8 Bodenkörperfilteranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-309.4.8.1 Verfahrensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-309.4.8.2 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-309.4.8.3 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-31

9.4.9 Bepflanzte Bodenfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-319.4.9.1 Bemessung und bauliche Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-329.4.9.2 Betrieb und Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-34

9.5 Ableitung der gereinigten Abwässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-37

9.5.1 Einleitung in Fließgewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-379.5.2 Versickerung in den Untergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-37

9.5.2.1 Bemessung und bauliche Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-399.5.2.2 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-40

9.6 Behandlung und Entsorgung der Schlämme aus Kleinkläranlagen . . . . . . . . . . . 9-41

9.6.1 Mitbehandlung in kommunalen Kläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-419.6.2 Klärschlammvererdung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-41

9.7 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen durch das Deutsche Institut für Bautechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-43

9.7.1 Zulassungsgegenstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-439.7.2 Bestimmungen für den Einbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-439.7.3 Praktische Prüfung auf einem Testfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-44

9.8 Betrieb und Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-45

9.8.1 Maßnahmen des ordnungsgemäßen Betriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-459.8.1.1 Eigenkontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-459.8.1.2 Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-469.8.1.3 Instandsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-469.8.1.4 Fäkalschlammabfuhr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-47

9.8.2 Überwachungsmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-489.8.2.1 Eigenüberwachungsmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-489.8.2.2 Sachverständigenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-499.8.2.3 Kommunalmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-49


9.A Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-i

Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G-i

Formelzeichen und Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G-xxvi

WW 52 - Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Index-i

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Abbildungsverzeichnis

WW 52 - Abbildungsverzeichnis

1 Einführung

Abb. 1.1: Die Reise durch die Sanitärgeschichte in Zeitsprüngen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3Abb. 1.2: Rostocker Kübel [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7Abb. 1.3: Anteil von Abwasser-Inhaltsstoffen in Grauwasser, Urin und Fäzes,

basierend auf den Kennzahlen nach [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8Abb. 1.4: Wechsel- und Rückwirkungen einer emittierten Substanz (verändert nach [7]) . 1-10Abb. 1.5: Schema einer mittleren oder großen Kläranlage mit Stickstoff- und

Phosphorelimination ohne Angabe der Straßenführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15

2 Gewässerbelastung

Abb. 2.1: Schema der Gewässer und ihrer Wechselwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4Abb. 2.2: Vereinfachter Nahrungskreislauf im Gewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11Abb. 2.3: Biozönose eines Baches (vereinfachte Darstellung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12Abb. 2.4: Lebensräume und Biozönose eines Sees (nach [6]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14Abb. 2.5: Stoffliche Belastungen von Oberflächengewässern (verändert nach [15]) . . . . . . 2-25Abb. 2.6: Grundprinzip der frachtbezogenen Stoffbilanzierung (Beispiel) . . . . . . . . . . . . . . 2-34Abb. 2.7: Beispiel Ökosystem Fließgewässer und dessen Belastungen (nach [7]) . . . . . . . . 2-35Abb. 2.8: Einfluss einer Abwassereinleitung auf Produktion und Respiration [29] . . . . . . . 2-38Abb. 2.9: Selbstreinigung des Wassers in einem Fluss [29] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-39Abb. 2.10: Gefährdungspotenzial von Regenwassereinleitungen (verändert nach [8]) . . . . . 2-41Abb. 2.11: Stofftransformation durch verschiedene Prozesse [29] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-43Abb. 2.12: Nutzung des mikrobiellen Abbaus bei der Abwasserreinigung . . . . . . . . . . . . . . . 2-46Abb. 2.13: Qualitätskomponenten und Kriterien für die Zustandsbewertung eines

Oberflächenwasserkörpers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-59Abb. 2.14: Qualitätskomponenten und Kriterien für die Zustandsbewertung eines

Grundwasserkörpers (GWK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-61Abb. 2.15: Schematischer Ablauf der AQEM-Bewertung des Makrozoobenthos [42] . . . . . 2-66Abb. 2.16: LAWA-Methodik zur Abschätzung der Zielerreichung von Oberflächen-

wasserkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-73Abb. 2.17: Mögliche Einteilung stoffbezogener Maßnahmen [34] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-76

3 Beschaffenheit des kommunalen Abwassers, Ermittlung von Be-messungsgrundlagen

Abb. 3.1: Tagesgang Trockenwetterabfluss, Zufluss 15.000 m3/d [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6Abb. 3.2: Wirkung der Absetzzeit auf häusliches Abwasser [10] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10Abb. 3.3: Bestimmung des Feststoffgehaltes von Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11Abb. 3.4: Feststoffe im häuslichen Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11Abb. 3.5: Qualitative Umsetzungsgleichung für organische Kohlenstoffverbindungen . . . . 3-13

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Abbildungsverzeichnis Abwasserbehandlung5. Auflage

Abb. 3.6: Der biochemische Sauerstoffbedarf zum organischen Kohlenstoffabbau [10] . . . 3-14Abb. 3.7: Bestimmung der leicht abbaubaren CSB-Fraktion SS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17Abb. 3.8: Vereinfachte Darstellung des N-Kreislaufes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20Abb. 3.9: Die verschiedenen Formen des Stickstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21

4 Mechanische Reinigung

Abb. 4.1: Rechenbauwerk mit geradem Rechen nach DIN 19 554 ([17]) . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3Abb. 4.2: Stabformen und Formfaktoren [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5Abb. 4.3: Bogenrechen [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Abb. 4.4: In einem Gerinne eingebaute Huber-Rotamat-Siebanlage mit integrierter

Siebgutpresse [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10Abb. 4.5: Trommelsieb (Noggerath Roto-Klärfeinsiebtrommel) [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11Abb. 4.6: Anlage zur Rechengutwäsche in einem geschlossenen Behälter

(Fa. Bischof) [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14Abb. 4.7: Prinzip einer Rechengut-Kolbenpresse [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15Abb. 4.8: Kräfteverhältnisse am sedimentierenden Partikel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18Abb. 4.9: Ablaufplan: Berechnung Sedimentationsgeschwindigkeit vs mit

Archimedeszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21Abb. 4.10: Absetzvorgang bei laminarer Strömung in einem Absetzbecken bzw. -gerinne . . 4-25Abb. 4.11: Sedimentation von Teilchen in einem tiefen Absetzbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27Abb. 4.12: Sedimentation von Teilchen in einem flachen Absetzbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27Abb. 4.13: Absetzverhalten von Teilchen mit Sinkgeschwindigkeiten kleiner der

Flächenbeschickung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27Abb. 4.14: Geschwindigkeitsverteilung in Absetzbecken nach Hazen (nach [21]) . . . . . . . . . 4-28Abb. 4.15: Verlauf von hydraulischen Kenngrößen in runden Nachklärbecken [8] . . . . . . . . . 4-32Abb. 4.16: Schema der Strömungsverhältnisse in einem Nachklärbecken [5] . . . . . . . . . . . . . 4-33Abb. 4.17: Essener Langsandfang [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36Abb. 4.18: Zulässige Flächenbeschickung eines Langsandfangs in cm/s (1 cm/s = 36 m/h)

in Abhängigkeit vom abzuscheidenden Korndurchmesser [25] . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37Abb. 4.19: Schematische Darstellung der Sandabscheidung aus der Drehströmung im

belüfteten Sandfang [30] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39Abb. 4.20: Belüfteter Sandfang in Kombination mit einem Fettfang [30] . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-40Abb. 4.21: Vorklärbecken zur Grobentschlammung, Kläranlage Burg (Wupperverband) . . . 4-45Abb. 4.22: Diagramm zur groben Abschätzung der Abnahme der Verschmutzung in

Abhängigkeit von der Durchflusszeit im Absetzbecken nach Sierp in Standversuchen ermittelt, aus [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46

5 Biologische Abwasserbehandlung

Abb. 5.1: Selektion in einer Belebungsanlage [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3Abb. 5.2: Modellvorstellung für die biologischen Vorgänge in Kläranlagen [44] . . . . . . . . . 5-10Abb. 5.3: Modellvorstellung des ASM1 (siehe Kap. 5.2.11 Activated Sludge Models

der IWA) zur Veränderung des CSB in Belebungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10Abb. 5.4: Monod Kinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12Abb. 5.5: Michaelis-Menten-Beziehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13ST

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Abb. 5.6: Abhängigkeit zwischen Belüftungszeit, Mikroorganismenwachstum und BSB-Abnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14

Abb. 5.7: Reaktion 0. Ordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16Abb. 5.8: Reaktion höherer Ordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16Abb. 5.9: Konstantenbestimmung kM, ρmax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17Abb. 5.10: Einfluss der Temperatur auf die Wachstumsrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19Abb. 5.11: Versuchstechnische Bestimmung des Ertragskoeffizienten YH . . . . . . . . . . . . . . . 5-25Abb. 5.12: Darstellung der Extremsituationen für Oberflächen limitierte Reaktionen . . . . . . 5-27Abb. 5.13: Temperaturabhängigkeit von Nitrosomonaskulturen, die bei 5 °C und 25 °C

gehalten wurden (nach [46], zitiert bei [59]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35Abb. 5.14: Auswirkungen von schnellen Veränderungen der Temperatur auf das

Wachstum von Nitrifikanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35Abb. 5.15: pH-Wert in Abhängigkeit von der Säurekapazität bei unterschiedlicher

Sauerstoffausnutzung [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-43Abb. 5.16: Komponenten des Stickstoffs im Abwasser und bei der Abwasserreinigung . . . . 5-44Abb. 5.17: Fraktionierung des Zulaufs für das ASM1 [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-48Abb. 5.18: Chargen-Reaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55Abb. 5.19: Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56Abb. 5.20: Rührkesselkaskade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57Abb. 5.21: Röhrenreaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57Abb. 5.22: Sequencing Batch Reactor (SBR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-59Abb. 5.23: Verschiedene Belebungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-60Abb. 5.24: Belebtschlammsystem ohne Schlammrückführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-62Abb. 5.25: Belebungsanlage mit Schlammrückführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-65Abb. 5.26: Belebungsanlage mit Schlammrückführung und Überschussschlammabzug . . . . 5-68Abb. 5.27: Belebungsanlage mit Schlammrückführung und Überschussschlammabzug

aus dem Belebungsbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-72Abb. 5.28: Erreichbare Reinigungsgrade in Abhängigkeit von der Schlammbelastung [18] . 5-74Abb. 5.29: Belebungsanlage mit Schlammrückführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-75Abb. 5.30: Belebungsanlage zur separaten Denitrifikation mit Schlammrückführung und

Überschussschlammabzug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-77Abb. 5.31: Verfahren zur Stickstoffelimination [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-79Abb. 5.32: Vorgeschaltete Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-80Abb. 5.33: Stickstoffelimination in Abhängigkeit vom Rückführverhältnis bei

vorgeschalteter Denitrifikation in einer Stabilisierungsanlage [31] . . . . . . . . . . . . 5-81Abb. 5.34: Simultane Nitrifikation/Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-83Abb. 5.35: Intermittierende Denitrifikation in einem Rundbecken mit stationärer

Druckbelüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-85Abb. 5.36: Schema der alternierenden Nitrifikation/Denitrifikation [48] . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-87Abb. 5.37: Wirkung phosphatspeichernder Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-91Abb. 5.38: Hauptstromverfahren zur biologischen P-Entfernung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-94Abb. 5.39: Schematische Darstellung des Phostrip-Verfahrens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-95Abb. 5.40: Modifizierte Verfahren zur kombinierten Stickstoff- und

Phosphor-Elimination [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-97Abb. 5.41: Die wichtigsten Verfahrensmöglichkeiten der chemischen P-Entfernung . . . . . . 5-104Abb. 5.42: Breitbandbelüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-112Abb. 5.43: Flächendeckende Druckluftbelüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-113Abb. 5.44: Getrennte Umwälzung und Belüftung (schematische Darstellung) . . . . . . . . . . . . 5-114Abb. 5.45: Beispiel einer Stabwalze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-115Abb. 5.46: Belüftungskreisel; schematische Darstellung und Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . 5-116Abb. 5.47: Lokalisation von Störgrößen nach [61] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-119Abb. 5.48: Regelsystem (nach [61]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-120

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Abb. 5.49: Steuersystem (nach [61]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-120Abb. 5.50: Lokalisation von Regel- und Steuerkomponenten [53] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-121Abb. 5.51: Erstellung einer Bilanz zur Bestimmung des zu denitrifizierenden Nitrates . . . . . 5-135Abb. 5.52: Verfahrensablauf der Bemessung nach ATV-DVWK A 131 [19] . . . . . . . . . . . . . 5-136Abb. 5.53: Fließschema einer Tropfkörperanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-139Abb. 5.54: Funktionsschema eines unbelüfteten Abwasserteiches (nach [70]) . . . . . . . . . . . . . 5-144

6 Nachklärbecken

Abb. 6.1: Absetzverhalten des belebten Schlammes im Standversuch nach [31] . . . . . . . . . . 6-2Abb. 6.2: Zusammenhang zwischen Vergleichsschlammvolumen VSV und

Absetzgeschwindigkeit vs nach Merkel und Rölle [30], [36], aus Krebs [29] . . . . 6-3Abb. 6.3: Abwasser- und Schlammfluss im System Belebungsbecken-Nachklärbecken . . . 6-4Abb. 6.4: Feststoffverteilung in einem runden Nachklärbecken [21] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6Abb. 6.5: Horizontal durchströmtes Längsbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7Abb. 6.6: Horizontal durchströmte Rundbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7Abb. 6.7: Vertikal durchströmte Rundbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8Abb. 6.8: Querdurchströmte Rechteckbecken mit Saugkrümmer [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8Abb. 6.9: Bereich des Faktors fS,QM zur Ermittlung des optimalen Mischwasserabflusses

zur Kläranlage [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12Abb. 6.10: Trockensubstanzgehalte im Bodenschlamm in Abhängigkeit vom

Schlammindex und der Eindickzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15Abb. 6.11: Rücklaufverhältnis in Abhängigkeit vom Trockensubstanzgehalt im

Rücklaufschlamm und im Belebungsbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17Abb. 6.12: Trockensubstanzgehalt TSBB in Abhängigkeit von Schlammindex ISV,

Rücklaufverhältnis RV für Eindickzeit tE = 0,5 h [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17Abb. 6.13: Trockensubstanzgehalt TSBB in Abhängigkeit von Schlammindex ISV,



Rücklaufverhältnis RV für Eindickzeit tE = 2,0 h [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-19Abb. 6.16: Zonen und Tiefen von Längsbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20Abb. 6.17: Hauptströmungsrichtungen und funktionale Beckenzonen von horizontal

durchströmten runden Nachklärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20Abb. 6.18: Beispiele für Zulaufkonstruktion von horizontal durchströmten Rundbecken [1] 6-27Abb. 6.19: Mittelbauwerk nach Valentin [40], [43] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27Abb. 6.20: Coanda-Zulauf mit Veränderungen nach [40] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28Abb. 6.21: Zulaufeinrichtung für horizontal durchströmte Nachklärbecken (Tauchwand) . . . 6-29Abb. 6.22: Zulaufeinrichtung für horizontal durchströmte Nachklärbecken (Stengel) . . . . . . 6-29Abb. 6.23: Zulaufeinrichtung für horizontal durchströmte Nachklärbecken (Geiger) . . . . . . . 6-29Abb. 6.24: Zulaufeinrichtung für horizontal durchströmte Nachklärbecken (Stuttgarter) . . . . 6-30Abb. 6.25: Radial angeordnete Ablaufrohre [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-31Abb. 6.26: Anordnung von Ablaufrohren in Längsbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32Abb. 6.27: Skimrinne (schematisch) [35] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33Abb. 6.28: Schema Schildräumung in Rechteckbecken (nur für Vorklärbecken oder

Nachklärbecken von Tropfkörperanlagen geeignet) [22] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-35Abb. 6.29: Schema Bandräumer in Rechteckbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Abb. 6.30: Anordnung von Räumschildern in runden Nachklärbecken [21] . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Abb. 6.31: Trichterbecken [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-38

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7 Weitergehende Abwasserreinigung

Abb. 7.1: Entsorgungs- und Eintragspfade von Mikroverunreinigungen in die Umwelt [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4

Abb. 7.2: Grundprinzip abwärts durchströmter Filter für Durchlaufspülungen [4] . . . . . . . . 7-15Abb. 7.3: Grundprinzip abwärts durchströmter Filter für Aufstauspülungen [4] . . . . . . . . . . 7-15Abb. 7.4: Grundprinzip aufwärts durchströmter Filter für Durchlaufspülungen [4] . . . . . . . 7-15Abb. 7.5: Abwasserfilter mit partieller Filterbettbelüftung (Quelle: TUTTAHS & MEYER

Ing.-GmbH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-28Abb. 7.6: Biologischer Abbau einer Verbindung in Abhängigkeit vom Schlammalter

des Belebtschlammes [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32Abb. 7.7: Einteilung von Wirkungsspektren von Membranverfahren [44] . . . . . . . . . . . . . . . 7-34Abb. 7.8: Stoffspezifische Wirkung von Aktivkohle [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-35Abb. 7.9: Stoffspezifische Wirkung von Ozon [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-35Abb. 7.10: Begriffsbestimmung bei der Adsorption [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37Abb. 7.11: Aufnahme eines Isothermenpunktes [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38Abb. 7.12: Durchbruchkurve eines Adsorbers bzw. Filters [18] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-39Abb. 7.13: Elektronisch mikroskopische Darstellung einer Aktivkohle [14] . . . . . . . . . . . . . . 7-41Abb. 7.14: Auswirkung der Flockung mit Aluminiumsulfat auf die Adsorption von

Chlorphenol [55] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-46Abb. 7.15: Aktivierung bestehender Flockungsfiltrationsanlagen zur

Adsorptionsstufe [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-48Abb. 7.16: Verfahrensschema des untersuchten Reinigungskonzeptes [41] . . . . . . . . . . . . . . . 7-49Abb. 7.17: Schema Pulveraktivkohle-Adsorption mit Filtration [31] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-49Abb. 7.18: Verfahrensschema einer Pulveraktivkohle-Dosieranlage (nach [49]) . . . . . . . . . . 7-51Abb. 7.19: Gehalt an an fäkalcoliformen Bakterien im Rohabwasser und in den Abläufen

der einzelnen Reinigungsstufen einer kommunalen Kläranlage [47], [6] . . . . . . . 7-58Abb. 7.20: Schematische Darstellung einer Offenkanal-UV-Bestrahlungsanlage zur

Abwasserdesinfektion [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-60Abb. 7.21: Bestrahlungsstärkeverteilung zwischen vier quadratisch angeordneten

UV-Strahlern [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-63

8 Klärschlamm

Abb. 8.1: Reststoffanfall auf einer Kläranlage in Abhängigkeit der Prozessstufen . . . . . . . . 8-2Abb. 8.2: Entsorgung von Klärschlamm in Deutschland im Jahr 2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-22Abb. 8.3: Entsorgungswege für Reststoffe aus der Abwasserreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-25Abb. 8.4: Einbauklassen und zugehörige Zuordnungswerte nach LAGA . . . . . . . . . . . . . . . . 8-33Abb. 8.5: Wasserarten und -anteile im Klärschlamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-41Abb. 8.6: Anwendungsbereiche der Verfahren zur Wasserabtrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-41Abb. 8.7: Überblick zu Konditionierungsverfahren [33] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-43Abb. 8.8: Konditionierung mit anorganischen Flockungsmitteln vor maschineller

