Einfluss eines Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe in der Abwasserbehandlung Datenerfassung und Betriebsoptimierung

Projektarbeit Praxis

Hochschule für angewandte Wissenschaften Hof Fakultät Ingenieurswissenschaften Studiengang Umweltingenieurwesen

Vorgelegt bei Prof. Dr. Manuela Wimmer Alfons Goppel Platz 1 95028 Hof

Vorgelegt von Matthias Peter Pfarrer-Einberger-Weg 2 94034 Passau Hof, 20.02.2015

Eidesstattliche Erklärung Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Die Arbeit wurde nach meiner besten Kenntnis bisher in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und auch noch nicht veröffentlicht.

Hof, den 20.02.2015

Unterschrift

Abbildungsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis ................................................................................................. 3 Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................ 4 1

Einleitung....................................................................................................... 6

1.1

Die Kläranlage Passau....................................................................................... 6

1.2

Aufbau der Kläranlage ...................................................................................... 6

1.2.1

Einlaufhebewerk und Rechenanlage ............................................................... 7

1.2.2

Sandfang mit Fettabscheider und Sandwaschanlage ..................................... 8

1.2.3

Biologische Reinigung mit N- und P-Eliminierung ........................................... 8

1.2.4

Dolomitreaktor ................................................................................................. 9

1.2.5

Nachklärung .................................................................................................... 10

1.2.6

Schlammkonditionierung ............................................................................... 10

1.2.7

Faultürme ........................................................................................................ 11

1.2.8

Blockheizkraftwerk (BHKW) und VPSA-Anlage.............................................. 11

1.2.9

Schlammentwässerung .................................................................................. 12

1.2.10 Prozesswasserbehandlung ............................................................................. 12 1.3

Fließbild ........................................................................................................... 13

1.4

Probleme der Kläranlage Passau ................................................................... 15

1.4.1

Niedriger pH-Wert .......................................................................................... 15

1.4.2

Bildung und Abtrieb kleiner Belebtschlammflocken .................................... 16

1.4.3

Schlechtes Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ................................................. 17

1.5

Gegenmaßnahmen ......................................................................................... 18

2

Aufgabenstellung und Zielsetzung ............................................................... 20

3

Betreuung des Dolomitreaktors................................................................... 21

3.1

Aufbau des Dolomitreaktors .......................................................................... 21

3.1.1

Frühere Dolomitreaktoren in der Kläranlage Passau .................................... 21

3.1.2

Der Dolomitreaktor (seit 2011) ...................................................................... 22

3.2

Positionierung des Reaktors .......................................................................... 25

3.3

Füllmaterial ..................................................................................................... 25

1

Abbildungsverzeichnis

3.3.1

Ökodol – Varianten ......................................................................................... 26

3.4

Täglicher Betrieb des Reaktors ...................................................................... 27

3.4.1

Befüllung ......................................................................................................... 27

3.4.2

Reinigung der Ablaufrinne.............................................................................. 27

3.5

Betriebsoptimierung ...................................................................................... 28

3.5.1

Verstopfung der Förderschnecke .................................................................. 28

3.6

Außerbetriebnahme des Reaktors ................................................................ 30

3.6.1

Entleerung des Vorlagebehälter .................................................................... 30

3.6.2

Demontage der Pumpe und Entleerung des Reaktors ................................. 30

4

Datenerfassung............................................................................................ 31

4.1

Analyse des Teilstromes ................................................................................. 31

4.1.1

Vorbereitung und Probeentnahme ............................................................... 31

4.1.2

Messungen während der Probenentnahme ................................................. 33

4.1.3

Analyse der Säurekapazität und Basekapazität ............................................. 33

4.1.4

Bestimmung des Trocken- und Glührückstandes ......................................... 37

4.1.5

Photometrische Analyse des filtrierten Belebtschlammes........................... 38

4.1.6

Berechnung des Calciumcarbonatgehalts (CaCO3) an der Flocke ................ 39

4.1.7

Berechnung des Calcitlösevermögens ........................................................... 42

4.2

Analyse des Belebtschlammes in der mikrobiologischen Stufe ................... 42

4.2.1

Analyse des mikroskopischen Bildes.............................................................. 43

4.3

Datenerfassung nach Außerbetriebnahme des Dolomitreaktors ................ 44

5

Fazit des Projektes ....................................................................................... 45

Literaturverzeichnis ................................................................................................... 46 Anhang A Tabellen: Einfluss des Dolomitreaktors auf den behandelten Teilstrom .... 48 Anhang B Diagramme: Einfluss des Dolomitreaktors auf den behandelten Teilstrom 54 Anhang C Mikroskopisches Bild ................................................................................. 59 Anhang D Anleitungen Küvettentests ........................................................................ 66

2

Abbildungsverzeichnis

3

Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Abb. 2: Abb. 3: Abb. 4: Abb. 5: Abb. 6: Abb. 7: Abb. 8: Abb. 9: Abb. 10: Abb. 11: Abb. 12: Abb. 13: Abb. 14: Abb. 15: Abb. 16: Abb. 17: Abb. 18: Abb. 19: Abb. 20: Abb. 21: Abb. 22: Abb. 23: Abb. 24: Abb. 25: Abb. 26: Abb. 27: Abb. 28: Abb. 29: Abb. 30: Abb. 31: Abb. 32: Abb. 33:

Satellitenbild Kläranlage Passau………………………………………………….. links Huber ROTAMAT Siebanlage der KLA Passau; Prinzipskizze… (liks) Sandwäscher und (rechts) Sand-und Fettfanganlage …………. VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) - Anlage …………………. Nitrifikation und Denitrifikation (abgedeckt) ……………………………… Dolomitreaktor…………………………………………………………………………… Nachklärbecken 2…………………………………………………………………….... links Huber ROTAMAT Schneckeneindicker; rechts Prinzipskizze… Faultürme…………………………………………………………………………………… BHKW links 330 kW; rechts 140 kW (Blockheizkraftwerk)………….. Kammerfilterpresse……………………………………………………………………. Terra-N Prozesswasserbehandlung…………………………………………….. Fließbild 2013……………………………………………………………………………… Dolomitreaktoren 2 m³; bis 2011 an der Kläranlage Passau………… Dolomitreaktor 5m³; seit 2011 an der Kläranlage Passau……………. technische Zeichnung eines Dolomitreaktors…………………………….. Pumpe Dolomitreaktor-Zulauf……………………………………………………. Rührwerk des Dolomitreaktors…………………………………………………… Schaltschrank mit Bedienelemente…………………………………………….. Fließbild Positionierung des Dolomitreaktors……………………………… Kritische Stellen für Wassereindringung am Vorlagebehälter……… Vorlagebehälter mit Schutzfolie…………………………………………………. Vorbereitung für Probenanalyse Dolomitreaktor……………………….. Messstab für Ökodol-Füllstandsmessung……………………………………. Filtrierung der Proben………………………………………………………………… Vorbereitete Bechergläser mit Proben……………………………………….. Aufbau für die Titration………………………………………………………………. Titration bis zum pH-Wert 4,3 zur Bestimmung der Säurekapazität……………………………………………………………………………. Vorgang der TS- und GR - Bestimmung………………………………………. Photometer mit Rundküvettentests…………………………………………… Screenshot der Internetseite www.calcit.info................................ Mikroskopische Bilder vom 4. und 7. Juni 2014………………………..… Mikroskopische Bilder vom 6. und 7. Oktober 2014……………………

7 7 8 8 9 9 10 11 11 12 12 13 14 22 22 23 23 24 24 25 28 29 33 34 35 36 37 37 38 40 43 44 45

Abkürzungsverzeichnis

4

Abkürzungsverzeichnis1 Allgemeine und technische Abkürzungen Durchmesser  Abl.NK Ablauf Nachklärbecken BHKW Blockheizkraftwerk bzw. beziehungsweise ca. circa CLV Calcitlösevermögen EPS extrazelluläre polymere Substanzen GR Glührückstand GV Glühverlust M.A.-% Massenanteil in Prozent mg Milligramm org. organisch Q Volumenstrom t Zeit TS Trockensubstanz V Volumen VE Vollentsalzt VPSA Vacuum Pressure Swing Absorption Zul.BB Zulauf Belebungsbecken Zzgl. zuzüglich Einheiten % bar cm EW g h K kg KgN/m³d kW l m m³ mg 1

Prozent Bar Zentimeter Einwohnerwert Gramm Stunde Kelvin Kilogramm Raumbelastung Kilowatt Liter Meter Kubikmeter Milligramm

Das Abbildungsverzeichnis beinhaltet alle Abkürzungen, Einheiten und Chemische Verbindungen aus beiden Arbeiten zum Thema „Einfluss eines Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe in der Abwasserreinigung.“

Abkürzungsverzeichnis

min min-1 mm mmol s t Chemische Abkürzungen C Al2O3 Ca Ca(HCO3)2 Ca(OH)2 CaCO3 CaO CO2 CO32Fe2O3 H H2CO3 H2O HCO3K+ KO2 Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 MgO N Na2O NH4+ NO2NO3O OHP SiO2 SO42TiO2

5

Minute Umdrehungen pro Minute Millimeter Millimol Sekunde Tonne Kohlenstoff Aluminiumoxid Calcium Calciumhydrogencarbonat Calciumhydroxid Calciumcarbonat Calciumoxid Kohlenstoffdioxid Carbonation Eisenoxid Wasserstoff hydratisierte Kohlensäure Wasser Hydrogencarbonation Kaliumion Kaliumhyperoxid Magnesiumhydrogencarbonat Magnesiumhydroxid Magnesiumoxid Stickstoff Natriumoxid Ammoniumion Nitrition Nitration Sauerstoff Hydroxidion Phosphor Siliciumdioxid Sulfation Titandioxid

Einleitung

1 Einleitung Diese Arbeit beinhaltet die theoretischen Grundlagen der Belebtschlammbehandlung mit einem Dolomitreaktor, sowie einen ausführlichen Überblick über die Tätigkeiten, die in dem zwanzigwöchigen Projekt durchgeführt werden. Es werden Daten erhoben um die Auswirkungen eines Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe festzustellen. Die Auswertung dieser Daten befinden sich in der dazugehörigen Bachelorarbeit „Einfluss eines Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe in der Abwasserbehandlung - Auswertung und Handlungsempfehlungen“. Die Untersuchungen wurden vom Leiter der Stadtentwässerung in Passau in Auftrag gegeben und werden in der städtischen Kläranlage durchgeführt.

