Entwicklung einer Abwasserweiche zur Energieeffizienten Selektiven Teilstrombehandlung von hochkonzentrierten Abwässern (ESTA) auf kommunalen Kläranlagen

Der Forschungsverbund ESTA ist ein Zusammenschluss von AKUT Umweltschutz Ingenieure Burkard und Partner, der Technischen Universität Berlin, FG Siedlungswasserwirtschaft sowie LAR Process Analysers AG. Ziel war die Entwicklung einer intelligenten Abwasserweiche im Zulauf kommunaler Kläranlagen zur Abtrennung von hochbelasteten Zuflüssen und energetischer Verwertung mittels anaerober Behandlung. Das Verbundprojekt „ESTA (FKZ 02WQ1382A-C)“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative KMU-innovativ gefördert.
Im Ergebnis konnten Zulaufspitzen identifiziert und hinsichtlich Höhe und Häufigkeit mit einer zeitlichen Auflösung von 6 Minuten ausgewertet und zur Ansteuerung der Abwasserweiche genutzt werden.
Ein erfolgreicher Betrieb der Abwasserweiche und des anaeroben Testreaktors war trotz der geringen Spitzen-Konzentrationen und der geringen Zahl der Stoßbelastungen auf der untersuchten Kläranlage in Kombination mit Überschussschlamm möglich. Die Simulation der Kläranlage ergab, dass trotz Entnahme der hochbelasteten Abwasserfraktion und Veränderung des C:N-Verhältnisses bei den hier zugrundeliegenden Voraussetzungen (insbesondere die geringen Ammoniumzulaufwerte) die gesetzlichen Überwachungswerte eingehalten werden können. Ein maximaler elektrischer Eigenversorgungsgrad von 75 % konnte erreicht werden.
Zentraler Bestandteil des Projekts war der Aufbau und Betrieb einer Versuchsanlage am Standort der Kläranlage Baruth (Brandenburg), die in Abstimmung der Projektpartner TU Berlin und AKUT geplant und installiert wurde. Für die Entwicklung einer angepassten Online-Analysetechnik war der Projektpartner LAR schwerpunktmäßig zuständig. Projektbeginn war der 01.10.2016, das Projektende der 31.03.2019.
Mit Hilfe der TOC-Online Analysetechnik wurde ein Mechanismus angesteuert, der ab einer einstellbaren Schwellenkonzentration Zulaufwasser der Kläranlage einem anaeroben Reaktor zuleitet. Sowohl die analysierten Zulaufkonzentrationen, die dem Reaktor zugeleiteten Volumenströme und Frachten als auch das im Reaktor produzierte Biogas wurden ausgewertet.
Durch die Umsetzung der TOC-Online-Analysetechnik auf einen Messanhänger steht die Messeinrichtung nunmehr auch für den mobilen Einsatz zur Verfügung. Messkampagnen auf anderen Kläranlagen und an zwei Industriestandorten belegen die Einsatzfähigkeit. Die Grundbelastung konnte eindeutig bestimmt und die Zulaufspitzen hinsichtlich Höhe und Häufigkeit ausgewertet werden.
Bei der ökonomischen Betrachtung konnten konkrete Hinweise erarbeitet werden, ab welcher Konzentration und Volumen einer Stoßbelastung es sinnvoll ist, weitergehende Schritte hinsichtlich des Konzepts einer Abwasserweiche, auch in Zusammenhang mit der generellen Umstellung des Kläranlagenprozesses auf getrennte anaerobe Schlammbehandlung, einzuleiten.
„Obwohl die untersuchte Kläranlage Baruth mit den ausgewerteten Stoßbelastungen unter den ermittelten Schwellenwerten liegt und hier eine weitergehende Untersuchung nicht sinnvoll erscheinen, zeigen die Ergebnisse der anderen untersuchten Standorte durchaus Potential“ erklärt Projektkoordinator Dipl. Ing. Thilo Burkard (AKUT).
Die beteiligten Projektpartner sind dementsprechend optimistisch, dass das neue Konzept für Neubau und Umrüstung von Kläranlagen Anwendung finden kann. Geplant ist daher eine Messkampagne mit der mobilen Messeinrichtung auf weiteren Kläranlagen.

Kontakt und Rückfragen: Thilo Burkard

Tausende Kanäle durchziehen die Städte in China. In den flachen Mündungsgebieten der großen Flüsse dienten sie traditionell als mit Kähnen befahrbare Verkehrswege. Mit der schnellen und extrem dichten Bebauung wurde die Ableitung von Wasser immer wichtiger. Doch damit ging eine immer größer werdende Verschmutzung einher. Hydraulisch überlastete Schmutzwasserkanäle und hohe Stoffbelastungen im Niederschlagsabfluss führen heute zu einer übermäßigen Belastung der Oberflächengewässer. Dies wirkt sich schlecht auf deren Sauerstoffhaushalt aus, was insbesondere in der warmen Jahreszeit zu schwerwiegenden Geruchsbelästigungen führt.

Seitdem die Regierung die Sanierung dieser Gewässer zu einer zentralen Aufgabe für alle Kommunen erklärt hat, wurden viele Technologien erprobt. In den meisten Fällen blieb der Erfolg jedoch aus. Offensichtlich war das Problem nicht allein mit internen Maßnahmen in den Gewässern zu lösen. In zwei Fällen kamen nun Retentionsbodenfilter zum Zuge, die dafür geeignet sind, kurzfristig hohe hydraulische Belastungen aus der Misch- und Regenwasser­kanalisation aufzunehmen und so vor dem Überlauf in den Kanal zu behandeln.

