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    Betrieb einer neuen SBR-Kläranlage unter Berücksichtigung der Ergebnisse integrierter Ansätze mittels dynamischer Simulationsmodelle für Kanalnetz und Kläranlage

    Beschreibung

    Projektlaufzeit: 04/2005 - 12/2006

    Bearbeiter:

    • Dipl.-Ing. Inka Kaufmann
    • mgr inz. Bartosz Slizewski
    • Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz

    Veranlassung

    Der integrierte Betrieb von (im Mischsystem betriebenem) Kanalnetz und Kläranlage bietet vielfältige Möglichkeiten zur Minderung der Gesamtemissionen aus dem Abwassersystem sowie zur Kosteneinsparung bei anstehenden Neuinvestitionen. Dennoch gehört eine integrierte Betrachtung noch keineswegs zum Stand der Technik, da erst wenige Projekte großtechnisch realisiert wurden. Dies gilt besonders für SBR-Anlagen, für die nur begrenzte Kenntnisse und Erfahrungen über die Möglichkeiten einer erhöhten Mischwasserbelastung vorliegen. 

    Ausgangspunkt des Forschungsvorhabens ist die Zentralkläranlage Spenge. Die ZKA der Stadt Spenge wird derzeit auf 22.500 EW erweitert. Dabei wird die bestehende Tropfkörperanlage durch ein neues Beschickungspumpwerk, drei neue SB-Reaktoren und zwei Pufferbehälter ersetzt (DIC-SBR-Verfahren). Durch den Umbau der beiden Zwischen- und Nachklärbecken zu Pufferbehältern weist die Kläranlage eine optimale Ausgangssituation für eine flexible und bedarfsgerechte Verknüpfung der Steuerung/Regelung Kanalnetz - Kläranlage auf. Das Einzugsgebiet der Kläranlage hat durch die derzeit ungleichmäßige Auslastung der 11 Regenüberlaufbecken und die hohe Anzahl an Gewässern, in die eingeleitet wird, ein erhebliches Bewirtschaftungspotenzial. 

    Bei integrierten Ansätzen ist eine der entscheidenden Herausforderungen, erforderliche Reaktionen der SBR-Anlage auf den beginnenden Mischwasserzufluss zu ermitteln. Diese können abhängig vom Entwässerungssystem, dem Fremdwasseranfall und der Größe des Einzugsgebietes sehr unterschiedlich ausfallen.

    Forschungsziele

    Mit den geplanten Untersuchungen sollen die Möglichkeiten eines integrierten Betriebes von Kanalnetz und Kläranlage anhand einer SBR-Anlage mit zwei vorgeschalteten Pufferbehältern ermittelt werden. Daraus lassen sich zum einen Kenntnisse über das Verhalten der unterschiedlichen Reaktionsstrategien im integrierten Betrieb gewinnen, die eine Übertragbarkeit auf andere Anlagen ermöglichen. Zum anderen können für die ZKA Spenge gezielt Strategien entwickelt werden, wie der Betrieb der Abwasseranlage (z.B. Erhöhung der Mischwasserzufuhr, Bewirtschaftung der beiden Pufferbehälter, Bewirtschaftung Kanalnetz) optimiert werden kann, um zum einen Kosten bei noch anstehenden Investitionen einzusparen und zum anderen die Umwelt von Emissionen zu entlasten. Die umfangreiche Datenaufzeichnung und –sammlung erlaubt auch Rückschlüsse hinsichtlich Menge und Entstehung von Fremdwasser im Kanalnetz.

    Die gewonnenen Erkenntnisse über die neuen integrierten Regelungsprinzipien von Kanalnetz und Kläranlage sollen dazu beitragen, das Verständnis für das Zusammenwirken der beiden Anlagenteile – des Kanalnetzes und der Kläranlage, insbesondere für das DIC-SBR-Verfahren – zu vertiefen und die Gesamtemission auf optimierte Weise zu verringern. Ein solcher integrierter Ansatz kann sowohl für die ZKA Spenge als auch für anstehende Erwei-terungen anderer Kläranlagen im In- und Ausland eine einfache und kostengünstige Alternative darstellen.

    Die aus der Simulation gewonnenen Erkenntnisse über die Erfolg versprechenden Strategien sollen in einer zweiten Projektphase exemplarisch anhand ausgewählter Beispiele für die SBR-Anlage im großtechnischen Versuch überprüft und umgesetzt werden.

    Finanzierende Institution(en)

    • Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (MUNLV) des Landes Nordrhein-Westfalen
    • Stadt Spenge

    Partner-Institution(en)

    • LimnoTec Abwasseranlagen GmbH
    • Bockermann Fritze IngenieurConsult GmbH