kennzahlen für die biologische/chemische phosphorentfernung

Kennzahlen für die biologische/chemische Phosphorentfernung

Dr. Brigitte NikolavcicAmt der Burgenländischen Landesregierung

KAN SprechertagPregarten, 9.-10.Sept. 2009

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Einleitung

Seit etwa 20 Jahren gezielte P-Entfernung auf österreichischen Kläranlagen 1991 - Erste Emissionsverordnung für kommunales

Abwasser 2009 – Stand der Technik für P-Entfernung auf den

meisten KA erreicht:Herkunft:

Nahrungsmittel (Ausscheidungen und Speisereste) und Reinigungsmittel. Gewerbe- und Industrieabwasser sind häufig Phosphor-arm

Rein häusliches Abwasser 1,6 - 2 g P/(E.d)Kommunales Abwasser im Mittel 1,5 g P/(EW.d)

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P auf der Kläranlage

Zulauf – im Mittel 1,5 g P/(EW.d) bzw. 6-10 mg/LNährstoffbedarf für den Schlammaufbau

BSB : N : P = 100 : 5 : 1P für die Biomasse 0,6 g P/(EW.d)

„Überschuss“ 0,9 g P/(EW.d)Entfernen durch

Fällung Vermehrte Bio-P

Der Rest ist im Ablauf <1 mg/L

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P-Ströme auf der Kläranlage – Beispiel

Zulauf1,5 g/EW.d

6-10 mg/L

Ablauf0,25 g/EW.d

< 1 mg/L

= Klärschlamm1,25 g/EW.d

0,25 1,1

0,1

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P-Entfernung – durch FällungFe- oder Al-Salze

Bio-P (vermehrte biologische P-Entfernung)Anreicherung von P-speichernden BakterienBakterien enthalten wesentlich mehr Phosphor als im

„normalen“ Belebtschlamm.Achtung: Rücklösung von PO4 vermeiden (d.h.

Schlammbett im NKB sollte flach oder nicht messbar sein, ÜS maschinell eindicken)

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Kennzahlen

Eine Kennzahl enthält eine zahlenmäßige, wesentliche Information.

VoraussetzungRichtige Datenbasis (Messwerte)Ausreichend lange ZeiträumeÜberprüfung z.B. durch P-Bilanz, Ringtests

Plausibilitätsprüfung mit P-BilanzGesamt-P im Zu- und im Ablauf gehört zur

StandardanalytikGesamt-P im Schlamm – Klärschlammzeugnisse.

Anm.: Gesamt-P = 0,44*Gesamt-P (als P2O5)

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Kennzahlen – P-Bilanz

P-BilanzEmpfehlung Mindestzeitraum – 1 Monat

Gesamt-P-FrZULAUF Gesamt-P-FrABLAUF

P-FrKLÄRSCHLAMM

Gesamt-P-FrZulauf = Gesamt-P-FrAblauf + P-FrKlärschlamm

z.B. als Monatsmittelwert [kg/d]

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Kennzahlen – P-Bilanz

P-Bilanz zur Kontrolle des Schlammanfalls (TS)Empfehlung Mindestzeitraum – 1 Monat

Gesamt-P-FrZULAUF Gesamt-P-FrABLAUF

P-FrKLÄRSCHLAMM

QÜS.TSÜS = (Gesamt-P-FrZULAUF – Gesamt-P-FrABLAUF)/(P/TS)

QÜS.TSÜS = entfernte P-Fr /(P/TS)

QÜS.TSÜS = (Gesamt-P-FrZULAUF – Gesamt-P-FrABLAUF)/(P/TS)

QÜS.TSÜS = entfernte P-Fr /(P/TS)

z.B. als Monatsmittelwert [kg/d]P/TS P-Gehalt im Klärschlamm bezogen auf die Trockenmasse, [kg/kg oder %]

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Kennzahlen – Spezifische Fällmittelmenge (ß-Wert)

ß=1 : Es wird genau so viel Fällmittel dosiert, wie theoretisch erforderlich ist (stöchiometrische Fällung).

Es bilden sich auch andere Verbindungen, z.B. Hydroxide. Fällmittel ist nicht zu 100 % wirksam.

Auch nicht fällbare P-Verbindungen im Abwasser vorhanden.

)PP(Gesamtmol

Fällmetallmol

Überschuss-Phosphormol

Fällmetallmolβ

SCHLAMMZULAUF

PSCHLAMM …P-Bedarf für den Schlammaufbau

Phosphormol

Fällmittelmol

Pkg

1,15Al kg 0,555Fekgβ

Umrechnung von kg/kg auf mol/mol:

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Kennzahlen –Umrechnung von Fällmittel auf Wirksubstanz

Wirksubstanz in den Fällmitteln: Tabelle im ÖWAV Arbeitsbehelf 22

Achtung: Mischprodukte, Spezifikation anfordern! Fe und Al sind fällwirksam.

