Fachlicher Schlussbericht Entwicklung einer … Schlussbericht der GAUSS Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr mbH, Bremen II Inhaltsverzeichnis Fachlicher

Fachlicher Schlussbericht der GAUSS Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicher-heit im Seeverkehr mbH, Bremen

I

Fachlicher Schlussbericht

Entwicklung einer Anlagentechnik für

die Reinigung von Schiffsabwasser durch

die Verfahrenskombination Belebungs-

biologie/Mikrofiltration

GAUSS mbH Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr

Institute for Environmental Protection and Safety in Shipping

Fachlicher Schlussbericht


II

ZE: GAUSS Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seever-kehr g. mbH

Förderkennzeichen: 02WA9965/8

Vorhabenbezeichnung: Entwicklung einer Anlagentechnik für die Reinigung von Schiffsabwasser durch die Verfahrenskombination Belebungsbiologie/Mikrofiltration

Laufzeit des Vorhabens: 1. September 1999 – 31. August 2002 (Kostenneutrale Verlängerung bis 30. Juni 2003)

Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bun-desministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02WA9965/8 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentli-

chung liegt beim Autor.

Autoren: Dipl.-Ing. Oliver Kerschek, GAUSS mbH

Dipl.-Ing. Nina Wölfel, Va Tech WABAG

Dipl.-Ing. Manuel Finner, Dr. Weßling Beratende Ingenieure GmbH

Fachlicher Schlussbericht der GAUSS Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr mbH, Bremen

II

Inhaltsverzeichnis

Fachlicher Schlussbericht ............................................................................................ I

Teil I ............................................................................................................................ 1

1 Aufgabenstellung.................................................................................................. 1

1.1 Ziel des Gesamtvorhabens .............................................................................. 1

2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde ..................... 2

2.1 Die Problematik ................................................................................................ 2 2.2 Stand der Schiffsabwasseraufbereitungstechnik zu Beginn des Projektes ...... 2 2.3 Internationale Vorschriftenlage......................................................................... 5 2.4 Kritik am Stand der Technik zu Beginn des Projektes...................................... 6 2.5 Problem der Bilgenwasserentölung.................................................................. 7 2.6 Ziel: Entwicklung einer Schiffsabwasseraufbereitungsanlage auf Basis der Membranfiltration ..................................................................................................... 7

3 Planung und Ablauf des Vorhabens ..................................................................... 9

3.1 Die Projektphasen............................................................................................ 9 3.1.1 Teilprojekt I................................................................................................ 9 3.1.2 Teilprojekt II............................................................................................. 10

3.2 Planung der Anlagen...................................................................................... 11 3.3 Dimensionierung der Anlagen ........................................................................ 12

4 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde............... 13

4.1 Entwicklung der Mikrofiltrationstechnik........................................................... 13 4.2 Beschreibung des Verfahrens der kombinierten Mikrofiltrations-/ Belebungsanlagen zur Reinigung von belasteten Abwasserströmen..................... 14

4.2.1 Das Funktionsprinzip............................................................................... 14 4.2.2 Technik der Membranbiologie ................................................................. 14 4.2.3 Kennzeichen der Membranbiologie......................................................... 15

5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen................................................................. 17

Teil II ......................................................................................................................... 18

1 Darstellung der erzielten Ergebnisse.................................................................. 18

1.1 Das MEMROD®-Prinzip.................................................................................. 18 1.2 Auswahl der Versuchträgerschiffe.................................................................. 19 1.3 Kriterien zur Auswahl der Schiffe ................................................................... 20

1.3.1 Geeignetes Fahrtgebiet........................................................................... 20 1.3.2 Geeigneter Aufstellungsort...................................................................... 20 1.3.3 Ausreichende Transportmöglichkeit und Zugänglichkeit ......................... 20 1.3.4 Planbarer Versuchsverlauf ...................................................................... 20 1.3.5 Vorauswahl ............................................................................................. 21

1.4 Die verschiedenen Anlagen ........................................................................... 21 1.4.1 Landanlage ............................................................................................. 21 1.4.2 Oceanic: .................................................................................................. 22 1.4.3 Iberia: ...................................................................................................... 23 1.4.4 Transeuropa:........................................................................................... 24


III

1.5 Ergebnisse ..................................................................................................... 25 1.5.1 Abwasseranfall........................................................................................ 26

1.6 Anlagenplanung ............................................................................................. 27 1.7 Inbetriebnahme .............................................................................................. 28 1.8 Wartung.......................................................................................................... 29