Im Rahmen des vom BMBF geförderten Verbundprojektes KEYS mit dem Titel „Vorreitertechnologien für eine nachhaltige Bewirtschaftung städtischer Wassereinzugs­gebiete als Schlüsselfaktor zur erfolgreichen Umsetzung des „Schwammstadt“-Konzeptes“ soll die Wirkung dieser Anlagen demonstriert und begleitend untersucht werden. Retentions­boden­filter wurden in Deutschland entwickelt und stellen hierzulande die Schlüsseltechnologie sowohl für eine zentrale als auch dezentrale Behandlung von Regenwasser- und Mischwasser­überläufen dar.

Die Ingenieure von AKUT, die schon seit 10 Jahren in China beratend tätig sind, sind sich bewusst, dass deutsche Technologie im Ausland nicht immer eins zu eins zu übertragen ist. Insbesondere fehlen dort vielfach die Datengrundlagen für eine optimale Bemessung. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern werden nun die Voraus­setz­ungen geschaffen. Bei unserem Besuch im Dezember 2019 wurden die Probenahmeorte für die geplanten Messkam­pagnen in 2020 begutachtet und Betriebsdaten beschafft. Die Installation von online-Sonden und Regenschreiber wurde vorbereitet.

Die beiden Demonstrationsstandorte mit jeweils 3 000 m² Retentions­filterfläche befinden sich in Suzhou in der Provinz Jiangsu. Während der erste Retentionsbodenfilter am Zhujing Channel bereits seit 2018 in Betrieb ist, wurde der zweite Filter am Hongshuanglou Channel erst im Winter 2019 vollendet.

Im Gegensatz zu den eher wasserreichen Regionen sollen diese Bodenfilter auch in ariden Klimazonen wie in Peking zum Einsatz kommen. Für diesen Zweck wird eine multifunktio­nelle Nutzung der Bodenfilter erprobt. D.h. im Trocken­wetterfall soll die zur Verfügung stehende Filterfläche zur direkten Behandlung des Oberflächenge­wässers eingesetzt werden. Dies schützt die Pflanzenfilter vor dem Austrocknen und führt gleichzeitig zu einem erhöhten Reinigungseffekt.

Das Verbundvorhaben wird vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft der Leibniz Universität Hannover (ISAH) geleitet und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme „CLIENT II – Internationale Partnerschaften für nachhaltige Innovationen“ für 3 Jahre gefördert.

Foto: Till Ermisch (AKUT) befragt Ying ZHANG von der Suzhou DeHua Eco Technology Ltd. zu den Einleitstellen am restaurierten Hongshuanglou Channel.

Der Menschheit steht nach Überzeugung von Wissen­schaftlern aus aller Welt „noch nie dagewesenes Leid“ bevor, wenn sie nicht ernsthaft gegen die Erderwärmung kämpft. 11.000 Wissenschaftler warnen vor einem „Weiter so“. Wissenschaftler warnen, drei Viertel der 184 eingereich­ten Zusagen zum Einsparen von Treibhausgasen seien nicht ehrgeizig genug. Gemessen am Ziel, den Ausstoß bis 2030 um mindestens 40 Prozent zu reduzieren, seien nur die 28 EU-Staaten und sieben weitere Länder auf einem guten Weg (Zitat: ARD, Tagesschau 5.11.2019).

Bereits am 20. September haben sich die AKUT Partner dem Aufruf von Wirtschaftsunternehmen mit Entrepreneurs For Future ange­schlossen. Dieser fordert ein ambitioniertes Klimaschutz­gesetz von der Bundes­regierung.

Doch verabschiedet hat die Bundesregierung ein voraussichtlich unwirksames Klima-Gesetz, das die Ziele nicht erreichen wird. Wir teilen den Protest der Schülerinnen und Schüler von Fridays For Future.

Wenige Tage bevor sich die Regierungen dieser Welt in Madrid zur Weltklimakonferenz treffen, müssen wir unsere Haltung für wirksame Klimagesetze erneut deutlich machen, damit es für die Politik keine Ausreden mehr gibt für ein wirklich wirksames Handeln.

Die Bundesregierung begründet ihre zaghaften Maßnahmen damit, den Menschen keinen konsequenten Klimaschutz zumuten zu können. Klima­schutz und Sozialpolitik dürfen aber nicht gegeneinander ausge­spielt werden.

Zum ersten Mal schließen sich deshalb Klimaaktivist*innen, Umwelt-, Entwicklungs-, Sozial- und Wohlfahrtsverbände zusammen. Wir zeigen: Klimaschutz und soziale Gerechtigkeit gehören unteilbar zusam­men. Menschen im Globalen Süden sowie zukünftige Generationen müssen eine klimagerechte Zukunft haben! Eine sozial-ökologische Wende ist eine riesige Chance für eine gerechtere Gesellschaft – hier und weltweit!

Seit mehr als 30 Jahren arbeiten wir bei AKUT vorwiegend an tech­nischen Lösungen für den Umweltschutz. Ohne ein starkes Klima­schutz­programm der Bundesregierung und einen Bewusstseins­wandel bei jedem Einzelnen können wir das globale Problem nicht mehr lösen.

Gehen Sie zusammen mit uns und mit Millionen von Menschen an diesem Freitag, am 29. November 2019 auf die Straße und fordern wirksamen Klimaschutz jetzt und für alle.

https://www.klima-streik.org/buendnis