| Technologievergleich und Ökobilanz von Abwasserreinigungsanlagen in alpinen Extremlagen |
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Maschineller Feststoffabscheider
Tiroler Filtersackanlage
Absetzanlagen
Spezifischer Wasserverbrauch
Organische Frachten
Schlussfolgerungen
Zur Abschätzung der Kläranlagenbelastung wurde die Gästefrequenz mittels der spezifischen organischen Frachten der Tabelle 3 des ÖWAV-Regelblattes 1 "Abwasserentsorgung im Gebirge" in die Einwohnerlast umgerechnet:
Personal: 8 x 60 g BSB5 = 480 Betten: 68 x 55 = 3740 Lager: 56 x 50 = 2800 Tagesgäste: 70 x 15 = 1050
8070 g/BSB5 : 60 g BSB5/EW60 = 135 EW 60
Abb. 1: Wasserverbrauchs-Ganglinien vom 9./10.9.2000 auf der H. v. Barth Hütte
Im Feststoffabscheider wird das Siebgut von einer Förderschnecke ausgeworfen und das durch das Siebrohr geflossene Abwasser zur nachgeschalteten Pflanzenstrecke weitergeleitet. Die sensorgesteuerte Förderschnecke hatte im Messzeitraum eine gesamte Betriebsdauer von 0,5 Stunden. Das Siebgut wurde bei der Messung vollständig gesammelt und das mechanisch gereinigte Abwasser als mengenäquivalente Tagesmischprobe im Gesamtausmaß von 350 l gezogen (siehe Abb. 2).
Abb. 2: Erfassung der festen und flüssigen Abwasserteilströme beim Feststoffabscheider
Die Feststoffmenge hatte eine Feuchtmasse von 22,6 kg mit einem Trockensubstanzgehalt von 19,6 % (4,43 kg TS) und davon betrug der Glühverlust 91 % (organischer Anteil 4,03 kg bzw. 30 g oTS/EW). Zur übersichtlichen Beurteilung der Effizienz der Feststoffabscheidung und zur besseren Vergleichbarkeit der Ergebnisse werden die gemessenen Stoffströme in einwohnerspezifische Frachten umgerechnet (135 EW).
Der Wirkungsgrad des Feststoffabscheiders bezüglich organischer Inhaltsstoffe beträgt 36 %. Da die Nährstoffe N und P vorwiegend gelöst im Abwasser vorliegen, erreicht die mechanische Abwasserreinigung diesbezüglich nur einen geringen Wirkungsgrad: N-Elimination 20 % und P-Elimination 28 %. Die relativ geringen gelösten Nährstofffrachten, die die üblichen Erfahrungswerte (z.B. ATV A131) um ca. ein Drittel unterschreiten, sind darauf zurückzuführen, daß eine Vielzahl der Gäste infolge der überlasteten Toilettenanlagen außerhalb der Hütte urinierten.
Abb. 3: Reinigungseffizienz des Feststoffabscheiders hinsichtlich hinsichtlich CSB, N und P
Abb. 4: Abwasserverrieselung mit Pflanzenstrecke und im Hintergrund die H. v. Barth Hütte mit der vorgelagerten ARA (Probenahmemulde am Hangfuß)
Das mechanisch gereinigte Abwasser wird auf einer steil abfallenden natürlichen Pflanzenstrecke verrieselt (Abb.5.4). Stickstoffanzeigende Pflanzen – vorwiegend Brennnessel – markieren den Bereich der Abwasserverrieselung und der oberflächennahen Bodenpassage. Der angefallene Klärschlamm wird in den bereitstehenden Gitterbehältern (siehe Abb. 2) innerhalb der Einhausung 2 Jahre gelagert und kompostiert.
Als Beispiel für eine Filtersackanlage wurde die neu errichtete Anlage der Darmstädter Hütte herangezogen. Ver- und Entsorgung der Hütte erfolgen mittels geländegängigem Fahrzeug über einen nur für Berechtigte zugelassenen Fahrweg. Die Anzahl an Tagesgästen ist wegen der relativ langen Gehzeit von den Talorten aus (4 – 5 h) verhältnismäßig gering.