1.8.1 Maschinentechnische und elektrische Ausrüstung.................................. 29 1.8.2 Membranbioreaktor ................................................................................. 29 1.8.3 Membranreinigung: ................................................................................. 30 1.8.4 Optimierung des Lufteintragsystems....................................................... 30 1.8.5 Überschussschlammbehandlung ............................................................ 30 1.8.6 Bilgenwasserbehandlung ........................................................................ 31 1.8.7 Betriebsergebnisse der Versuchsanlagen............................................... 33 1.8.8 Ausblick................................................................................................... 33

2 Darstellung des voraussichtlichen Nutzens ........................................................ 33

3 Fortschritte auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen ....................... 34

3.1 Triqua bv ........................................................................................................ 34 3.2 ROCHEM UF-Systeme GmbH ....................................................................... 35 3.3 QinetiQ, Environmental Sciences Dept, ......................................................... 35

4 Gesamtliste der Veröffentlichungen und Vorträge.............................................. 35

4.1 Seminare und Tagungen:............................................................................... 35 4.2 Veröffentlichungen: ........................................................................................ 36 4.3 Sonstiges: ...................................................................................................... 36 4.4 Messen:.......................................................................................................... 36

Teil III ........................................................................................................................ 37

1 Beitrag der Ergebnisse zu den förderpolitische Zielen ....................................... 37

2 Wissenschaftlich-technisches Ergebnisse des Vorhabens................................. 37

3 Fortschreibung des Verwertungsplans ............................................................... 37

3.1 Erfindungen Schutzrechtsanmeldungen und erteilte Schutzrechte ................ 37 3.2 Wirtschaftliche Erfolgsaussichten nach Projektende...................................... 38 3.3 Wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit.............................. 39

4 Arbeiten, die zu keiner Lösung geführt haben .................................................... 40

4.1 Auswahl von Versuchsträgerschiffen ............................................................. 40 4.1.1 OPDR Tanger ......................................................................................... 40 4.1.2 Nils Dacke ............................................................................................... 40

4.2 Untersuchung von Anfahrstrategien............................................................... 40 4.2.1 Anfahren mit Rohabwasser und Strukturmaterial.................................... 41 4.2.2 Anfahren mit gefriergetrocknetem Schlamm ........................................... 41 4.2.3 Anfahren durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln.................................. 41 4.2.4 Anfahren mit Bakteriengranulat............................................................... 41

4.3 Untersuchung von Vorreinigungssystemen.................................................... 42 4.3.1 Selbstreinigendes ECO-Filter.................................................................. 42 4.3.2 Kantenspaltfilter ...................................................................................... 43

5 Präsentationsmöglichkeiten für mögliche Nutzer................................................ 44


IV

6 Einhaltung der Kosten- und Zeitplanung ............................................................ 44

7 Leistungen der Projektpartner innerhalb des Projektes........................................ 45

7.1 Allgemeine Projektstruktur ............................................................................. 45 7.2 Leistungen der WABAG innerhalb des Projektes: .......................................... 45

7.2.1 Planung der Versuche............................................................................. 45 7.2.2 Begleitung von Voruntersuchungen ........................................................ 45 7.2.3 Bemessung der Versuchsanlagen .......................................................... 46 7.2.4 Einreichung von Plänen zur Genehmigung............................................. 46 7.2.5 Bau der Landanlage................................................................................ 47 7.2.6 Integration und Bau der Versuchsanlagen .............................................. 47 7.2.7 Einbau und Inbetriebnahme der Anlagen................................................ 48 7.2.8 Optimierung des Anlagenbetriebes ......................................................... 48 7.2.9 Wartung der Anlagen .............................................................................. 49

7.3 Leistungen der GAUSS innerhalb des Projektes:........................................... 49 7.3.1 Beaufsichtigung von Erstellung und Montage der Anlagen „on board“ ... 49 7.3.2 Beaufsichtigung von Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten „on board“49 7.3.3 Berichterstellung, Öffentlichkeitsarbeit .................................................... 50 7.3.4 Erstellung Anforderungsprofil für die „on board“ Phase .......................... 50 7.3.5 Erstellung von Anträgen.......................................................................... 50 7.3.6 Identifizierung und Gewinnung geeigneter Schiffe und Schiffsbetreiber .51 7.3.7 Projektbegleitung .................................................................................... 53 7.3.8 Schulung des Bord- und Reedereipersonals........................................... 53