Schlammentwässerung [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-44Abb. 8.9: Verfahren zur Eindickung von Klärschlamm im Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-47Abb. 8.10: Absetz- und Eindickvorgänge im Durchlaufeindicker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-50Abb. 8.11: Schema einer Entspannungsflotation (Recyclingverfahren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-52Abb. 8.12: Verfahrensvarianten der Entspannungsflotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-53Abb. 8.13: Prinzipskizze einer Filtersiebtrommel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-55

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Abb. 8.14: Prinzipskizze einer Gegenstromzentrifuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-57Abb. 8.15: Schematische Darstellung eines Filterkammerpresse und eines

Filterplattensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-59Abb. 8.16: Filtrationsleistung von Kammer-(oben) und Membranfilterpressen (unten) . . . . . 8-60Abb. 8.17: Schema einer Bandfilterpresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-61Abb. 8.18: Arbeitsbereiche zur Klärschlammtrocknung eingesetzter Trocknertypen [19] . . . 8-67Abb. 8.19: Verfahrensprinzip Trommeltrockner [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-68Abb. 8.20: Schnitt durch einen Dünnschichttrockner und Darstellung der

Trockenzonen [39] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-69Abb. 8.21: Veränderung der Schlammenge und -beschaffenheit durch biologische

Stabilisation [30] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-72Abb. 8.22: Stoffwechselprozesse bei der aeroben Schlammstabilisierung [5] . . . . . . . . . . . . . 8-75Abb. 8.23: Prinzipielle Abhängigkeit der aeroben Stabilisierungszeit von der Temperatur [5] 8-75Abb. 8.24: Verfahrensschema der simultanen aeroben Schlammstabilisierung . . . . . . . . . . . . 8-77Abb. 8.25: Verfahrensschema der getrennten aerob thermophilen Schlammstabilisierung . . 8-79Abb. 8.26: Verfahrensschritte bei der Stabilisierung von Klärschlamm im flüssigen und

festen Zustand [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-80Abb. 8.27: Reaktionsablauf für die methanogene Umsetzung von Biopolymeren

(in Anlehnung an [22]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-82Abb. 8.28: Gasentwicklung in Abhängigkeit der Faulzeit und Temperatur im Faulturm . . . . 8-88Abb. 8.29: Bauformen und Durchmischungssysteme für Faulbehälter [5] . . . . . . . . . . . . . . . . 8-90Abb. 8.30: Ausrüstung eines eiförmigen Faulbehälters [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-92Abb. 8.31: Aerob/anaerobe Prozessführung [21] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-95Abb. 8.32: Einwohnerspezifische Faulgasproduktion in Abhängigkeit der

Betriebsweise [34] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-99Abb. 8.33: Qualitative Faulgasproduktion bei zweimaliger und (quasi)kontinuierlicher

Beschickung des Faulbehälters [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-103Abb. 8.34: Trockengasspeicher mit gewichtsbelasteter Membran [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-106Abb. 8.35: Wirbelschichtofen mit Wurfbeschicker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-121Abb. 8.36: Schwel-Brenn-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-127Abb. 8.37: Thermoselect Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-128Abb. 8.38: VerTech-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-129

9 Kleinkläranlagen

Abb. 9.1: Verfahrensvarianten von Kleinkläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4Abb. 9.2: Mehrkammer-Absetzgrube nach DIN 4261 Teil 1 [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10Abb. 9.3: Belebtschlammanlage kontinuierlich durchflossen

(Vorklärung nicht dargestellt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15Abb. 9.4: Belebtschlammanlage im Aufstaubetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-18Abb. 9.5: Schematische Darstellung des Modulaufbaus (links) und des

Membranplattenaufbaus (rechts) [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-20Abb. 9.6: Tropfkörperanlage (Vorklärung nicht dargestellt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-22Abb. 9.7: Rotationstauchkörper (Vorklärung nicht dargestellt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-25Abb. 9.8: Getauchter Festbettreaktor (Vorklärung nicht dargestellt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-27Abb. 9.9: Wirbel-/ Schwebebettanlage (Vorklärung nicht dargestellt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-29Abb. 9.10: Bodenkörperfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-30Abb. 9.11: Horizontal durchströmter bepflanzter Bodenfilter [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-32Abb. 9.12: Vertikal durchströmter bepflanzter Bodenfilter [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-32

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Abb. 9.13: Sickergraben nach DIN 4261 Teil 1 [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-38Abb. 9.14: Sickergrube mit Schacht nach DIN 4261 Teil 1 [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39Abb. 9.15: Signalwege beim Betrieb und den verschiedenen Überwachungsmodellen

von Kleinkläranlagen, modifiziert nach [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-45

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Tabellenverzeichnis

WW 52 - Tabellenverzeichnis

1 Einführung

Tab. 1.1: Überwachungswerte für Kläranlagen in empfindlichen Gebieten nach Tab. 2 der EU-Kommunalabwasser-Richtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17

Tab. 1.2: Mindestanforderungen an die Reinigung kommunaler Abwässer . . . . . . . . . . . . . 1-18

2 Gewässerbelastung

Tab. 2.1: Biozönotisch bedeutsame Fließgewässertypen Deutschlands [41] . . . . . . . . . . . . . 2-21Tab. 2.2: Biozönotisch bedeutsame Seentypen Deutschlands [41] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22Tab. 2.3: Verschiedene stoffliche Belastungen und ihre Wirkungen [34] . . . . . . . . . . . . . . . 2-37Tab. 2.4: Verschiedene empirische Ansätze zur Berücksichtigung einer

Stofftransformation bzw. „Selbstreinigung“ im Gewässer [34] . . . . . . . . . . . . . . . 2-47Tab. 2.5: Zeitplan der Wasserrahmenrichtlinie für den ersten

Bewirtschaftungszyklus [15] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-57Tab. 2.6: Zustandsklassifikation für Oberflächengewässer nach der EU-WRRL . . . . . . . . . 2-60Tab. 2.7: Zustandsklassifikation für Grundwasser nach der EU-WRRL . . . . . . . . . . . . . . . . 2-62Tab. 2.8: Saprobienstufen und ihre Merkmale in Fließgewässern [28] . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-64Tab. 2.9: Physikalisch-chemische Orientierungswerte zur Erreichung des guten

ökologischen Zustandes in Binnengewässern [30], [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-67Tab. 2.10: Prioritäre und prioritär gefährliche Stoffe der EU-WRRL [22] . . . . . . . . . . . . . . . 2-70Tab. 2.11: Weitere nichtprioritäre Stoffe zur Einstufung des chemischen Zustandes [25] . . 2-71Tab. 2.12: Einige wichtige Vorgaben der LAWA-Arbeitshilfe für die Bestandsaufnahme . 2-73Tab. 2.13: Verschiedene Maßnahmen in Abhängigkeit der Eintragspfade [9] . . . . . . . . . . . . 2-77

3 Beschaffenheit des kommunalen Abwassers, Ermittlung von Be-messungsgrundlagen

Tab. 3.1: Inhaltsstoffe kommunaler Abwässer [10] (Seite 111 und 112) . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24Tab. 3.2: Einwohnerspezifische Frachten in g/(E⋅d), die an 85 % der Tage unterschritten

werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers nach A 131 [5] . . . . . . . . . 3-25Tab. 3.3: Typische Zu- und Ablaufkonzentrationen von nitrifizierenden

Abwasserbehandlungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25Tab. 3.4: Relationen CSB-BSB5-TOC [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25

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Tabellenverzeichnis Abwasserbehandlung5. Auflage


Tab. 4.1: Einteilung von Rechen nach Durchlass- bzw. Spaltweiten (nach [1], [5], [19]) . . 4-8Tab. 4.2: Spezifische Rechengutmengen in Abhängigkeit der Durchgangsweiten

(modifiziert nach [15]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12Tab. 4.3: Rechnerische Sinkgeschwindigkeiten bei 10 °C für kugelförmige Teilchen

beim Absetzen in ruhendem Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22Tab. 4.4: Bemessungsdaten für belüftete Sandfänge nach [30], [5], [36], [35] . . . . . . . . . . . 4-40Tab. 4.5: Einwohnerspezifische Frachten in g/(E⋅d), die an 85 % der Tage unterschritten

werden, ohne Berücksichtigung des Schlammwassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-47

5 Biologische Abwasserbehandlung

Tab. 5.1: Die Ernährungstypen der Mikroorganismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4Tab. 5.2: Milieubedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4Tab. 5.3: Darstellungsform für eine Prozessmatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7Tab. 5.4: Hydrolyseraten kh für organische Substanzen [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26Tab. 5.5: Reaktionskonstanten für den heterotrophen aeroben Abbau bei 20 °C [44] . . . . . 5-30Tab. 5.6: Reaktionskonstanten für die Nitrifikation bei 20 °C [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34Tab. 5.7: Milieubedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-37Tab. 5.8: Reaktionskonstanten für die Denitrifikation bei 20 °C [44] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40Tab. 5.9: Häufig als externe C-Quelle eingesetzte Substrate [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-41Tab. 5.10: Härten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-42Tab. 5.11: Prozesskinetik und Stöchiometrie für Kohlenstoffoxidation, Nitrifikation und

Denitrifikation für ASM 1 (nach [41]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-47Tab. 5.12: Mögliche Zuflussaufteilung anhand von Erfahrungswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-48Tab. 5.13: Standardparametersatz nach [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-52Tab. 5.14: Prozessmatrix für eine Belebungsanlage ohne Nitrifikation

(Einheiten in gCSB/m3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-63Tab. 5.15: Überschussschlammproduktion ÜSBSB5 (kg TS/kg BSB5) in Abhängigkeit

vom Schlammalter und TS0 (Druckfiltration mit Membranfilter 0,45 µm) zu BSB5 im Zulauf zum Belebungsbecken bei 10 °C nach A 131 [19] . . . . . . . . . . . . 5-70

Tab. 5.16: In der Abwasserreinigung eingesetzte wichtige Fällmittel [24] . . . . . . . . . . . . . . . . 5-101Tab. 5.17: Fällungsverfahren – Dosierstellen, Leistung, Flockenabtrennung (nach [24]) . . . 5-104Tab. 5.18: Spezifischer Sauerstoff-Verbrauch OVC,BSB [kg O2/kg BSB5] gültig für

CCSB,ZB/CBSB,ZB ≤ 2,2 [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-107Tab. 5.19: Stoßfaktoren für den Sauerstoffverbrauch (zur Abdeckung der 2-h Spitzen

gegenüber 24-h Mittel, wenn keine Messungen vorliegen) [19] . . . . . . . . . . . . . . . 5-108Tab. 5.20: Einfluss der Temperatur auf den Sauerstoffeintrag [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-110Tab. 5.21: Störgrößen – Quellen und Charakteristika (nach [61]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-118Tab. 5.22: Bemessungsschlammalter in Tagen in Abhängigkeit vom Reinigungsziel

und der Temperatur sowie der Anlagengröße (Zwischenwerte sind abzuschätzen) [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-128

Tab. 5.23: Richtwerte für die Bemessung der Denitrifikation für Trockenwetter bei Temperaturen von 10 bis 12° C und durchschnittlichen Verhältnissen (kg zu denitrifizierender Nitratstickstoff pro kg zugeführtem BSB5) [19] . . . . . . . 5-133

Tab. 5.24: Eigenschaften von externen Kohlenstoffquellen [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-134Tab. 5.25: Gliederung aerober Biofilmverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-138Tab. 5.26: Bemessungskennwerte von Tropfkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-140

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Tabellenverzeichnis

6 Nachklärbecken

Tab. 6.1: Richtwerte für den Schlammindex, aus ATW-DVWK-A 131 [11] . . . . . . . . . . . . 6-12Tab. 6.2: Zulässige Eindickzeit tE [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14Tab. 6.3: Einteilung der Schlammräumsysteme für Nachklärbecken von

Belebungsanlagen [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-35Tab. 6.4: Richtwerte für die Auslegung von Schlammräumern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Tab. 6.5: Bemessungsgrößen für Tropfkörpernachklärbecken nach

ATV-DVWK-A 281 [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-42

7 Weitergehende Abwasserreinigung

Tab. 7.1: Verfahren der Raumfiltration [7]] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13Tab. 7.2: Verfahren der Flächenfiltration [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13Tab. 7.3: Filteraufbau für übliche Raumfilter [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17Tab. 7.4: Zusammenstellung von Materialkenndaten und Spülgeschwindigkeiten zur

Klassierung bei 20oC Wassertemperatur und sauberem Korn [4] . . . . . . . . . . . . . 7-18Tab. 7.5: Beispiel für das Spülprogramm eines überstauten Mehrschichtfilters [4] . . . . . . . 7-18Tab. 7.6: Betriebsergebnisse aller Filteranlagen, die als Flockungsfiltration

betrieben werden (zitiert in [7]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-23Tab. 7.7: Druckgetriebene Membranverfahren in der Abwasserreinigung

([50], Tabelle 1.1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25Tab. 7.8: Typische Kennzeichen der Mikro- und Ultrafiltration ([50], Tabelle 1.2) . . . . . . 7-25Tab. 7.9: Energiebedarf und Kosten der weitergehenden Abwasserreinigung [23] . . . . . . . 7-53Tab. 7.10: Mikrobiologische Qualitätsanforderungen an Badegewässer nach der

Richtlinie 2006/7/EG (Europäische Badegewässerrichtlinie, neu) [47] . . . . . . . . 7-58Tab. 7.11: Gebräuchliche Verfahren der Abwasserdesinfektion [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-60Tab. 7.12: Anwendung der Sandfiltration bei zwölf Kläranlagen mit UV-Bestrahlung

im Einzugsgebiet der Isar und Würm [47] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-61Tab. 7.13: Merkmale und Eigenschaften von Nieder- und Mitteldruck-UV-Strahler [6] . . . 7-63Tab. 7.14: Baukosten verschiedener UV-Bestrahlungsanlagen an der oberen Isar [11] . . . . 7-65Tab. 7.15: Jahreskosten der UV-Bestrahlungsanlagen an der oberen Isar [11] . . . . . . . . . . . . 7-65Tab. 7.16: Kostenzusammenstellung für die UV-Behandlung auf einer realen Kläranlage

(Ausbaugröße 49.000 EW, angegebene Kosten für 2007 bei einer behandelten Abwassermenge von ca. 2,6 Mio.m3) [47] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-65

Tab. 7.17: Membrananlagen zur Abwasserhygienisierung in Deutschland [50] . . . . . . . . . . . 7-66

8 Klärschlamm

Tab. 8.1: Zuordnung wichtiger Schlammparameter zu Behandlungsverfahren und Entsorgungsweg, modifiziert nach [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7

Tab. 8.2: Schlammkennwerte im Überblick, modifiziert nach [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8Tab. 8.3: Rohschlammanfall und -beschaffenheit in Abhängigkeit unterschiedlicher

Reinigungsverfahren und Betriebsbedingungen [20] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17Tab. 8.4: Rechtsnormen für die Entsorgung der auf Kläranlagen anfallenden Reststoffe

und deren Regelungsumfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-23

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Tabellenverzeichnis Abwasserbehandlung5. Auflage

Tab. 8.5: Boden- und Klärschlammgrenzwerte nach Klärschlammverordnung (AbfKlärV) 8-28Tab. 8.6: Vorsorgewerte und zulässige zusätzliche jährliche Frachten an Schadstoffen

über alle Wirkungspfade bei Überschreitungen der Vorsorgewerte für die Bodenbelastung nach BBodSchV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-32

Tab. 8.7: Emissionsgrenzwerte für Abfallverbrennungsanlagen der 17. BImSchV (2003) und der TA Luft (1986) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-35

Tab. 8.8: Zuordnungswerte für Deponien nach DepV, Anhang 3, Tabelle 2 [12], Auszug . 8-37Tab. 8.9: Grundoperationen der Klärschlammbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-39Tab. 8.10: Zielvorgaben der Entsorgungsoptionen an die Wasserabtrennung . . . . . . . . . . . . . 8-42Tab. 8.11: Leistungsdaten der Eindickverfahren im Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-48Tab. 8.12: Bemessungswerte für Durchlaufeindicker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-51Tab. 8.13: Eindickleistung statischer Eindicker in Abhängigkeit der Schlammart . . . . . . . . . 8-51Tab. 8.14: Maschinelle Verfahren zur Eindickung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-54Tab. 8.15: Leistungsdaten maschineller Entwässerungsaggregate [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-58Tab. 8.16: Vor- und Nachteile unterschiedlicher Trocknertypen [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-66Tab. 8.17: Erforderlicher Stabilisierungsgrad in Zuordnung zur Entsorgungsoption . . . . . . . 8-73Tab. 8.18: Verfahren der Schlammstabilisierung im Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-74Tab. 8.19: Ideale Umweltparameter der beteiligten Organismengruppen für den

anaeroben Abbau [31] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-83Tab. 8.20: Theoretische Gasproduktion bei der vollständigen Faulung bestimmter

Stoffklassen [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-98Tab. 8.21: Spezifische Faulgasproduktion der Schlammarten bei mesophiler Faulung

mit 20 d Aufenthaltszeit nach [7], [28], [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-98Tab. 8.22: Richtwerte für den Faulgasanfall kommunaler Klärschlämme in Abhängigkeit

der Vorklärzeit und des Schlammalters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-99Tab. 8.23: Einfluss unterschiedlicher Betriebsweisen eines BHKW auf die Bemessung

des Gasspeichers, modifiziert nach [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-104Tab. 8.24: Einsatzbereiche verschiedener Verbrennungskraftmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-107Tab. 8.25: Evaluierte Verfahren zur Entseuchung von Klärschlamm [41] . . . . . . . . . . . . . . . . 8-114Tab. 8.26: Kapazitäten der Klärschlammverbrennung in Deutschland – Stand 2005 [23] . . . 8-118Tab. 8.27: Feuerungssysteme für die Monoverbrennung [40] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-120Tab. 8.28: Vergasungs-Verfahren für Klärschlämme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-125

9 Kleinkläranlagen

Tab. 9.1: Geeignete Vorbehandlungsmöglichkeiten für Kleinkläranlagen ohne Fremdwasserzufluss [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-33

Tab. 9.2: Pflichten des Betreibers von Kleinkläranlagen [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-48

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Dipl.-Ing. J.-M. Kaub:Mechanische Reinigung

Reini-en


4.1 Aufgabe der mechanischen Abwasserreinigung

Die mechanische Abwasserreinigung ist die erste Behandlungsstufe in kommunalenKläranlagen. Hier sollen die ungelösten Abwasserinhaltsstoffe, die mechanisch er-fasst werden können, aus dem Abwasser entfernt werden.

mechanischegungsverfahr

Zu den mechanischen Verfahren gehören:1. Rechen- und Siebverfahren,2. Sedimentation in Absetzbecken und Sandfängen,3. Flotation und Leichtstoffabscheidung,4. Filtration,5. Membranverfahren wie Umkehrosmose und Ultrafiltration,6. Zentrifugation.

In kommunalen Kläranlagen kommen im mechanischen Teil im Allgemeinen Re-chen- und Siebverfahren sowie Sandfang und Absetzbecken zur Anwendung. Dieanderen Verfahren werden bei Industrieabwässern (siehe hierzu [39]) und in kom-munalen Kläranlagen zum Teil zur Abtrennung des belebten Schlammes oder beianderen internen Kreislaufprozessen eingesetzt.

AbfallanfallDie mechanischen Reinigungsverfahren auf Kläranlagen sind so in Prozessketteneinzubinden, dass verwertbare oder deponierbare Reststoffe anfallen. Daher ist beidiesen Verfahren nicht unbedingt eine Maximierung der Eliminationsleistungenoberstes Gebot, sondern neben Abfallentsorgungsfragen ebenso die Betriebssi-cherheit, die Vermeidung von Emissionen und selbstverständlich die Wirtschaftlich-keit.

