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    Optimierung der Prozesswasserbewirtschaftung auf der Kläranlage Kaiserslautern durch Verwendung eines dynamischen Simulationsmodells

    Beschreibung

    Projektlaufzeit: 1999 - 2000

    Bearbeiter:

    • Dr.-Ing. Joachim Hansen
    • Dipl.-Ing. Sabine Just

    Die Kläranlage Kaiserslautern besitzt eine Ausbaugröße von 210.000 EW+EGW, zur Zeit sind ca. 180.000 EW+EGW an die Anlage angeschlossen. Durch den in den nächsten Jahren beabsichtigten Neuanschluss mehrerer Stadtteile wird die Anlage in Zukunft - insbesondere hinsichtlich des Abbaus der Ammonium- und Nitratverbindungen - an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen. Insofern ist es sinnvoll, die momentane Leistungsfähigkeit der Anlage zu optimieren. Hierzu gehören neben Untersuchungen zur regelungstechnischen Optimierung der Stickstoffelimination auch Untersuchungen zur Verbesserung der Prozesswasserzugabe. Diese Untersuchungen wurden im Rahmen einer Simulationsstudie unter Verwendung des Modells ASM 1 der IAWQ mit dem Programmpaket SIMBA 3.3+ von der Technologietransferstelle Abwasser + Abfall an der Universität Kaiserslautern durchgeführt. Im Rahmen von vorbereitenden Untersuchungen wurde zunächst die derzeitige Situation hinsichtlich des Prozesswassers analysiert. Hierbei zeigte es sich, dass die z.Z. auf der Anlage gängige Praxis, das Prozesswasser aus der Schlammbehandlung unmittelbar nach dem Abpressen des Schlamms im ohnehin schon hochbelasteten Zeitraum zwischen 8.00 und 16.00 Uhr der Anlage zuzuführen, zu einer zusätzlichen Belastung führt, die nicht immer von der Anlage aufgefangen werden kann. Im Rahmen der nachfolgenden Betrachtungen wurden auf der Grundlage eines kalibrierten Modells der Anlage unterschiedliche Strategien erprobt, um eine optimale Zugabe der Prozesswässer für die Kläranlage Kaiserslautern zu erreichen. Hierbei zeigte sich, dass alle im Rahmen der Simulation untersuchten Strategien zu günstigeren Ergebnissen führen als die bislang geübte Praxis, dass Schlammwasser zwischen 8.00 und 16.00 Uhr der Anlage zuzuführen. Die Zugabe zwischen 0.00 und 8.00 Uhr und die Strategie, das Prozesswasser in den Abendstunden zwischen 16.00 und 24.00 Uhr zu dosieren, waren bzgl. der Stickstoffablaufwerte als in etwa gleichwertig einzuschätzen. In beiden Fällen kann die Gesamtstickstoffkonzentration um ca. 2 mg/l gegenüber dem Ausgangszustand reduziert werden. Im weiteren Verlauf der Studie wurde untersucht, ob sich eine gezielte Zugabe von vorversäuertem Überstandswasser positiv auf die Stickstoffablaufkonzentrationen auswirkt und welche zusätzlichen Optimierungsmöglichkeiten in diesem Zusammenhang existieren. Es zeigte sich, dass die Zugabe von vorversäuertem Überstandswasser aufgrund der nur geringen Aufstockung an leicht abbaubarem Kohlenstoff (ca. 1,5% im Verhältnis zum Zulauf-BSB) nur zu einer geringfügigen Verbesserung der Stickstoffelimination führt. Ein erhebliches Potenzial ergibt sich bei der Aufstockung des Zulauf-BSB's durch einen externen Kohlenstoffträger (z.B. Essigsäure). Diese Maßnahme führt zu deutlichen Verbesserungen der Stickstoff-Ablaufkonzentrationen. In diesem Fall kann dann eine Regelung der Dosierung zur Minimierung der Kosten sinnvoll sein. Nach Abschluss des Projektes ist festzustellen, dass nun ein funktionsfähiges Modell der Kläranlage Kaiserslautern zur Verfügung steht, mit dessen Hilfe zahlreiche weitergehende Untersuchungen im Rahmen der Simulation durchgeführt werden können.

    Finanzierende Institution(en)

    • Stadtentwässerung Kaiserslautern