7.4 Leistungen der WBI innerhalb des Projektes: ................................................ 53 7.4.1 Wissenschaftliche Begleitung.................................................................. 53 7.4.2 Projektplanung ........................................................................................ 53 7.4.3 Begleitung von Voruntersuchungen ........................................................ 54 7.4.4 Bemessung der Versuchsanlagen .......................................................... 54 7.4.5 Betrieb der Landanlage „on shore“.......................................................... 55 7.4.6 Integration der Versuchsanlagen ............................................................ 55 7.4.7 Betrieb der Anlagen „on board“ ............................................................... 55 7.4.8 Wartung der Anlagen „on board“............................................................. 56

8 Quellenverzeichnis ............................................................................................. 57

9 Anhang ............................................................................................................... 60

9.1 Auswertung Messwerte .................................................................................. 60


V

Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Anforderung an die Einleitung von gereinigtem Schwarzwasser (gem. MARPOL).5

Tabelle 2: Abwasser auf Passagierschiffen..........................................................................12

Tabelle 3: Abwasser auf Handelsschiffen.............................................................................12

Tabelle 4: Abwassersituationen auf verschiedenen Schiffen ................................................19

Tabelle 5: Daten für die Ostsee............................................................................................26

Tabelle 6: Abwasseranfall auf der RoPax-Fähre Transeuropa und der Safmarine Iberia.....27


VI

Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Membranmoduleinheit .....................................................................................18

Abbildung 2: Landanlage......................................................................................................21

Abbildung 3: „Oceanic“.........................................................................................................22

Abbildung 4: Reaktor............................................................................................................23

Abbildung 5: „Iberia“.............................................................................................................23


Abbildung 7: „Transeuropa“..................................................................................................24


Abbildung 9: ECO-Filter .......................................................................................................42

Abbildung 10: Kantenspaltfilter.............................................................................................43


VII

Liste der häufig verwendeten Abkürzungen Abkürzung / Symbol Bedeutung Einheit

ATV Abwassertechnische Vereinigung e.V.

BMBF Bundesministerium für Bildung und

Forschung

BSB5 Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen mg/L

BWB Bundesamt für Wehrtechnik und

Beschaffung

CSB Chemischer Sauerstoffverbrauch mg/L

EW Einwohnerwert -

IMO International Maritime Organization

KBE Kolonie bildende Einheit -

KW Kohlenwasserstoffe

MARPOL Marine Pollution

MEMROD® MEMbrane Reactor Operation Device

MEPC Marine Environment Protection Committee

Nges Gesamtstickstoff (Summe aus Ammoniumstickstoff, organisch gebundenem Stickstoff und Nitrit- und Nitratstickstoff) mg/L

Norg. organisch gebundener Stickstoff mg/L

NH4-N Ammoniumstickstoff mg/L

NO3-N Nitratstickstoff mg/L

NO2-N Nitritstickstoff mg/L

oTR Organischer Trockenrückstand mg/L

oTS Organischer Trockensubstanzgehalt mg/L

Pges. Gesamtphosphat mg/L

pH-Wert Pondus hydrogenii, negativer dekadischer - Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität in wässriger Lösung -

ppm Parts per million -

See-BG See- Berufsgenossenschaft


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Abkürzung / Symbol Bedeutung Einheit

TKN Kjeldahl-Stickstoff (Summe aus organisch gebundenem Stickstoff und Ammoniumstickstoff) mg/L

TR Trockenrückstand mg/L

TS Trockensubstanzgehalt g/L

UN United Nations

UV Ultraviolett

WABAG-SMS WABAG Submerged Membrane System


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Teil I

1 Aufgabenstellung

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförder-ten Forschungsvorhabens sollte eine optimierte Verfahrenstechnik zur Reinigung aller an Bord eines Schiffes anfallenden Abwässer, inklusive vorentöltes Bilgenwasser ent-wickelt, erprobt und die wirtschaftliche Eignung ermittelt werden.

1.1 Ziel des Gesamtvorhabens

Ziel des Projektes war es, die verfahrenstechnische und wirtschaftliche Eignung der Kombination Belebungsverfahren/ Membranfiltration für die Reinigung von sanitären Schiffsabwässern und konventionell vorbehandelten Bilgenabwässern im Rahmen ei-nes Demonstrationsprojektes nachzuweisen.

