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Projektstart “Lake Victoria Basin Integrated Water Resources Management”

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Retentionsbodenfilter für urbane Gewässer in China

01.02.2020

Mobile TOC-Messstation zur Prozessoptimierung

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

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Empfehlungen für Naturnahe und Technische Kläranlagenkombinationen

01.01.2020

Retentionsbodenfilter für urbane Gewässer in China

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.

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Erneut - Globaler Klimastreik am 29. November

27.12.2019

Empfehlungen für Naturnahe und Technische Kläranlagenkombinationen

In dem europäischen Verbundvorhaben AquaNES wurden von 2016 bis 2019 verschiedene Kombinationen aus naturnahen und technischen Systemen auf ihre Eignung zur Abwasserbehandlung untersucht. Die Ergebnisse wurden in einer Handreichung für Planer und Betreiber solcher und vergleichbarer Anlagen beschrieben. Die Empfehlungen zeigen die Potenziale und sinnvolle Anwendungen derartiger Kombinationen.

Der erste Teil des Dokuments befasst sich mit Bodenfiltern als Teil von kombinierten Systemen und beschreibt mögliche Kombinationen mit technischen Vor- und Nachbehandlungen. Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Pflanzenkläranlagen als Primär-, Sekundär- oder Tertiärbehandlung sowie die duale Nutzung für Mischwasserüberläufe und als dritte Reinigungsstufe werden beleuchtet. Wichtige Auslegungsparameter, insbesondere das deutsche Regelwerk DWA A-262 (2017) für die Dimensionierung, den Bau und den Betrieb von Pflanzenfiltern für die kommunale Abwasserreinigung werden hier zusammengefasst und mit den Ergebnissen aus den Demonstrationsstandorten und den Erfahrungen der Autoren kombiniert.

Im zweiten Teil werden die fünf AquaNES-Standorte in Griechenland, Deutschland und Großbrittanien, ihre unterschiedlichen Anwendungsbereiche, Konstruktions- und Betriebsdaten sowie die Überwachungsergebnisse vorgestellt. Die beiden griechischen Standorte, die Kläranlagen Antiparos und Thirasia, befinden sich beide auf touristisch geprägten Inseln in der Ägäis. Der Schwerpunkt der Lösung in Antiparos lag auf der Schaffung eines robusten, naturnahen Systems, das die schwankende hydraulische und organische Fracht bewältigt und den griechischen Standard für die Wiederverwendung zur Bewässerung erfüllt. Auf Thirasia wurde ein Bodenfilter in eine Reihe unterschiedlicher technischer Prozesse integriert. Hierbei wurde auch mit der Photokatalyse über TiO2 experimentiert und eine nachgeschaltete Membranfiltration betrieben. In Deutschland wurde in Rheinbach (Erftverband) ein innovativer Retentionsbodenfilter für den kombinierten Einsatz als Vierte Reinigungsstufe und zur Behandlung von Mischwasserüberläufen getestet. Auf dem Klärwerk Schönerlinde bestand die Kombination aus einer Ozonanlage und einem nachgeschalteten Bodenfilter. Hier wurde ebenfalls die Rückhaltung von organischen Mikroschadstoffen wie Arzneimittelrückständen und Metaboliten im Ablauf der Kläranlage demonstriert. Schließlich konnte am Standort Packington (Großbritannien) die Wirksamkeit von Bodenfiltern mit reaktivem Filtermaterial aus Hochofenschlacke im Langzeitbetrieb untersucht werden.

Ansprechpartner: Heribert Rustige

Download: Bericht

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