Im nächsten Abschnitt werden die wichtigsten mechanischen Reinigungsverfahrenund deren Grundlagen dargestellt.

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4.2 Rechen und Siebe

4.2.1 Funktionsweisen, Bemessung und Bauarten von Rechen

4.2.1.1 Funktionsweisen von Rechen

BetriebsstörungenIn Rechenanlagen werden die groben Schmutzstoffe aus dem Abwasser entfernt.Häusliche und industrielle Abwässer enthalten erhebliche Mengen an zopfendenund sperrigen Bestandteilen, die in den Kläranlagen zu erheblichen Störungen desBetriebsablaufes führen können. Rechen reinigen das Abwasser in einem ersten me-chanischen Schritt, von größerer Bedeutung ist aber der Schutz von Maschinen,Pumpen und Rohrleitungen vor dem Verstopfen und der Zerstörung.

Abb. 4.1: Rechenbauwerk mit geradem Rechen nach DIN 19 554 ([17])

RechenrostWichtiges funktionales Element einer Stabrechenanlage ist der Rechenrost. Dieserwird entsprechend der Bauart entweder senkrecht oder unter einem bestimmten Nei-gungswinkel zur Fließrichtung des Abwassers in das Zulaufgerinne eingebaut (s.Abb. 4.1). Die Stäbe des Rostes haben einen gleichen Abstand zueinander. InDIN 19 569 Teil 2 [18] und DIN EN 12 255 Teil 3 sind allgemeine Baugrundsätze,in DIN 19 554 Hauptmaße zu finden.

RechengutBeim Durchfließen des Abwassers werden vom Rost grobe Feststoffe zurückgehal-ten, wobei sich mit zunehmender Belegung der Rückhalt vergrößert. Rechenrostund zurückgehaltenes Rechengut bilden eine Sieb- oder Filterfläche. Daher können

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4 – 4 DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


bei belegtem Rost auch feinere Stoffe aus dem Abwasser entfernt werden. Turbu-lenz vor dem Rechenrost begünstigt einen schnellen Filteraufbau, demgegenüberbegünstigt eine laminare Anströmung das Durchfließen von Faserstoffen bei freiemRechen. Auf eine gleichmäßige Anströmung des Rechens ist zu achten, um eine ein-seitige Belegung zu vermeiden. Diese kann zu einem schnelleren Verschleiß derRäumeinrichtung führen.

Räumintervall Mit steigender Belegung nimmt der Strömungswiderstand zu, was zu einem Aufstauim Gerinne vor dem Rechen führt. Über die Aufstauhöhe kann die Räumung desRechens geregelt werden. Nach DIN 19554 sollten die Schaltpunkte für die Wasser-spiegeldifferenz im Bereich von 0,05 bis 0,15 m einstellbar sein. Die Zeitdauer ei-nes Räumintervalls wird vorgegeben durch die aufgrund der hydraulischen Verhält-nisse zulässige Stauhöhe, den aktuellen Zufluss, die Spaltweite des Rostes unddurch die Menge und Zusammensetzung der Feststoffe. Bei der Auswahl des Re-chentyps ist auf eine Gewährleistung einer minimalen Räumzeit zu achten, da dieRäumgeschwindigkeit der Maschine ausreichend Sicherheit bieten muss.

Einfluss auf Elimina-tionsleistung

Die Eliminationsleistung eines Rechens wird also vor allem bestimmt durch:• Spaltweite,• Turbulenz im Anströmbereich,• Belegungsdichte und• Dauer des Räumintervalls.

4.2.1.2 Bemessung von Rechen

Bemessungsparame-ter

Die Spaltweite wird entsprechend dem Reinigungsziel vorgewählt, die Stabdickeder Rechenstäbe richtet sich nach statischen Erfordernissen und wird von den Her-stellern in Abhängigkeit von der Einbausituation angegeben. Ziel der Bemessung istes, die Rechenkammerbreite so zu wählen, dass bei Mischwasserzufluss die Strö-mungsgeschwindigkeit zwischen den Rechenstäben und damit die hydraulischenVerluste nicht zu groß werden. Bei zu hoher Geschwindigkeit nimmt zudem dieRückhalteleistung ab. In der Regel ist eine Aufweitung des Gerinnes zum Einbau ei-nes Rechens erforderlich.

Betriebsstörungen Durch die Querschnittsaufweitung vor den Rechen wird die Fließgeschwindigkeitherabgesetzt. Daher können schon hier aus dem Kanal bei Mischwasserzufluss her-ausgespülte Grobstoffe sedimentieren, die verfahrensgemäß erst im Sandfang zu-rückgehalten werden sollen. Diese Ablagerungen führen dazu, dass die Rechenhar-ken auf den Sedimenten aufsetzen und ihr ordnungsgemäßes Funktionierenbeeinträchtigt wird. Ein besonderes betriebliches Problem ergibt sich durch beiMischwasser eingeschwemmte Steine, die sich zwischen Rechenstäben und Ab-streifern festsetzen und diese verbiegen. Bisweilen wurde beobachtet, dass es durchAblagerung vor den Rechen zu einem Rückstau kam, der ein frühzeitiges Ansprin-gen des Abschlages in das der Kläranlage vorgelagerte Regenüberlaufbecken zurFolge hatte [4].

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Mindestfließge-schwindigkeit

Im aufgeweiteten Bereich vor dem Rechen muss daher bei geringen Zuflüssen eineMindestfließgeschwindigkeit von 0,3 m/s eingehalten werden [19]. Der Ablagerungvon Sand vor dem Rechen kann auch durch Einblasen von Luft begegnet werden[5].

Formel 4.1: Strömungswider-stand des unbeleg-ten Rostes

Obwohl der unbelegte Rechenrost nur einen kleinen Rückstau zur Folge hat, sollteder Planer beim Entwurf als orientierenden Schritt auch den Strömungswiderstanddes unbelegten Rostes ermitteln. Hierzu kann die Formel 4.1 ([27]) benutzt werden.

(4.1)

h Stauverlust [m]

s größte Stabdicke entgegen der Strömung [m]

e Spaltweite [m]

vf Fließgeschwindigkeit (horizontal) [m/s]

g Erdbeschleunigung (9,81) [m/s2]

δ Neigungswinkel (DEG) Rost gegen die Hori-zontale [°]

β Formfaktor Rechenstabprofil

Die Berechnung des theoretischen Strömungswiderstandes hat eine geringe Bedeu-tung, da dieser nur für kurze Zeit unmittelbar nach der Räumung wirkt. Sobald dieBelegung beginnt, werden für die Differenzhöhen vor und hinter dem Rechen an-dere Einflussgrößen bestimmend.

Formfaktoren von Rechenstabprofilen

Beispiele für Formfaktoren von Rechenstabprofilen sind in Abb. 4.2 finden.

Abb. 4.2: Stabformen und Formfaktoren [5]

h β se--

43--- vf

2

2g------- δsin⋅ ⋅ ⋅=

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Formel 4.2:Kammerbreite Geht man davon aus, dass die Summe der Rechenspalte gleich der zuvor gewähltenGerinnebreite ist, so gilt für die Kammerbreite folgende Formel 4.2:

(4.2)

b Kammerbreite [m]

bg Gerinnebreite [m]


e Spaltweite [m]

β Formfaktor Rechenstabprofil

Formel 4.3:Häufig wird eine empirische Formel benutzt, die einen Belegungsgrad des Rostesberücksichtigt und somit zu größeren Kammerbreiten führt:

(4.3)

b Kammerbreite [m]

Q Zufluss [m3/s]


e Spaltweite [m]

t Wassertiefe vor Rechen [m]

vf, gew gewählte Fließgeschwindigkeit zwischen Rechen (0,8...1,2) [m/s]

θ Belegungsgrad des Rechenrostes (0,8...0,9)

Nach der Ermittlung der Kammerbreite ist die Mindestgeschwindigkeit vor dem Re-chen zu überprüfen. Die Fließgeschwindigkeit durch den Rechen darf bei maxima-lem Zufluss 1,2 m/s nicht überschreiten, damit kein Rechengut durch die Stäbe ge-spült wird.

Zur Ermittlung von Geschwindigkeit und Wassertiefe in offenen Gerinnen kann dieFließformel nach Strickler angewendet werden.

Formel 4.4:(4.4)

kSt Rauhigkeitsbeiwert

R hydraulischer Radius [m]

R = AO/lUAO Fließquerschnitt [m2]

lU benetzter Umfang [m]

I Sohlgefälle

bbge

----- 1– s e+( )⋅ e+=

b Q e s+( )⋅t vf,gew e θ⋅ ⋅ ⋅-----------------------------------=

v QAO-------- kSt R2 3⁄ I1 2⁄⋅ ⋅= =

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4.2.1.3 Bauarten von Rechen

Einteilung nach Art der Räumung

Eine Einteilung der verschiedenen Rechentypen erfolgt nach der Art der Räumung,wobei von vorn – mit dem Abwasserstrom (Mitstromrechen) – und von hinten ge-räumte Rechen – im Gegenstrom (Gegenstromrechen) – unterschieden werden.Eine Räumung von Hand findet sich heute fast ausschließlich bei Notumlaufrechen.Handbediente Rechen bestehen aus geraden Stahlstäben, die manchmal senkrecht,meist aber in einer Neigung von 1:2 bis 1:3 angeordnet sind.

Einteilung nach Durchlassweiten

Bezüglich der Einteilung nach Durchlassweiten kann Tab. 4.1 benutzt werden.

Häufig werden ein Grobrechen und ein Feinrechen bzw. eine Siebung hintereinan-dergeschaltet. Die DIN 19554 empfiehlt bei Rechen mit Spaltweiten unter 15 mm inkommunalen Anlagen einen Grobrechen vorzuschalten.

Berechnungsbeispiel 4.1 (Bemessung eines Rechens):

In einer Kläranlage soll eine Rechenanlage für die mechanische Abwasserreinigung bemessen werden. Der Rechen und das Rechteckgerinne sind für einen Mischwasserzufluss QM = 75 l/s, einen Trocken-wetterzufluss QT = 50 l/s sowie ein Gefälle von I = 5 ‰ und einen Rauhigkeitsbeiwert von kSt = 75 m1/3/s auszulegen.Lösungsschritte:

• Vordimensionierung Gerinne (im Zu- und Ablauf der Rechenanlage):gewählt: Gerinnebreite b = 0,4 mQ = kSt ⋅ A ⋅ R2/3 ⋅ I1/2 = kSt ⋅ 0,4 m ⋅ h ⋅ ((0,4 m ⋅ h) / (2 ⋅ h + 0,4 m))2/3 ⋅ I1/2

0,075 bzw. 0,05 = 30 ⋅ h ⋅ ((0,4 ⋅ h) / (2 ⋅ h + 0,4))2/3⋅ 0,0051/2 (iterative Berechnung)• ⇒ h = 0,173 m bei QM; v = Q / A = 0,075 / (0,173 ⋅ 0,4) = 1,08 m/s

⇒ h = 0,129 m bei QT; v = Q / A = 0,05 / (0,129 ⋅ 0,4) = 0,97 m/s > 0,5 m/s (Mindestgeschwindig-keit Gerinne)

• Berechnung der Kammerbreite für Rechen:b = (bg/e - 1) ⋅ (s + e) + egewählt: e = 20 mm; s = 6 mmb = (400 mm / 20 mm -1) ⋅ (6 mm + 20 mm) + 20 mm = 514 mm, gewählt: b = 55 cm

• Berechnung des Rechenstaues bei QT für β = 2,42 und δ = 75° (gewählt):h = 0,129 m bei QT; v = Q/A = 0,050 / (0,129 ⋅ 0,55) = 0,70 m/shv = 2,42 ⋅ (0,006 / 0,02)4/3 ⋅ 0,702 / (2 ⋅ 9,81) ⋅ sin 75° = 0,012 m

• Nachweis Mindestgeschwindigkeit:Annahme: Wasserstand nach Rechen entspricht Wasserstand im Ablaufgerinne durch Rückstau.⇒ h = 0,129 m bei QT; v = Q / A = 0,050 / ((0,129 + 0,012) ⋅ 0,55) = 0,64 m/s > 0,3 m/s

• Berechnung der Stabanzahl: n = (b - e) / (s + e) = (550 - 20) / (6 + 20) = 20,4 = 21 Stäbe• Nachweis Höchstgeschwindigkeit:

v = Q/A = 0,075 / ((0,55- 21 × 0,006) × 0,173) = 1,02 m/s < 1,20 m/s

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Tab. 4.1: Einteilung von Rechen nach Durchlass- bzw. Spaltweiten (nach [1], [5], [19])

Einteilung nach Art der maschinellen Ausbildung

Nach Art der maschinellen Ausbildung unterscheiden sich folgende Rechentypen:• Bogenrechen (s. Abb. 4.3) – sind besonders für geringe Einbautiefen ge-

eignet und haben eine relativ große Nutzfläche. Zur Reinigung werden ein oder zwei Kämme verwendet, die an einem Gestänge um eine horizontale Achse schwenken. Ihr Einsatz beschränkt sich auf kleine Kläranlagen mit engen Gerinnen.

Abb. 4.3: Bogenrechen [5]

• Harkenrechen – lassen größere Einbautiefen zu. Die geraden Rechenstäbe sind in einem Winkel von 80° angeordnet. Die Reinigung erfolgt mit einer Harke, die an einem mit zwei Seilen gezogenen Wagen befestigt ist.

• Greiferrechen – sind den Harkenrechen ähnlich, jedoch für härtere Arbeits-bedingungen und stärkere Belastung geeignet. Der Greifer wird unabhängig vom Schlitten gesteuert, wofür ein zusätzliches Kabel und ein Getriebemo-tor erforderlich sind.

• Umlaufrechen – werden senkrecht oder mit geringer Neigung eingebaut. Zur Reinigung dienen Kammbleche, die mit einer umlaufenden Kette gezo-gen werden.

Durchlassweite in mm Aggregat Einsatzbereich

50–20 Grobrechen Rohabwasser (Schutz der Anlage, Vermeidung von Ver-stopfung)

20–10 Mittelrechen Rohabwasser (Vermeidung von Verstopfung)

10–2 Feinrechen Rohabwasser (Verringerung der Feststoffansammlung im Schlamm), Kreislaufprozesse in Kläranlage

15–5 Grobsiebe Rohabwasser

5–1 Siebrechen Rohabwasser

5–0,5 Feinsiebe Rohabwasser, Schlamm

0,5–0,01 Mikrosiebe biologisch gereinigtes Schmutzwasser, Regenwasser

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• Sonderformen (z. B. Körbe etc.).

Stufenrechen• Stufenrechen – bei dieser Konstruktion handelt es sich um ein Feingitter, das aus stufenförmigen Lamellen zusammengesetzt ist. Die Lamellen sind jeweils abwechselnd als starre und als bewegliche Gefüge mit definierten Spaltweiten zueinander angeordnet. Beide Lamellenanordnungen sind in einem Rahmen angeordnet. Die beweglichen Lamellen führen gleichzeitig Dreh- und Hubbewegungen aus. So werden Feststoffpartikel, die sich auf einer Stufe abgesetzt haben, auf die nächst höhere Stufe angehoben. So wird das Rechengut nach oben auf eine Abwurfeinrichtung transportiert.

Siebrechen• Siebrechen – Ein häufig eingesetzter Zwitter zwischen Rechen und Sieb ist der Siebrechen (Paternosterrechen). Ein Endlosband mit Gliedern aus nebeneinander liegenden Kunststoffelementen taucht in den Abwasserzu-fluss ein und nimmt bei seiner Aufwärtsbewegung die herausgesiebten Stoffe mit. Der Vorteil eines Siebrechens ist, dass er wie ein Rechen in ein Gerinne gesetzt wird und damit nur geringe hydraulische Verluste verur-sacht. Ebenfalls kontinuierlich arbeiten Spiralsiebe.

4.2.2 Bauarten und Funktionsweisen von Sieben

Infolge steigender Mengen an Faserstoffen (mit einem zunehmenden Anteil anKunststoffen und Kunstfasern) wurden in den vergangenen Jahren vermehrt Rechenmit geringerer Spaltweite (< 8 mm) eingesetzt.

Vorteile von SiebenHeute finden sich zunehmend Siebe auch im Zulauf kommunaler Kläranlagen, dasie folgende Vorteile haben:

• Alle störenden Grob- und Faserstoffe werden im Sieb zurückgehalten, so dass die folgenden Reinigungsstufen weniger Wartung bedürfen.

• Es wird eine Verminderung an absetzbaren Stoffen erreicht.• Die Schlammbehandlung wird weniger störanfällig.• Der Schlamm wird homogener, er hat keine unästhetisch wirkenden In-

haltsstoffe. Dies kann besonders bei einer landwirtschaftlichen Klär-schlammverwertung von Vorteil sein.

• Schwimmdecken in Faulbehältern werden vermieden.• Eventuell kann eine Vorklärung auf eine Grobentschlammung verkleinert

werden oder sogar ganz entfallen. • Membrananlagen benötigen einen weitgehende faserfreien Zulauf, der mit

herkömmlichen Rechen nicht erreicht werden kann.

Siebanlagen können unterschieden werden:

Unterscheidung nach Größe der Sieböffnungen

nach Größe der Sieböffnungen e (Tab. 4.1) in:• Grobsiebe,• Feinsiebe,• Mikrosiebe;STUD

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AUnterscheidung nach t des Siebkör-pers

nach der Art des Siebkörpers in:• Bogensiebe,• Trommelsiebe,• Siebbänder,• Siebscheiben;

Unterscheidung nach konstruktivem Aufbau der Siebflä-che

nach dem konstruktiven Aufbau der Siebfläche in:• Spaltsiebe,

• Lochsiebe,• Siebgewebe;

Unterscheidung nach dem Einbau von Sieben

oder nach der Art ihres Einbaus:• in einem Gerinne (s. Abb. 4.4),• unabhängig von einem Gerinne (s. Abb. 4.5).

Bogensiebe Die maschinentechnisch einfachsten Siebe sind die Bogensiebe. Sie besitzen keinemechanisch bewegten Teile. Das Abwasser läuft von oben über starre, bogenför-mige Siebflächen nach unten und zugleich durch das Sieb hindurch. Die Schmutz-stoffe rutschen auf der Sieboberfläche nach unten auf ein Förderband oder in einenContainer.

Muldensiebe Eine andere Bauform ist das Muldensieb, bei dem das halbkreisförmig als Muldeausgebildete Sieb durch sich drehende Bürstenarme geräumt wird.

Abb. 4.4: In einem Gerinne eingebaute Huber-Rotamat-Siebanlage mit integrierter Siebgutpresse [5]ST

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TrommelsiebeBei Trommelsieben (s. Abb. 4.5) besteht das Sieb aus einer sich langsam drehendenTrommel, wobei das Wasser entweder von außen nach innen oder von innen nachaußen strömt. Die Siebtrommeln können durch Sprühdüsen mit Betriebswasser ge-reinigt werden.

Abb. 4.5: Trommelsieb (Noggerath Roto-Klärfeinsiebtrommel) [5]

Bemessung nach Herstellerangaben

Die Bemessung von Siebanlagen erfolgt nach Herstellerangaben.

Wartungs- und Instandhaltungsin-tensität

Da Siebanlagen erfahrungsgemäß [5] zu den wartungs- und instandhaltungsinten-sivsten maschinellen Einrichtungen gehören, sind sie als redundante Systeme aus-zuführen. Dabei sind Vorkehrungen zu treffen, jede Straße einzeln außer Betriebnehmen zu können.

4.2.3 Rechen- und Siebgut

4.2.3.1 Beschaffenheit von Rechen- und Siebgut kommunaler Kläran-lagen

Charakteristik von Rechen- und Siebgut

Das von Rechen und Sieben zurückgehaltene Rechengut besteht aus Fäkalien, Pa-pier, Hygieneartikeln, Kunststoffen, Straßenabfällen, Textilien usw. Die stofflicheZusammensetzung von Rechengut ist unabhängig von den Durchgangsweiten dereingesetzten Aggregate.

Ungepresstes Rechengut, wie es durch das Aggregat aus dem Abwasserstrom ent-nommen wird, besteht überwiegend aus Wasser (> 90 %). Der verbleibende Tro-ckenrückstand des Gutes ist überwiegend organischer Natur (Glühverlust = 90–

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97 %). Bei der anorganische Fraktion (Glührückstand = 3–10 %) des Trockenrück-standes handelt es sich hauptsächlich um Sande und Tone (etwa 70 %). Erwähnens-wert ist, dass mit dem Rechengut je nach Art des Rechen- bzw. Siebsystems bereitsbis zu 60 % der im Rohabwasser enthaltenen Fette zurückgehalten werden können[32].

Einflüsse auf Menge des anfallenden Rechengut

Die anfallende Menge an Rechengut ist im Wesentlichen abhängig von • der Durchgangsweite (Spaltweite) der Rechen- bzw. Siebanlagen, • der Art und Länge des Entwässerungssystems, • der Art und Anzahl vorgeschalteter Pumpwerke sowie • dem Anteil bestimmter Großeinleiter.

4.2.3.2 Rechen- und Siebgutanfall

Rechengutmenge Bei Einsatz von Feinrechen ist eine spezifische Rechengutmenge von 5–15 l/(E⋅a)zu erwarten. Mit geringerer Durchgangsweite kann die spezifische Menge auf bisetwa das Vierfache ansteigen, mit größerer Durchgangsweite nimmt sie bis etwa aufdie Hälfte ab. Tab. 4.2 zeigt eine Zusammenstellung durchschnittlich zu erwartenderRechengutmengen für unterschiedliche Rechen- und Siebdurchgangsweiten. Jenach Siedlungsstruktur, topographischen Verhältnissen des Einzugsgebietes sowieArt und Menge von Gewerbe- und Industrieabwassereinleitungen ist dabei eineSchwankungsbreite von –50 % bis +100 % möglich [15].

Tab. 4.2: Spezifische Rechengutmengen in Abhängigkeit der Durchgangsweiten (modifiziert nach [15])

Faserstoffe, die in den nachfolgenden Abwasserreinigungsstufen erhebliche Be-triebsprobleme durch Verstopfen, Verzopfen und Schwimmschlammdeckenbildunghervorrufen können, werden durch Mittelrechen nur unzureichend zurückhalten,weswegen tendenziell immer öfter Aggregate mit kleineren Durchgangsweiten zumEinsatz kommen.

Mittlerweile haben sich Siebtrommeln mit Innen- und Außenbeschickung und vorallem Siebrechen (hierzu zählen auch Paternostersiebrechen und Spiralsiebe) amMarkt durchgesetzt. Daraus resultierend wird in Zukunft mehr Rechen- und Siebgutanfallen. Diese Tendenz wird sich bei Etablierung des Membranbelebungsverfah-

AggregatDurchgangsweite

[mm]Spezifische Rechengutmengen [l/E⋅a]

Nicht entwässert (8 % TR) Mechanisch entwässert (25 % TR)

Grobrechen 100–40 2–5 0,5–1,5

Mittelrechen 30–10 5–15 2,5–5

Grobsieb 15–5 11–17 3,5–5,5

Siebrechen 5–1 16–35 5–12

Feinsieb 5–0,5 17–45 5,5–15

* TR: Trockenrückstand; siehe hierzu Kap. 8.2.2.1 Physikalische Parameter

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rens in der kommunalen Abwasserreinigung verstärken. Hier muss das Rohabwas-ser deutlich sorgfältiger aufbereitet werden, als dies bei konventionellen Belebungs-anlagen der Fall ist. So wird für den Einsatz von Kapillarmembranen einemechanische Vorreinigung, bestehend aus einem Siebrechen (3–5 mm) im Zulauf-bereich, gefolgt von einem Sand- und Fettfang sowie von einem Feinsieb (< 1mm)empfohlen. Für Plattenmembranen erscheint aufgrund ihrer geringeren Verzop-fungsneigung indes eine Vorbehandlung mit einem 3-mm-Siebrechen sowie einemSand- und Fettfang ausreichend.

SiebgutmengeBei Siebanlagen fällt im Vergleich zu Rechenanlagen ein Mehrfaches an Feststoffenan, siehe hierzu Tab. 4.2. Der Rückhalt an absetzbaren Stoffen beträgt in Siebanla-gen ca. 30 bis 35 %.

Bei der Siebung von Rohabwasser werden auch Sand und Tonpartikel erfasst. DerSandfanggutanfall verringert sich daher bei Einsatz von Sieben anstelle von Re-chen. [34] fand in der anorganischen Fraktion von Siebgut einen Anteil von im Mit-tel 71 % Sand und Ton.

4.2.4 Behandlung und Entsorgung

Transport und Lage-rung

Das dem Abwasser entnommene Rechengut sollte auch bei kleinen Kläranlagenohne Handarbeit in Container gefördert werden. Hierbei kommen Förderbänder undSchnecken zum Einsatz. Bei kleineren Anlagen haben sich Müllcontainer mit 0,7bis 1,1 m3 bewährt, bei mittleren Anlagen werden vorzugsweise Absetzmulden mit5 oder 7 m3 Füllinhalt aufgestellt. Längere Standzeiten sind zu vermeiden, da es vorallem im Sommer zu Geruchsbelästigungen kommen kann. Bei Großkläranlagen istauch der Einsatz von Containern mit 20 m3 möglich. Die Container sind so abzude-cken, dass von ihnen keine Geruchsbelästigung ausgeht [26]. Die Verwendung vonchemischen Mitteln zur Geruchsverhinderung wird im Sommer bisweilen ange-wandt [1].

Rechengutentwässe-rung

Eine Rechengutentwässerung über Rechengutpressen verringert den Rechengutan-fall etwa um die Hälfte [24] und senkt damit die Transportkosten. Nach DIN 19 569[18] unterscheidet man nach dem konstruktiven Aufbau der technischen Ausrüstungzwischen

• Schneckenpressen,• Kolbenpressen,• Walzenpressen und• Entwässerungscontainern.

Durch die Pressen lässt sich das Rechengut auf ca. 25 % TR, teilweise auch bis zu50 % TR entwässern [15].

Rechengutpressen sind gut vor Frost zu schützen.STUD

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Abhängig vom Entwässerungsgrad und seiner Zusammensetzung kann entwässertesRechengut bereits einen Heizwert von größer 11.000 KJ/kg aufweisen, so dass es ei-ner energetischen Verwertung zugeführt werden kann.

Verwendung von Feinstrechen oder Sieben

Bei Verwendung von Feinstrechen oder Sieben sind Menge, Wassergehalt und An-teil an organischen Stoffen der anfallenden Rückstände beträchtlich höher als beiüblichen Rechen. Deshalb ist hier eine maschinelle Entwässerung erforderlich. Zubeachten ist, dass nach der Verdichtung im Sammelbehälter ein schneller und ge-ruchsintensiver Umsetzungsprozess unter Erwärmung und Gasbildung einsetzenkann [2].

Rechengutwäsche Durch eine Rechengutwäsche lassen sich die im Rechengut enthaltene organischeStoffe – vor allem die an den Feststoffen anhaftenden löslichen Fäkalstoffe – in diebiologische Behandlungsstufe zurückzuführen. Die daraus resultierende zusätzlicheBSB5-Fracht von bis zu 6 % [33] ist gewünscht, weil die ausgewaschenen Substan-zen überwiegend leicht abbaubar und leicht versäuerbar sind und somit die Denitri-fikation und Bio-P-Elimination positiv beeinflussen. Ein Nebeneffekt ist, dass nachAuswaschung der Fäkalstoffe die Entwässerung des Rechengutes verbessert wird.Nachteilig für die weiteren Abwasserreinigungsstufen kann sich hingegen auswir-ken, dass je nach Waschsystem die an den organischen Stoffen angelagertenSchluffanteile mit ausgewaschen werden [15]. Die nachfolgende Abbildung zeigteine Rechengutwäsche.

Abb. 4.6: Anlage zur Rechengutwäsche in einem geschlossenen Behälter (Fa. Bischof) [5]ST

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Abb. 4.7: Prinzip einer Rechengut-Kolbenpresse [3]

stoffliche VerwertungDie Einschätzung der stofflichen Verwertbarkeit von Rechgut ist vor allem von derArt und dem Anteil der Grob- und Störstoffe abhängig. Vor allem Kunststoffe wir-ken sich negativ auf die Bearbeitbarkeit des Materials aus und müssen unter Um-ständen mit speziellen technischen Maßnahmen (Windsichtung, Absiebung) ent-fernt werden. Als mögliche Verfahren zur stofflichen Verwertung von Rechengutbieten sich die Rechgutkompostierung und die Rechengutvergärung an.

Rechengotkompos-tierung

Die Kompostierung von Rechengut hat sich als Stabilisierungs- und Hygienisie-rungsverfahren zur Entseuchung als möglich erwiesen, sofern sie separat, d. h. ohneSandfanggut und ohne Klärschlamm durchgeführt wird ([15], [7]).

RechengutvergärungEine weitere Möglichkeit der stofflichen Rechengutverwertung kann die Zerkleine-rung und Mitbehandlung im Faulbehälter (s. Kap. 8 Klärschlamm) sein, wenn durcheine geeignete Faulbehälterausrüstung die Schwimmdeckenbildung vermieden so-wie die spätere Schlammverwertung nicht beeinträchtigt wird. Erste Untersuchun-gen erbrachten positive Ergebnisse sowohl in der Umwandlung der organischenMasse als auch in der Steigerung der Gasproduktion [15]. Die Verwertungsmöglich-keiten des Rechengutes richten sich dann nach der Qualität des ausgefaulten undweiter aufbereiteten Klärschlamms. Problematisch ist jedoch ein hoher Anteil anPlastikteilen im Rechengut, weil dadurch die sich bildenden Schwimmschlammde-cken im Faulturm unbeherrschbar werden. Daher sollte der Grundsatz gelten: Fest-und Grobstoffe, die dem Abwasser einmal entnommen wurden, gesondert zu entsor-gen.

VerbrennungDie Verbrennung von Rechen- und Siebgut bietet sich vor allem dann an, wenn aufdem Klärwerk ohnehin eine Klärschlammverbrennung vorgesehen ist oder Rechen-und Siebgut gemeinsam mit Hausmüll verbrannt werden kann. Vor der Verbrennungist eine Entwässerung und evtl. eine Zerkleinerung erforderlich. Die Zugabe in denOfen erfolgt dann gemeinsam mit dem Schlamm bzw. dem Müll.

ZerkleinerungDie Zerkleinerung von Rechengut mit dem Ziel, dieses dem Abwasser anschließendwieder zuzuführen, hat sich nicht bewährt.

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Beseitigu
ng Rechengut wurde bisher fast ausschließlich zusammen mit dem Hausmüll beseitigt(Deponierung, Verbrennung mit anschleißender Deponierung der Asche). Noch imJahre 2003 wurde etwa ein Drittel des Rechengutes ohne Vorbehandlung deponiert.Da Rechengut üblicherweise einen organischen Anteil > 90 % der Trockensubstanzaufweist, ist nach [13] die Deponierung in der Regel ausgeschlossen, so dass als Be-seitigungsmöglichkeit die Verbrennung verbleibt.
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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«




4.3 Sedimentation

Mit Sedimentation wird das Abtrennen von suspendierten (festen) Stoffen aus einerFlüssigkeit (Wasser) durch eine Kraft bezeichnet, i. d. R. ist dies die Schwerkraft(Erdanziehung). Eine weitere Möglichkeit ist die Fliehkraftsedimentation, die z. B.in Zentrifugen oder Hydrozyklonen angewendet wird.

Schwerkraftsedimen-tation

Im Folgenden wird jedoch nur auf die Schwerkraftsedimentation eingegangen.Diese Methode ist in der Wassertechnik von großer Bedeutung, da sie häufig dieeinfachste und wirtschaftlichste Methode zur Abtrennung fester Stoffe aus der flüs-sigen Phase darstellt.

4.3.1 Grundlagen der Sedimentation

PhasentrennungDamit die Sedimentation zur Phasentrennung eingesetzt werden kann, müssen fol-gende zwei Voraussetzungen erfüllt sein:

1. DichteunterschiedDas abzutrennende Teilchen muss spezifisch schwerer sein als das umge-bende Fluid (zumeist Wasser). Die Teilchendichte muss also größer sein als die Dichte des Fluids (Wasser).

2. TeilchengrößeDamit die Absetzzeiten technisch nutzbar sind, müssen die abzutrennenden Teilchen eine Mindestgröße von 0,5 bis 1,5 µm aufweisen. Durch die Brownsche Molekularbewegung setzen sich Partikel unter 0,1 µm nicht mehr ab.

AbsetzvorgangUm den Absetzvorgang vereinfacht mathematisch darstellen zu können, geht mandavon aus, dass ein Teilchen in einer ruhenden Flüssigkeit mit unendlicher Ausdeh-nung sedimentiert. Nach der Beschleunigungsphase bewegt sich das Teilchen miteiner konstanten Sinkgeschwindigkeit, da die angreifenden Kräfte im Gleichge-wicht zueinander stehen. Im Einzelnen sind dies die Gewichtskraft FG, die Auf-triebskraft FA, und die geschwindigkeitsabhängige hydrodynamische Wider-standskraft FW.

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Abb. 4.8: Kräfteverhältnisse am sedimentierenden Partikel

Bei konstanter Sedimentationsgeschwindigkeit befinden sich die Kräfte im Gleich-gewicht und es gilt folgender Zusammenhang:

FG – FA – FW = 0

Die Zeichnung in Abb. 4.8 stellt die Kräfte an einem sedimentierenden Feststoffpar-tikel dar:

Formel 4.5:Sinkgeschwindigkeit Aus den auf das Teilchen einwirkenden Kräften lässt sich folgende Formel entwi-ckeln:

(4.5)

vS Sinkgeschwindigkeit [m/s]

dT Durchmesser Teilchen [m]

ρT Dichte Teilchen [kg/m3]

ρF Dichte Flüssigkeit [kg/m3]


φ Widerstandsbeiwert [-]

Widerstandsbeiwert Der dimensionslose Widerstandsbeiwert φ charakterisiert die geometrische Gestaltdes abzutrennenden Teilchens sowie die Strömungsbedingungen an diesem. Für ku-gelförmige Partikel kann φ als f(Re) folgendermaßen berechnet werden.

Gewichtskraft FG

Auftriebskraft FA

Widerstandskraft FW

Strömungswiderstandbei Abwärtsbewegung

Flüssigkeit

Feststoffpartikel

vS4 dT ρT ρF–( ) g⋅ ⋅ ⋅

3 φ ρF⋅ ⋅-------------------------------------------------=

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Stokescher BereichDer Bereich, in welchem das Teilchen laminar umströmt wird, kann auch als Stoke-scher Bereich bezeichnet werden.

ReynoldszahlDie Reynoldszahl (Re) beschreibt das Verhältnis von Trägheits- zu Reibungskräftenin Strömungen. Dadurch wird ein Vergleich zwischen zwei geometrisch ähnlichenStrömungen ermöglicht. Vom Einzelfall hängt dabei ab, welche chrakteristischeLänge und Geschwindigkeit zum Vergleich herangezogen werden. Siehe hierzuweiter [10].

Formel 4.6:Die allgemeine Form der Reynoldszahl lautet:

(4.6)

Re Reynoldszahl [-]

v Strömungsgeschwindigkeit [L/T]

L Länge [L]

ν kinematische Zähigkeit (ν = η/ρ) [L2/T]

Zur Beschreibung der Sedimentation von Kugeln, wie hier dargestellt, wird als cha-rakteristische Länge L der Teilchendurchmesser dT eingesetzt. Die Strömungsge-schwindigkeit ist in diesem Fall die Sinkgeschwindigkeit des Teilchens vS. Zur Dar-stellung der Strömung am sedimentierenden Teilchen ergibt sich damit folgendeFormel. Die Reynoldszahl erhält hier den Index T (für Teilchen), da hier die Strö-mung um das Teilchen charakterisiert wird.

Formel 4.7:(4.7)

ReT Reynoldszahl des Teilchens [-]




ηF dynamische Viskosität der Flüssigkeit [kg/(m⋅s)]

ArchimedeszahlDie Sinkgeschwindigkeit des Teilchens vS kann nach Formel 4.5 nicht direkt be-rechnet werden, da der Widerstandbeiwert φ eine Funktion der Reynoldszahl ist, die

laminarer Bereich Re ≤ 0,5

Übergangsbereich 0,5 < Re < 500

turbulenter Bereich 500 ≤ Re < 15.000

φ 24Re-------=

φ 18,5

Re0,6-------------=

φ 0,44=

Re v L⋅ν

-----------=

ReTvS dT ρF⋅ ⋅

ηF---------------------------=

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u. a. von der Sinkgeschwindigkeit abhängig ist. Um dennoch eine Berechnungdurchführen zu können, wurde die dimensionslose Archimedeszahl Ar eingeführt.Auf eine Herleitung dieser Kennzahl wird an dieser Stelle verzichtet und auf weiter-führende Literatur verwiesen, wie [9]. Ar ist wie folgt definiert:

Formel 4.8:(4.8)

Ar Archimedeszahl [-]


ρT Dichte Teilchen [kg/m3]




Aus der Archimedes-Zahl lässt sich für den jeweiligen Strömungsbereich die Rey-nolds-Zahl Re ermitteln.

Formel 4.9:Sinkgeschwindigkeit eines kugelförmigen

Damit ergibt sich aus der Reynoldszahl Re die Sinkgeschwindigkeit vS eines kugel-förmigen Teilchens:

(4.9)


ReT Reynoldszahl [-]




Der Rechengang ist in Abb. 4.9 in einem Ablaufplan zusammengestellt.

In Abb. 4.3 sind die Sinkgeschwindigkeiten für verschiedene kugelförmige Fest-stoffe in ruhenden Wasser bei einer Temperatur von 10 °C aufgeführt. Die Wertesind nach dem oben vorgestellten Verfahren berechnet worden.

laminarer Bereich (Stokescher Bereich)

Ar ≤ 9

Übergangsbereich 9 < Ar < 82.500

turbulenter Bereich Ar ≥ 82.500

ArdT

3 ρT ρF–( ) ρF g⋅ ⋅ ⋅

ηF2

-------------------------------------------------------=

Re Ar18------=

Re Ar13,9---------- 0,714

=

Re 1,74 Ar⋅=

vSReT ηF⋅dT ρF⋅

---------------------=

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theoretische Sinkge-schwindigkeiten

Eine direkte Übertragung der theoretisch ermittelten Werte auf die Abwassertechnikist schwierig, da in der Praxis:

• die Partikel keine rein kugelförmige Gestalt bzw. einheitliche Dichte auf-weisen,

• Teilchen sich beim Absetzen gegenseitig beeinflussen,• die Partikel sich während der Sedimentation zu größeren Aggregaten zu-

sammenballen (Flockenbildung) können.