Dazu sollten in relevanten Schiffstypen (Fracht- bzw. Fährschiffe) vorhandene Schiffs-abwasseraufbereitungsanlagen auf die Membranbelebung umgerüstet und die Be-triebssicherheit unter verschiedenen, teilweise extremen Betriebsbedingungen getestet werden.

Durch die praxisnahe Erprobung sollten die Vorteile des Verfahrens unter Praxisbedin-gungen nachgewiesen werden.

Die Grundlage der zu entwickelnden Anlagentechnik bildete die Kombination des aero-ben Belebungsverfahrens zur Abwasserreinigung und der Unterdruck-Mikrofiltrationstechnik zur Abtrennung des Belebschlammes vom gereinigten Wasser.

Die zu entwickelnde Abwasserreinigungsanlage sollte an die Erfordernisse des Schiff-baus und des Schiffsbetriebs angepasst und optimiert werden, um so eine wesentliche Entlastung der Meeresumwelt zu ermöglichen.

Im ersten Teilprojekt wurde die oben genannte Verfahrenskombination zunächst im La-bormaßstab und anschließend anhand einer Pilotanlage an Land untersucht und opti-miert. Ausgehend von den Ergebnissen des ersten Teilprojektes wurde im zweiten Teil-projekt die Praxistauglichkeit des Verfahrens unter Realbedingungen auf ausgesuchten Schiffen erprobt und den schiffbaulichen und betrieblichen Rahmenbedingungen ange-passt.

Hierzu wurden drei verschiedene Schiffstypen mit MEMROD® Anlagen ausgerüstet, um die verschiedenen Einflüsse wie Seegang, Belastungsspitzen und Temperatureinflüsse auf den Anlagenbetrieb und die Reinigungsleistung zu überprüfen.

Als Versuchsträger wurden die drei Schiffe:

• Hochseeschlepper „Oceanic“ Beurteilung des Einflusses starker Schiffsbewegungen

• Container-Frachter „Safmarine Iberia“ Beurteilung des Einflusses von hohen Außentemperaturen

• Ro-Pax-Fähre „Transeuropa“ Beurteilung des Einflusses von Stoßbelastungen

ausgewählt.


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Eine weitere Aufgabe innerhalb des Forschungsprojektes bestand darin, die verschie-denen anfallenden Schmutzwassermengen auf den verschiedenen Schiffen zu ermit-teln, um ausreichend Daten für die Auslegung und Dimensionierung der Versuchsanla-gen sowie zukünftiger Anlagen zur Verfügung zu haben.

2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde

2.1 Die Problematik

Durch die Einleitung von nicht ausreichend geklärten Schiffsabwässern kommt es zu einer Belastung der Gewässer. Am Beispiel der Ostsee wird deutlich, dass die Einlei-tung von Schiffsabwässern das Seegebiet belastet.

Verschiedene Untersuchungen der Helsinki Commission (HELCOM) zeigen auf, dass die Ostsee durch die von Seeschiffen eingeleiteten Grau- und Schwarzwässer stark belastet wird. HELCOM weißt außerdem darauf hin, dass die bisher an Bord üblichen Kläranlagen nicht zwangsläufig zu einer Reduzierung der eingeleiteten Menge an Stick-stoff und Phosphat führen. Vielmehr bedeuten Kläranlagen auf Schiffen – aufgrund der für die zur Durchführung des Klärprozesses und zur Desinfektion des „Reinwasser“-Ablaufes notwendigen Zugabe von „other harmful substances“ – eine zusätzliche Erhö-hung.

Etwa 70 Mio. Passagiere reisen jährlich per Schiff über die Ostsee, verzehren dabei täglich u. a. 65.600 warme Mahlzeiten und erzeugen jährlich etwa 432.000 m³ Schwarzwasser. Insgesamt werden etwa 25 % der Schwarzwässer an Land entsorgt, 65 % an Bord geklärt und 10 % direkt in die See eingeleitet. Grauwässer dagegen wer-den zu 95 % unbehandelt direkt in die See eingeleitet.

Es ist davon auszugehen, dass durch den Fährverkehr aufgrund der unzureichenden Wirkung der bisher an Bord üblichen Kläranlagen jährlich etwa 132 t Stickstoff und 33 t Phosphat in die Ostsee eingeleitet werden. Nach vorsichtigen Schätzungen beträgt die eingeleitete Menge an Stickstoff etwa das Dreifache, an Phosphat etwa das 2,5-fache der Menge, die bei einer Behandlung dieser Abwässer durch kommunale Abwasserrei-nigungsanlagen entstanden wäre.

