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Bemessung eines Biofilm-Filter-Sequencing Batch-Reaktors

Das Projekt "Bemessung eines Biofilm-Filter-Sequencing Batch-Reaktors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Abwasserwirtschaft durchgeführt. Das Projekt kann grundsaetzlich in zwei Phasen unterteilt werden. In der Phase 1 sollen fundamentale Bemessungsparameter an einer halbtechnischen Versuchsanlage ermittelt werden. Die Bemessungsparameter umfassen die Wahl der Fuellmaterialien, verschiedene Reaktionen (Nitrifikation, Denitrifikation) mittels einer Biozoenose, sowie erreichbare Reaktionsraten in Abhaengigkeit der Belastung. Eine einfache praxisnahe Steuerung des Verfahrens soll etabliert werden. Die Phase 2 umfasst die Optimierung des Reaktors in der praktischen Anwendung. Hierfuer soll ein Kooperationspartner gefunden werden, mit dem zusammen das Verfahren in die Praxis ueberfuehrt und optimiert werden soll. In der Phase soll insbesondere die Sensibilitaet des Verfahrens gegenueber Stoerungen (Stossbelastungen, toxische Einfluesse) untersucht werden, sowie steuerungstechnisch optimiert werden. Die Versuche sollen vor Ort an einem Teilstrom des zu behandelnden Abwassers vorgenommen werden. Die Verwendung des Systems laesst, durch die Kombination der biologischen Behandlung und der Filtration des Wassers in einem Reaktor, also einer weitestgehenden Abwasserreinigung fuer kleine und mittlere Betriebe, eine nachhaltige Umweltentlastung, insbesondere hinsichtlich schwer abbaubarer Substanzen, erwarten.

Einsatz reaktiver Traegermaterialien in beluefteten Festbetten

Das Projekt "Einsatz reaktiver Traegermaterialien in beluefteten Festbetten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserversorgung und Grundwasserschutz, Abwassertechnik, Abfalltechnik, Fachgebiet Industrielle Stoffkreisläufe, Umwelt- und Raumplanung durchgeführt. Belueftete Festbettreaktoren werden in der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung ueberwiegend als 2. Stufe zum biologischen Abbau von organischen Abwasserinhaltsstoffen sowie zur Nitrifikation (Oxidation des Ammoniums zum Nitrat) eingesetzt. Die Funktionsweise von Biofiltern beruht auf der Nutzung von auf dem Traegermaterial aufwachsenden Biofilmen, die die biologischen Umsetzungen mit einer weitgehenden Suspensaelimination vereinigen. Die grosse Oberflaeche des Filtermaterials bedingt hohe Raumumsatzleistungen im Filter, was zu sehr kompakten und platzsparenden Bauweisen fuehrt. Aus der kompakten Bauweise und der kurzen hydraulischen Aufenthaltszeit im Filter resultiert ein geringer Mengen- und Frachtausgleich, der bei Frachtspitzen im Zulauf haeufig zu einem Anstieg der Ablaufkonzentrationen fuehrt. Besonders Ammoniumspitzenbelastungen, wie sie z.B. bei einsetzendem Regenwetter haeufig auftreten, fuehren zu Problemen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung von Strategien zur Abpufferung von Ammoniumspitzenbelastungen im Biofilter. Dazu werden zwei Ansaetze verfolgt: 1. Einsatz von Traegermaterialien mit Sorptionseigenschaften fuer Ammonium (z.B. Zeolithe) zur schnellen Zwischenspeicherung der Frachtspitzen und anschliessender, zeitversetzter Verfuegbarmachung fuer die Nitrifikation. In Laborversuchen werden geeignet erscheinende Traegermaterialien auf ihre Sorptionseigenschaften (Austauschkapazitaet und -kinetik, Einfluss einer biologischen Besiedlung auf die Stofftransportvorgaenge). Das aus den Laborversuchen am besten geeignet erscheinende Material wird auf seine praktische Einsatzfaehigkeit in einer halbtechnischen Versuchsanlage unter realen Bedingungen einer kommunalen Klaeranlage geprueft. 2. Einsatz von reaktiven Traegermaterialien zur stabilen Steigerung der Raumumsatzleistung der Nitrifikation bei Ammoniumfrachtspitzen. Zur Steigerung der Raumumsatzleistung wird bei Frachtstoessen i.d.R. der Sauerstoffeintrag durch verstaerkte Belueftung oder Zudosierung von Reinsauerstoff erhoeht. Besonders bei weichen Waessern fuehrt die verstaerkte biologische Aktivitaet schnell zu einer Erschoepfung der Saeurekapazitaet des Abwassers, dem Absinken des pH-Werts und einer Hemmung der Nitrifikation. Die geringe Durchmischung und die Pfropfenstroemung verstaerken diese Effekte im Biofilter. Ziel der Forschungen soll es sein, haertebildende, pH-Wert regulierende Traegermaterialien auf ihre praktische Eignung fuer den Einsatz in Biofiltern in Labor- und halbtechnischen Versuchen zu untersuchen.

Weitergehende Abwasserreinigung durch ein kombiniertes Verfahren mit Tauchkoerpern

Das Projekt "Weitergehende Abwasserreinigung durch ein kombiniertes Verfahren mit Tauchkoerpern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Holzland durchgeführt. Bei der Behandlung kommunalen Abwassers wird durch Anwendung eines kombinierten Abwasserreinigungsverfahrens und einer nachgeschalteten Faellung eine hoehere Reinigungsleistung und verbesserte Prozessstabilitaet erreicht. Das Abwasser wird ueber eine Feinrechenanlage und einen beluefteten Sandfang mit Fettkammer einem Belebungsbecken zugefuehrt. Dort wird es biologisch gereinigt, wobei zur Leistungssteigerung Ring-Lace-Tauchkoerper, bestehend aus einer Vielzahl von Einzelfaeden, die schlaufenfoermig zu Schnueren verknuepft sind, eingesetzt werden. Als Tauchkoerper kommen ortsfeste Aufwuchsflaechen, die eine grossraeumige, gleichmaessige Ansiedlung von Biomasse im Belebungsbecken ermoeglichen, zum Einsatz. In einem Nachklaerbecken wird der Belebtschlamm vom Abwasser getrennt. Zur weitgehendsten Reduzierung des Phosphorgehaltes erfolgte eine chemische Faellung mit Eisenchloridsulfat, das im Ruecklaufpumpwerk zudosiert wird.

Optimierung der Grundwasserdenitrifikation im Festbett mit abbaubarem Traegermaterial unter besonderer Beruecksichtigung des Verkeimungspotentials im Trinkwasser

Das Projekt "Optimierung der Grundwasserdenitrifikation im Festbett mit abbaubarem Traegermaterial unter besonderer Beruecksichtigung des Verkeimungspotentials im Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserversorgung und Grundwasserschutz, Abwassertechnik, Abfalltechnik, Fachgebiet Industrielle Stoffkreisläufe, Umwelt- und Raumplanung durchgeführt. Vor allem in Gebieten mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung wurde seit Anfang der achtziger Jahre ein Anstieg der Nitratgehalte im Grundwasser auf Werte von z.T. weit ueber 50 mg/l festgestellt, der hauptsaechlich auf die landwirtschaftliche Duengung zurueckzufuehren ist. Dies fuehrte bei vielen Grundwasserwerken zu einer deutlichen Ueberschreitung der Nitratkonzentrationen nach der Trinkwasserverordnung. Aufgrund der drohenden Schliessung vieler betroffener Grundwasserwerke, gelangten in den letzten Jahren verschiedene Verfahren zur Nitratreduktion aus Trinkwasser zur Entwicklung. Eine Moeglichkeit stellt dabei die biologische Denitrifikation im Festbettreaktor auf abbaubarme Traegermaterial dar. Im Gegensatz zu anderen biologischen Verfahren entfaellt hierbei eine aufwendige Nachreinigung des Wassers, da keine Zusatzstoffe wie etwa Methanol benoetigt werden. In diesem Forschungsvorhaben wird ein biologisches Verfahren zur Denitrifikation von Trinkwasser im Festbettreaktor mit Hilfe immobilisierter Mikroorganismen auf abbaubarem Traegermaterial eingesetzt. Es sollen Laborversuche im Batch-System und Versuche im kleintechnischen Massstab durchgefuehrt werden. Die Schwerpunkte des Forschungsvorhabens werden durch die Entwicklung und verfahrenstechnische Optimierung des Biofilmverfahrens im Hinblick auf die Nitratabbauleistung und die gleichzeitige Minimierung des (Wieder-) Verkeimungspotentials durch biologisch leicht verwertbare organische Verbindungen im Ablauf der Denitrifikationsanlage gebildet. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine kompakte, leistungsfaehige Denitrifikationsanlage fuer Trinkwasser zu entwickeln, die fuer kleine und mittlere Wasserwerke eine wirtschaftliche Alternative zu anderen Verfahrenskonzepten darstellt.