Abb. 4.9: Ablaufplan: Berechnung Sedimentationsgeschwindigkeit vs mit Archime-deszahl

Start

Wert Ar?

( )2

3

F

FFTT gdAr

ηρρρ ⋅⋅−⋅=

18

ArRe T =

714,0

T9,13

ArRe

=

Ar74,1Re T ⋅=

Ende

FT

FTS d

Rev

ρ⋅η⋅

=

Ar ≤ 9 (laminarer Bereich)

9 < Ar < 82500 (Übergangsbereich)

Ar ≥ 82500 (turbulenter Bereich)

Eingangsgrößen: dT [m] ρT [kg/m³] ρF [kg/m³] g (9,81) [m/s²] ηF [kg/(m·s)]

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Diese Einflüsse sind in obiger Berechnung nicht berücksichtigt. Die dargestelltenWerte sind daher als Richtwerte zu verstehen. In der Realität zu erwartende Sinkge-schwindigkeiten sind geringer.

Zudem erfolgt die Sedimentation unter Praxisbedingungen i. d. R. nicht in ruhen-dem Wasser, sondern in kontinuierlich durchströmten Becken. Dies bedeutet, dassneben der vertikalen Absetzbewegung des Partikels noch eine zumeist horizontaleBewegung der umgebenden Flüssigkeit mit dem abzusetzenden Teilchen erfolgt.Neben diesen beabsichtigten horizontalen Bewegungen kann bei offenen Beckendurch Windeinfluss noch eine ungewünschte hinzukommen (Wellenerscheinung),die die Sedimentation stört. Weitere Information hierzu im Kap. 4.3.4 Grundlagenfür die Bemessung von Absetzbecken.

Tab. 4.3: Rechnerische Sinkgeschwindigkeiten bei 10 °C für kugelförmige Teilchen beim Absetzen in ruhendem Wasser

4.3.2 Sedimentationsverhalten von Feststoffsuspensionen

Behinderung bei höheren Feststoffge-halten

Die bisherigen Betrachtungen gingen davon aus, dass sich ein Einzelpartikel ab-setzt. Diese Annahme gilt nach [37] für Suspensionen mit Feststoffkonzentrationenvon kleiner 0,2 Volumen-Prozent bei Messungen bzw. kleiner 1 Vol.-% bei techni-schen Anwendungen. Liegen höhere Feststoffgehalte vor, dann behindern sich dieTeilchen während des Absinkens gegenseitig.

Dies ist damit zu erklären, dass jeder Partikel während des Absinkens unter ihm be-findliche Wasser zur Seite drängen muss und diese damit partiell in eine horizontaleBewegung versetzt wird. Des Weiteren müssen die Plätze, die die Teilchen durchdas Verlassen ihrer bisherigen Plätze freigeben, wieder mit Flüssigkeit (Wasser) ge-füllt werden. So entsteht eine aufwärts gerichtete Strömung, die entgegen der Sedi-mentation verläuft. Die Sedimentation setzt sich somit aus zwei entgegengesetztenStrömungen zusammen: Zum einen die der absinkenden Feststoffe und zum anderendie der aufsteigenden Flüssigkeitselemente, die aus Kontinuitätsgründen die ehema-ligen Positionen der sedimentierten Teilchen einnehmen. Mit steigender Partikel-konzentration nehmen die beiden entgegengesetzten Volumenströme zu. Zudem be-einflussen sich die von den Partikeln zur Seite bewegten Flüssigkeitsteile durcheinen verstärkten Impulsaustausch gegenseitig.

Stoff

Dichte Durchmesser [mm]

[g/cm3] 1,0 0,5 0,2 0,1 0,05 0,01 0,005

Quarzsand 2,65 552 250 88 40 7,9 0,32 0,08 [m/h]

Kohle 1,50 235 107 37 9,6 (10)

2,4 0,10 0,024 [m/h]

Schwebstoffe im häuslichen Abwasser

1,20 122 55 19 3,9 0,96 0,04 0,0096 [m/h]

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Insgesamt führen diese Effekte zu einer Behinderung des Sedimentationsprozesses.So sinkt die Schwarmgeschwindigkeit bei hohen Feststoffkonzentrationen unter dieSinkgeschwindigkeit eines Einzelpartikels. Ein Ansatz zur Beschreibung dieser so-genannten behinderten Sedimentation ist die empirische RICHARDSON-ZAKI-Gleichung. Vertiefende Informationen dazu sind in der weiterführenden Literaturwie [37] zu finden.

4.3.3 Sedimentationsverhalten von flockenden Suspensio-nen

FlockungUnter Flockung wird in der Wassertechnik die Zusammenballung von suspendiertenEinzelpartikeln zu größeren, abscheidbaren Einheiten durch physiko-chemischeBindungen verstanden.

Das heißt, dass sich aus den Einzelpartikeln nicht zusammenhängende Konglome-rate bilden.

Das Absetzverhalten dieser Suspensionen lässt sich im Voraus nicht berechnen, daweder Größe, Dichte noch Strömungsverhältnisse der Flocken ausreichend genaubeschreibbar sind. So handelt es sich bei den Flocken um Systeme, die umströmt,aber auch durchströmt werden.

Durch die Bildung von Flocken erhöht sich gegenüber dem jeweiligen Einzelparti-kel die Absetzgeschwindigkeit. In der Wassertechnik wird dieser Effekt zur Abtren-nung nicht oder nur langsam sedimentierender partikulärer Wasserinhaltstoffe ge-nutzt und durch Zugabe von Flockungsmitteln (wie Metallsalzen) gezielt gefördert.Weiterhin gehören belebte Schlämme zu den natürlich flockenden Suspensionen.Daraus folgt, dass das Absetzverhalten in Nachklärbecken von Belebungsanlagennicht direkt über die im Kap. 4.3.1 Grundlagen der Sedimentation vorgestellten Zu-sammenhänge darstellbar ist.

Versuche in der Praxis zeigten, dass flockende Suspensionen zumeist ein charakte-ristisches Absetzverhalten aufweisen, welches in Standzylinderversuchen ermitteltwerden kann. Je nach Konzentration und Eigenschaften der abzusetzenden Teilchen(Flocken) bilden sich im Zylinder verschiedene geschichtete Bereiche aus, in denenTeilschritte der Sedimentation ablaufen. Es wird daher bei flockenden Suspensionenauch von einer Zonensedimentation gesprochen.

Absetzverhalten von belebtem Schlamm

Im Kap. 6.1.1 Sedimentation von belebtem Schlamm werden diese einzelnen Phasenbzw. Zonen am Beispiel von belebtem Schlamm näher beschrieben.

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4.3.4 Grundlagen für die Bemessung von Absetzbecken

4.3.4.1 Ideales Absetzbecken

In den bisher gemachten Aussagen wurde davon ausgegangen, dass die Sedimenta-tion im ruhenden Fluid (Wasser) erfolgte. In der Wassertechnik wird die Sedimenta-tion zumeist in kontinuierlich durchströmten Becken angewendet. So bewegt sichbei horizontal durchströmten Becken die umgebende Flüssigkeit quer zur vertikalenAbsetzbewegung des Teilchens. In vertikal durchströmten Absetzbecken bewegensich die Partikel entgegengesetzt zum Fluid.

Modellvorstellung eines idealen Absetz-beckens

Im Folgenden wird nun die von Hazen zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelteModellvorstellung eines idealen Absetzbeckens dargestellt.

Nachstehend sind vereinfachende Annahmen zusammengefasst:• Die im Becken ablaufenden Absetzvorgänge verlaufen analog zu den in ei-

nem ruhenden Wasserkörper mit gleicher Wassertiefe.• Die Beckenströmung ist laminar und gleichförmig. Es erfolgt also keine

Vermischung benachbarter Stromfäden. Es liegt eine ideale Kolbenströ-mung ohne Dichteströmungen vor.

• Bei Eintritt der Suspension in den Absetzbereich des Beckens sind die Teil-chen unabhängig von ihrer Größe gleichmäßig über den Querschnitt ver-teilt.

• Einmal abgesetzte Teilchen werden nicht wieder aufgewirbelt.

In Abb. 4.10 ist der Zusammenhang grafisch dargestellt. Die Absetzkurve, die einTeilchen beschreibt, ist der resultierende Vektor aus der Sinkgeschwindigkeit vS(vertikale Komponente) und der Fließgeschwindigkeit im Becken vf (horizontaleKomponente).

Formel 4.10:Die horizontale Fließgeschwindigkeit vf ergibt sich aus dem Zufluss Q geteilt durchden Fließquerschnitt AO. AO ist das Produkt aus der (effektiven) Beckenhöhe h undder effektiven Beckenbreite b.

(4.10)

vf horizontale Fließgeschwindigkeit [m/h]

Q Beckenzufluss (horizontal) [m3/h]

AO Fließquerschnitt [m2]

h Höhe [m]

b Breite [m]

vfQ

AO-------- Q

h b⋅----------= =

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Abb. 4.10: Absetzvorgang bei laminarer Strömung in einem Absetzbecken bzw. -gerinne

Im Becken setzen sich alle Partikel ab, deren Sedimentationszeit tS kleiner als dieDurchflusszeit tR ist.

Formel 4.11:Ausgedrückt als Formel:

(4.11)

tS Sedimentationszeit [h]

tR Durchflusszeit [h]

Formel 4.12:Die Durchflusszeit tR ist folgendermaßen definiert:

(4.12)

tR Durchflusszeit [h]



b Beckenbreite [m]

h Beckenhöhe [m]

l Beckenlänge [m]

Formel 4.13:Die Absetzzeit tS eines Teilchens errechnet sich über folgende Formel:

(4.13)

tS Sedimentationszeit [h]

vS Sedimentationsgeschwindigkeit [m/h]

h Beckenhöhe [m]

h

AO vf vS

b

l

Q

A

tS tR≤

tRAO l⋅

Q-------------- b h l⋅ ⋅

Q----------------= =

tSh

vS-----=

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Formel 4.14:Unter der Annahme tR ≥ tS werden Formel 4.12 und Formel 4.13 gleichgesetzt so-wie umgestellt nach vS:

(4.14)

vS Sedimentationsgeschwindigkeit [m/h]

A Beckenoberfläche [m2]


b Beckenbreite [m]

l Beckenlänge [m]

Wie Formel 4.14 zeigt, ist in einem idealen Absetzbecken die SinkgeschwindigkeitvS eines Partikels nicht abhängig von der Beckentiefe h, sondern nur vom Durch-fluss Q und der Beckenoberfläche A (= b ⋅ l).

Formel 4.15:Anstelle von vS wird die Flächenbeschickung qA eingeführt:

(4.15)

qA Flächenbeschickung [m3/(m2⋅h) = m/h]



Die Flächenbeschickung qA kann als Höhe des auf die Beckenoberfläche aufgesetz-ten Wasserkörpers interpretiert werden, der in einer Zeiteinheit das Becken durch-fließt. Wie aus der Gleichung zu erkennen ist, geht in die Bemessung des Absetzbe-ckens dessen Tiefe gar nicht ein. Entscheidend ist die Flächenbeschickung qA.

Beckentiefe hat kei-nen Einfluss auf die Bemessung

Dass in einem idealen Absetzbecken die Tiefe h keinen Einfluss auf die Bemessunghat, soll an einem Beispiel dargestellt werden. In den folgenden Abbildungen ist je-weils ein Absetzbecken mit der gleichen Oberfläche A dargestellt. Die Höhe h desunteren Beckens ist jedoch nur halb so hoch wie die des oberen. Die Flächenbeschi-ckung qA und damit auch der Zufluss Q ist in beiden Fällen gleich. Aufgrund desum die Hälfte kleineren Querschnitts (AO = h/2 ⋅ b) des unteren Beckens ist dieFließgeschwindigkeit vf in diesem doppelt so hoch. Damit ist auch die Aufenthalts-zeit in diesem Becken auch nur halb so groß wie im oberen Becken. Andererseits istder Absetzweg, bis das Teilchen den Boden erreicht hat, auch nur halb so lang (h/2).

Teilchen mit identischer Sinkgeschwindigkeit erreichen in beiden Becken den Bo-den an der gleichen Stelle.

vSQ

b l⋅--------- Q

A----= =

qAQA----=

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4 – 26




Abb. 4.11: Sedimentation von Teilchen in einem tiefen Absetzbecken

Abb. 4.12: Sedimentation von Teilchen in einem flachen Absetzbecken

Abb. 4.13: Absetzverhalten von Teilchen mit Sinkgeschwindigkeiten kleiner der Flä-chenbeschickung

hvf

vS

b

l

Q

Eintrittsquerschnitt AO = b · h

h/2vf

vS

b

l

Q

Eintrittsquerschnitt AO = b · h/2

hvf

vS

l

Q

b

Bahn abgesetzter Partikel Bahn nicht abgesetzter Partikel

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Abb. 4.14: Geschwindigkeitsverteilung in Absetzbecken nach Hazen (nach [21])

wann wird Teilchen abgeschieden

Zusammengefasst kann gesagt werden, dass in einem idealen Absetzbecken Teil-chen zu 100 % abgeschieden werden, deren Sinkgeschwindigkeit vS größer odergleich der Flächenbeschickung qA dieses Beckens ist.

Teilchen mit einer Sedimentationsgeschwindigkeit vS unterhalb der Flächenbeschi-ckung qA werden nicht mehr vollständig abgeschieden. Bei einer angenommenenhomogenen Partikelverteilung im Zulaufquerschnitt AO des Beckens werden diePartikel abgeschieden, die eine bestimmte Einlaufhöhe nicht überschreiten. Abb.4.13 soll den Zusammenhang verdeutlichen. Das Teilchen, welches sehr weit obenin das Becken eintritt, wird nicht mehr zurückgehalten, da es erst außerhalb des Be-ckens den Boden erreichen würde. Ein Partikel, das im Einlassquerschnitt eine nied-rigere Höhe aufweist, wird im Becken noch zurückgehalten. Die Sinkgeschwindig-keiten beider Teilchen wurden als gleich angenommen, wie die parallelverlaufenden Absetzbahnen zeigen.

Formel 4.16:Wirkungsgrad Der Wirkungsgrad ηS bezogen auf die Teilchen, die in einem idealen Becken zu-rückgehalten werden, kann als Verhältnis von Sinkgeschwindigkeit vS zur Flächen-beschickung qA ausgedrückt werden.

(4.16)

ηS Absetzwirkungsgrad [-]

vS Sinkgeschwindigkeit [m/h]



qA Flächenbeschickung [m3/(m2⋅h) = m/h]

ηSvSqA------

A vS⋅Q

--------------= =

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längsdurchströmtes Absetzbecken nach den Modellvorstel-lungen von Hazen

Die Abb. 4.14 zeigt den Schnitt durch ein längs durchströmtes Absetzbecken nachden Modellvorstellungen von Hazen. Das Becken wird dabei in drei Bereiche unter-teilt.

1. EinlaufbereichWasser und abzutrennende Partikel verteilen sich über den senkrecht zur Fließrichtungen stehenden Fließquerschnitt.

2. AbsetzbereichIn dieser Zone läuft die eigentliche Sedimentation der Partikel ab. Die ab-getrennten Teilchen sammeln sich in der Schlammzone über dem geneigten Beckenboden.

3. AuslaufbereichWasser und verbleibende Partikel im Wasser fließen über den Auslauf ab.

Alle getroffenen Aussagen gelten für ein ideales Absetzbecken. Unter realen Bedin-gungen wird der Absetzvorgang durch Turbulenz, Räumvorgänge, ungleichmäßigeKonzentrationsverteilungen und Flockung beeinflusst.

4.3.4.2 Hydraulische Kennzahlen

Der Verlauf des Sedimentationsvorganges von Feststoffpartikeln wird nicht nur vonderen Absetzeigenschaften, sondern auch von den hydraulischen Verhältnissen imAbsetzbecken bestimmt.

hydraulische Wir-kungsgrad eines Beckens

Der hydraulische Wirkungsgrad eines Beckens kann mit Hilfe verschiedener Kenn-zahlen beschrieben werden. Die zwei wichtigsten werden im Folgenden kurz darge-stellt und erläutert.

ReynoldszahlDie Reynoldszahl stellt das Verhältnis aus Beschleunigungsarbeit und innerer Rei-bungsarbeit dar und charakterisiert Strömungsvorgänge. Bei längs durchströmtenAbsetzbecken handelt es sich um offene Gerinne. Die charakteristische Länge L istdamit als der vierfache hydraulische Radius R definiert.

Formel 4.17:(4.17)

R hydraulischer Radius [m]


lU benetzter Umfang [m]

RAOlU--------=

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Formel 4.18:Für Becken und offene Gerinne lässt sich der hydraulische Radius folgendermaßenberechnen:

(4.18)

RB hydraulischer Radius Becken [m]

b Breite Fließquerschnitt [m]

h Höhe Fließquerschnitt [m]

Formel 4.19:Die Reynoldszahl ReB für die Becken ergibt damit zu:

(4.19)

ReB Reynoldszahl des Beckens [-]

vf Fließgeschwindigkeit (horizontal) [m/h]

h Höhe Fließquerschnitt [m]

b Breite Fließquerschnitt [m]


ηF dyn. Viskosität der Flüssigkeit [kg/(m⋅s)]

Q Beckenzufluss (horizontal) [m3/s]

[29] gibt an, dass für Reynoldszahlen Re > 1000 die Dichteströmung turbulent ist.Für Nachklärbecken wird eine möglichst kleine Reynoldszahl angestrebt, um Tur-bulenzen, die die Absetzvorgänge im Becken stören können, zu vermeiden ([20];[8]; [23]). Wie aus Formel 4.19 erkennbar ist, wird bei gegebenen Durchfluss Q dieReB klein, wenn die Beckentiefe bzw. die Höhe des benetzten Umfanges h mög-lichst groß ist. Damit ist die Beckentiefe h ein wichtiger Parameter zur Auslegungeines Absetzbeckens.

Bei Rechteckbecken wird als Beckenbreite b in der Regel der 2...4-fache Wert derBeckentiefe h gewählt.

Froude-Zahl Die Froude-Zahl Fr beschreibt das Verhältnis von Trägheitskräften zu Schwerekräf-ten in einem hydrodynamischen System. Mit dieser dimensionslosen Kennzahlkann beispielsweise die Stabilität eines Fließvorganges beurteilt werden. Unter Sta-bilität ist in diesem Zusammenhang die Beeinflussung einer Strömung durch Stö-rungen zu verstehen. So ist beispielsweise das Mitreißen von Teilchen durch dieStrömung eine Funktion von der Froude-Zahl.

Formel 4.20:Sie ist auf zwei Weisen definiert:

(4.20a)

RBb h⋅

2h b+---------------=

ReB4 vf h b ρF⋅ ⋅ ⋅ ⋅

2h b+( ) ηF⋅--------------------------------------

4 Q ρF⋅ ⋅2h b+( ) ηF⋅

-------------------------------= =

Fr vg L⋅

---------------=STUD

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(4.20b)

Fr Froude-Zahl [-]

v Strömungsgeschwindigkeit [L/T]

g Erdbeschleunigung [L/T2]

L charakteristische Länge [L]

Formel 4.21:Für die charakteristische Länge L wird der hydraulische Radius R eingeführt. So er-gibt sich die Froude-Zahl für Becken und Gerinne unter Verwendung der ersten De-finition (Formel 4.20a) zu.

