Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung
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Kapitel 4 4.5.4 Nachsorgende Behandlung des Abwassers Nach der biologischen Behandlung des Abwassers kann eine weitere Behandlung erforderlich sein, um das Wasser danach als Prozesswasser oder als minderwertiges Waschwasser wiederzuverwenden oder um Einleitungsanforderungen einzuhalten. Der Begriff „Nachsorgende Behandlung des Abwassers“ bezieht sich auf Verfahren, die als „Weitergehende Behandlung“ verstanden werden, wobei Desinfektions- und Sterilisationssysteme mit eingeschlossen sind. In diesem Dokument ist eine nachsorgende Behandlung des Abwassers eine weitergehende Behandlung des Abwassers, mit der besonders problematische Bestandteile wie Ammoniak, pflanzliche Nährstoffe, gefährliche und prioritär gefährliche Stoffe oder Feststoffreste und organische Verbindungen entfernt werden. Pflanzliche Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor müssen vor der Einleitung in Oberflächengewässer in empfindlichen Gebieten entfernt werden [209, EC, 1991]. Bei der Auswahl einer richtigen Strategie zur Kontrolle Ablaufwerte der Nährstoffe in das Gewässer ist die Beurteilung folgender Punkte wichtig: • Eigenschaften des unbehandelten Abwassers • Art der Kläranlage, die benutzt werden soll • Umfang der erforderlichen Nährstoffkontrolle • Notwendigkeit einer saisonalen oder ständigen Entfernung der Nährstoffe. 4.5.4.1 Biologische Nitrifikation/Denitrifikation (T29) Beschreibung Diese Technik ist eine Variante des Belebtschlammverfahrens. In diesem Abschnitt werden vier unterschiedliche Verfahren beschrieben. Bei der vorgeschalteten Denitrifikation 28 wird der im Abwasser vorhandene Kohlenstoff zur Stickstoffeliminierung besser ausgenutzt. Ammonium durchläuft die vorgeschaltete Dinitrifikation unverändert und wird in der Nitrifikationsstufe in Nitrat umgewandelt. Dieses Nitrat wird über die Rezirkulation in die Denitrifikationsstufe zurück gefördert. Hier entsteht in Verbindung mit dem organischen Kohlenstoff N2.. Vorteil dieser Variante ist der weitgehende Verzicht auf externe Kohlenstoffquellen. In einem System mit simultaner Denitrifikation werden durch Begrenzung des Sauerstoffeintritts in das Becken zielgerichtet aerobe und anoxische Zonen geschaffen. Simultane Denitrifikationssysteme werden hauptsächlich als Umlauf- oder Karussellbecken eingerichtet. Bei einer intermittierenden Denitrifikation werden voll durchmischte Belebtschlammbecken in bestimmten Zeitabständen belüftet. In dem Belebtschlammbecken finden aerobe und anoxische Prozesse nacheinander in demselben Becken statt. Das Ausmaß der Nitrifikation/Denitrifikation kann größtenteils durch Veränderungen der Betriebszeiten den Zulaufbedingungen angepasst werden. Bei der Kaskadendenitrifikation sind verschiedene, aus anoxischen und aeroben Zonen (vorgeschaltete Denitrifikation) bestehende Abteilungen des Beckens ohne Zwischensedimentation mit Pfropfenströmung hintereinander angeordnet. Das unbehandelte Abwasser wird in die erste Kaskade eingeleitet, um eine optimale Ausnutzung des im Abwasser enthaltenen Substrats sicherzustellen. Die Einleitung eines Teilstroms des Roh- Abwassers in ein nachfolgendes Becken der Kaskade kann die Stickstoffentfernung wesentlich verbessern. Der Rücklaufschlamm wird ins erste Becken geleitet. Es gibt hierbei keine Notwendigkeit einer internen Rezirkulation innerhalb der einzelnen Stufen. Erreichbare Umweltvorteile Reduzierung der Stickstoffmengen und Energieeinsparung. Betriebsdaten Diese Technik bietet hohe Reinigungseffizienz, große Prozessstabilität und Zuverlässigkeit, relativ einfache Prozesskontrolle und benötigt nur wenig Raum. Aus dem Stärkesektor wird berichtet, dass Nitrifikations- und Denitrifikationsreaktionen in einem anoxischen Medium stattfinden, das entweder durch intermittierende Belüftung des Belebtschlammbeckens oder in einer 28 Anm. d. UBA-Bearb.: Text entsprechend der fachlichen Sachlichkeit leicht verändert. 430 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL
Kapitel 4 getrennten anoxischen Zone erzeugt werden kann. Der Stickstoff wird durch vorgeschaltete Denitrifikation entzogen. Anwendbarkeit Anwendbar in allen Anlagen der Nahrungsmittelproduktion, in denen stickstoffhaltiges Abwasser anfällt. Wirtschaftliche Aspekte Moderate Kosten. Beispielanlagen Wird im Obst- und Gemüsesektor und im Stärkesektor eingesetzt. Referenzliteratur [31, VITO, et al., 2001, 65, Germany, 2002, 145, Metcalf & Eddy, 1991] 4.5.4.2 Ammoniakstrippung (T30) Beschreibung Neben den biologischen Verfahren gibt es noch eine Reihe physikalisch-chemischer Verfahren für die Reinigung von mit Stickstoff belasteten Abwasserströmen. In der Nahrungsmittelherstellung kann Kondensat, das stark mit Ammonium verunreinigt ist, in einem zweistufigen System von Ammoniak befreit werden. Das System besteht aus einer Desorptions- und einer Absorptionssäule, die beide mit Füllmaterial gefüllt sind, um die Kontaktfläche zwischen Abwasser und Luft zu erhöhen. Die Desorptionssäule wird von oben mit dem alkalisierten Kondensat beaufschlagt, um das NH4 + -NH3- Gleichgewicht in Richtung NH3 zu verschieben, das dann in der Kolonne abwärts fällt. Gleichzeitig wird an der Basis der Kolonne von unten Luft eingeblasen. Im Gegenstromverfahren erfolgt damit der Übergang von Ammoniak aus der wässrigen Phase in die gasförmige Phase. Die mit Ammoniak angereicherte Luft wird dann in die Absorptionskolonne übergeleitet, wo eine Entfernung des Ammoniaks aus der Strippungsluft dadurch erfolgt, dass eine saure etwa 40 %ige Ammoniumsulfatlösung in der Desorptionssäule zirkuliert. Die von Ammoniak gereinigte Luft wird schließlich für die Strippung wiederverwendet. Das Kondensat, das nach dem Strippverfahren einen geringen Ammoniumgehalt aufweist, wird teilweise als Brauchwasser wiederverwendet. Das überschüssige Kondensat wird in den aeroben biologischen Reinigungsprozess eingeleitet. Das Verfahren ist in Abbildung 4.40 zusammengefasst. RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL Januar 2006 431
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4.5.4 Nachsorgende Behandlung des Abwassers<br />
Nach <strong>der</strong> biologischen Behandlung des Abwassers kann eine weitere Behandlung erfor<strong>der</strong>lich sein, um das<br />
Wasser danach als Prozesswasser o<strong>der</strong> als min<strong>der</strong>wertiges Waschwasser wie<strong>der</strong>zuverwenden o<strong>der</strong> um Einleitungsanfor<strong>der</strong>ungen<br />
einzuhalten. Der Begriff „Nachsorgende Behandlung des Abwassers“ bezieht sich auf<br />
Verfahren, die als „Weitergehende Behandlung“ verstanden werden, wobei Desinfektions- <strong>und</strong> Sterilisationssysteme<br />
mit eingeschlossen sind.<br />
In diesem Dokument ist eine nachsorgende Behandlung des Abwassers eine weitergehende Behandlung des<br />
Abwassers, mit <strong>der</strong> beson<strong>der</strong>s problematische Bestandteile wie Ammoniak, pflanzliche Nährstoffe, gefährliche<br />
<strong>und</strong> prioritär gefährliche Stoffe o<strong>der</strong> Feststoffreste <strong>und</strong> organische Verbindungen entfernt werden.<br />
Pflanzliche Nährstoffe wie Stickstoff <strong>und</strong> Phosphor müssen vor <strong>der</strong> Einleitung in Oberflächengewässer in<br />
empfindlichen Gebieten entfernt werden [209, EC, 1991]. Bei <strong>der</strong> Auswahl einer richtigen Strategie zur<br />
