Forschungsbericht 2006
Integrierte Konzepte zur dezentralen Abwasser- und Abfallbehandlung
Bild: Verfahrenskonzept zur integrierten Abwasser- und Bioabfallbehandlung WISSENSCHAFTLICHE KONTAKTE UND KOOPERATIONEN:
ZIEL Die Wiederverwertung von verunreinigtem Wasser ist eine besonders wichtige Aufgabe. Dies gilt insbesondere für Gebiete, die unter steigendem Wassermangel leiden. Kommunales Abwasser wird meist nach einer biologischen Reinigung in ein Gewässer eingeleitet. Im Rahmen dieses Projektes wird kommunales Rohabwasser aus dezentralen Einrichtungen (Hotels, Schulungszentren, abgeschlossenen Wohnquartieren, Industrieparks etc.) mittels Membrantechnologie aufkonzentriert. Das Filtrat aus der Membranbehandlung ist wegen der geringen Porengröße der Membran frei von Mikroorganismen und Schwebstoffen. Die Keimfreiheit ist ein besonders wichtiger Aspekt, da strenge mikrobiologische Grenzwerte das hauptsächliche genehmigungsrechtliche Hindernis für eine Wiederverwendung des behandelten Abwassers z.B. zur Bewässerung darstellt. Das in der Membranstufe anfallende Konzentrat wird durch anaerobe Fermentation zur Biogasproduktion genutzt. Das ausgefaulte Substrat aus der anaeroben Behandlungsstufe wird ggf. getrocknet und entwässert, wobei die flüssige Phase wieder in den Zulauf zurückgeführt wird. In Abhängigkeit von der Qualität des festen Rückstandes soll dieser entweder landwirtschaftlich verwertet oder verbrannt werden. Die getrennte Sammlung, der Transport und die Behandlung von Bioabfällen (Kantinen-, Küchenabfälle etc.) sind mit relativ hohen Kosten verbunden. Deshalb sollen in diesem dezentralen Behandlungskonzept die getrennt erfassten Bioabfälle nach einer intensiven Mischung und Zerkleinerung gemeinsam mit dem Konzentrat anaerob behandelt werden. Dadurch werden sinnvolle Synergieeffekte genutzt und Kosten gespart. Durch diese Maßnahme wird auch die Biogasproduktion signifikant erhöht. Das entstehende Biogas kann thermisch und/oder energetisch genutzt werden. Ein weiterer interessanter Anwendungsfall ist die Erzeugung von Kälte in einer Absorptionskältemaschine. Dieses Anlagenkonzept soll für vergleichsweise kleine Bioabfall- und Abwassermengen konzipiert werden. Eine typische Fragestellung wäre die Bioabfall- und Abwasserbehandlung für ein Hotel mit 1000 Gästen. INHALT Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Versuchsanlagen im Technikums- und Pilotmaßstab errichtet, an denen Untersuchungen zur Membranbehandlung und zur anaeroben Kofermentation des Konzentrates aus der Membranstufe mit Bioabfall durchgeführt werden. Hierbei werden optimale Betriebsparameter ermittelt. Weiterhin erfolgt eine Bilanzierung der Kohlenstoff- und Stickstoffströme sowie eine Überprüfung der Abscheidung von Keimen und endokrin wirksamen Substanzen. ERGEBNISSE Das INKONDA-Verfahrenskonzept hat sich sowohl unter Laborbedingungen als auch im kontinuierlichen Pilotanlagenbetrieb bewährt. Obgleich von vielen Experten die Ansicht vertreten wird, dass ungereinigtes kommunales Abwasser zur schnellen Verblockung und Zerstörung von Ultrafiltrationsmembranen führt, konnte über mehrere Monate hinweg ein stabiler Anlagenbetrieb erreicht werden. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist jedoch, dass bereits im Anfahrbetrieb die kritischen Flux- und Druckwerte der Membran nicht überschritten werden. Das erzeugte Permeat weist gegenüber dem Rohabwasser erheblich reduzierte CSB-, TOC- und BSB5-Werte auf und erfüllt nach einer gewissen Anfahrzeit auch ohne biologische Behandlung die Grenzwerte der Abwasserverordnung. Das Erreichen eines hohen Konzentrationsfaktors ist von entscheidender Bedeutung für den wirtschaftlichen Betrieb der Biogasstufe. Zurzeit wird die Pilotanlage bei einem Konzentrationsfaktor von 20 betrieben, ohne dass es zu Betriebsproblemen kommt. Für die Zukunft ist eine weitere Erhöhung dieses Faktors geplant. Beim Betrieb der Biogasstufe sind die mit der geringen Reaktorbelastung einhergehenden Besonderheiten zu beachten. Neben einer Erhöhung der organischen Belastung des Reaktors soll die Möglichkeit eines besseren Biomasserückhaltes geprüft werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Vermeidung einer aeroben Stabilisierung vor der Fermentation, um die Biogasausbeute zu erhöhen. Die weitere Optimierung der Biogasstufe ist, neben der Beurteilung des Langzeitverhaltens der Membran, eine wichtige Aufgabe der noch ausstehenden Projektphase. Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommenPublikationen
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