1.1 Die Kläranlage Passau Die Kläranlage Passau wurde 1986 erbaut und für eine Belastung von 100.000 EW ausgelegt. Die ursprünglich einstufige, mechanische und biologische Abwasserreinigungsanlage ist in den letzten Jahren erweitert worden um den aktuellen Standards zu entsprechen.

1.2 Aufbau der Kläranlage Im Folgenden soll nun näher auf den Aufbau der Kläranlage eingegangen werden. Die verschiedenen Reinigungsstufen und Schlammbehandlungsbauwerke werden in der Reihenfolge erklärt, in der das Abwasser behandelt wird. Im folgenden Bild ist ein Satellitenbild der Kläranlage zu sehen. Die Nummern im Bild entsprechen der letzten Nummer in den Überschriften. Nummer 1 im Bild wird im Kapitel 1.2.1 erklärt, Punkt 2 wird im Kapitel 1.2.2 erklärt.

6

Einleitung

Abbildung 1: Satellitenbild Kläranlage Passau [1]

1.2.1 Einlaufhebewerk und Rechenanlage Zwei Schneckenpumpen mit einer maximalen Fördermenge von 540 l/s sind installiert um die Höhendifferenz von drei Metern zwischen Kanal und Kläranlage zu überwinden. Die Kläranlage besitzt zwei parallel geschaltete ROTAMAT Siebanlagen um das Abwasser von grobem organischem und anorganischem Material zu reinigen. Pro Siebanlage können maximal 400 l/s der Kläranlage zugeführt werden. Das Rechengut wird bereits während der Förderung kompaktiert, gewaschen und entwässert. Damit wird ein Feststoffgehalt bis zu 40% erreicht. Eine Ausstragschnecke befördert das Rechengut anschließend in einen Container.

Abbildung 2: links Huber ROTAMAT Siebanlage der KLA Passau; Prinzipskizze [2]

7

Einleitung

1.2.2 Sandfang mit Fettabscheider und Sandwaschanlage Im kombinierten, belüfteten Sandfang mit Fettabscheider werden Sand sowie Fette und Öle aus dem Abwasser entfernt. Zur Reduzierung des organischen Anteils im Sandgut wird ein Sandwäscher verwendet. Dieser nutzt den Coanda-Effekt zur optimalen Sandabscheidung bei kleinstmöglichen Volumen. Hierbei werden auch Feinsande vom organischen Material getrennt.

Abbildung 3: (links) Sandwäscher und (rechts) Sand-und Fettfanganlage [2]

1.2.3 Biologische Reinigung mit N- und P-Eliminierung Seit 2009 wird in der Kläranlage Passau neben den organischen gelösten Abwasserinhaltsstoffen auch gezielt Stickstoff eliminiert. Die Belebungsanlage wird als einstufige Belebungsanlage mit Kaskadendenitrifikation betrieben. Die Sauerstoffversorgung erfolgt in den Nitrifikationsbecken über Oberflächenbelüfter mit Reinsauerstoff. Den dafür benötigten Sauerstoff produziert eine VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) - Anlage.

Abbildung 4: VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) - Anlage [2]

8

Einleitung

Die komplette Belebungsanlage ist abgedichtet und hat ein Gesamtvolumen von 5000m³.

Abbildung 5: Nitrifikation und Denitrifikation (abgedeckt) [2]

Zur P-Eliminierung findet eine Phosphatfällung mit dem VTA-Mischprodukt Biosolit 6124 simultan zur Belebung statt. 1.2.4 Dolomitreaktor Ein Dolomitreaktor dient zum einen der Anreicherung des Belebtschlammes mit Calcium und Magnesium, zum anderen zur Erhöhung des pH-Werts und der Gesamthärte. Dazu wird er mit einem Teilstrom des Belebtschlammes aus der Denitrifikation beschickt. Mehr dazu in Kapitel 3.

Abbildung 6: Dolomitreaktor

9

Einleitung

1.2.5 Nachklärung Um die Biomasse vom gereinigten Wasser zu trennen, besitzt die Kläranlage drei Nachklärbecken mit einem Gesamtvolumen von 12.000 m³. Das Rücklaufschlammhebewerk, bestehend aus zwei Schneckenpumpen mit einer Fördermenge von je 255 l/s, befördert die Biomasse zurück in die Belebung. Der Überschussschlamm wird in der Schlammkonditionierung weiter behandelt.

Abbildung 7: Nachklärbecken 2 [2]

1.2.6 Schlammkonditionierung Die Kläranlage Passau verwendet einen ROTAMAT Schneckeneindicker mit vorgeschaltetem Flockungsreaktor um die Korngröße des Schlamms zu erhöhen. Der Schneckeneindicker besteht aus einer Förderschnecke, welche sich mit einer regelbaren Geschwindigkeit in einem zylindrischen Siebkorb dreht. Das freie Wasser wird durch die Sieböffnungen abfiltriert und der Feststoff im Inneren des Siebkorbes durch die Förderschnecke entgegen der Schwerkraft zum Schlammaustrag gefördert.

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Einleitung

Abbildung 8: links Huber ROTAMAT Schneckeneindicker der KLA Passau; rechts Prinzipskizze [2]

1.2.7 Faultürme Zur anaeroben Schlammstabilisierung betreibt die Kläranlage Passau zwei Faultürme mit einem Volumen von jeweils 1800 m³, die parallel mit dem zuvor konditionierten Schlamm beschickt werden. Die Aufenthaltszeit beträgt momentan ca. 22 Tage. Das angefallene Klärgas wird in einem Gasbehälter (1200 m³) gespeichert.

Abbildung 9: Faultürme [2]

1.2.8 Blockheizkraftwerk (BHKW) und VPSA-Anlage Das BHKW besteht aus zwei Gasmotoren mit einer Gesamtleistung von 470kW, welche elektrische und thermische Energie erzeugen. Gespeist wird das Blockheizkraftwerk vom Gasbehälter. Die VPSA-Anlage arbeitet nach dem Prinzip der adsorptiven Trennung von Luft. Dabei strömt die Luft durch einen Adsorber, welcher alle Bestandteile der Luft mit Ausnahme des Sauerstoffes adsorbiert. Der Sauerstoff wird am Adsorberaustritt mit einer Reinheit von 90% als Produkt

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Einleitung

abgezogen. BHKW und die VPSA-Anlage sind aufgrund ihrer hohen Lärmemission in einem schallisolierenden Gebäude untergebracht.

Abbildung 10: BHKW links 330 kW; rechts 140 kW (Blockheizkraftwerk) [2]

1.2.9 Schlammentwässerung Die Faulschlämme werden mit einem Flockungsmittel konditioniert und anschließend in 2 Kammerfilterpressen entwässert. Dieses Verfahren erhöht den TS-Gehalt von ca. 3% auf 28%.

Abbildung 11: Kammerfilterpresse [2]

1.2.10 Prozesswasserbehandlung Um die mikrobiologische Stufe der Kläranlage zu entlasten, kommt das Terra-N Verfahren der Firma Süd Chemie zum Einsatz. Dieses System arbeitet ähnlich einer herkömmlichen Biologie mit Belebungsbecken, Nachklärbecken und Schlammrückführung, nutzt jedoch eine Technologie mit immobilisierten Mikroorganismen. Diese wachsen auf der Trägersubstanz „Terrana“. Damit ist eine

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Einleitung

13

Raumbelastung von 1,2 bis 2,0 kgN/m³d möglich. Das gereinigte Prozesswasser wird anschließend wiederum der normalen Biologie zugeführt. Im Bild ist die Anlage zu sehen. Jedoch wurde ursprünglich eine Nachgeschaltete Denitrifikation mit den oberen beiden Becken realisiert. Dies wurde aber zu einer Simultanen Denitrifikation im Nachklärbecken geändert.

Außer Betrieb

Vorlagebehälter V = 400m³

Nitrifikationsstufe mit immobilisierten Mikroorganismen

5-9m³/h

Zulauf

Ablauf

Nachklärung

Abbildung 12: Terra-N Prozesswasserbehandlung [3]

1.3 Fließbild Ein Fließbild aus dem Jahr 2013 liefert einen Überblick der Kläranlage Passau. Das Fließbild dient nochmals dazu, einen kompletten Überblick über die Stoffflüsse zu bekommen. Legende: Abwasserbehandlung

Prozesswasserbehandlung

Reststoffe aus mechanischer Reinigungsstufe

Anlagen bezüglich Klärgas

Reststoffverwertung

BHKW

Rohschlammbehandlung

Thermische Energie

Faulschlammbehandlung

Anlagen bezüglich elektrischer Energie

Anlagen bezüglich Sauerstoffgewinnung

Entwässerter Faulschlamm

Abbildung 13: Fließbild 2013 [2]

Einleitung 14

Einleitung

1.4 Probleme der Kläranlage Passau Wie im Kapitel 1.2.3 kurz erwähnt, werden die Nitrifikationsbecken mit Reinsauerstoff begast und sind geschlossen. Gase wie Sauerstoff oder CO 2 können nur durch ein Abgasregelventil entweichen. Daraus entsteht zum einen eine höhere Abbaurate im Gegensatz zu einer normalen Versorgung mit Luft, wodurch die Becken relativ klein dimensioniert werden können, zum anderen kann das gebildete CO2 nicht ausstrippen. Die dadurch erhöhte CO2 – Konzentration senkt den pHWert, was einen negativen Einfluss auf die Mikroorganismen und damit auf die Reinigungsleistung der Biologie hat. 1.4.1 Niedriger pH-Wert Seit der Einführung der gezielten Stickstoff- und Phosphoreliminierung spielt der Parameter Säurekapazität eine immer wichtigere Rolle in der Abwasserreinigung. Die Säurekapazität ist ein Maß für die Pufferkapazität des Wassers gegenüber Säuren und somit verantwortlich für die pH-Wert-Stabilität. Während der Nitrifikation produzieren Bakterien organische Säuren, welche den pH-Wert senken, wenn nicht ausreichend Säurekapazität zur Verfügung steht. Der pH-Wert nimmt wiederum Einfluss auf die Nitrifikation. Das Leistungsoptimum der Nitrifikanten liegt im pH-Bereich von 7,2 – 8,0. [4] In der Kläranlage Passau liegt der pH-Wert oft weit unter 7, bei Starkregenereignissen oftmals sogar unter 6. Ein niedriger pH-Wert beeinträchtigt sowohl die Nitrifikationsleistung als auch die Flockenbildung. Der Hauptgrund für den niedrigen pH-Wert ist der Mangel an Säurekapazität in der Belebung. Es gibt verschiedene Einflussfaktoren, die sich negativ auf die Säurekapazität in Passau auswirken. Bei der biologischen Abwasserreinigung werden organische Abwasserinhaltsstoffe wie Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen beinahe vollständig mineralisiert. Organische Säuren entstehen bei allen Abbauvorgängen. Wenn diese Säuren nicht gebunden werden, senken sie den pH-Wert in der Belebung. Es muss genug Säurekapazität in Form von Hydrogencarbonat vorhanden sein um der pH-Wert-Senkung durch diese Säuren entgegenzuwirken. Allein bei der Nitrifikation werden pro mg nitrifiziertem Ammonium 0,14 mmol Säurekapazität verbraucht. [4] Anzustreben ist eine Mindestsäurekapazität im Kläranlagenablauf bei Trockenwetter von mindestens 2,5 mmol/l. [5] Die Anreicherung von CO2 im Belebungsbecken führt zu weiteren Säurekapazitätsverlusten in Passau. Die Begasung mit Reinsauerstoff (90% O2) und die geschlossene Bauweise der Becken führen zu einer verschlechterten Desorption des Kohlenstoffdioxids, da weniger Gas in das Belebungsbecken eingetragen werden muss. Besonders in der kalten Jahreszeit, wenn die Sauerstofflöslichkeit

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Einleitung

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besonders gut ist und weniger belüftet werden muss, verbleibt viel CO2 in der Belebung. Das Prinzip der Desorption von CO 2 im Belebungsbecken erfolgt nach der Kinetik des Gasaustausches. Wird genügend Gas in Form von Luft oder Sauerstoff eingetragen, wird das CO 2 verdrängt und strippt aus (desorbiert). Bei Begasung mit reinem Sauerstoff (O2Gehalt = 90%) wird weniger Gas eingetragen als bei der Sauerstoffversorgung durch Luft (O2-Gehalt = 20,95%). [6] Aus diesem Grund ist in der Kläranlage Passau die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Belebung relativ hoch. Die eingesetzten Fällmittel können ebenfalls zur Senkung des pH-Wert führen. Die überschüssigen Eisen- und Aluminiumionen bei der Phosphatfällung bilden Hydroxide, dabei werden H+-Ionen freigesetzt, die den pH-Wert senken. [5] 1.4.2 Bildung und Abtrieb kleiner Belebtschlammflocken In der Kläranlage Passau kommt es zum Abtrieb von Belebtschlamm in Form von Feinsuspena, vor allem bei Starkregenereignissen und Schneeschmelze. Bei der Betrachtung des Schlammes unter dem Mikroskop sieht man, dass der Schlamm aus vielen kleinen und leichten Flocken besteht. Diese können bereits bei kleinen Turbulenzen mitgerissen werden und gelangen so in den Vorfluter. Dies führt zu erhöhten Ablaufwerten und im schlimmsten Fall zur Überschreitung der Grenzwerte. Ein Grund für diese schlechte Flockenstruktur ist unter anderem das Herauslösen von Calciumcarbonatpartikeln aus dem Schlamm. Geringe Calciumkonzentrationen im Zulauf der Kläranlage, bedingt durch Regenwetter oder niedrige Härtegrade, führen dazu, dass dem Belebtschlamm Calcium entzogen wird. Gemäß des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts verteilen sich die Calciumionen gleichmäßig. [7] Calcium ist sehr wichtig für den Zusammenhalt der Belebtschlammflocke. Sinkt Calciumkonzentration im Laufe der Zeit, wird die Flocke immer kleiner, leichter und empfindlicher gegenüber Scherbeanspruchung. Die, durch die Nitrifikation entstehende, Salpetersäure wirkt sich nicht nachteilig gegenüber der Säurekapazität aus, sie schadet auch Belebtschlammbeschaffenheit. Zur Bildung von Puffersubstanzen Calciumcarbonat wird Calcium benötigt und bei Bedarf aus Belebtschlammflocke herausgelöst.

nur der wie der

Ein weiteres Problem ist die bereits angesprochene Anreicherung von CO2 im Belebungsbecken. Zum einen ist eine effiziente Sauerstoffversorgung essentiell für die Mikroorganismen, zum anderen wird dadurch weniger CO2 ausgestrippt, welche

Einleitung

als Kohlensäure im Wasser verbleibt. Kohlensäure verbindet sich mit Calcium zu Calciumhydrogencarbonat und steht somit nicht mehr für die Flockenbildung zur Verfügung. Calcium ist jedoch bedeutend für den Aufbau eines EPS-Gerüstes der Belebtschlammflocke. Bei der Bildung der Belebtschlammflocke spielen extrazelluläre polymere Substanzen (EPS) eine sehr wichtige Rolle. In Verbindung mit Calcium und Eisen(III)brücken bilden die EPS ein Gerüst, welches die Belebtschlammflocke zusammenhält. Herrscht aufgrund diverser Ursachen ein Calciummangel, zerfällt das Gerüst und somit die Belebtschlammflocke. [8] 1.4.3 Schlechtes Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht Das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht oder auch Calcitsättigung ist der Zustand, den Wasser erreicht, wenn es bei Kontakt mit Calcit weder zur Auflösung noch zur Abscheidung von Calciumcarbonat neigt. Tritt ein Ungleichgewicht aufgrund von fehlender oder überschüssiger Kohlensäure auf, kommt es zur Abscheidung bzw. zur Auflösung von Calciumkarbonat. Im Falle der Kläranlage Passau neigt das Abwasser dazu das Calciumcarbonat aufzulösen, da ein permanenter Überschuss an freier Kohlensäure herrscht. Die überschüssige Kohlensäure reagiert mit Calciumcarbonat zu Calciumhydrogencarbonat. Die Gründe für den CO 2-Überschuss wurden bereits im Kapitel 1.4.1 behandelt. Das Auftreten eines calcitlösenden Ungleichgewichts hat unter anderem Betonkorrosion zur Folge. Das Calciumkarbonat wird aus dem Baustoff herausgelöst und führt zum Auflösen des Betons. Da ein System stets versucht einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, ist die überschüssige, kalkaggressive Kohlensäure auf der Suche nach Reaktionspartnern und bedient sich hierbei nicht nur am Calciumcarbonat im Baustoff sondern löst auch das Calcium aus der Belebtschlammflocke heraus. Dies führt zu einem Zusammenbruch des EPS-Gerüstes und zu einem Zerfall der Belebtschlammflocke. Des Weiteren entsteht durch die überschüssige Kohlensäure ein saures Milieu, das wiederum schlecht ist für die „nützlichen“ Mikroorganismen in der Abwasserreinigung. Fadenbildende Bakterien ziehen daraus einen Wachstumsvorteil, dies kann in Kläranlagen schnell zu Bläh- und Schwimmschlammbildung führen. Die Kläranlage Passau hat aktuell nicht mit dem Problem Bläh- und Schwimmschlamm zu kämpfen, jedoch sollte das Calcitlösevermögen gering gehalten werden, damit Betonkorrosion und Flockenzerfall vermieden werden.

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Einleitung

1.5 Gegenmaßnahmen Bereits durch die Erhöhung der Calciumkonzentration im Belebtschlamm kann der pH-Wert erhöht, die Flockenstruktur verbessert und das KalkKohlensäuregleichgewicht erreicht werden. Die gängigsten Methoden um den Calciumhaushalt des Abwassers zu verbessern, sind die Dosierung von kalkstämmigen Produkten wie Kalkhydrat, Kreide und Dolomit. Dadurch kann Säurekapazität aufgebaut werden und so die überschüssige Kohlensäure neutralisiert werden. Das Stoffmengenverhältnis verschiebt sich und das Abwasser erreicht wieder das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. Der pH-Wert steigt wieder an, daraufhin finden die Mikroorganismen wieder bessere Lebensbedingungen vor, dies führt auf lange Sicht zu einer verbesserten Reinigungsleistung der Kläranlage. Kreide ist reines Calciumcarbonat (CaCO3) mit einer sehr feinteiligen Struktur und einer hohen spezifischen Oberfläche. Das führt bei Kontakt mit Wasser zu einer guten Reaktivität mit Kohlensäure (CO2). Diese wird gebunden und es entsteht Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO3)2). Pro Mol Kreide kann ein Mol CO2 gebunden werden. [9] Branntkalk wird aus Calciumcarbonat durch Brennen/Kalzinieren gewonnen. Durch dieses Verfahren wird Kohlenstoffdioxid abgespalten und es entsteht Calciumoxid. In Kontakt mit Wasser verbindet sich CaO zuerst mit Wasser zu Calciumhydroxid Ca(OH)2 und anschließend mit Kohlensäure zu Ca(HCO3)2. Je Mol CaO können also zwei Mol CO2 gebunden werden. [9] Kreide sowie Kalk müssen in trockener Form oder als Suspension direkt in die Belebung dosiert werden. Dies erfordert jedoch eine aufwendige Anlagen- und Regelungstechnik. Insbesondere bei der Suspensionsdosierung treten im Winter Probleme auf, wie die Vereisung der Dosierungsrohre. [10] Neben diesen konventionellen Methoden gibt es noch die Behandlung des Abwassers mit Dolomit. Das Unternehmen Kronos hat in Zusammenarbeit mit dem Dolomitwerk Jettenberg ein Verfahren entwickelt, das Abwasser entsäuert und zusätzlich den Calcium-, sowie den Magnesiumgehalt des Abwassers erhöht. Dieses Verfahren wurde speziell für Kläranlagen optimiert und ist für den aeroben Belebtschlammbetrieb geeignet. Eigens dafür wurde das Produkt „Ökodol“ entwickelt. Das Ökodol dient als Füllmaterial für einen Reaktor, welcher mit einem Teilstrom des Belebtschlammes beschickt wird. Der Reaktor wird vorzugsweise aufwärtsdurchströmt, damit dieser nicht rückgespült werden muss. Im Kontakt mit

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Einleitung

dem Ökodol kommt es zu einer Reaktion. Die Bestanteile des Ökodols wandeln sich in Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 und weitere Verbindungen um. Je Mol Ökodol, können 1,5 Mol CO2 gebunden werden. Die Stoffe werden im Laufe der Betriebszeit vollständig gelöst und reichern sich in der Belebtschlammflocke an. Der CaCO3 – Gehalt der Flocke steigt und somit wird die Struktur stabilisiert. Durch dieses Verfahren will die Kläranlage Passau den pH-Wert in der biologischen Stufe steigern, die Struktur der Belebtschlammflocke verbessern und Betonkorrosion vorbeugen. [10]

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Aufgabenstellung und Zielsetzung

2 Aufgabenstellung und Zielsetzung Die Kläranlage betreibt seit mehreren Jahren einen Dolomitreaktor um die zuvor angesprochenen Probleme zu lösen. Die Betreiber der Kläranlage Passau wollen nun feststellen ob und wie stark sich der Betrieb des Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe auswirkt. In früheren, jedoch nur vereinzelt, durchgeführten Untersuchungen konnte keine signifikante Verbesserung festgestellt werden. Die Kläranlage stellt sich nun die Frage ob der Dolomitreaktor effektive Lösung bietet. Aufgabe der Projektarbeit soll zum einen die selbständige Betreuung des Dolomitreaktors sein, zum anderen sollen die Auswirkungen des Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe festgestellt werden. Die Betreuung des Dolomitreaktors umfasst die Wartung des Reaktors, das Nachfüllen des Füllmaterials, das Beheben von Störungen und das Aufzeigen von Optimierungsmöglichkeiten. Um die Auswirkungen des Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe der Kläranlage zu überprüfen, müssen diverse Analysen des Belebtschlammes an verschiedenen Stellen der Kläranlage durchgeführt werden. Ein Ziel der Projektarbeit soll es sein, einen umfassenden Überblick über die Funktion und den Betrieb eines Dolomitreaktors zu gewinnen, um diesen bestmöglich zu betreuen und gegebenfalls zu optimieren. Eine weitere Aufgabe ist eine Datenerfassung, die als Grundlage für eine aussagekräftige Untersuchung der Auswirkung des Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe dient. Hierfür werden über den kompletten Projektzeitraum Proben des Belebtschlammes analysiert.