Kontrolle Ablaufwerte <strong>der</strong> Nährstoffe in das Gewässer ist die Beurteilung folgen<strong>der</strong> Punkte wichtig:<br />
• Eigenschaften des unbehandelten Abwassers<br />
• Art <strong>der</strong> Kläranlage, die benutzt werden soll<br />
• Umfang <strong>der</strong> erfor<strong>der</strong>lichen Nährstoffkontrolle<br />
• Notwendigkeit einer saisonalen o<strong>der</strong> ständigen Entfernung <strong>der</strong> Nährstoffe.<br />
4.5.4.1 Biologische Nitrifikation/Denitrifikation (T29)<br />
Beschreibung<br />
Diese Technik ist eine Variante des Belebtschlammverfahrens. In diesem Abschnitt werden vier unterschiedliche<br />
Verfahren beschrieben.<br />
Bei <strong>der</strong> vorgeschalteten Denitrifikation 28 wird <strong>der</strong> im Abwasser vorhandene Kohlenstoff zur Stickstoffeliminierung<br />
besser ausgenutzt. Ammonium durchläuft die vorgeschaltete Dinitrifikation unverän<strong>der</strong>t <strong>und</strong> wird<br />
in <strong>der</strong> Nitrifikationsstufe in Nitrat umgewandelt. Dieses Nitrat wird über die Rezirkulation in die Denitrifikationsstufe<br />
zurück geför<strong>der</strong>t. Hier entsteht in Verbindung mit dem organischen Kohlenstoff N2.. Vorteil dieser<br />
Variante ist <strong>der</strong> weitgehende Verzicht auf externe Kohlenstoffquellen.<br />
In einem System mit simultaner Denitrifikation werden durch Begrenzung des Sauerstoffeintritts in das<br />
Becken zielgerichtet aerobe <strong>und</strong> anoxische Zonen geschaffen. Simultane Denitrifikationssysteme werden<br />
hauptsächlich als Umlauf- o<strong>der</strong> Karussellbecken eingerichtet.<br />
Bei einer intermittierenden Denitrifikation werden voll durchmischte Belebtschlammbecken in bestimmten<br />
Zeitabständen belüftet. In dem Belebtschlammbecken finden aerobe <strong>und</strong> anoxische Prozesse nacheinan<strong>der</strong> in<br />
demselben Becken statt. Das Ausmaß <strong>der</strong> Nitrifikation/Denitrifikation kann größtenteils durch Verän<strong>der</strong>ungen<br />
<strong>der</strong> Betriebszeiten den Zulaufbedingungen angepasst werden.<br />
Bei <strong>der</strong> Kaskadendenitrifikation sind verschiedene, aus anoxischen <strong>und</strong> aeroben Zonen (vorgeschaltete<br />
Denitrifikation) bestehende Abteilungen des Beckens ohne Zwischensedimentation mit Pfropfenströmung<br />
hintereinan<strong>der</strong> angeordnet. Das unbehandelte Abwasser wird in die erste Kaskade eingeleitet, um eine optimale<br />
Ausnutzung des im Abwasser enthaltenen Substrats sicherzustellen. Die Einleitung eines Teilstroms des Roh-<br />
Abwassers in ein nachfolgendes Becken <strong>der</strong> Kaskade kann die Stickstoffentfernung wesentlich verbessern. Der<br />
Rücklaufschlamm wird ins erste Becken geleitet. Es gibt hierbei keine Notwendigkeit einer internen<br />
Rezirkulation innerhalb <strong>der</strong> einzelnen Stufen.<br />
Erreichbare Umweltvorteile<br />
Reduzierung <strong>der</strong> Stickstoffmengen <strong>und</strong> Energieeinsparung.<br />
Betriebsdaten<br />
Diese Technik bietet hohe Reinigungseffizienz, große Prozessstabilität <strong>und</strong> Zuverlässigkeit, relativ einfache<br />
Prozesskontrolle <strong>und</strong> benötigt nur wenig Raum.<br />
Aus dem Stärkesektor wird berichtet, dass Nitrifikations- <strong>und</strong> Denitrifikationsreaktionen in einem anoxischen<br />
Medium stattfinden, das entwe<strong>der</strong> durch intermittierende Belüftung des Belebtschlammbeckens o<strong>der</strong> in einer<br />
28 Anm. d. UBA-Bearb.: Text entsprechend <strong>der</strong> fachlichen Sachlichkeit leicht verän<strong>der</strong>t.<br />
430 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL