Bild: Verfahrenskonzept zur integrierten Abwasser- und Bioabfallbehandlung

Wissenschaftliche Kontakte und Kooperationen:

•  HAASE Anlagenbau AG, Neumünster

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 wurde ein Konzept zur gemeinsamen dezentralen Abwasser- und Abfallbehandlung entwickelt. Kommunales Rohabwasser aus dezentralen Einrichtungen (Hotels, Schulungszentren, abgeschlossenen Wohnquartieren, Industrieparks etc.) wurde 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 kann 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 (siehe Abbildung) errichtet, an denen Untersuchungen zur Membranbehandlung und zur anaeroben Co-fermentation des Konzentrates aus der Membranstufe mit Bioabfall durchgeführt werden. Hierbei wurden optimale Betriebsparameter ermittelt. Weiterhin erfolgte eine Überprüfung der Abscheidung von Keimen und endokrin wirksamen Substanzen durch die Membranstufe.

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. Bei einem Konzentrationsfaktor von Faktor 10 konnte die Pilotanlage betrieben werden, ohne dass es zu Betriebsproblemen gekommen ist.

Beim Betrieb der Biogasstufe sind die mit der geringen Reaktorbelastung einhergehenden Besonderheiten zu beachten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Vermeidung einer aeroben Stabilisierung vor der Fermentation, um die Biogasausbeute zu erhöhen.

Durch das Projekt und insbesondere durch den Betrieb der oben beschriebenen Pilotanlage wurden wichtige Grundlagen erarbeitet, um ein solches Konzept im großtechnischen Maßstab umzusetzen.