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Betreuung des Dolomitreaktors

3 Betreuung des Dolomitreaktors Der Betrieb des Dolomitreaktors beinhaltet verschiedene Aufgabenbereiche. Darunter Wartung, Befüllung mit Dolomit, Beseitigung der Störungen und ggf. Verbesserungen des Betriebes. Zunächst müssen die Grundlagen des Dolomitreaktors in Erfahrung gebracht und verstanden werden um eine ordnungsgemäße Betreuung zu gewährleisten.

3.1 Aufbau des Dolomitreaktors 3.1.1 Frühere Dolomitreaktoren in der Kläranlage Passau Die Kläranlage Passau nutzte vor der Anschaffung eines Dolomitreaktors zur Bekämpfung des Calciummangels und zur Erhöhung des pH-Werts Kalkmilch. Diese Methode bereitete aber einige Probleme bei der Ansetzung und der Dosierung. Als man von der neuen Methode der Behandlung des Belebtschlammes mit einem Dolomitreaktor erfuhr, wurde ein Reaktor mit einem Volumen von 2 m³ aufgestellt. Bald stellte sich heraus, dass dieser nicht ausreichte und ein zweiter Reaktor mit 2 m³ wurde installiert. Zunächst wurden beide Reaktoren parallel betrieben, so konnte ein größerer Volumenstrom befördert werden. Später wurden die beiden Reaktoren in Reihe geschaltet um die Kontaktzeit zwischen Belebtschlamm und Ökodol zu erhöhen. Nach zwei Jahren Betriebszeit wurde den Verantwortlichen der Kläranlage bewusst, dass diese zwei Reaktoren nicht die erforderliche Leistung erbringen können. Zudem mussten die Reaktoren stets per Hand mit 25 kg Säcken befüllt werden. 2011 wurde letztlich der aktuelle, mittlerweile weiterentwickelte Dolomitreaktor installiert. Er besitzt ein Volumen von 5 m³ und wurde um einen 1.000 kg Vorlagebehälter erweitert. Der Dolomitreaktor wird nun mithilfe einer Förderspirale befüllt. Der Vorlagebehälter kann mit einem Big Bag (1.000kg) Ökodol befüllt werden.

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Betreuung des Dolomitreaktors

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Abbildung 14: Dolomitreaktoren 2 m³; bis 2011 an der Kläranlage Passau [2]

3.1.2 Der Dolomitreaktor (seit 2011) 4

5 1

2

3 Abbildung 15: Dolomitreaktor 5m³; seit 2011 an der Kläranlage Passau

Betreuung des Dolomitreaktors

23

1) Der Reaktor Der Reaktor dient als Reaktionsbehälter zwischen dem darin befindlichem Ökodol und dem durchfließendem Belebtschlamm.

Hersteller:

Edelstahl Hausberger

Material:

Edelstahl

Volumen:

5 m³

Maße:

 = 1,60 m; Höhe = 3,00 m Abbildung 16: technische eines Dolomitreaktors [19]

Zeichnung

2) Der Vorlagebehälter Der Vorlagebehälter dient zur Lagerung des Ökodols, welches mithilfe der Förderspindel in den Dolomitreaktor gefördert werden kann. Füllmenge:

1t

3) Die Förderpumpe Die Förderpumpe dient dazu den Reaktor mit Belebtschlamm zu beschicken Hersteller:

Netzsch

Type:

NM063BY

Baujahr:

2009

Druck:

2 bar

Fördermenge:

10 – 35 – 40 m³/h

Drehzahl:

80 – 320 – 360 min-1

Temperatur:

15 – 15 – 15 °C Abbildung Zulauf

17:

Pumpe

Dolomitreaktor-

Betreuung des Dolomitreaktors

24

4) Das Rührwerk Eine gute Durchmischung im Reaktor ist essentiell für den ausreichenden Kontakt zwischen dem Ökodol und dem Belebtschlamm. Außerdem neigt es dazu Brücken zwischen den einzelnen Körnern zu bilden und zu agglomerieren. So entstehen Bereiche im Reaktor, die nicht mehr aufgelockert und durchströmt werden können. Um dem entgegenzuwirken und für eine ausreichende Durchmischung zu sorgen, ist der Reaktor mit einem Rührwerk ausgestattet.

Abbildung 18: Rührwerk des Dolomitreaktors

5 Der Schaltschrank Der Dolomitreaktor kann mittels des Bedienfeldes am Schaltschrank gesteuert werden.

Abbildung 19: Schaltschrank mit Bedienelemente

Betreuung des Dolomitreaktors

25

3.2 Positionierung des Reaktors Der Reaktor soll laut Herstellerangaben idealerweise zwischen der Denitrifikation und der Nitrifikation positioniert sein. Die Entnahme erfolgt aus dem Denitrifikationsbecken. Der aufbereitete Belebtschlamm wird in das Nitrifikationsbecken zurückgeführt. Bei einem Kaskadenbetrieb soll pro Kaskade ein Reaktor installiert sein. Im Falle der Kläranlage Passau befindet sich die Belebtschlammentnahme nach der zweiten Denitrifikationsstufe. Der behandelte Belebtschlamm wird am freien Ablauf des Reaktors wieder in das erste Nitrifikationsbecken zurückgeführt. So wird ein geringer Teilstrom von ca. 35 m³/h abgezweigt und dem Dolomitreaktor zugeführt. Der Volumenstrom ist nicht vom Zulauf abhängig sondern beträgt aufgrund der Pumpenleistung stets 35 m³/h. [11]

Denitrifikation 2

Nitrifikation 2

Denitrifikation 1

Nitrifikation 1

Dolomitreaktor

Abbildung 20: Fließbild Positionierung des Dolomitreaktors

3.3 Füllmaterial Als Füllmaterial für einen Dolomitreaktor dient Ökodol, welches speziell für die Behandlung von Belebtschlamm entwickelt wurde. Es besteht zu 99 % aus Calciumund Magnesiumverbindungen. Es werden also keine abwasserfremden Stoffe eingebracht. [12] Ökodol ist gebrannter (calcinierter) Dolomit. Das Dolomitwerk Jettenberg bietet verschiedene Varianten und Körnungen an.

Betreuung des Dolomitreaktors

3.3.1 Ökodol – Varianten Neben dem Ökodol gibt es noch Ökodol Turbo. Ökodol Turbo wird angewendet, wenn die Reaktivität des Produktes Ökodol® nicht ausreicht. Die Abgabe von Calcium- und Magnesiumverbindungen an den Belebtschlamm findet deutlich schneller statt und der pH-Wert kann schneller und stärker angehoben werden. [12] In folgenden Situationen sollte zu Ökodol Turbo gegriffen werden: ‐ Im Winter ‐ bei saisonal bedingten stärkeren Belastungen der Kläranlage ‐ bei erhöhten Natriumfrachten (durch z.B. Streusalz) ‐ generell, wenn festgestellt wird, dass die Wirkung des Ökodol® nicht mehr ausreichend ist Auf der Kläranlage Passau ist festgestellt worden, dass normales Ökodol nicht ausreicht und man wechselte dadurch auf das reaktivere Ökodol Turbo. Korngrößen Das Material ist in zwei Körnungen verfügbar. ‐ ‐

KI ( = 0,5 - 2,5mm) KII ( = 2,5 - 4,5mm)

Nach Herstellerangaben empfiehlt sich zunächst der Einsatz der Körnung KI. Individuell kann KI weiter verwendet werden oder bei Bedarf die Körnung KII zum Einsatz kommen. Wird auch dann kein ausreichender Erfolg festgestellt, sollte man zum reaktiveren Ökodol Turbo greifen. [13] Lieferform Ökodol:

lose, BigBag (1 Tonne Füllgewicht) oder Abgesackt (25kg)

Ökodol Turbo:

BigBag (1 Tonne Füllgewicht)

Der Vorlagebehälter in Passau wird ca. alle 2 Wochen mit einem BigBag befüllt.

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Betreuung des Dolomitreaktors

3.4 Täglicher Betrieb des Reaktors Neben der Untersuchung der Auswirkungen des Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe wird der Reaktor betreut. Der Betrieb eines Dolomitreaktors bedarf wenig Aufwand, was auch eines der Vorteile dieses Systems ist. 3.4.1 Befüllung Eine tägliche Kontrolle des Füllstandes ist wichtig, da die Leistung des Reaktors direkt proportional zur Füllmenge abnimmt. Zudem ist neu nachgefülltes Ökodol reaktiver als schon länger im Reaktor verbliebenes. Für eine Füllstandsmessung reicht ein Messstab mit einer 5 cm Skalierung aus. Eine exaktere Messung des Füllstandes ist kaum möglich, da dieser aufgrund der Strömungen im Reaktor stark schwankt. Der Messstab wird am oberen Ablauf in den Reaktor getaucht bis dieser auf Widerstand, das Ökodol, stößt. Auf der Skala kann die Differenz zwischen Ökodol und Wasserspiegel abgelesen werden. Der Reaktor sollte bis 30 – 50 cm unter dem Wasserspiegel gefüllt sein. Fällt der Füllstand unter diesen Wert, muss Ökodol nachgefüllt werden. Dies geschieht mithilfe einer Förderspindel, welche das Ökodol aus dem Vorlagebehälter direkt in den Reaktor befördert. In Passau muss diese manuell ein- bzw. ausgeschaltet werden. Dabei ist zu beachten, dass man diese frühzeitig deaktiviert um eine Überfüllung zu vermeiden. Es wird solange Ökodol in den Reaktor gefördert, bis der Vorgang abgebrochen wird oder der Vorlagebehälter leer ist. Ein leerer Vorlagebehälter wird mit einem BigBag mit 1 t Inhalt nachgefüllt. Dazu wird schweres Gerät benötigt. Ein Stapler positioniert den BigBag über den Vorlagebehälter. Der BigBag kann dann, wenn er genau über der Einfüllluke platziert ist, geöffnet und entleert werden. Die Hauptaufgabe beim Betrieb eines Dolomitreaktors ist die ausreichende Versorgung mit Ökodol bzw. Ökodol Turbo. Der Verbrauch liegt im Schnitt bei 120 kg/d. 3.4.2 Reinigung der Ablaufrinne Im Laufe der Zeit lagert sich in der Ablaufrinne des Reaktors ein SchlammÖkodolgemisch an. Die Beobachtungen zeigen, dass ein geringer Teil des Ökodols stetig mit dem Belebtschlammstrom mitgetrieben wird. Ein Anteil des Belebtschlamm-Ökodolgemisches lagert sich durch Sedimentation am Grund der Ablaufrinne ab. Um ein Verstopfen der Ablaufrinne vorzubeugen, soll diese gelegentlich gereinigt werden. Das entfernte Sediment kann einfach in den Reaktor zurückgeführt werden.

27

Betreuung des Dolomitreaktors

3.5 Betriebsoptimierung Der Betrieb des Reaktors verläuft überwiegend störungsfrei. Durch seine einfache Bauweise und den wenigen Komponenten ist ein relativ störungsfreier Betrieb gewährleistet. Im täglichen Dauerbetrieb sind jedoch kleinere Probleme nicht auszuschließen. 3.5.1 Verstopfung der Förderschnecke Starker Regen kann dazu führen, dass Wasser in die Verbindungsstellen zwischen Vorlagebehälter und Förderschnecke eindringt (Abbildung 20). Das Ökodol, welches sich an diesen Stellen befindet, wird feucht, reagiert und backt zusammen. Diese Verbindung wird so hart, dass die Förderspindel blockiert. Der Motor muss zu viel Kraft aufwenden und der Motorschutzschalter löst aus. Zur Behebung dieser Störung muss die Verbindungsstelle zwischen Vorlagebehälter und Förderschnecke geöffnet und mithilfe von geeignetem Werkzeug das Ökodol aufgelockert werden.

Abbildung 21: Kritische Stellen für Wassereindringung am Vorlagebehälter

28

Betreuung des Dolomitreaktors

Eine Lösung für dieses Problem ist einfach zu realisieren. Die Dichtungen an den Verbindungsstellen sind anscheinend nicht ausreichend, da sich speziell an dieser Stelle das Wasser besonders stark ansammelt und zusammenfließt. Die, bis jetzt lediglich provisorisch, durchgeführte Lösung ist simpel und leicht zu installieren. Eine wasserundurchlässige Kunstofffolie, die mit starkem Klebeband am Vorlagebehälter befestigt wird und das Wasser an den kritischen Stellen vorbeifließen lässt, dichtet erfolgreich ab. Auch nach einem mehrtägigen Dauerregen dringt keine Feuchtigkeit in die Förderspindel ein und die Befüllung des Reaktors funktioniert störungsfrei. Es ist jedoch anzunehmen, dass diese Konstruktion für einen Außeneinsatz nicht optimal ist. Eine Überdachung des Vorlagebehälters wäre eine langfristige jedoch, kostenintensivere Lösung des Problems. Der Vorlagebehälter wird von oben befüllt, weshalb die Überdachung ebenfalls eine Beladeluke benötigt.

Abbildung 22: Vorlagebehälter mit Schutzfolie

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Betreuung des Dolomitreaktors

3.6 Außerbetriebnahme des Reaktors Die Kläranlage Passau nimmt den Dolomitreaktor im Winter aus Kostengründen außer Betrieb. Im Fall der Projektarbeit ist dies von Vorteil, da man den Belebtschlamm bei deaktiviertem Reaktor beobachten kann. 3.6.1 Entleerung des Vorlagebehälter Bei der Außerbetriebnahme muss zunächst sichergestellt werden, dass der Vorlagebehälter leer ist, damit kein restliches Ökodol im Behälter verklumpen kann. Im Normalbetrieb lässt sich der Vorlagebehälter nicht komplett entleeren, da die Förderschnecke automatisch abschaltet, bevor der Vorlagebehälter komplett leer ist. Damit es zur vollständigen Entleerung kommt, wird der Schalter, der die Förderschnecke deaktiviert, kurzzeitig überbrückt. Dies geschieht durch einen Facharbeiter mit der entsprechenden Ausbildung. Ist der Vorlagebehälter erfolgreich entleert, kann die Brücke wieder entfernt werden. 3.6.2 Demontage der Pumpe und Entleerung des Reaktors Der Reaktor soll einige Zeit nach der letzten Füllung weiterlaufen, damit sich das Ökodol weitestgehend selbst auflöst. Bevor der Reaktor entleert werden kann, muss der Zustrom gestoppt und die Pumpe entfernt werden. Dafür wird die Pumpe deaktiviert und die Schiebeventile im Rohr werden geschlossen. Vor der Einlagerung der Pumpe über den Winter, soll diese noch mit sauberem Wasser gespült und gereinigt werden. Im Laufe des Betriebes lagern sich im Inneren der Pumpe verschiedene grobe Inhaltsstoffe des Belebtschlammes ab. Beim Reinigen der Pumpe an der Kläranlage Passau findet man vor allem Reinigungstücher, die sich im Abwasser nicht auflösen und von den mechanischen Reinigungsanlagen nicht entfernt werden. Diese sorgen vermutlich für eine Reduzierung der Pumpleistung. Anschließend kann der restliche Reaktorinhalt, beispielsweise mit einem Saugwagen, entleert werden. In Passau übernimmt dies für gewöhnlich die städtische Kanalreinigung.

30

Datenerfassung

4 Datenerfassung Es müssen eine Vielzahl an Parametern untersucht werden um herauszufinden ob und wie stark sich der Reaktor auf den Belebtschlamm und auf die mikrobiologische Stufe der Kläranlage auswirkt. Zum einen sollen die Werte untersucht werden, die der Dolomitreaktor unmittelbar beeinflusst, wie Calcium Magnesium und der pHWert. Zum anderen werden verschiedene Parameter analysiert um den Belebtschlamm besser klassifizieren zu können. Das dient dazu, den Schlamm besser vergleichen zu können. Diese Analysen finden nicht unter Laborbedingungen statt, sondern im täglichen Betrieb der Kläranlage. Deshalb müssen möglichst viele Parameter des Belebtschlammes bekannt sein um eine Vergleichbarkeit der Werte zu ermöglichen. Die Tabellen mit den Ergebnissen der Datenerfassung befinden sich im Anhang. Die Auswertung ist nicht Teil dieser Projektarbeit sondern der daraus resultierenden Bachelorarbeit.

4.1 Analyse des Teilstromes Der Dolomitreaktor soll den Teilstrom des Belebtschlammes mit Calcium sowie Magnesium anreichern und dadurch die Parameter Säurekapazität und pH-Wert verbessern. Ebenfalls soll dadurch der Calciumgehalt auf der Belebtschlammflocke steigen. Um dies zu überprüfen wird der Belebtschlamm vor und nach dem Dolomitreaktor im Labor analysiert. Die ermittelten Messwerte sollen auch aufzeigen, welche Parameter besonderen Einfluss auf den Betrieb des Dolomitreaktors haben, z.B. wie stark die Effektivität des Reaktors von der Füllhöhe beeinflusst wird. 4.1.1 Vorbereitung und Probeentnahme Die Proben sind nach der Entnahme möglichst schnell zu untersuchen, da der Kontakt mit Sauerstoff die Werte nachträglich verändern und somit verfälschen kann. Aus diesem Grund wird im Labor alles vorbereitet, was für die folgenden Messungen benötigt wird. Säurekapazität und Basekapazität ‐ 6 Bechergläser 150 ml ‐ 2 Bechergläser 200 ml ‐ 2 Trichter ‐ 2 Faltenfilter

31

Datenerfassung

‐ ‐ ‐

6 Rührstäbchen 2 Magnetrührer 1 pH-Messgerät

Bestimmung der anorganischen Bestandteile im Ablauf ‐ 2 Messzylinder 50 ml ‐ 2 Aluminiumschalen ‐ 1 Laborwaage Bestimmung von Calcium, Magnesium, Härte, Chlorit, Kalium, Sulfat Diverse Pipetten ‐ 200 ml ‐ 500 ml ‐ 1.000 ml ‐ 2.000 ml ‐ Pipettenspitzen Photometrische Analyse des filtrierten Belebtschlammes ‐ NANOCOLOR® Kalium 50 – Test ‐ NANOCOLOR® Chlorid 200 – Test ‐ NANOCOLOR® Sulfat 200 – Test ‐ NANOCOLOR® Härte 20 – Test ‐ 1 Photometer Die Vorbereitung und Bereitlegung des Equipments soll vor der Probeentnahme abgeschlossen sein.

Abbildung 23: Vorbereitung für Probenanalyse Dolomitreaktor

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Datenerfassung

Die Probenentnahme erfolgt am Dolomitreaktor. Es wird je eine 1.000 ml Probe vom Zulauf und vom Ablauf des Reaktors benötigt. Die Zulaufprobe wird mittels einer Schöpfkelle entnommen. Die Ablaufprobe kann am Überlauf des Dolomitreaktors entnommen werden. 4.1.2 Messungen während der Probenentnahme Folgende Werte werden direkt an den Probenentnahmestellen am Dolomitreaktor gemessen um Messfehler zu minimieren: ‐ ‐ ‐

Der pH-Wert und die Temperatur werden mit Hilfe eines geeigneten Messgerätes erfasst. In diesem Fall ein „WTW ProfiLine pH 3110“. Der Leitwert wird mittels eines Leitwertmessgeräts ermittelt. In diesem Fall ein „WTW ProfiLine Cond 3110“. Der Ökodol-Füllstand wird mithilfe eines Messstabs bestimmt. Dieser wird von oben in den Reaktor getaucht, bis er auf Widerstand trifft. Am Messstab, mit einer Skalierung von 2,5 cm, kann abgelesen werden wie weit sich der Ökodolspiegel unter dem Wasserspiegel befindet. Eine genauere Skalierung des Messinstruments ist nicht sinnvoll, da der Ökodolfüllstand je nach Messort eine Abweichung von mehreren Zentimetern aufweist.

Abbildung 24: Messstab für Ökodol-Füllstandsmessung

Nach Erfassung des pH-Werts, der Temperatur, des Leitwerts und des ÖkodolFüllstands können die Proben entnommen und ins Labor transportiert werden. 4.1.3 Analyse der Säurekapazität und Basekapazität Die Bestimmungen der Säure- bzw. Basekapazität erfolgen nach DIN 38409-7. Nach diesem Verfahren zur Säurekapazitätsbestimmung titriert man 100 ml der Probe mit einer 0,1 n organische Säure bis sich der pH-Wert 4,3 einstellt. In der Praxis wird meistens 0,1 mol Salzsäure, in unserem Fall jedoch 0,05 mol Schwefelsäure, verwendet. [14] Zur Basekapazitätsbestimmung titriert man 100 ml der Probe mit einer 0,1 mol Natronlauge bis zum pH-Wert 8,2. [15]

33

Datenerfassung

Die Säure- bzw. Basekapazität wird anhand der zuvor entnommenen Proben vom Zu- und Ablauf des Reaktors bestimmt. Die Säurekapazität wird sowohl von einer gelfilterten Probe, als auch von einer ungefilterten Probe bestimmt. Zunächst wird ein Teil der Proben gefiltert. Zum Filtrieren der Proben werden vom Zu- und Ablauf ca. 150 ml über einen Faltenfilter in die 200 ml Bechergläser gefiltert. Zur Bestimmung der Säurekapazität werden jeweils 100 ml benötigt, der Rest der gefilterten Probe wird anschließend für weitere Analysen benötigt.

Abbildung 25: Filtrierung der Proben

Nun werden von der Zulaufprobe 100 ml gefilterter und 100 ml ungefilterter Probe in die drei zuvor vorbereiteten 150 ml Bechergläser gefüllt. Mit der Ablaufprobe wird gleich verfahren. Die Basekapazität wird von der ungefilterten Probe bestimmt. Hierzu füllt man 100 ml vom Zulauf und 100 ml vom Ablauf in zwei 150 ml Bechergläser.

34

Datenerfassung

Zulaufproben

35

Ablaufproben n

Abbildung 26: Vorbereitete Bechergläser mit Proben

Titration Bei der Titration wird das Becherglas zur gleichmäßigen Durchmischung auf einen Magnetrührer gestellt und mit einem Rührstäbchen versehen. Die Rührgeschwindigkeit darf nicht zu hoch eingestellt sein, da ansonsten ein zu starker Sauerstoffeintrag vorherrscht. Die Elektrode des PH-Messgeräts (WTW inoLab 7320) wird mit VE-Wasser gesäubert und in die Probe getaucht. Titriert wird tröpfchenweise mittels einer Bürette bis sich der gesuchte pH-Wert (Säurekapazität 4,3 / Basekapazität 8,2) einstellt. Die verbrauchte Menge an Schwefelsäure bzw. Natronlauge kann auf einen Zehntel Milliliter genau abgelesen werden.

Datenerfassung

Abbildung 27: Aufbau für die Titration

Abbildung 28: Titration bis zum pH-Wert 4,3 zur Bestimmung der Säurekapazität

36

Datenerfassung

37

4.1.4 Bestimmung des Trocken- und Glührückstandes Es wird vermutet, dass ein geringer Teil des Reaktorfüllmaterials in die nachfolgenden Reinigungsstufen verfrachtet wird. Um dies zu untersuchen wird der Glührückstand vor und nach dem Dolomitreaktor ermittelt. Der Glührückstand zeigt den prozentualen Anteil an anorganischen Stoffen, in diesem Fall Ökodol, im Belebtschlamm an. Die Messung erfolgt analog der, in der Kläranlage Passau üblichen, TS- und GV-Bestimmung um den organischen und anorganischen Anteil im Überschussschlamm zu ermitteln. Zunächst wird das Leergewicht des Aluschälchens mithilfe einer Laborwage gewogen. Danach werden mithilfe eines Messzylinders 50 ml von der ungefilterten Probe entnommen und in das Aluschälchen gefüllt. Das Nassgewicht wird ebenfalls gewogen und notiert. Anschließend wird die Probe für ca. sechs Stunden im Trockenschrank bei 110 °C getrocknet. Bevor die Probe erneut gewogen werden kann, muss sie im Exsikkator 30 Minuten abkühlen. Ist das Trockengewicht notiert, wird die Probe für 30 Minuten bei 560°C in den Glühofen gestellt. Jegliche organische Anteile werden dabei verglüht. Zum Abkühlen muss die Probe erneut für 30 min in den Exsikkator. Danach kann der Glührückstand gewogen werden. [16] 1

Zulauf

2

Ablauf

Zulauf

3

Zulauf

4

Ablauf

Abbildung 29: Vorgang des TS- und GR- Bestimmung

2

Ablauf

Zulauf

Ablauf

2

1) Belebtschlamm in 50 ml Messzylinder; 2) Belebtschlamm "nass"; 3) Belebtschlamm nach Trockenschrank TR; Belebtschlamm nach Glühofen GR

Datenerfassung

4.1.5 Photometrische Analyse des filtrierten Belebtschlammes Es wird geprüft inwieweit der Dolomitreaktor den Belebtschlamm mit Calcium und Magnesium anreichert. Des Weiteren werden diverse weitere Ionen im Belebtschlamm ermittelt um das Calcitlösevermögen berechnen zu können. Zitat: „Photometrie ist eine Methode zur Konzentrationsbestimmung gelöster Substanzen durch Messung ihrer Lichtabsorption“. [17] Für diese Messmethode verwendet die Kläranlage Passau ein Spektralphotometer NANOCOLOR® VIS und NANOCOLOR®-Rundküvettentests der Firma Marchery&Nagel. Die Analysen sind exakt nach Anleitung durchzuführen um Messfehler zu vermeiden. Die einzelnen Anleitungen befinden sich im Anhang. Als Analyselösungen dienen jeweils die restlichen 50 ml der gefilterten Zu- bzw. Ablaufprobe. Folgende Inhaltsstoffe sind zu bestimmen: ‐

Kaliumionen (K+) mit NANOCOLOR® Kalium 50 – Test

‐

Chloridionen (Cl-) mit NANOCOLOR® Chlorid 200 – Test

‐

Sulfationen (SO42-) Mit NANOCOLOR® Sulfat 200 – Test

‐

Gesamthärte/Calcium/Magnesium mit NANOCOLOR® Härte 20 – Test

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Datenerfassung

39

Abbildung 30: Photometer mit Rundküvettentests

4.1.6 Berechnung des Calciumcarbonatgehalts (CaCO3) an der Flocke Mithilfe des Calciumcarbonatgehalts an der Flocke kann eine Aussage über die Flockenbildung getroffen werden. Das Calciumcarbonat ist essentiell beim Aufbau des EPS-Gerüsts welches die Flocken miteinander verbindet. Der CaCO 3-Gehalt kann nicht mit einem Messgerät bestimmt werden, sondern wird mit einer geeigneten Formel berechnet. Hierbei handelt es sich um rein chemische, stöchiometrische Berechnungen basierend auf der Definition des KS4,3 und der Konzentrationen, bzw. der Vereinbarung, dass der Anteil der CaCO3 auf der Flocke sich aus der Differenz unfiltrierte Probe – filtrierte Probe ergibt. [18] Herleitung der Formel: Definition KS4,3: 𝐾𝑠4,3 [

𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑚𝑜𝑙 ] = 2 𝑐 (𝐶𝑂32− ) [ ] = 2 𝑐 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] 𝑙 𝑙 𝑙

Gleichung umstellen: 𝑐 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) =

𝐾𝑠4,3 2

Datenerfassung

40

Umrechnung Konzentration CaCO3 von mmol/l in mg/l: 𝑐 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [

𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑔 𝑚𝑔 ] ∗ 𝑀 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] = 𝑐 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] 𝑙 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑙

Molare Masse von CaCO3 berechnen: 𝑀(𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) = 100,088

𝑚𝑔 𝑚𝑚𝑜𝑙

Einsetzen: 𝑚𝑚𝑜𝑙 ] 𝐾𝑠4,3 [ 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝑙 ]∗ ] ∗ 𝐾𝑠4,3 𝑐 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] = 100,088 [ = 50,044 [ 𝑙 𝑚𝑚𝑜𝑙 2 𝑚𝑚𝑜𝑙

Umrechnen in g/l: 𝑚𝑚𝑜𝑙 ] 𝐾𝑠4,3 [ 𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝑙 ]∗ 𝑐 (𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] = 100,088 [ 𝑙 𝑚𝑚𝑜𝑙 2

Das CaCO3 auf der Flocke berechnet sich aus: 𝑔 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑖𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3, 𝑑𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑟 𝐹𝑙𝑜𝑐𝑘𝑒 𝑧𝑢𝑧𝑢𝑜𝑟𝑑𝑛𝑒𝑛 𝑖𝑠𝑡 [ ] 𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = 𝑔 𝑇𝑟𝑜𝑐𝑘𝑒𝑛𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑧 𝑇𝑆 [ ] ∗ 100 𝑙 𝑔 ∆𝑐(𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] 𝑙 ∗ 100 = 𝑔 𝑇𝑆 [ ] 𝑙 𝑔 ∆𝑐(𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) [ ] 𝑙 ∗ 100 𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = 𝑔 𝑇𝑆 [ ] 𝑙

Datenerfassung

41

Da nur der Anteil CaCO3, der der Flocke zuzuordnen ist, [g/l] interessiert, wird mit dem ∆KS4,3 gerechnet: ∆𝐾𝑠4,3 = 𝐾𝑠4,3(𝑢𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑖𝑒𝑟𝑡 )– 𝐾𝑠4,3(𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑖𝑒𝑟𝑡 )

Alles einsetzen und Einheiten kürzen: 𝑚𝑚𝑜𝑙 ] ∆𝐾𝑠4,3 [ 50,044 𝑔 ∆𝐾𝑠4,3 𝑙 ]∗ 𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = ∗ 100 [ = 5,0044 ∗ 𝑔 1000 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑇𝑆 𝑇𝑆 [ ] 𝑙

𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = 5,0044 ∗

∆𝐾𝑠4,3 𝑇𝑆

Mit dieser finalen Formel kann der Calciumcarbonatgehalt an der Flocke berechnet werden.