(4.21)

FrB Froude-Zahl für Becken und Gerinne [-]

vf Strömungsgeschwindigkeit [m/s]

g Erdbeschleunigung [m/s2]

RB hydraulischer Radius Becken [m]

FließartenEs werden zwei Fließarten unterschieden [10] :• FrB < 1: Ruhiger oder strömender Fließvorgang,• FrB > 1: Reißender oder schießender Fließvorgang.

Eine hohe Froude-Zahl bewirkt in Nachklärbecken stabile Fließvorgänge und somiteinen hohen hydraulischen Wirkungsgrad. Störungen, die z. B. durch Einbautenhervorgerufen werden, wirken sich dann nicht signifikant auf die Strömung aus [8].[11] gibt für Absetzbecken einen Minimalwert der Froude-Zahl von 10-3 an.

ModellversucheDie Froude-Zahl dient auch dazu, Ähnlichkeitsbedingungen für Modellversuche zugewährleisten [22]. Die Ergebnisse physikalischer Modellversuche können auf dengroßtechnischen Maßstab übertragen werden, wenn im Prototyp und im Modell diegleichen Froude-Zahlen auftreten. Es muss jedoch gewährleistet werden, dass hier-bei die Schwerkraft und die Trägheitskraft die wesentlichen auftretenden Kräftesind und beispielsweise Reibungskräfte von untergeordneter Bedeutung sind. SindTrägheits- und Reibungskräfte vorherrschend, so kann die Reynoldszahl alsMaßstabszahl angewendet werden [22]. In Abb. 4.15 stellt [8] den Verlauf der Rey-nolds- sowie der Froude-Zahl in runden Absetzbecken für zwei gewählte mittlereTiefen von 1,5 m und 2,5 m dar. Als charakteristische Länge wurde die Beckentiefeh gewählt.

Die Zahl n gibt das Verhältnis von Umfang zu Tiefe an. Am Beckenrand, d. h. beimaximalem Umfang und somit bei maximalem n, streben beide Kenngrößen einemMinimum zu. Dies ist durch die abnehmenden Fließgeschwindigkeiten zum Be-ckenrand hin zu erklären. Als hydraulischer Radius wurde die Beckentiefe ange-

Fr v2

g L⋅-----------=

FrBvf

g RB⋅-------------------=

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nommen, was bei Nachklärbecken fraglich erscheint, da damit eine uniforme Ge-schwindigkeitsverteilung angenommen wird, die in Nachklärbecken nicht auftritt (s.Abb. 4.16 und [12]). Die niedrigsten Reynoldszahlen liegen zwar nahe am lamina-ren Bereich, die Froude-Zahlen werden jedoch so klein, dass ungünstigeStrömungsverhältnisse zu erwarten sind. Demnach soll das Verhältnis zwischenUmfang und Tiefe nicht beliebig groß gewählt werden, Werte bis n = 30 erscheinensinnvoll.

In neueren Untersuchungen von [12] wurde festgestellt, dass in runden Nachklärbe-cken die Strömung in jedem Fall turbulent ist und dass keine Dichtewechselsprüngeim Beckenraum auftreten.

Abb. 4.15: Verlauf von hydraulischen Kenngrößen in runden Nachklärbecken [8]

4.3.4.3 Dichteströme

Dichteströmung Eine Dichteströmung ist eine Strömung, die aufgrund eines Dichteunterschieds ein-zelner Flüssigkeitsschichten entstehen. Es fließt also nicht die „Dichte“, sonderneine Flüssigkeit unter dem Einfluss der Dichte.

Als Ursachen für Dichteströmungen bei Wasser gelten:• Temperaturunterschiede, z. B. durch warmen Zulauf in abgekühltes Becken

im Winter,• Salzgehaltsunterschiede, z. B. durch wechselnde Abwasserzusammenset-

zung,STUD

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• Trockensubstanzgehaltsunterschiede, z. B. bei Eintritt eines feststoffhaltigeren Abwasser-Schlamm-Gemisches in eine feststoffärmere Zone im Nachklärbecken.

Bei thermischen und salinen Dichteunterschieden bleibt die Schichtung auch im Ru-hezustand der Flüssigkeit eine gewisse Zeit erhalten. Sie gelten deshalb als statischeSchichtungen. Bei unterschiedlichen Trockensubstanzgehalten ist die Dichte der je-weiligen Schicht auch von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig. Hier sprichtman von dynamischer Schichtung [28].

In Sandfängen und Vorklärbecken hat diese Dichteströmung keinen erheblichenEinfluss, weil sich die abzutrennenden Teilchen relativ schnell absetzen und keinezweiphasige Strömung entsteht.

In Nachklärbecken von Belebungsbecken tritt jedoch das Abwasser-Schlamm-Ge-misch in der Regel in eine Zone mit geringerer Dichte ein und es kommt zu Dichte-strömungen. Das Abwasser-Schlamm-Gemisch sinkt auf die Schlammschicht ab,fließt dort in Richtung Beckenrand und induziert eine Rückwärtsströmung im Klar-wasserbereich. Es entsteht eine Strömungswalze. Abb. 4.16 zeigt die schematischenStrömungsvorgänge in einem Nachklärbecken, die durch Messungen [12] bestätigtworden sind.

Deutlich erkennbar ist, dass im Nachklärbecken keine uniforme Geschwindigkeits-verteilung vorherrscht und die maximalen Geschwindigkeitsgrößen im Dichtestromauftreten.

Abb. 4.16: Schema der Strömungsverhältnisse in einem Nachklärbecken [5]

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GlossarAbbau ... Abwasseranfall

Glossar

AAbbau1 Physikalischer, chemischer oder biochemischer

Vorgang, bei dem Abwasser- oder Schlamminhalts-stoffe zerlegt werden.

Quelle: DIN EN 1085

2 Zerlegung von komplexen organischen Verbindun-gen in einfache Moleküle oder Ionen durch physi-kalische, chemische und/oder biologische Pro-zesse.

Quelle: DIN ISO 11074, Entwurf 2006

3 Chemie: die Zerlegung von aus vielen Atomen be-stehenden organischen Verbindungen in einfacheredurch biologische (z. B. durch Enzyme oder Mi-kroorganismen), chemische (z. B. langsame Oxida-tion, Verbrennung, Umwandlung) oder durch phy-sikalische (z. B. UV-Strahlung) Einflüsse.

4 Biologie: Die Zersetzung organischer Stoffe durchMikroorganismen und Kleintiere, biotisch, in Ge-genwart (aerob) oder Abwesenheit (anaerob) vonSauerstoff oder durch abiotische Prozesse (z. B.Hydrolyse, Oxidation).

abiotische Faktoren1 Physikalische, chemische, hydrographische Milieu-

faktoren; Parameter der unbelebten Umwelt.

2 Chemische und physikalische (unbelebte) Fakto-ren, die auf ein Lebewesen einwirken.

Abwasser1 Wasser, bestehend aus jeglicher Kombination von

abgeleitetem Wasser aus Haushalten, Industrie-und Gewerbebetrieben, Oberflächenabfluss undunbeabsichtigtem Fremdwasserzufluss.

Quelle: DIN EN 1085

2 das durch häuslichen, gewerblichen, landwirt-schaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Ei-genschaften veränderte und das bei Trockenwetterdamit zusammen abfließende Wasser (Schmutz-wasser) sowie das von Niederschlägen aus dem Be-reich von bebauten oder befestigten Flächen abflie-ßende und gesammelte Wasser(Niederschlagswasser). (§2 AbwAG)Abwasser kann vielfältige Verunreinigungen ent-halten. Sie können in folgende wesentliche Belas-tungs- und Schadstoffgruppen unterteilt werden:• leicht abbaubare organische Stoffe,• schwer abbaubare organische Stoffe,

• Pflanzennährstoffe,• Schwermetallverbindung,• Salze und• Abwärme.Um die Gewässer zu schützen, müssen die Schad-stoffe durch Behandlung des Abwassers und an-dere Maßnahmen möglichst weitgehend reduziertwerden.

3 Im engeren Sinne das durch häuslichen, gewerbli-chen und industriellen Gebrauch verschmutzte, sei-ner Menge und Zusammensetzung nach starkschwankende Wasser, ebenso das von bebautemGelände (Dächern, Straßen) abfließende Nieder-schlagswasser; enthält gelöste, kolloidale und festeVerunreinigungen. Der Abwasseranfall von Städtenschwankt in weiten Grenzen zw. 50–400 l pro Tagund Einwohner, der Flächenbedarf für eine voll-ständige Kläranlage schwankt zw. 0,5 und 2,0 m2

pro Einwohner.

AbwasserabgabeFür das Einleiten von Abwasser in ein Gewässer isteine Abgabe zu zahlen. Die Abgabe richtet sich nachder Schädlichkeit des Abwassers, die unter Zugrunde-legung der Abwassermenge, der Metalle Quecksilberund Cadmium, der oxidierbaren Stoffe und der Giftig-keit des Abwassers gegenüber Fischen (Fischtoxizität)in Schadeinheiten errechnet wird. Durch Gesetz von1986 ist ab 01.01.1990 auch für die organischen Halo-genverbindungen (AOX) und für die Metalle Chrom,Nickel, Blei und Kupfer eine Abgabe zu zahlen.

AbwasserabgabengesetzBundesgesetz, nach dem für das Einleiten von Abwas-ser in ein Gewässer je nach Schädlichkeit des Abwas-sers eine Gebühr zu entrichten ist. Die Gebühr errech-net sich aus Schadeinheiten, die folgende Parameterbrücksichtigen: Chemischer Sauerstoffbedarf, Phos-phor, Stickstoff, AOX, Quecksilber, Cadmium,Chrom, Nickel, Blei, Kupfer, Fischtoxizität.Informationen zur aktuellen Fassung bzw. Änderungenfinden sich unterhttp://www.bmu.de/gesetze_verordnungen/sitemap/site-map/5228.php bzw. http://bundesrecht.juris.de/bundes-recht/ bzw. für das EU-Recht unter http://eur-opa.eu.int/eur-lex/de.

AbwasseranfallZeitlich bezogene Abwassermenge eines Einwohners,einer Gemeinde oder eines Betriebes, in Volumenein-heit je Zeiteinheit (z. B. l/s, m3/h) angegeben.

Quelle: Lexikon der Abwassertechnik, 7.Auflage

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http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/

http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/

http://europa.eu.int/eur-lex/de

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Formelzeichen und Abkürzungen Zyklon ... Zyklon

Formelzeichen und Abkürzungen

Zeichen Definition Einheit

λw Widerstandsbeiwert –η dynamische Viskosität kg/(s⋅m), Ns/m2

ν Kinematische Viskosität oder Zähigkeit der Flüssigkeit

m2/s

ρ Lokale Dichte kg/m3

ρS Dichte des Feststoffteilchens kg/m3

A Oberfläche von Becken m2

AO Querschnittsfläche von Be-cken

m2

a Anzahl der Räumerarme –BB Belebungsbecken –C Konzentrationswert in Ab-

hängigkeit von der Eindick-zeit

l/m3

d Teilchendurchmesser m, cm, mmf Räumfaktor –F Froudezahl –

FD Densimetrische Froudezahl –g Erdbeschleunigung oder

Gravitationskonstantem/s2

h Charakteristische Länge oder Tiefe senkrecht zur Ge-schwindigkeitsrichtung

m

h1 Höhe der Klarwasserzone im Nachklärbecken

m

h2 Höhe der Trennzone im Nachklärbecken

m

h3 Höhe der Speicherzone im Nachklärbecken

m

h4 Höhe der Eindick- und Räum-zone im Nachklärbecken

m

hges Gesamtwassertiefe des Nachklärbeckens

m

hNB Beckentiefe mhr Räumschildhöhe m

ISV Schlammindex l/kg, ml/gL Beckenlänge m

MW Mischwasser –NB Nachklärbecken –n Räumfrequenz –Q Abwasserzufluss m3/dqA Flächenbeschickung m/h

QNB Zufluss Nachklärbecken m3/hQRS Rücklaufschlammfluss m3/hQS Schmutzwasserzufluss m3/h

QM Mischwasserzufluss m3/hqSV Schlammvolumenbeschi-

ckungl(m2/h)

QT,2h,max max. Trockenwetterabfluss als 2-h-Mittel

m3/h

qÜ Überfallschwellenbeschi-ckung

m3/(m⋅h)

R Hydraulischer Radius mr Beckenradius m

Re Reynoldszahl –RV Rücklaufverhältnis QRS/Qt

bzw. QRS/Qm–

tR Hydraulische rechnerische Aufenthaltszeit in Becken, Durchflusszeit

h

TSc Knickpunktkonzentration kg/m3, g/lTW Trockenwettervs Sinkgeschwindigkeit mm/s, cm/s, m/stE erforderliche Eindickzeit für

TSBSh

TSAB Trockensubstanzgehalt im Ablauf Belebungsbecken (Zulauf Nachklärbecken)

kg/m3

TSBB Trockensubstanzgehalt im Belebungsbecken

kg/m3

TSBS Trockensubstanzgehalt an der Nachklärbeckensohle

kg/m3

TSE Trockensubstanzgehalt im Ablauf des Nachklärbeckens

g/m3

TS0 Trockensubstanzgehalt im Zulauf zum Belebungsbecken

g/m3

TSO Trockensubstanzgehalt an der Eindickoberfläche

kg/m3

TSRS Trockensubstanzgehalt des Rücklaufschlammes

kg/m3

u Radiale bzw. horizontale Strömungsgeschwindigkeit allgemein

mm/s, cm/s, m/s

U Benetzter Umfang mVD für die Denitrifikation genutz-

ter Raumteil des Belebungs-beckens

m3

VN für die Nitrifikation genutzer Raumteil des Belebungsbe-ckens

m3

V Nutzinhalt von Becken m3

vr Räumgeschwindigkeit cm/sVSV Vergleichsschlammvolumen ml/l

Zeichen Definition Einheit

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G – xxvi DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Index

WW 52 - Index

A A2/O-Verfahren 5-93Abbau G-iAbbauprozess 5-8Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV) 8-36,

8-116Abfallklärverordnung (AbfKlärV) 8-27, 8-111abfiltrierbare Stoffe 3-11Abflussdaten 3-29Abflussmessung 3-28Abflussverhältnisse 2-18abiotische Faktoren 2-14, G-iAblauffeststofffracht 6-5Ableitung

– gereinigtes Abwasser aus Kleinkläranlagen 9-37

Abscheidegrad 6-6absetzbare Stoffe 3-10Absetzbecken

– Bemessung 4-24– hydraulischer Wirkungsgrad 4-29

Absetzbecken nach Hazen 4-29Absetzgeschwindigkeit 6-2Absetzgrube 9-9Absetzkurve 4-24Absetzverhalten 4-22Absetzvorgang 4-17Absetzwirkungsgrad 4-28Absetzzeit 4-25Abwasser 2-26, 3-3, G-i

– Definition 3-3– hygienische Parameter 3-9– physikalische und chemische Zusammenset-

zung 3-10– Verschmutzungsparameter 3-9

Abwasserabgabe 1-21, G-iAbwasserabgabengesetz (AbwAG) 1-21, 9-1, G-iAbwasserabgabepflicht 1-21Abwasseranfall 3-5, G-i

– empfohlene rechnerische ~ 9-5– tatsächlicher ~ 3-5, 9-5

Abwasserart G-iiAbwasserbehandlung G-iiAbwasserbeschaffenheit 3-3

– Kleinkläranlagen 9-6– Schwankungen 9-7

Abwasserbeseitigung G-iiAbwasserbeseitigungsanlage G-iiAbwasserbeseitigungspflicht G-iiAbwasserbiologie G-iiAbwassereinleitung G-iiAbwasserentsorgung G-iiAbwasserfiltration 7-11Abwasserganglinie 3-5Abwasserhebewerk

– MSR-Technik 5-122Abwasserpilz G-iiAbwasserreinigung 1-1, G-ii

– biologische ~ 5-1

– historische Entwicklung 1-3– mechanische ~ 4-1, 6-1– natürliche ~ 5-141– Verfahrensgestaltung 1-13– weitergehende ~ 1-17– Ziel 1-1

Abwasserreinigungsanlage G-iiiAbwasserteich 5-143Abwasserverband G-iiiAbwasserverordnung (AbwV) 9-2, G-iiiAbwasserverregnung 5-142, G-iiiAbwasserverrieselung G-iiiAbwasserversickerung G-iiiAbwasservorbehandlung

– Kleinkläranlagen 9-9Abwasserzusammensetzung 5-22, 5-29Abwasserzweckverband G-iiiAcinobacter 5-90Activated Sludge Model (ASM) 5-9, 5-44, 5-124ADP 5-90Adsorbat 7-37Adsorbens 7-37adsorbierbare organische Halogenverbindung (AOX)

3-19Adsorpt 7-37Adsorption 2-44, 7-36, G-iiiAdsorptionsgleichgewicht 7-37Adsorptionskinetik 7-40Adsorptiv 7-37aerob 5-4, G-iiiaerob stabilisierter Schlamm 8-6aerobe Abwasserreinigung G-ivaerobe Atmung 2-23aerobe Biofilmverfahren 5-137aerobe Klärschlammstabilisierung 8-74

– Bemessung nach ATV-DVWK A 131 5-131aerobe Respiration 2-23aerober Abbau 5-9, G-ivaerober heterotropher Abbau 5-29Aktivierung

– chemische ~ 7-41– thermische ~ 7-41

Aktivkohle 7-40Aktivtonerde-Adsorptions-Verfahren 5-98Alkalinität G-ivalkalisch reagierende Fällmittel 5-98Alkalität 3-12alternierend G-ivAlternierende Denitrifikation 5-86

– Denitrifikationsvolumina 5-133Aluminiumsulfat 5-100Ammonifikation 5-30, G-ivAmmonium 3-21Ammoniumoxidation 5-31anaerob 5-4, G-ivanaerobe Abwasserreinigung G-ivanaerobe Klärschlammstabilisierung 8-81anaerober Abbau G-ivAnnual Average Environmental Quality Standard

(AA-EQS) 2-70anorganische Nährstoffe 2-16anorganische Schadstoffe 3-23

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« Index – i

Index Abwasserbehandlung5. Auflage

anoxisch 5-4anthropogen G-ivAO-Verfahren 5-92AQEM European stream assessment program 2-63Archimedeszahl 4-19Arzneimittel 7-3Ästuar 2-7atmosphärische Deposition 2-29ATP 5-90ATS-Verfahren 8-78Aufstauspülung 7-14Ausbaugröße 3-31ausblasbare organische Halogenverbindung (POX)

3-19Ausfaulgrube 9-9, 9-11autotroph 5-4, G-iv

B Badewannenentleerung– Nachweis bei ~ 9-6

Badewannenstoß 9-44Bakterien G-ivBandbelüfter 5-111Bandfilterpresse 8-60Bandräumer 6-35Bandtrockner (Klärschlammtrocknung) 8-66Bardenpho-Verfahren 5-92Batch-Reactor 5-55Batchversuch 5-14Beckenhydraulik 4-29behandlungsbedürftiges Niederschlagswasser 3-3beheizte anaerobe Klärschlammstabilisierung 8-86behindertes Absetzen 6-1belebter Schlamm 8-5

– Sedimentationsverhalten 4-23Belebtschlamm G-vBelebtschlammmodell 5-44Belebungsanlage 5-61, G-v

– Bemessung nach ATV-DVWK A 131 5-127, 6-23

– Bemessungsablauf nach ATV-DVWK A 131 5-135

– Bemessungsbeispiel nach ATV-DVWK A 131 5-135

– Betriebsweise 5-59– Bilanzierung 5-61– im Aufstaubetrieb 5-88, 9-17– Kleinkläranlagen 9-14– kontinuierlich durchflossene ~ 9-14– mit aerober Schlammstabilisierung 5-131,