Das über einen Fettfang geführte Küchenabwasser wird gemeinsam mit dem Fäkalabwasser zur Filtersackanlage geführt, die zwei Straßen mit je 13 Filtersäcken aufweist. Ein zusätzlicher Reservestrang mit 3 Säcken soll den Saisonstart überbrücken, wenn die Schneelage noch keinen Zutritt zur Kläranlage erlaubt. Damit ist es möglich, die gefüllten Säcke nach der Saison ca. 9 Monate zur Trocknung und Stabilisierung hängen zu lassen, was die anschließende Handhabung der Säcke (Abnahme und Abtransport ins Tal) stark erleichtert. Eine nachgeschaltete biologische Stufe ist nicht vorhanden, das mechanisch gereinigte Abwasser wird über eine Geländekante geleitet und dort verrieselt.
Abb. 5: Eine Filtersackreihe der Kläranlage Darmstädter Hütte vor der Beschickung
Die Gästefrequenz wird mittels der spezifischen organischen Frachten der Tabelle 3 des ÖWAV-Regelblattes 1 "Abwasserentsorgung im Gebirge" in die Einwohnerlast umgerechnet. Dabei wird für das ständig anwesende Personal 60, für halbtägig anwesendes Personal 30 g/d, für in Betten (max. 15) Nächtigende 55, für in Lager (max. 55) Nächtigende 50 und für Tagesgäste 15 g/d BSB5 eingesetzt. Die Belastung und der spezifische Wasserbedarf ( » Abwasseranfall) ergeben sich auf Grund der Aufzeichnungen wie folgt:
B21,rechn: (90 x 60 + 10 x 30 + 230 x 55 + 685 x 50 + 155 x 15 = 5.400 + 300 + 12.650 + 34.250 + 2.325 ) : 1000 = 54,9 kg/d BSB5 / 0,060 = 915,4 = ca. 915 EW60
Abb. 6: Wasserverbrauchs- und Belastungsganglinie Darmstädter Hütte 21.7. - 11.8.2000
Es war zu diesem Zeitpunkt der Untersuchungen die südliche Filtersackreihe in Betrieb. In dieser waren 4 Filtersäcke zu 8/8 befüllt, zwei zu 7/8, je einer zu 6/8, 4/8 und 1/8. Durch das darüber hinweg- oder durchlaufende Abwasser war das Filtersackmaterial überwiegend sehr nass bis breiig. In der nördlichen Filtersackreihe war nur ein Sack (vom Probebetrieb während der Montagearbeiten her) etwas angefüllt. Das Material war deutlich trockener. Es zeigte sich an der Außenseite des Filtersackes deutlich eine beginnende weißliche Verpilzung.
Die Ablagerungen am verfliesten Boden des Filtersackraums können als mäßig bezeichnet werden (hauptsächlich weiße WC-Papierfasern). Der Boden des Filtersackraumes wird vom Hüttenwirt wöchentlich einmal herausgespritzt. Der Geruch in der Kläranlage war ebenfalls gering (frisches Abwasser). Außerhalb der Kläranlage war bei geschlossener Eingangstür zur Filtersackanlage kein Geruch feststellbar.
Umgelegt auf die ermittelten 915 EW60 errechnen sich bezüglich des zurückgehaltenen Filterguts folgende EW60-spezifische Filtergutwerte: ca. 38 gTS/EW60 , ca. 0,27 kg/EW60 Nassgewicht, ca. 49 g CSB/EW60. Bei spezifischen Fracht von 120 g CSB/d,EW60 errechnet sich über den langen Beobachtungszeitraum eine CSB-Elimination durch die Filtersackanlage von 41%, bei 22 g BSB5/d von 60 g BSB5/d eine BSB5-Elimination von knapp 37%.
Bei maximal abtrennbaren 75 - 100 g TS/EW60 bedeuten die zurückgehaltenen 38 g TS je EW60 einen Abtrenneffekt von rund 50 - 38% der zugeführten Rohabwasser-Feststoffe. Das Nassgewicht verringert sich nach dem Umlegen der Beschickung auf die andere Filtersackstraße durch Abtrocknen bald auf 0,18 kg pro EW60 (ca. 22 % TS).
Mischprobe 21.7.–11.8. Trockensubst. Glühverlust org. Anteil CSB BSB5 Nges Pges Dimension TS [%] GV [%] gCSB / gTS mg O2 / l mgN / l mgP / l Filtergutparameter 14,4 86 1,26 181.000 80.500 3.700 1.650
Graphisch lässt sich die Rückhalteleistung der Filtersackanlage, bezogen auf den Beobachtungszeitraum von 21 Tagen, wie folgt darstellen:
Abb. 7: Mittlere Reinigungseffizienz der Filtersackanlage hinsichtlich CSB, BSB5, N und P
Es ergaben sich in Hinblick auf die CSB-, BSB5-, Nges- und Pges-Reinigungs- leistung in etwa die selben Ergebnisse wie bei der Langzeituntersuchung. Es zeigte sich bei den aufgetretenen hydraulischen Belastungsspitzen, daß das Filtersack- system problemlos in der Lage ist, auch große hydraulische Spitzen durch die Aneinanderreihung der Filtersäcke zu bewältigen.