Beispiel: Dolomitreaktor Zulauf vom 30.10.2014 KS4,3 filtriert = 5,0 [mmol/l] KS4,3 unfiltriert = 7,1 [mmol/l] TS = 3,710 [g/l] 𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = 5,0044 ∗ 𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = 5,0044 ∗

∆𝐾𝑠4,3 𝑇𝑆

7,1 − 5,0 3,710

𝐶𝑎𝐶𝑂3 [%] = 1,0%

Datenerfassung

4.1.7 Berechnung des Calcitlösevermögens Das Calcitlösevermögen wird nach Strohecker und Langelier gemäß DIN 38404 Teil 10 R 2 berechnet. Als Hilfsmittel dient dabei die Internetseite „www.calcit.info“. Auf dieser kann das Calcitlösevermögen automatisch berechnet werden. Es müssen lediglich die dafür benötigten Parameter bestimmt und eingetragen werden.

Abbildung 31: Screenshot der Internetseite www.calcit.info

4.2 Analyse des Belebtschlammes in der mikrobiologischen Stufe Der Belebtschlamm in der Biologie wird untersucht um letztendlich eine Aussage darüber treffen zu können, inwieweit sich der Dolomitreaktor auf die komplette Biologie auswirkt bzw. wie stark sich der behandelte Teilstrom im Belebungsbecken bemerkbar macht. Hierbei wird eine Probe des Belebtschlammes an der Nitrifikationsstufe 2 entnommen. Es werden größtenteils dieselben Parameter wie beim Teilstrom (siehe Kapitel 4.1) untersucht. Hierzu zählen vor allem die Parameter betrachtet, die auch unmittelbar vom Dolomitreaktor beeinflusst werden sollen, wie die Calcium bzw. Magnesiumkonzentration. Es werden jedoch auch weitere Belebtschlammparameter analysiert um das CLV zu berechnen und die allgemeine Belebtschlammzusammensetzung besser einschätzen zu können. Folgende Parameter sollen analysiert werden. Die Art der Analyse und die Messmethode werden analog zum Kapitel 4.1 durchgeführt und werden in diesem Kapitel nicht mehr beschrieben. ‐ ‐ ‐ ‐

pH-Wert (bei der Probenentnahme) Temperatur (bei der Probenentnahme) Leitfähigkeit (bei der Probenentnahme) Säurekapazität (gefiltert/ungefiltert)

42

Datenerfassung

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

Basekapazität (ungefiltert) Kaliumionenkonzentration (photometrisch) Chloridionenkonzentration (photometrisch) Sulfatkonzentration (photometrisch) Calciumkonzentration (photometrisch) Magnesiumkonzentration (photometrisch) Gesamthärte (photometrisch) Calciumkarbonatkonzentration an der Flocke (Berechnung)

4.2.1 Analyse des mikroskopischen Bildes Die Betreiber der Kläranlage Passau erhoffen sich durch den Dolomitreaktor eine Verbesserung der Flocken in der mikrobiologischen Stufe. Im Labor der Kläranlage Passau kann mithilfe eines Mikroskops H500 der Marke Hund der Belebtschlamm untersucht werden. Aufgrund der Eigenüberwachung der Kläranlage wird regelmäßig ein mikroskopisches Bild des Belebtschlammes untersucht. Dabei wird die Diversität der Mikroorganismen und die Größe und Struktur der Flocken geprüft. Im Projektzeitraum wurden ebenfalls regelmäßig Proben aus der Nitrifikationsstufe genommen und unter dem Mikroskop untersucht. Diese können mit Aufnahmen vom Juni, als der Dolomitreaktor noch nicht in Betrieb war, verglichen werden. Die mikroskopische Untersuchung übernahm Herr Hanschke, ein Mitarbeiter der Kläranlage Passau, der regelmäßig den Belebtschlamm analysiert. Hier sind vier exemplarische mikroskopische Aufnahmen des Belebtschlammes zu sehen, bevor und nachdem der Reaktor in Betrieb genommen wurde.

Abbildung 32: Mikroskopische Bilder vom 4. und 7. Juni 2014 [2]

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Datenerfassung

Abbildung 33: Mikroskopische Bilder vom 6. und 7. Oktober 2014 [2]

Hier ist bereits ersichtlich, dass die Flocken im Oktober wesentlich dichter und größer sind als im Juni. Auch in den weiteren Aufnahmen, welche sich im Anhang dieser Arbeit befinden, zeigt sich eine deutliche Verbesserung der Flockenstruktur.

4.3 Datenerfassung nach Außerbetriebnahme des Dolomitreaktors Nach Außerbetriebnahme des Dolomitreaktors am 27.11.2014 wird die Analyse des Belebtschlammes in der Nitrifikation, wie unter Kapitel 4.2 beschrieben, weitergeführt um die Auswirkungen auf den Belebtschlamm zu beobachten. Die Messungen werden bis zum Ende der Projektarbeit weitergeführt. Fraglich ist, ob in dieser kurzen Zeit, von nur circa zwei Monaten, signifikante Veränderungen auftreten. In der Regel dauert es zwei bis drei Schlammalter bis Veränderungen sichtbar werden. Im Fall der Kläranlage Passau beträgt das Schlammalter ca. zehn Tage. Nach 20 – 30 Tagen sollten Veränderungen bemerkt werden können, sofern sich der Reaktor tatsächlich auf den Belebtschlamm in der Belebung auswirkt.

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Fazit des Projektes

5 Fazit des Projektes In zwanzig Wochen in der Kläranlage Passau konnte ich viel über den täglichen Betrieb in einer Kläranlage lernen und praktische Erfahrung sammeln. Ich konnte mich in den Laboralltag einbringen und selbständig die Kontrollanalysen, die für die Eigenüberwachung einer Kläranlage vonnöten sind, im Labor durchführen. Die Mitarbeiter der Kläranlage, allen voran Herr Hanschke, waren mit Ihrer Fachkompetenz stets eine große Hilfe. Die Verantwortlichen der Kläranlage unterstützten eine selbständige und eigenverantwortliche Arbeitsweise. Es konnten die nötigen Daten erfasst werden, die als Basis für eine wissenschaftliche Arbeit zum Erlangen des akademischen Grades dienen. Neben der Datenerfassung konnte praktische Erfahrung in den täglichen Aufgaben einer Kläranlage erlangt werden. Die Betreuung des Dolomitreaktors ging weitestgehend problemlos vonstatten und für die wenigen Probleme, die auftraten, konnten effektive Lösungen gefunden werden. Eine Betriebsoptimierung in Form eines Feuchtigkeitsschutzes beim Vorlagebehälter konnte gefunden werden. In der folgenden Bachelorarbeit mit dem Titel „Einfluss eines Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe in der Abwasserbehandlung - Auswertung und Handlungsempfehlungen“ werden zum einen die Grundlagen beim Betrieb eines Dolomitreaktors in Kläranlagen zusammengefasst, zum anderen werden die gesammelten Daten ausgewertet. Aufgrund dieser Auswertung werden die Auswirkungen des Dolomitreaktors auf die mikrobiologische Stufe in der Kläranlage festgestellt. Sofern keine oder zu geringe Auswirkungen zu beobachten sind, werden Handlungsempfehlungen aufgezeigt.

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Literaturverzeichnis

Literaturverzeichnis [1] Google Inc., „Google Maps,“ Google Inc., 2009. [Online]. [Zugriff am 5 November 2014]. [2] Kläranlage Passau, Archiv. [3] Stadt Passau, Stadtentwässerung Passau, Passau, 2014. [4] K. S. Mudrack K., Biologie der Abwasserreinigung, Gustav Fischer Verlag, 1994. [5] K. Sölter und N. Weber, „Säurekapazität auf Kläranlagen,“ 2012. [Online]. Available: http://www.klaerwerk.info/Abwasserreinigung/Saeurekapazitaetauf-Klaeranlagen--ein-Wieso---Warum--Thema-35286. [Zugriff am 10 Oktober 2014]. [6] LUBW, „Zusammensetzung der Luft,“ [Online]. Available: https://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/18340/. [Zugriff am 3 November 2014]. [7] K. Sölter, „Ursachen für schlecht absetzbare Belebtschlammflocken und was man dagengen tun kann,“ [Online]. Available: http://de.dwa.de/tl_files/_media/content/PDFs/LV_Nord/NachbarschaftenManuskripte/Soelter-Flockenbildung.pdf. [Zugriff am 3 November 2014]. [8] KRONOS ecochem, Das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht in der biologischen Abwasserreinigung, ecochem, KRONOS, 2012. [9] Dolomitwerk Jettenberg Schöndorfer GmbH, Vergleich Ökodol® mit kalkstämmigen Produkten (Branntkalk und Kreide), GmbH, Dolomitwerk Jettenberg Schöndorfer GmbH, 2014. [10] P. Schöndorfer , C. D. Wassermann und F. Krey, „Verfahren zur verbesserten Versorgung einer biologischen Kläranlage mit Calcium und Magnesium“. Deutschland/Bayern Patent EP 1741679A2, 5 Juli 2006. [11] C. Wassermann , F. Dr. Krey und K. Arno , „Betriebssicherheit, Nachhaltigkeit und Langlebigkeit von kommunalen Kläranlagen mittels Dolomitreaktor,“ KRONOS ecochem, 2008.

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Literaturverzeichnis

[12] Dolomitwerk Jettenberg Schöndorfer GmbH, Ökdol® + Ökodol® Turbo - Einsatz in Kläranlagen, Dolomitwerk Jettenberg Schöndorfer GmbH. [13] Dolomitwerk Jettenberg Schöndorfer GmbH, Ökodol®, Schneitzelreuth: Dolomitwerk Jettenberg Schöndorfer GmbH, 2013. [14] Auszug aus DIN 38409-7 , „Säurekapazität (KS4,3),“ [Online]. Available: http://www.sbf-online.com/media/pdf/sbf_info_saeurekapazitaet.pdf. [Zugriff am 2 Oktober 2014]. [15] A. Dr. Bayer, „Parameter zur Beurteilung einer Wasserprobe,“ 20 Oktober 2014. [Online]. Available: http://www.angewandte-geologie.geol.unierlangen.de/paramete.htm. [Zugriff am 21 Oktober 2014]. [16] H.-C. Baumgart, M. Fischer und H. Loy, Handbuch für Umwelttechnische Berufe, Bd. Band 3 Abwassertechnik, BIBB und DWA, Hrsg., 82041 Oberhaching: F. Hirthammer Verlag GmbH, 2007. [17] H. Spektrum Akademischer Verlag, „Photometrie,“ 1998. [Online]. Available: http://www.spektrum.de/lexikon/chemie/photometrie/7084. [Zugriff am 11 Dezember 2014]. [18] F. Dr. Krey, Berechnung CaCO3 auf der Flocke.pdf, 2015. [19] Peter W. Thielemann GmbH, PWT - Dolomitreaktor, Hamburg.