9-15– mit Membranfiltration 9-19– mit Nitrifikation 5-128– mit Nitrifikation und Denitrifikation 5-130– Nachklärung 6-1– ohne Nitrifikation 5-128– Phosphorelimination 5-88– Steuerung 5-116– Verfahren 5-79

Belebungsanlage im Aufstaubetrieb (Kleinkläranlagen) 9-17

Belebungsanlage mit Membranfiltration (Kleinkläranla-gen) 9-19

Belebungsbecken 5-61, G-v– Beckengröße 5-73– Bemessung 5-66– Bemessungsgrundlagen 5-18

Belebungsverfahren G-vbelüfteter Abwasserteich 5-147, G-vbelüfteter Sandfang 4-38Belüftung G-v

– Bemessung 5-107– MSR-Technik 5-122

Belüftungskonstante 5-109Belüftungskreisel 5-115Belüftungssysteme 5-111Belüftungsturbinen 5-115Bemessung nach dem Schlammalter 5-74

– ATV-DVWK A 131 5-127Bemessung nach der Schlammbelastung 5-73Bemessungsschlammalter 5-128Bemessungstemperatur 5-96, 5-128Benthal 2-11benthale Makrophytenvegetation 2-14bepflanzte Bodenfilter (Kleinkläranlagen) 9-31, G-vBeseitigung 8-2, 8-24Bewirtschaftungsplan 2-57, G-viBioabfallverordnung (BioAbfV) 8-28Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB) 3-14, G-viBiodegradierung 2-45Bio-Denipho-Verfahren 5-86Bio-Denitro-Verfahren 5-86Biofilm 2-11Biofilmverfahren 9-13, G-viBiokatalysator 5-8, G-vibiologische Abbaubarkeit 3-18biologische Abwasserreinigung 5-1, G-vi

– Kleinkläranlagen 9-13biologische Anreicherung 2-44biologische Klärschlammstabilisierung 8-74Biologische Phosphorelimination 5-89biologischer Abbau 2-45biologischer Überschussschlammanfall 8-15biotische Faktoren 2-9Biozönose 2-11, G-viBodenkörperfilteranlage (Kleinkläranlagen) 9-30Bodenschlamm 6-34Bodenschlammräumung 6-34Bogenrechen 4-8Bogensieb 4-10BSB5/CSB-Verhältnis 3-18Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung

(BBodSchV) 2-31, 8-31Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG) 8-31Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) 8-34

C Cadmium G-viCentridrytrockner (Klärschlammtrocknung) 8-66Chargen-Reaktor 5-55chemische Klärschlammkonditionierung 8-43chemische Klärschlammstabilisierung 8-73Chemische Phosphorelimination 5-98

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Index – ii DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Index

chemische Reaktion 5-5Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) 3-15, G-viichemischer Zustand 2-58, 2-60, 2-69Chemisch-physikalische Phosporelimination 5-98Chemisorption 7-36chemolithoautotroph 5-4chemoorganoheterotroph 5-4Chemostat 5-56, 5-61chemotroph 5-4Chrom G-viiCitronensäurezyklus 5-9CO2-Gehalt 5-43Coanda-Effekt 6-28Coandatulpe 6-28combined approach 2-55Completly Stirred Tank Reactor (CSTR) 5-56Co-Verbrennung (Klärschlammbehandlung) 8-122Co-Vergärung 8-100Crossflow-Betrieb 9-20CSB-Bilanz 5-76CSB-Fraktion 3-17Cyprinidengewässer 2-12

D Dead-End-Prinzip 9-20Dekanter (Klärschlammeindickung) 8-55, G-viiDenitrifikation 2-17, 5-37, G-vii

– alternierende ~ 5-86– Bemessung 5-77– Bemessung nach ATV-DVWK A 131 5-131– Einflussfaktoren 5-40– intermittierende ~ 5-84– Kaskaden~ 5-83– Milieubedingungen 5-37– MSR-Technik 5-123– nachgeschaltete ~ 5-87– simultane Nitrifikation/~ 5-82– vorgeschaltete ~ 5-80

Denitrifikationsfilter 7-29Denitrifikationsgeschwindigkeit 5-78Denitrifikationskapazität 5-132Denitrifikationsvolumina 5-131Denitrifikationswirkungsgrad 5-80Deponierfähigkeit 8-7Deponierung 8-35Deponieverordnung (DepV) 8-36Desinfektion 7-57Desintegration 8-45Desorption 7-36Destruent 2-10, G-viiDetergentien G-viiDetritus G-viiDeutsches Institut für Bautechnik (DIBt) 9-2, 9-43dezentrale Abwasserbehandlung 5-141, G-viiDichte (Schlammparameter) 8-9Dichtestrom- und Speicherzone 6-21Dichteströmung 4-32, G-viiiDichtestromzone 6-21Dickschlamm 8-6diffuse Quelle 2-26Direkteinleiter 3-3, G-viiiDortmundbecken 6-37

Dortmundbrunnen G-viiiDreikammer-Absetzgrube 9-9Druckbelüftung G-viiiDruckluftbelüftungssysteme 5-111duale biologische Klärschlammstabilisierung 8-93Düngemitteleintrag 2-28Düngemittelgesetz (DüMG) 8-29Düngemittelverordnung (DüMV) 8-29Düngeverordnung (DüV) 8-29Dünnschichttrockner (Klärschlammtrocknung) 8-66Dünnschlamm 8-6Durchgängigkeit 2-19Durchlaufeindicker 8-49Durchlaufspülung 7-14dynamische Simulation 5-44

E EASC-Verfahren 5-93EG-Abfallrahmenrichtlinie 8-23Eigenkontrolle (Kleinkläranlagen) 9-45Eigenüberwachungsmodell (Überwachung von Klein-

kläranlagen) 9-48Eindick- und Räumzone 6-22Eindickung (Klärschlammbehandlung) 8-46Eindickzeit 6-14, 6-23Eindickzone (Absetzvorgang) 6-1Einkammer-Absetzgrube 9-9Einleitung in Fließgewässer (Kleinkläranlagen) 9-37Einschichtfilter 7-14Eintragspfade 7-3Einwohnergleichwert 9-6, G-viiieinwohnerspezifische Fracht 3-25Einwohnerwert 3-24, 9-6Eisen(II)-Sulfat 5-99Eisen(III)-Chlorid 5-99Elektronenakzeptor 5-3Elektronendonator 5-3Emission G-viiiEmissionsprinzip 1-18endogene Atmung G-viiiendokriner Stoff G-ixenergetische Verwertung 8-24Energiegewinnung 5-3Entgasung (Klärschlammbehandlung) 8-126Entorgungspfade 7-3Entseuchung 8-72, 8-111Entsorgung 8-2entsorgungsorientierte Reststoffbehandlung 8-2Entspannungsflotation 8-52Entwässerung (Klärschlammbehandlung) 8-57Enzyme 5-8, G-ixerforderliche Denitrifikationskapazität 5-132erhöhte biologische Phosphorelimination 5-89Ernährungstyp 5-3Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 8-109Ertragskoeffizient 5-23

– Denitrifikation 5-38– Nitrifikation 5-32

Essener Langsandfang 4-36EU-Deponierichtlinie 8-36EU-Klärschlamm-Richtlinie 8-27eutropher See G-ix

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« Index – iii


Eutrophierung G-ixEU-Wasserrahmenrichtlinie 7-6Extended Anaerobic Sluge Contact (EASC-Verfahren)

5-93externe C-Quellen 5-40, 5-133

– MSR-Technik 5-123externe Störgrößen 5-118extrahierbare organische Halogenverbindung (EOX)

3-19

F Fäkalschlamm G-ixFäkalschlammabfuhr (Kleinkläranlagen) 9-47fakultativ 5-4Fällmittel 5-98, 5-101Fällmittelbedarf 5-102Fällschlammanfall 8-16Fällung 5-98, G-ixFällungsverfahren 5-104, G-ixFärbung (Schlammkennwert) 8-8Faulbehälter 8-89Faulgas G-ixFaulgasaufbereitung 8-100Faulgasgewinnung 8-72, 8-95Faulgasmenge 8-97Faulgasspeicherung 8-102Faulgasverwertung 8-95, 8-106Faulgaszusammensetzung 8-97Faulgrenze (technische ~) 8-87Faulschlamm 8-6, G-ixFaulung 8-81, G-xFaulverhalten 8-7Fauna G-xFestbettanlage

– getauchte ~ 9-26Festbettverfahren 7-44Festbett-Vergasung 8-125Feststoffbilanz 6-5Feststofffluss 6-5Feststoffgehalt 3-10Feststoffhaushalt 2-18Feststoffsuspension

– Sedimentationsverhalten 4-22Filterbettbelüftung 7-27Filtergeschwindigkeit 7-16, 8-11Filterpresse 8-58Filterrückspülwässer

– MSR-Technik 5-122Filterspülung 7-16Filtrat 8-45Filtration G-xFischfauna 2-9

– Bewertung 2-65Flächenbeschickung 4-26, 6-13flächendeckende Druckluftbelüftung 5-112Flächenfiltration 7-13Fliehkraftsedimentation 4-17Fließarten 4-31Fließgewässer 2-5, G-x

– Biozönosen 2-11Fließgewässertyp 2-21flockende Suspension

– Sedimentationsverhalten 4-23Flockung 4-23, 5-98, G-xFlockungsfiltration 5-106, 7-11, 7-12Flockungshilfsmittel (Schlammkonditionierung) 8-43Flockungsmittel G-xFlockungsmittel (Schlammkonditionierung) 8-43,

8-44Flockungsphase (Absetzverhalten) 6-1Flotation (Klärschlammbehandlung) 8-52Flotation (Schlammkonditionierung) G-xFlügelscherfestigkeit 8-7Flugstrom-Vergasung 8-125Flusseinzugsgebiet 2-58Flussgebietseinheit 2-58Formfaktoren (Rechen) 4-5freies Absetzen 6-1Fremdwasser 3-3, G-x

– Kleinkläranlagen 9-6Fremdwasserabfluss 3-5, 3-7Frischschlamm 8-6Froude-Zahl 4-30Fuzzy-Control 5-125Fuzzy-logic 5-125Fuzzy-Regler 5-125

G gefährlicher Stoff G-xGeiger-Einlauf 6-29gelöste Stoffe 3-11gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) 3-18gelöster Sauerstoff G-xGeruch (Schlammkennwert) 8-8Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff (TOC)

3-18Gesamtphospor 3-22Gesamtstickstoff 3-21getauchte Festbettanlage (Kleinkläranlagen) 9-26getrennt aerobe Klärschlammstabilisierung 8-78getrennte Umwälzung und Belüftung 5-114Gewässer G-xGewässer erster Ordnung 2-5Gewässer zweiter Ordnung 2-5Gewässerbelastung 2-1, G-x

– Belastungsquellen 2-25– durch Abwässer aus Berbau 2-27– durch Abwässer aus der Energiewirtschaft

2-27– durch atmosphärische Deposition 2-29– durch Haushaltsabwasser 2-26– durch Industrie- und gewerbliches Abwasser

2-26– durch Land- und Forstwirtschaft 2-28– durch Regenentlastungen 2-28– durch Schifffahrt, Fischzucht und Freizeit/Tou-

rismus 2-29– Grundwasser 2-30– Ist-Situation 2-72– nichtstoffliche ~ 2-30

Gewässerbewirtschaftung G-xiGewässerdefinition 2-3Gewässergüteklasse G-xiGewässergütemodell G-xi

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Index – iv DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Index

Gewässernutzung G-xiGewässerschutz 1-1Gewässertyp 2-19gewerblicher Abwasseranfall 3-6gewerbliches Abwasser 2-26, 3-3, G-xiGlührückstand 8-10, G-xiGlühverlust 3-12, 8-7, 8-8, 8-10, G-xiGrauwasser 1-7Greiferrechen 4-8Grobentschlammung 4-46Größenklasse 3-31Grundstückskläranlage 9-1Grundwasser 2-3, G-xi

– Biozönosen 2-24– Reinigungsprozesse 2-50

Grundwasserbildung 2-4Grundwasserkörper 2-58

– Zustandsbewertung 2-60Grundwasserneubildung 2-23Grundwasserspiegelabsenkung 2-31Grundwasserverordnung (GrundwV) 2-31Grünsalz 5-99

H Harkenrechen 4-8Härte 5-42Hauptstromverfahren 5-92Hauskläranlage 9-1häuslicher Abwasseranfall 3-5häusliches Abwasser 2-26, 3-3, G-xii

– Zusammensetzung 3-23Heizwert 8-7, 8-8, 8-10Hemmstoffe

– Denitrifikation 5-41– Nitrifikation 5-36– Wachstumsprozess 5-20

Henri-Gleichung 5-17Henry-Gesetz G-xiiHerbizid G-xiiheterotroph 5-4, G-xiiHochschulansatz 5-127horizontal durchströmte Nachklärbecken 6-9, 6-26horizontal durchströmter bepflanzter Bodenfilter 9-32Humanarzneimittelwirkstoffe 7-5humantoxikologische Wirkung 2-52hydraulische Berechnung 3-30hydraulische Kennzahl 4-29hydraulische Kläranlagenbelastung 3-5hydraulische Überlastung (Kleinkläranlagen) 9-6hydraulischer Radius 4-29hydraulischer Wirkungsgrad (Absetzbecken) 4-29Hydrolyse 5-9, 5-25hyporheisches Interstitial 2-23

I idealer Reaktor 5-55ideales Absetzbecken 4-24Imhoff-Trichter 3-10Immissionsprinzip 1-19Indirekteinleiter 3-3, G-xiiindustrielles Abwasser 2-26, 3-3, G-xiiInertisierung 8-115

integrierter Ansatz 2-55Intermittierende Denitrifikation 5-84

– Denitrifikationsvolumina 5-132interne Störgrößen 5-118ISAH-Verfahren 5-93IST-Belastung 3-27

J JHB-Verfahren 5-92

K Kalkfällung 5-100Kalkmilch 5-100Kammerfilterpresse 8-59, G-xiikapillare Fließzeit 8-11Kaskadendenitrifikation 5-83Kjeldahl-Stickstoff 3-21Kläranlage G-xiiiKlärschlamm 8-1, G-xiii

– als Brennstoff 8-116Klärschlammarten 8-5Klärschlammbehandlung 8-39, G-xiii

– Kleinkläranlagen 9-41Klärschlammbeschaffenheit 8-6Klärschlammeindickung 8-46, G-xiiiKlärschlammentseuchung 8-72, 8-111Klärschlammentsorgung 8-21

– Deponierung 8-35– landschaftsbauliche ~ 8-30– landwirtschaftlich ~ 8-25– Mehrkammer-Absetzgrube 9-11– Mehrkammer-Ausfaulgrube 9-12– Rechtsnormen 8-23– thermische ~ 8-33

Klärschlammentwässerung 8-57, G-xiii– natürliche ~ 8-57

Klärschlamminertisierung 8-115Klärschlammkompostierung 8-30, 8-80, G-xiiiKlärschlammkonditionierung 8-43Klärschlammmengen 8-15Klärschlammstabilisierung 8-71, G-xiii

– aerobe ~ 8-74– anaerobe (beheizte) 8-86– anaerobe (unbeheizte) 8-86– anaerobe ~ 8-81– biologische ~ 8-74– chemische ~ 8-73– duale biologische ~ 8-93– Faulung 8-81– getrennt aerobe ~ im flüssigen Aggregatzustand

8-78– Kompostierung 8-80– simultane aerobe ~ 8-76, 9-15– thermische ~ 8-73– thermophile anaerobe ~ 8-86

Klärschlammsuspension 8-40Klärschlammtrocknung 8-63, G-xiiiKlärschlammverbrennung 8-33, 8-116, 8-122,

G-xiiiKlärschlammvererdung 9-41Klärschlammvererdungsbeete G-xivKlärschlammvergasung 8-125

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« Index – v


Klärschlammverordnung (KVO) 8-27, G-xivKlärschlammverwertung

– aus Kleinkläranlagen 9-42– landschaftsbauliche ~ 8-30– landwirtschaftlich ~ 8-25– landwirtschaftliche ~ 8-111– thermische ~ 8-33, 8-122

Klarwasserzone 6-21Kleinbelebungsanlagen 9-14Kleineinleitungen 9-1Kleinkläranlagen 9-1, G-xiv

– Ableitung des gereinigten Abwassers 9-37– Abwasservorbehandlung 9-9– bauliche Zulassung 9-43– Betrieb und Überwachung 9-45– biologische Abwasserreinigung 9-13– Klärschlammbehandlung 9-41– Verfahren 9-4

Kohlenstoffelimination– Sauerstoffverbrauch 5-107

Kohlenwasserstoff G-xivkombinierter Ansatz 2-55Kommunalabwasser-Richtlinie 1-17kommunales Schmutzwasser G-xivKommunalmodell (Überwachung von Kleinkläranla-

gen) 9-49kompostierte Klärschlämme 8-30Kompressibilität (Schlammparameter) 8-7, 8-11,

G-xivKonditionierung (Klärschlammbehandlung) 8-43konkurrierende Hemmung 5-21Konsument 2-10, G-xivKontakttrocknung (Klärschlammtrocknung) 8-68kontinuierlich durchflosse Belebungsanlage (Kleinklär-

anlage) 9-14Kontinuitätsgleichung G-xivKonvektionstrocknung (Klärschlammtrocknung) 8-67Konzentrationsgifte 3-23Kornkohle 7-42Kosten (Abwasserfiltration) 7-21Krankheitserreger 8-7, 8-14Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG)

8-23Kristallisations-Verfahren 5-98Kumulationsgifte 3-23Küstengewässer 2-7, G-xiv

L Ländergemeinschaft Abfall (LAGA) 8-32Landeswassergesetz (LWG) 1-18ländlich strukturierte Gebiete 9-1landschaftsbauliche Klärschlammverwertung 8-30landwirtschaftliche Klärschlammverwertung 8-25,

8-111landwirtschaftliches Schmutzwasser G-xivLangsandfang 4-35Lebensraum Gewässer 2-11Lineweaver-Burk (Methode nach ~) 5-17lithotroph 5-4Litoral 2-6LoPrOx-Verfahren 8-130

M Makrophyten 2-9– Bewertung 2-65

Makrophytenvegetation 2-12Makrozoobenthos 2-9, 2-13

– Bewertung 2-62maschinelle Klärschlammeindickung 8-54maschinelle Klärschlammentwässerung 8-58Maßnahmenprogramme (EU-WRRL) 2-57mathematisches Modell 5-44maximaler Mischwasserzufluss 6-11Maximum Allowable Concentration Environmental

Standard (MAC-EQS) 2-70Maximum Permissable Addition (MPA) 2-70mechanisch-biologische Restabfallbehandlungsanlage