Im Verhältnis zu anderen Einleitungen in die Ostsee erscheint der Anteil der Fährschiff-fahrt zunächst gering, doch „the best practicable environmental protection should be strived for“.

2.2 Stand der Schiffsabwasseraufbereitungstechnik zu Beginn des Projektes

Der Stand der Technik zu Beginn des Projektes, welcher derzeit immer noch üblich ist, orientiert sich an der kommunalen Abwasserreinigung, wobei auf Schiffen ein- oder zweistufige Belebungsanlagen zur biologischen Sanitärabwasserreinigung eingesetzt werden. Das Reinigungsverfahren und die anlagenspezifischen Parameter sind in der Regel der kommunalen Abwasserreinigung entlehnt. Dabei richten sich die Bauformen der Anlagen nach den Schiffsbedingungen und nicht nach den verfahrenstechnischen Notwendigkeiten.


3

Bei dem Konzept der Anwendung der kommunalen Abwasserreinigung an Bord von Schiffen wird versucht, das Belebschlammverfahren auf Schiffsabwässer anzuwenden. Durch das einfache Kopieren der Verfahren aus der kommunalen Abwasserreinigung wird in vielen Fällen den Schiffsbedingungen nicht genügend Rechnung getragen. Die-se für die Schiffsabwasser-Reinigung eingesetzten Anlagen weisen häufig gestörte Be-triebszustände auf.

Für die Anlagen werden quaderförmige Becken bevorzugt. Da die Durchmischungsein-richtungen fehlen oder aber nicht an die Beckengeometrie adaptiert sind, bilden sich unbelüftete Zonen aus, in denen nur geringe oder gar keine Wasserturbulenzen auftre-ten. Ein weiteres Problem stellt die Schlammräumung dar, die bei quaderförmigen Be-cken mit ebenen Böden nur unvollständig erfolgen kann. Als Folge kommt es besonders in den Ecken der Becken zu einem Absinken der Belebtschlammflocken. Dickere Be-lebschlamm-Ablagerungen auf dem Beckenboden verursachen eine Sauerstoffzehrung, da die Atmungsaktivität der Bakterien sehr hoch, die Versorgung mit Sauerstoff aber ungenügend ist. In diesen anaeroben Zonen der Becken kommt es zu Faulschlammbil-dungen, da Schwefelwasserstoff und Methan bildende Bakterien wachsen können. Faulschlammbildungen sind häufig direkt am üblen Geruch der Abluft der Anlage zu erkennen. Die Besatzungen sind gezwungen, aufgrund der Geruchsbelästigung die An-lage abzupumpen und neu anzufahren. Eine funktionstüchtige, leistungsstarke Biologie ist so nicht zu etablieren.

Datenmaterial zu den Ablaufwerten von Schiffsabwasser-Reinigungsanlagen lag zu Be-ginn des Projektes kaum vor, da keine geregelte Überwachung von Seiten der Behör-den erfolgte.

Ein Funktionstest der Anlagen ist gemäß IMO Entschließung vorgeschrieben, wird je-doch mit – zusätzlich noch vergleichmäßigtem – kommunalem Abwasser in der Regel an Land durchgeführt. Dies ist mit den an Bord herrschenden Bedingungen nicht ver-gleichbar.

Auf einem Schiff gibt es keine großvolumige Kanalisation, die eine Vergleichmäßigung der Schmutzfrachten erlaubt. Da die gleichmäßige Beschickung einer Reinigungsanlage aber ein wichtiges Kriterium für deren Betriebssicherheit ist, muss durch Schaffung aus-reichender Pufferkapazitäten eine Vergleichmäßigung der Frachten erzielt werden. Die Einbeziehung eines Ausgleichs- und Pufferbeckens in das Anlagenkonzept, z. B. durch die Anordnung eines entsprechend ausgelegten Sammeltanks, ist daher immer ratsam.

Der Rückhalt des Belebtschlammes ist für das Funktionieren einer biologischen Reini-gungsanlage von essentieller Bedeutung. Die Belebtschlammmenge bzw. Bakterien-konzentration ist ein entscheidendes Maß für die Abbaukapazität und Betriebssicherheit einer Reinigungsanlage. Hohe Stoff-Zeit-Umsatzraten sind nur realisierbar, wenn aus-reichend Belebtschlamm zur Verfügung steht. Ferner bewirkt eine hohe Be-lebtschlammkonzentration, dass Frachtspitzen besser abgefangen werden können. Voraussetzung für hohe Belebtschlammkonzentrationen ist ein effektiver Bakterien-rückhalt.