Daher wurde für diese Untersuchung eine Massenbilanz über die gesamte Saison auf 2 Kläranlagen durchgeführt. Die beiden betrachteten Absetzanlagen stellen die mechanische Reinigungsstufe vor der biologischen Abwasserreinigung dar, welche an dieser Stelle nicht näher analysiert wird. Die ARA Berliner Hütte verfügt über 2 Reinigungsstraßen mit jeweils einer 3-Kammer-Absetzanlage (s. Abb.) mit einem Gesamtvolumen von 18 m3, während die ARA Taschach Haus nur ein Vorklärbecken mit 11 m3 Volumen aufweist. Der Jahreswasserverbrauch der beiden Hütten wurde über die Wasserzähler der Wasserversorgungsanlagen erhoben und der EW-spezifische Wasserverbrauch jeweils aus der Gästefrequenz an zwei Meßtagen mittels der Tabelle 3 des Regelblattes 1 ermittelt. Der Jahresschlammanfall wurde zu Saisonende bei der Schlammausbringung über eine Messungen in den durchmischten Absetzbecken bestimmt.
Abb. 8: Zweistraßige Absetzanlage in modularer GFK-Ausführung uf der Berliner Hütte
Belastung = 1153 m3/a / 0,150 m3/EW = ca. 8000 EW/a
Organische Belastung = 8000 EW x 120 g/EW = 960 kg CSB/a
Jahresschlammanfall = 18 m3 x 20,0 kg CSB/m3 = 360 kg CSB/a
(ca. 240 kg CSB Primärschlamm und 120 kg Sekundärschlamm)
Wirkungsgrad Absetzanlage = Primärschlamm/org. Belastung = 240 / 960 = 25 %
03.10.2000 Trockensubst. Glühverlust org. Anteil CSB Nges Pges Dimension TS [%] GV [%] CSB / gTS gCSB / l mg N / l mg P / l Schlammparameter 1,5 87 1,33 20,0 503 148
Belastung = 856 m3/a / 0,075 m3/EW = ca. 11500 EW/a
Organische Belastung = 11500 EW * 120 g/EW = 1380 kg CSB/a
Jahresschlammanfall = 11 m3 * 27,2 kg CSB/m3 = 300 kg CSB/a
(ausschließlich Primärschlamm)
Wirkungsgrad Absetzanlage = Primärschlamm/org. Belastung = 300/1380 = 22 %
27.9.2000 Trockensubst. Glühverlust org. Anteil CSB Nges Pges Dimension TS [%] GV [%] gCSB / gTS gCSB / l mgN / l mgP / l Schlammparameter 1,94 95 1,4 27,2 291 26
Abb. 9: Blick auf die ausgeprägte Schwimmschlammdecke im Vorklärbecken der ARA Taschach Haus
Abb. 10: Mittlere Reinigungseffizienz von Absetzanlagen mit Schlammspeicherung hinsichtlich CSB, N und P
Abb. 11: Spezifischer Wasserverbrauch der jeweiligen Verfahren
Abb. 12: Org. Frachten der jeweiligen Verfahren
Bei der Verfahrensauswahl ist zu unterscheiden, ob die mechanische Reinigung lediglich eine Vorreinigungsstufe vor der Biologie darstellt, oder ob auf eine weitere biologische Abwasserreinigung verzichtet wird. Mit nachgeschalteter biologischer Reinigung erscheint die Anwendung einer Absetzanlage sinnvoll, da die rückgelösten Stoffe in der Biologie eliminiert werden und das Absetzbecken auch zur Speicherung des Sekundärschlammes eingesetzt werden kann. Bei ausschließlich mechanischer Reinigung sind Filtersackanlagen und maschinelle Feststoffabscheider wirkungsvoller. Bei der Wahl zwischen diesen beiden Systemen ist der erhöhte technische und betriebliche Aufwand des maschinellen Abscheiders zu beachten. Ein wesentliches Kriterium ist die geplante Schlammbehandlung, wobei sich die kompakten, getrockneten Filtersäcke vor allem für den Abtransport eignen, während ein maschineller Feststoffabscheider vor allem bei einer vorgesehenen anschließenden Schlammkompostierung sinnvoll anwendbar ist.
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