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Gefahrenhinweise: 'LHVHU5XQGNYHWWHQWHVWHQWKlOWNHLQHNHQQ]HLFKQXQJVSÁLFKWLJHQ*HIDKUVWRIIH

Inhalt Reagenziensatz: 20 Rundküvetten Härte 20 1 Röhrchen NANOFIX Härte 20 R2 1 Kunststoff-Röhrchen mit 5 mL Härte 20 R3

Messbereich: Faktor: Messwellenlänge (HW = 5–12 nm): Reaktionszeit: Reaktionstemperatur:

Methode: Photometrische Bestimmung der Gesamthärte mit Phthaleinpurpur. Durch Einsatz eines selektiven Maskierungsmittels kann zwischen Calcium und Magnesium differenziert werden.

Test 0-43

REF 985 043

PD 14122 / A012755 / 985 043 / 1042

Schweiz: MACHEREY-NAGEL AG · Hirsackerstr. 7 · 4702 Oensingen · Schweiz Tel.: 062 388 55 00 · Fax: 062 388 55 05 · [email protected]

MACHEREY-NAGEL GmbH & Co. KG · Neumann-Neander-Str. 6–8 · 52355 Düren · Deutschland Tel.: +49 24 21 969-0 · Fax: +49 24 21 969-199 · [email protected] · www.mn-net.com

Entsorgung: Rundküvetten nach dem Gebrauch in die Originalpackung zurücksetzen. Alle NANOCOLOR ® Reagenziensätze werden von MACHEREY-NAGEL kostenlos zurückgenommen und in unserem Entsorgungszentrum fachgerecht entsorgt.

Fremdphotometer: Bei anderen Photometern prüfen, ob die Messung von Rundküvetten möglich ist. Die Eichkurve muss für jeden Gerätetyp durch Messung von Standardlösungen ermittelt werden.

Messung bei gefärbten und trüben Wasserproben: Bei allen NANOCOLOR ® Photometern siehe Handbuch, Korrekturwert-Taste benutzen.

Messung: Bei NANOCOLOR ® Photometern und PF-12 siehe Handbuch, Test 0-43.

Rundküvette mit “Messwert Calcium” in das Photometer einsetzen und messen.

Bestimmung von Magnesium (Methode (0)436)

Rundküvette mit “Messwert Gesamthärte” in das Photometer einsetzen und Photometer auf Null setzen. Rundküvette nochmals öffnen, ѥ/ (= 0,2 mL) R3 zugeben, verschließen und mischen. Rundküvette außen säubern und nach 1 min messen.

Bestimmung von Calcium (Methode (0)435)

Rundküvette öffnen, 1 NANOFIX R2 zugeben, verschließen und kräftig schütteln. (NANOFIX Röhrchen nach Entnahme sofort wieder verschließen.) Nach 2 min Rundküvette erneut öffnen, ѥ/ (= 0,2 mL) Probelösung (der pH-Wert der Probe muss zwischen pH 4 und 9 liegen) zugeben, verschließen und mischen. Rundküvette außen säubern und nach 1 min messen.

Bestimmung der Gesamthärte (Methode (0)431 – (0)434)

Ausführung: Benötigtes Zubehör: Kolbenhubpipette mit Spitzen

01.09 NANOCOLOR£ Compensation reagent for ammonium en

de

MACHEREY-NAGEL GmbH & Co. KG ˜ Neumann-Neander-Str. 6-8 ˜ D-52355 Düren Tel. +49 (0) 24 21 9 69-0 ˜ Fax +49 (0) 24 21 9 69-199 ˜ e-mail: [email protected] Schweiz: MACHEREY-NAGEL AG ˜ Postfach 214 ˜ CH-4702 Oensingen Tel. (062) 388 55 00 ˜ Fax (062) 388 55 05 · e-mail: [email protected]

Entsorgung: Das Reagenz kann mit viel Wasser in die Kanalisation weggespült werden.

Disposal: The reagent can be washed into drain with plenty of water.

MACHEREY-NAGEL GmbH & Co. KG Neumann-Neander-Str. 6-8 ˜ D-52355 Düren (Germany) Tel. +49 (0) 24 21 9 69-0 ˜ Fax +49 (0) 24 21 9 69-199 ˜ e-mail: [email protected]

Messung: siehe Gebrauchsanweisung oder Photometer-Handbuch Test 0-45

Measurement: see instructions for use or photometer manual test 0-45

Rundküvette öffnen, 1 gestrichenen Messlöffel R2 zugeben, verschließen und mischen, bis R2 vollständig gelöst ist. Rundküvette erneut öffnen, 6 Tropfen Ammonium-Kompensationsreagenz und 2,0 ml Probelösung (der pH-Wert der Probe muss zwischen pH 1 und 13 liegen) zugeben, direkt verschließen und sofort 10 s schütteln. Rundküvette außen säubern und nach 2 min messen.

Ausführung:

Procedure:

Open test tube, add 1 level measuring spoon R2, close and mix until R2 is completely dissolved. Open test tube again, add 6 drops compensation reagent for ammonium and 2.0 ml sample solution (the pH value of the sample must be between pH 1 and 13), close directly and shake immediately for 10 s. Clean outside of test tube and measure after 2 min.

Gefahrenhinweise: Das Reagenz enthält Natronlauge < 5%, Formaldehyd < 5% und Methanol < 10%. R34 Verursacht Verätzungen. R40 Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. R43 Sensibilisierung durch Hautkontakt möglich. S26 Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. S36/37/39 Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille/ Gesichtsschutz tragen. Für weitere Informationen können Sie ein Sicherheitsdatenblatt anfordern.

Inhalt: 30 ml Ammonium-Kompensationsreagenz

Methode: Zusatzreagenz für Test 0-45 NANOCOLOR£ Kalium 50 zur Beseitigung von Störungen, die durch Ammonium (bis zu 5 mg/l NH4-N) hervorgerufen werden

Zusatzreagenz für Test 0-45 NANOCOLOR£ Kalium 50

01.09 NANOCOLOR£ AmmoniumKompensationsreagenz

Art.-Nr. 918 045

Hazard warning: The reagent contains sodium hydroxide solution < 5%, formaldehyde < 5% and methanol < 10%. R34 Causes burns. R40 Limited evidence of a carcinogenic effect. R43 May cause sensitization by skin contact. S26 In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice. S36/37/39 Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection. For further information ask for a safety data sheet.

Content: 30 ml Compensation reagent for ammonium

Method: Additional reagent for test 0-45 NANOCOLOR£ Potassium 50 for removal of ammonium interferences (up to 5 mg/l NH4-N)

Additional reagent for test 0-45 NANOCOLOR£ Potassium 50

Cat. No. 918 045

07.14 Sulfat 200

10–200 mg/L SO42– ± 10 % bei 100 mg/L unlinear 436 nm 2 min (120 s) 20–25 °C

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Die Methode ist für die Analyse von Meerwasser nicht geeignet.

Inhalt Reagenziensatz: 20 Rundküvetten Sulfat 200 1 Flasche mit 5 g Sulfat 200 R2 1 Messlöffel 85 mm Gefahrenhinweise: Reagenz R2 enthält Bariumchlorid 25–83 %. H301 Giftig bei Verschlucken. P301+310, P330, P405, P501 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM / Arzt / … anrufen. Mund ausspülen. Unter Verschluss aufbewahren. Inhalt / Behälter der fachgerechten Entsorgung zuführen. Für weitere Informationen können Sie ein Sicherheitsdatenblatt anfordern. Voruntersuchungen: Besteht Unklarheit über die Größenordnung der Konzentration in der zu untersuchenden Probe, so gibt ein Vortest mit QUANTOFIX® Sulfat (REF 913 29) oder mit VISOCOLOR ® ECO Sulfat (REF 931 092) schnell Auskunft. Daraus kann die erforderliche Verdünnung für die Bestimmung erkannt und direkt angesetzt werden. Störungen: 7UEXQJHQLQGHU3UREHVW|UHQXQGVLQGYRU=XJDEHLQGLH5XQGNYHWWHDE]XÀOWULHUHQ*XWH5HSURGX]LHUEDUNHLWHUUHLFKWPDQLQ7ULQN2EHUÁlFKHQXQG*UXQGZDVVHU%HODVWHWH$EZlVVHUIKren zu Minderbefunden.

Messbereich: Messgenauigkeit: Faktor: Messwellenlänge (HW = 5–12 nm): Reaktionszeit: Reaktionstemperatur:

Methode: Photometrische Trübungsmessung als Bariumsulfat

Test 0-86

REF 985 086

PD 14122 / A011705 / 985 086 / 0744

Schweiz: MACHEREY-NAGEL AG · Hirsackerstr. 7 · 4702 Oensingen · Schweiz Tel.: 062 388 55 00 · Fax: 062 388 55 05 · [email protected]

MACHEREY-NAGEL GmbH & Co. KG · Neumann-Neander-Str. 6–8 · 52355 Düren · Deutschland Tel.: +49 24 21 969-0 · Fax: +49 24 21 969-199 · [email protected] · www.mn-net.com

Messung: Bei NANOCOLOR ® Photometern und PF-12 siehe Handbuch, Test 0-86. Fremdphotometer: Bei anderen Photometern prüfen, ob die Messung von Rundküvetten möglich ist. Die Eichkurve muss für jeden Gerätetyp durch Messung von Standardlösungen ermittelt werden. Analytische Qualitätssicherung: NANOCONTROL Multistandard Metalle 1 (REF 925 015) oder Multistandard Trinkwasser (REF 925 018) Entsorgung: Rundküvetten nach dem Gebrauch in die Originalpackung zurücksetzen. Alle NANOCOLOR ® Reagenziensätze werden von MACHEREY-NAGEL kostenlos zurückgenommen und in unserem Entsorgungszentrum fachgerecht entsorgt.

Rundküvette öffnen, 4,0 mL Probelösung (der pH-Wert der Probe muss zwischen pH 1 und 13 liegen) zugeben, verschließen und mischen. Rundküvette in das Photometer einsetzen und Photometer auf Null setzen. Rundküvette erneut öffnen, 1 gestrichenen Messlöffel R2 zugeben, verschließen und sofort nach der Zugabe 10 s kräftig schütteln. Rundküvette außen säubern und nach 2 min messen.

Ausführung: Benötigtes Zubehör: Kolbenhubpipette mit Spitzen