Produktname Firma Formel Lieferform Wirksubstanz FMB Dichte FMB Lösung [%] fest Fe [g/g] Al [g/g] [kg/kg PF] [kg/l] [l/kg PF]

Donau Klar Donau Chemie FeCl3 40 - 0,138 - 13,0 1,42 9,1 Donau Fer Donau Chemie FeCl2 32 - 0,140 - 12,9 1,33 9,7 Petrional 45 Donau Chemie Na2Al2O4 45 - - 0,135 6,4 1,54 4,1 Donau PAC Donau Chemie (Al(OH)xCl3-x)m + - - 0,090 9,7 1,38 7,0 Eisen-(II)-sulfat VOEST FeSO4.7H2O - + 0,190 - 9,5 Eisen-(III)-sulfat ACAT Fe2(SO4)3 41 - 0,115 - 15,6 1,56 10,0 Südflock K2 Süd-Chemie Al+Fe(III)Cl + - 0,011 0,019 36,0 1,14 31,6 Ferrifloc Kronos Titan FeClSO4 41 - 0,123 - 14,6 1,52 9,6 VTA 24/5 VTA (Al(OH)xCl3-x)m + - - 0,097 9,0 1,37 6,5 VTA 42 VTA (Al(OH)xCl3-x)m + - - 0,090 9,7 1,35 7,2 Alton S3 NALCO NaAl(OH)4 + - - 0,100 8,7 1,44 6,0 Entec 800 PRO-ENTEC (Al(OH)xCly)m + - - 0,090 9,7 1,35 7,2 Natriumaluminat Thöni Na2Al2O4 + - - 0,075 11,6 1,33 8,7 Aluminiumchlorid AlCl3 30 – 40 - - 0,060 14,5 1,30 11,2 Aluminiumsulfat Al2(SO4)3 + - - 0,040 21,8 1,27 17,1

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0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

ß (mol Me/mol (Ges.P ZUL-Ges.PSCHLAMM))

Ges

.Pab

lmg

/L

Bio-P

Fällmittel schlecht ausgenutzt -Optimieren!

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5


Ges

.Pab

lmg

/L

Bio-P

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5


Ges

.Pab

lmg

/L

Bio-P

Fällmittel schlecht ausgenutzt -Optimieren!

Bsp:Monatsmittelwertß = 0,9 mol/molGes-PAbl 0,78 mg/L

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Vereinfacht: ß-Wert lt. ÖWAV Arbeitsbehelf 22

annähernd gleichwertig Auswertung - drei Bereiche

Ist ß höher als der Richtwert Optimieren!

)P-PO-PP(Gesamtmol

Fällmetallmol

Überschuss-Phosphormol

Fällmetallmolβ

ABL4SCHLAMMZULAUF

Richtwerte: ß < 1,0 Bio-P + Fällung Ges.-PAblauf < 1,0 mg/L

ß = 1,0 – 1,5 Fällung Ges.-PAblauf < 1,0 mg/L

ß = 2,0 – 2,5 Fällung Ges.-PAblauf < 0,5 mg/L

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Kennzahlen – Weitere Kennzahlen: ßfäll und KP

ßfäll (nach DWA Arbeitsblatt A 202)

Ist ein Wert für die Bemessung von Kläranlagen und kein Betriebskennwert.

KP (DWA Arbeitsblattes A 202 „Chemisch-physikalische Verfahren zur Elimination von Phosphor aus Abwasser“)

FM [mol Me/d] Fällmittelverbrauch pro TagCP,Z [mg/L] Gesamt-P-Konzentration im Zulauf KA

Qd [m³/d] Abwasserzufluss pro Tag

Schwankungsbereiche sehr hoch, kein Unterschied zwischen Industrie- und häuslichem Abwasser.

mol/L

mol/L

/AMX

/AMXβ

PFällP,

MEMEfäll

P]Me/kg[mol1000

QC

FMK

dZP,P

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Kennwerte - Zusammenfassung

Einheit Mol Wirksubstanz dividiert durch: Kommentar

ß-Wert„alt“ mol/mol Ges-PZul Veraltet

ß-Wert mol/mol Ges-P Zul - PSchlamm

Empfohlen Wiener Mitteilungen, Band 202

ß-Wert mol/mol Ges-PZul – PSchlamm – PO4-PAblEmpfohlen Arbeitsbehelf 22

ßfäll mol/molGes-PZul – PSchlamm – PBio-P –

- Ges-PAbl

Für Bemessung

KP mol/kg Ges-PZULVergleichbar mit ß-Wert „alt“

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Zusammenfassung

Der „ß-Wert“ ist als Kennzahl weiterhin gültig und aussagekräftig.

Im vereinfachten Verfahren werden die Jahresmittelwerte eingesetzt (Kläranlagen-Zustandsbericht).

Liegt der ß-Wert über dem Richtwert Verbesserungspotenzial

Ist eine zeitlich genauere Auflösung von Interesse: monatliche Auswertungen.

Monatswerte im Diagramm eintragen. Grüner Bereich?

Über dem grünen Bereich Verbesserungspotenzial

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Möglichkeiten zur Optimierung

Wird das Reinigungsziel nicht erreicht oder ist der ß-Wert zu hoch: Fällung optimieren

Dosierstelle

Ausreichend Turbulenz und gute Einmischung.

In den letzten Jahren häufig gewählt: Ablauf BB, wenn ein Überfall vorhanden ist.

Dosierregel

Ganglinie verbessern?

Mischwasser

Bio-P – Bei Störungen der Bio-P reagiert eine „sanfte“ Regelung ev. zu langsam

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