Modellgestuetzte Sicherheitsbetrachtungen zu Aktivkoksadsorbern fuer die Rauchgasreinigung in Abfallbehandlungsanlagen

Das Projekt "Modellgestuetzte Sicherheitsbetrachtungen zu Aktivkoksadsorbern fuer die Rauchgasreinigung in Abfallbehandlungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Bereich Umwelttechnik durchgeführt. Adsorber mit aktivkokshaltigen Adsorbentien werden seit Mitte der 80er Jahre grosstechnisch zur Rauchgasreinigung fossil befeuerter Kraftwerke eingesetzt. Die grundsaetzliche Eignung derartiger Adsorber in thermischen Abfallbehandlungsanlagen zur Abscheidung polychlorierter Dioxine und Furane wie auch von Schwermetallen aus dem Rauchgas wurde fruehzeitig erkannt. Im Mittelpunkt der Betrachtung standen bei der grosstechnischen Einfuehrung der Aktivkokstechnik in Abfallbehandlungsanlagen neben einer ausreichenden Abscheideleistung vor allem sicherheitstechnische Aspekte. Beim Betrieb wie auch beim Stillstand der Wanderbett- und Flugstromadsorber kam es zu Stoerungen, die ihren Ursprung vor allem in lokalen Temperaturexkursionen hatten. Auf der Grundlage mathematischer Simulationsrechnungen wurde das Verstaendnis ueber sicherheits-technisch kritische Betriebsweisen und -zustaende erarbeitet. Dazu wurde ein dynamisches Modell entwickelt. Mit Hilfe dieses Modells wurde untersucht, wie sich - Zonen verminderter Porositaet, verursacht beispielsweise durch Anbackungen oder Staubzusetzungen, und - Schleichstroemungen in Bereichen, deren Durchstroemung nicht vorgesehen ist (insbesondere Vorrats- und Abwurfraeume, Fallschaechte der Wanderbetten) auf die thermodynamische Stabilitaet von Aktivkoksadsorbern auswirken. Physikalisch tritt in beiden Faellen eine schleichende Durchstroemung auf, durch die Sauerstoff in die Schuettung transportiert wird und damit Reaktionen ermoeglicht werden, die einen Energiestrom freisetzen, der durch Gaskonvektion und Waermeleitung abgefuehrt werden muss. Je nach Betriebszustand und Umfang der Stoerung verhaelt sich die Schuettung thermodynamisch stabil oder instabil. Die erhaltenen Berechnungsergebnisse bestaetigen Betreibererfahrungen ueber moegliche Auswirkungen von Anbackungen, Staubzusetzungen und Schleichstroemungen in Aktivkoksadsorbern. Durch exemplarische Berechnungen werden die Zusammenhaenge zwischen Groesse der Stoerung, Rauchgas- und Adsorbenszusammensetzung sowie Betriebsbedingungen detailliert aufgezeigt.

Nachgeschaltete Denitrifikation mit Methanol in einem Festbettreaktor

Das Projekt "Nachgeschaltete Denitrifikation mit Methanol in einem Festbettreaktor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Wasser, Abfall und Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Als Alternative zu einem Ausbau als Belebungsanlage wurde auf der Kläranlage Kassel in halbtechnischen Versuchen eine nachgeschaltete Denitrifikation mit Methanol in einem Festbettfilter (BIOFOR) untersucht. Versuchsziele waren die Ermittlung von Bemessungsgrundlagen und die Bewertung der Ablaufkonzentrationen im Hinblick auf die Einhaltung der zukünftigen Überwachungswerte. Bestimmt wurden: -die Denitrifikationsleistung in Abhängigkeit vom Methanolverbrauch, - die maximal mögliche Beschickung des Filters, - die Schlammproduktion, - die Denitrifikationsleistung in Ganglinien. Folgende betriebstechnische Gesichtspunkte fanden besondere Beachtung: Der Verlauf der Einfahrphase; Die Betriebssicherheit; Der Einfluss der Feststoffbelastung auf den Filterbetrieb. Darüber hinaus wurden spezielle Untersuchungen durchgeführt wie Profilmessungen, Bestimmung der Trockenmasse im Reaktor, etc. und für die Anwendung eines mathematischen Modells genutzt.

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