Technologievergleich und Ökobilanz von Abwasserreinigungsanlagen in alpinen Extremlagen

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Kontrolle der Reinigungsleistung

Stoffströme und Massenbilanzen
Beispiel Geraer Hütte
Beispiel Stuttgarter Hütte
Schlussfolgerung

Bei der Betrachtung von Stoffflüssen und Massenbilanzen zur Beurteilung der abwassertechnischen Verhältnisse an einer Kläranlage sind nicht nur die Zu- und Abflüsse von Interesse. Insbesonders interne Kreisläufe und hydraulische und biologische Retention zeigen entscheidende Einflüsse auf das Systemverhalten. Die Bedeutung der Rezirkulation für die Reinigungsleistung von Biofilmanlagen ist allgemein anerkannt, da die Kontaktzeit zwischen Abwasser und Biofilm in einer wirtschaftlich bemessenen Anlage in einem Durchlauf für eine weitgehende Reinigung nicht ausreicht. Wird der erforderliche Kreislauf nicht innerhalb der Biofilmanlage geführt, sondern über eine Vorklärung, dann wird ein verstärkter Ausgleich der Zulaufkonzentrationen erreicht. Diese Vorgangsweise kann auch auf Belebtschlammanlagen angewendet werden.

Als Beispiel für die Stoffflüsse an einer Biofilmanlage wird die Tagesbilanz für die Tropfkörperanlage auf der Geraer Hütte erstellt: Am 4.7.1999 wurde eine Belastung von 29 EGW60 gezählt. Diese Belastung ergibt beim gemessenen Wasserverbrauch von 6,0 m3/d folgende Konzentrationen:

Abb. 5.17: Kohlenstoffbilanz am 4.7.1999 an der Kleinkläranlage Geraer Hütte

Die in Abb. 5.17 dargestellte Stoffbilanz wurde durch Mischungsrechnungen ermittelt, ohne die ausgleichende Wirkung des Retentionsvolumens in der Vorklärung zu berücksichtigen. Es werden also statische Verhältnisse angenommen und keine dynamische Zulaufvariation in Rechnung gestellt. D.h. diese Bilanzierung ist nur sinnvoll, wenn Messdaten von Belastungsverhältnissen vorliegen, die ungefähr den mittleren Verhältnissen über die Retentionszeit entsprechen. Wie aus der Belastungsganglinie in der Abb. 5.3 (Inbetriebnahme) ersichtlich, liegt die Belastung am Messtag etwas über den Verhältnissen der vorangegangenen Tage. Daher steht der berechneten Zulaufkonzentration zur Biologie von 84 mg BSB5/l ein etwas geringerer Messwert von 70 mg BSB5/l gegenüber. Die Stickstoffbilanz ergibt einen rechnerischen Zulaufwert zur Biologie von 29 mg Nges/l, der ebenfalls über dem Messwert von 22 mg Nanorganisch/l liegt.

Abb. 5.18: Stickstoffbilanz am 4.7.1999 an der Kleinkläranlage Geraer Hütte

Als nächstes werden die Stoffflüsse einer Belebtschlammanlage bilanziert, und zwar die ESB-Anlage auf der Stuttgarter Hütte. Am 6.8.1999 wurde eine Belastung von 91 EGW bei einem Wasserverbrauch wie im vorangegangenen Beispiel von 6,0 m3/d gezählt.

Abb. 5.19: Kohlenstoffbilanz am 6.8.1999 an der Kleinkläranlage Stuttgarter Hütte

Auch in diesem Beispiel liegt die Belastung am Messtag mit 91 EW deutlich über der Belastung der vorangegangenen Tage (57 EW im Dreitagemittel). Die erhöhten Zulaufkonzentrationen werden durch die in der Vorklärung gespeicherten Zuflüsse ausgeglichen. Daher liegt der Messwert für die Konzentration in der Vorklärung mit 320 mg BSB5/l unter dem berechneten Wert von 419 mg BSB5/l, der über die Mischungsrechnung der Stoffströme am Messtag ermittelt wurde.

Abb. 5.20: Stickstoffbilanz am 6.8.1999 an der Kleinkläranlage Stuttgarter Hütte

Die berechnete Stickstoffkonzentration von 133 mg Nges/l beinhaltet auch den Stickstoffanteil in organischen Verbindungen, der ca. 5 % von der BSB5-Konzentration einnimmt. D.h. ungefähr 21 mg von den 133 mg Nges sind organischer Natur und 112 mg beträgt die anorganische Stickstofffraktion. Die gemessene anorganische Stickstoffkonzentration in der Vorklärung betrug am 6.8.1999 106 mg N/l.

Die Zulaufkonzentrationen und -frachten zu einer Kleinkläranlage im Gebirge sind messtechnisch schwer zu erfassen, vor allem wenn über die Vorklärung rezirkuliert wird.
Die durchgeführten Bilanzen der Stoffströme bestätigen die in den gebräuchlichen Regelwerken angegebenen Wirkungsgrade einer Vorklärung (ATV A-131) und die spezifischen Schmutzfrachten pro EW (ÖWAV Regelblatt 1). Die Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Konzentrationen in der Vorklärung verdeutlichen den Unterschied zwischen einer statischen und einer dynamischen Betrachtung einer Kläranlage mit starker Zulaufvariation.

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