(MBA) 8-35mechanische Abwasserreinigung 4-1, 6-1, G-xvMehrkammer-Absetzgrube 9-9Mehrkammer-Ausfaulgrube 9-11Mehrkammergrube 9-9Mehrschichtfilter 7-14, 7-48Membranfilterpresse 8-59Membranfiltration G-xvMembranfiltration (Belebungsanlage mit ~) 9-19Membrantechnik G-xvMembrantechnologie 7-24Membranverfahren G-xvmengenmäßige Belastung 2-25mengenmäßiger Zustand 2-60mesophile anaerobe Schlammstabilisierung 8-86mesotropher See G-xvMethode nach Lineweaver-Burk 5-17Michaelis-Menten-Beziehung 5-13mikrobieller Abbau 2-45Mikrofiltration 7-25, 9-19Mikroorganismen 5-3Mikroverunreinigungen 7-3Milieubedingungen 5-4Mindestanforderungen (kommunale Abwasserreini-

gung) 1-18, 9-2Mindestfließgeschwindigkeit

– Rechen 4-5Mindestsäurekapazität 5-43Mineralisation 2-45Mischabwasser G-xvMischbiozönose 5-4Modell G-xvmodellbasierte MSR-Konzepte 5-124Monod-Kinetik 5-8, 5-11Monoklärschlammverbrennung 8-118Morphologie 2-18morphologische Belastung 2-25MSR-Technik 5-116, 7-21Muldensieb 4-10Müllverbrennungsanlage 8-123

N Nacheindickung 8-46Nachfällung 5-106Nachgeschaltete Denitrifikation 5-87Nachklärbecken 6-1, G-xv

– bauliche Gestaltung 6-24

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Index – vi DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Index

– Beckenoberfläche 6-13– Beckentiefe 6-20, 6-23– Bemessung 6-10– Bemessungsablauf 6-23– horizontal durchströmt 6-9, 6-26– Hydraulik 4-32, 6-4– Schlammräumsysteme 6-35– vertikal durchströmt 6-10, 6-37– Zonen 6-21

Nachklärung 5-64– Bauarten 6-7– Belebungsanlagen 6-1– Tropfkörper 6-41– Überwachung 6-39

Nachnitrifikation 7-27Nachweis bei Badewannenentleerung 9-6Nährstoffe 2-16, 5-3, 8-7, 8-13, G-xvNanofiltration 7-25Nassoxidation 8-128nassoxidative Verfahren (Klärschlammbehandlung)

8-128Nassschlamm 8-6natürliche Abwasserreinigung 5-141natürliche Klärschlammentwässerung 8-57naturnahe Abwasserreinigungsverfahren 5-141,

G-xv– mit im Boden fixierten (sessilen) Mikroorganis-

men 5-142– mit suspendierten Mikroorganismen 5-143

Nebenstromverfahren 5-92nicht absetzbare Schwebestoffe 3-10nicht behandlungsbedürftiges Niederschlagswasser

3-3nicht konkurrierende Hemmung 5-21Niederschlagsabfluss 3-5

– Zusatzbelastung des Schlammanfalles durch ~ 8-18

Niederschlagswasser 3-3, G-xv– Behandlungsbedürftigkeit 3-3

Nitratation 5-31, 5-32Nitratatmung G-xviNitratbilanz 5-78

– Beispiel 5-134Nitrifikant G-xviNitrifikation 2-17, 5-31, G-xvi

– Bemessung 5-75– Einflussfaktoren 5-34– Kleinkläranlagen 9-16– MSR-Technik 5-122– Sauerstoffverbrauch 5-108– simultane Nitrifikation/Denitrifikation 5-82

Nitrifikationshemmer G-xviNitritation 5-31, 5-32

O Oberflächen limitierte Reaktionen 5-26Oberflächenbelüftung G-xviOberflächenbelüftungssysteme 5-114Oberflächengewässer

– Umweltqualitätsnormen 2-67– Zustandsbewertung 2-62

Oberflächenwasserkörper 2-58

– Zustandsbewertung 2-58oberirdisches Gewässer G-xviobligat 5-4ökologischer Zustand 2-58, 2-71Ökosystem G-xvioligosaprop G-xvioligotropher See G-xviOptimierte Flockungsfiltration 7-23organisch G-xviorganisch gebundener Kohlenstoff 3-18organisch gebundener Stickstoff 3-21organische Nährstoffe 2-17organische Säuren 8-7, 8-8, 8-12organische Schadstoffe 3-23organotroph 5-4Ortho-Phosphat 3-22, 5-89Osmoregulation G-xviOsmose G-xvii

P P/R-Verhältnis 2-11– Störung durch stoffliche Belastungen 2-36

Parasit G-xviiPasteurisierung G-xviipathogene Keime 3-9Pelagial 2-6Pflanzenbeete 9-41Pflanzenkläranlagen 9-31, G-xviiPfropfenstromreaktor 5-57Phosphatelimination G-xviiPhosphatfällung 5-98

– MSR-Technik 5-122phosphatspeichernde Mikroorganismen 5-89Phosphor 5-22, G-xviiPhosphorelimination 5-88, 7-11, G-xviii

– biologische ~ 5-89– chemische ~ 5-98– chemisch-physikalische ~ 5-98

Phosphorkreislauf 2-16Phosphorverbindung 3-22Phostrip-Verfahren 5-94Photosynthese 2-9phototroph 5-4pH-Wert 2-16, 3-12, G-xvii

– Einfluss auf Denitrifikation 5-41– Einfluss auf Nitrifikation 5-36– Einfluss auf Wachstumsprozess 5-20– Maßnahmen 5-43– Schlammparameter 8-7, 8-8, 8-12

physikalische Klärschlammkonditionierung 8-45Physisorption 7-36Phytobenthos 2-9

– Bewertung 2-65Phytoplankton 2-9, 2-12, 2-13, G-xviiiPlankton 2-9, G-xviiiPlanung 3-27Plattenbelüfter 5-113Plausibilitätskontrolle 3-28Plug Flow Reactor 5-57Poly-Phosphat 5-89polysaprob G-xviiipolytropher See G-xviii

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« Index – vii


Primärproduzent G-xviiiPrimärschlamm 3-10, 8-5, G-xviiiPrimärschlammanfall 8-15prioritär gefährliche Stoffe 2-69prioritärere Stoffe 2-69Produktionsgeschwindigkeit 5-12Profundal 2-6Prozessgeschwindigkeit 5-6Prozessmatrix 5-62Prozesswasser

– MSR-Technik 5-123Puffervermögen 5-20Pulverkohle 7-44Pulverkohle-Adsorption (PAC) 7-47Punktquelle 2-25Pyrolyse G-xviiiPyrolyse (Klärschlammbehandlung) 8-126

Q Qualitätssicherung Landbauliche Abfallverwertung (QLA) 8-112

Quecksilber G-xixQuelle G-xixQuellwasser 2-5

R radial durchströmte Nachklärbecken 6-9Rauchgas G-xixRauheit G-xixRaumbelastung 5-67Raumfilter 7-14, 7-27Raumfiltereffekt 7-12Räumintervall

– Mehrkammer-Absetzgrube 9-11– Mehrkammer-Ausfaulgrube 9-12– Rechen 4-4

Reaktion 0. Ordnung 5-8, 5-15Reaktion 1. Ordnung 5-8Reaktion 2. Ordnung 5-8Reaktion n. Ordnung 5-8, 5-16Reaktionsgeschwindigkeit 5-5Reaktionskonstanten

– Denitrifikation 5-40– heterotroph aerober Abbau 5-30– Nitrifikation 5-34

Reaktortypen 5-55realer Reaktor 5-55, 5-59Rechen 4-3, G-xix

– Bauarten 4-7– Bemessung 4-4– MSR-Technik 5-122

Rechengut 4-3, 4-11– Behandlung 4-13– Beseitigung 4-16– Verwertung 4-15

Rechengutanfall 4-12Rechengutentwässerung 4-13Rechengutwäsche 4-14Redoxpotential G-xixRedox-Reaktion 5-3Reduzent 2-10Referenzbedingungen (EU-WRRL) 2-59

Regelsystem (MSR-Technik) 5-120Regenwasserabfluss 3-5Regler (MSR-Technik) 5-121Restdenitrifikation 7-29Restnitrifikation 7-27Reststoffe der Abwasserreinigung 8-1Reststoffentsorgung 8-2Reynoldszahl 4-19, 4-29, G-xxRieselfeld 5-142River Continuum Concept 2-13Röhrenreaktor 5-57Rohschlamm 8-6, G-xxRotationstauchkörper (Kleinkläranlagen) 9-24Rückführrate 5-80Rücklaufschlamm 5-80, G-xx

– MSR-Technik 5-123– Trockensubstanzgehalt 6-6, 6-14

Rücklaufschlammfracht 6-5Rücklaufverhältnis 5-66, 6-5, 6-16Rührkessel 5-56Rührkesselkaskade 5-57

S Sachverständigenmodell (Überwachung von Kleinklär-anlagen) 9-49

Salmonidengewässer 2-12Sandfang 4-35, G-xx

– belüfteter ~ 4-38– MSR-Technik 5-122

Sandfanggut 4-41– Behandlung 4-42– Verwertung 4-43

Sandfanggutanfall 4-42Sandfanggutwäsche 4-43Sandfangräumung 4-41Saprobien 2-62, G-xxSaprobienindex 2-63Saprobienstufe 2-63Saprobiensystem G-xxsauer reagierende Fällmittel 5-98Sauerstoff 2-15, G-xxSauerstoffaufnahme 5-109Sauerstoffbedarf G-xxSauerstoffdefizit G-xxSauerstoffeintrag 5-107

– Temperaturabhängigkeit 5-110– Verfahren 5-111

Sauerstoffkonzentration– Einfluss auf Denitrifikation 5-41– Einfluss auf Nitrifikation 5-36– Einfluss auf Wachstumsprozess 5-19

Sauerstoffrückgewinn durch Denitrifikation 5-39Sauerstoffsättigung G-xxiSauerstoffsättigungswert 5-109Sauerstoffverbrauch 5-29, 5-107

– heterotroph aerober Abbau 5-29– Kohlenstoffelimination 5-107– Nitrifikation 5-32

Sauerstoffzehrung G-xxiSauerstoffzufuhr 5-107, 5-109Saugräumer 6-35Säurekapazität 3-12, G-xxi

STUD

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Index – viii DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Index

– bei chemischer Phosphorelimination 5-103– Veränderung durch Stickstoffumwandlung

5-42Säureverbrauch 8-7, 8-8, 8-13SBR-Anlagen 5-59, 5-88, 9-17Schadeinheit 1-21, G-xxiSchadstoffakkumulation 2-44Schadstoffe 7-7, 8-7, 8-13, G-xxiSchadstofffracht 2-31, 2-43Scheibentrockner (Klärschlammtrocknung) 8-66Schichtung G-xxischießender Fließvorgang 4-31Schildräumer 6-35Schlammalter 5-70, G-xxi

– Bemessung nach dem ~ 5-74, 5-127– Bemessungs~ 5-128

Schlämmanalyse G-xxiSchlammbehandlung G-xxiSchlammbelastung 5-14, 5-67

– Bemessung nach der ~ 5-73– Einfluss auf Reinigungsleistung 5-73

Schlammeindickung G-xxiSchlammentwässerung G-xxiSchlammindex 6-2, 6-12Schlammkennwerte 8-8Schlammkompostierung G-xxiSchlammliste 8-15, G-xxiSchlammparameter 8-7Schlammproduktion 5-67

– chemische Phosphorelimination 5-102Schlammräumung

– ~systeme 6-35– Bemessung 6-36

Schlammrückführung 5-80– Bilanzierung 5-64

Schlammstabilisierung G-xxiiSchlammvolumen G-xxiiSchlammvolumenindex 5-73, G-xxiiSchlammwasserrückführung 7-20Schmutzwasser G-xxiiSchmutzwasserabfluss 3-5, G-xxiiSchmutzwasseranfall G-xxiiSchneckenpresse (Klärschlammeindickung) 8-55Schnittstellen (MSR-Technik) 5-126Schönungsteich G-xxiiSchwel-Brenn-Verfahren 8-126Schwerkraftsedimentation 4-17Schwermetalle 3-23Schwimmschlamm 6-32, G-xxiiSchwimmschlammräumung 6-32Sedimentation 4-17, G-xxiiSedimentationsverhalten 4-22Seentyp 2-22Sekundärschlamm 8-5, G-xxiiSelbstreinigung G-xxiiSelbstreinigungswirkung 2-37, 5-143Sequencing Batch Reactor (SBR) 5-59, 5-88, 9-17Sickergraben 9-37, G-xxiiSickergrube 9-38Sieb 4-9Siebgut 4-11Siebgutanfall 4-13

Siebreaktor (Klärschlammeindickung) 8-54Siebrechen 4-9Simulation G-xxiisimultane aerobe Klärschlammstabilisierung 8-76,

9-15Simultane Denitrifikation

– Denitrifikationsvolumina 5-132Simultane Nitrifikation/Denitrifikation 5-82Simultanfällung 5-105, G-xxiiSinkgeschwindigkeit 4-18, G-xxiiSkimmrinne 6-33Solartrockner (Klärschlammtrocknung) 8-66, 8-70Sorption G-xxiiiSpeicherzone 6-21spezifischer Filtrationsrückstand 8-8spezifischer Filtrationswiderstand 8-7, 8-11Spitzenabfluss 9-5stabilisierter Schlamm G-xxiiiStabilisierung 8-71, G-xxiiiStabwalzen 5-115Standeindicker 8-49START-Studie 7-4stationärer Zustand 5-61statische Klärschlammeindickung 8-48stehende Gewässer 2-6

– Biozönosen 2-13Stellgrößen (MSR-Technik) 5-119Stengel-Einlauf 6-29Sterberate 5-26Steuersystem (MSR-Technik) 5-120Steuerung (MSR-Technik) 5-116Stickstoff 5-22, G-xxiiiStickstoffelimination 5-30, 5-44, 7-27

– MSR-Technik 5-123– Verfahren 5-79

Stickstoffkreislauf 2-17, 3-20Stickstoffverbindung 3-19Stöchiometrie 5-5stöchiometrische Koeffizienten 5-5stöchiometrische Matrix 5-7Stofffracht G-xxiiiStofffrachtbilanz G-xxiiistoffliche Belastungen 2-25

– Auswirkungen 2-35– Maßnahmen 2-75

stoffliche Verwertung 8-24Stoffwechsel G-xxiiiStokescher Bereich 4-19Störgrößen (MSR-Technik) 5-118Stoßfaktor 5-108Strahlungstrocknung (Klärschlammtrocknung) 8-70strömender Fließvorgang 4-31Struktur (Schlammkennwert) 8-8Stufenrechen 4-9Stuttgarter Einlauf 6-30Substratverbrauch 5-23Summationsgifte 3-23Summenbestimmungsmethoden 3-13suspendierte Mikroorganismen G-xxiiiST

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« Index – ix


T Tagesfracht 3-29Tauchkörperanlage G-xxiiiTauchtropfkörper G-xxiiiTauchwand 6-29Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA

Luft) 8-34technische Faulgrenze 8-87Tellerbelüfter 5-113Temperatur 2-16, 3-11

– Einfluss auf Denitrifikation 5-41– Einfluss auf Nitrifikation 5-34– Einfluss auf Wachstumsprozess 5-19– Ursache für ~schwankungen 3-12

Tenside G-xxiiiTertiärschlamm 8-5, G-xxiiithermische Klärschlammkonditionierung 8-45thermische Klärschlammschlammbehandlung 8-116thermische Klärschlammstabilisierung 8-73thermische Klärschlammverwertung 8-33thermophile anaerobe Schlammstabilisierung 8-86Thermoselect-Verfahren 8-127totaler Kjeldahl-Stickstoff (TKN) 3-21Trennzone 6-21Trichterbecken 6-37Trinkwasser 2-4, G-xxiiiTrockengut 8-6Trockenrückstand 8-7, 8-8, 8-9, G-xxivTrockensubstanz G-xxivTrockensubstanzgehalt 6-5, 6-16, 8-9Trockensubstanzgehalt im Rücklaufschlamm 6-6,

6-14Trockenwetterabfluss 3-5Trocknung (Klärschlammbehandlung) 8-63Trommelsieb 4-11, G-xxivTrommeltrockner (Klärschlammtrocknung) 8-67Tropfkörper G-xxivTropfkörper (Kleinkläranlagen) 9-22Tropfkörpernachklärbecken 6-41Tropfkörperschlamm 8-5Trophie G-xxivTrophiegrad G-xxivTrophiestufe 2-9Trübung 3-11Tubularreaktor 5-57

U Übergangsgewässer 2-7Übergangszone (Absetzvorgang) 6-1Überschussschlamm 8-5, G-xxiv

– MSR-Technik 5-123– Zusammensetzung 5-68

Überschussschlammabzug 5-71Überschussschlammanfall 5-67, 8-15Überwachung 5-116Überwachungsmodelle (Kleinkläranlagen) 9-48Überwachungswerte 1-17, 5-116UCT-Verfahren 5-92Uferzone 2-19Ultrafiltration 7-25, 7-66Umkehrosmose 7-25Umkippen (stehende Gewässer) 2-36

Umlaufrechen 4-8Umsatzrate 5-5Umwandlungsgeschwindigkeit (beobachtete ~) 5-6unbeheizte anaerobe Klärschlammstabilisierung 8-86unbelüfteter Abwasserteich 5-143, G-xxivUV-Bestrahlung 7-24

V van der Waal’sche Kräfte 7-36Ventilationstrockner (Klärschlammtrocknung) 8-66Verbrennung (Klärschlammbehandlung) 8-116Verdünnung 2-31, 2-43, G-xxivVerflüchtigung 2-43Vergasung (Klärschlammbehandlung) 8-125Vergleichschlammvolumen 6-2Verödung G-xxivVerschmutzung G-xxivVersickerung (gereinigtes Abwasser aus Kleinkläranla-

gen) 9-37VerTech-Verfahren 8-129Verteilung 2-31, 2-43vertikal durchströmte Nachklärbecken 6-10, 6-37vertikal durchströmter bepflanzter Bodenfilter 9-32Verweilzeit G-xxivVerwertung 8-2, 8-24Viren G-xxvViskosität (Schlammparameter) 8-9Voreindickung 8-46Vorfällung 5-104Vorfluter G-xxvVorgeschaltete Denitrifikation 5-80

– Denitrifikationsvolumina 5-133Vorklärbecken 4-45, G-xxvVorklärung 4-45Vorsorgeprinzip 7-8

W Wachstumsprozess 5-11– Einflussfaktoren 5-18

Wachstumsrate 5-12Wasserabtrennung (Klärschlammbehandlung) 8-40Wasserblüte G-xxvwassergefährdende Stoffe G-xxvWassergehalt 8-8Wasserhärte 2-16Wasserhaushaltsgesetz (WHG) 1-18, G-xxvWasserkörper 2-58Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) 1-1, 2-55Wasserrecht 1-17, G-xxvwasserrechtliche Erlaubnis 9-2Weitergehende Abwasserreinigung 1-17, 7-1

– Kleinkläranlagen 9-4weitergehende Abwasserreinigung G-xxvWeitergehende Phosphorelimination 7-11Weitergehende Stickstoffelimination 7-27Wirbelschichtofen (Klärschlammverbrennung) 8-120Wirbelschichttrockner (Klärschlammtrocknung) 8-70Wirbelschicht-Vergasung 8-125Wirbel-Schwebebett-Anlage (Kleinkläranlagen) 9-28Wirkungsgrad 5-66wissen-basierte MSR-Konzepte 5-124

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Index – x DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«


Index

Y Yield-Konstante 5-23

Z zentrale Abwasserbehandlung 5-141Zentrat 8-45Zentrifuge G-xxv

– Klärschlammeindickung 8-55– Klärschlammentwässerung 8-61

Zoobenthos 2-9Zooplankton 2-9, 2-13Zufluss G-xxv

– MSR-Technik 5-122Zweikammer-Absetzgrube 9-9zweistufige Nitrifikation 7-28Zyklon G-xxv

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DWA/Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« Index – xi

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