Bei den bisher üblichen Anlagen wird dies in der Regel durch Sedimentationsbecken versucht, die den Belebungsbecken nachgeschaltet werden. Aufgrund der durch die schiffbaulichen Rahmenbedingungen verursachten geringen Bauhöhe und einem durch die Schiffsbewegungen gestörten Sedimentationsverhalten ist es aber in diesen Becken nicht möglich, eine vollständige Trennung des Belebtschlamm/ Klarwassergemisches zu erreichen.

Weiter führt die stoßweise Beschickung der Anlage dazu, dass die biologischen Pro-zesse innerhalb der Anlage überlastet und immer wieder stark gestört werden. Während


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des Tages fallen Abwässer verschiedener Herkunft und mit stark unterschiedlichen Schadstoffkonzentrationen an. Die Anlage wird so ständig mit hydraulischen oder frachtbezogenen Belastungsspitzen konfrontiert bzw. überlastet. Weiter kann es in Fol-ge der hydraulischen Überlastung zu einem Austrag des Belebtschlammes aus dem System und somit zu einer weiteren Schwächung des Abbauverhaltens der biologi-schen Reinigungsanlage kommen. Als Folge ist das sichere Einhalten der Einleitgrenz-werte nicht zu gewährleisten. Einen Beleg dafür liefert die Tatsache, dass die Produkti-on von Überschussschlamm bei den eingesetzten konventionellen, biologischen Ab-wasserbehandlungsanlagen nicht bekannt ist.

Bei den derzeit betriebenen Abwasserbehandlungsanlagen ist eine Speicherung bzw. Behandlung des anfallenden Überschussschlammes nicht vorgesehen. Die Produktion von Überschussschlamm ist bei konventionellen, biologischen Schiffsabwasseraufberei-tungsverfahren nicht bekannt, da der Belebtschlamm aufgrund des gestörten Sedimen-tationsvorganges in der Nachklärung über den Ablauf der Anlage mit aus dem System ausgetragen wird. Aktive Biomasse gelangt so in das Gewässer und steht für den Ab-wasserreinigungsprozess nicht mehr zur Verfügung. Als Folge tritt eine kontinuierliche Schwächung der biologischen Abwasserreinigungsstufe bis zum vollständigen Zusam-menbruch der Reinigungsleistung ein. Die ehemalige Belebungsbiologie erfüllt dann lediglich noch den Zweck eines belüfteten Misch- und Ausgleichsbeckens.

Die Lufteintragsysteme, die heute in Schiffsabwasser-Reinigungsanlagen Anwendung finden, reichen aus, um die Bakterien mit dem für die Abbauprozesse notwendigen Sauerstoff zu versorgen. In den Belebungsbecken sind Schaumstoffbelüfter oder Membranbelüfter installiert, die für eine feinblasige Verteilung des Sauerstoffs im Be-cken sorgen sollen. Aufgrund der geringen Beckenhöhe ist die Effektivität dieses Ein-trages aber gering. Eine Sauerstoffausnutzung von etwa 3 - 5 % pro Meter Beckenhöhe ist die Regel. Dies führt dazu, dass viel mehr Luft durch die Becken geblasen werden muss, als eigentlich für die Abbauprozesse notwendig ist. Als Folge kommt es zu Schä-den an den Belüftungseinrichtungen durch pneumatische Überlastung und häufig zu einer starken Schaumbildung in den Becken, die mit großen Mengen Antischaummittel bekämpft werden muss.

Siebeinrichtungen zur Abtrennung von Fest- und Faserstoffen sind bei den bestehen-den Anlagen zumeist nicht vorhanden. Häufig beschränkt sich die Feststoffabtrennung auf die so genannte „Kronkorkenfalle“, mit der metallische Feststoffe zum Schutz der im Abwassersystem installierten Strömungsmaschinen abgetrennt werden können. Dem entsprechend fehlen technische Anlagen zur hygienischen Lagerung, bzw. Behandlung abgetrennter Feststoffe. Erfolgt keine Feststoffabtrennung ergibt sich das Problem der Bildung von Verstopfungen durch Zopfbildung in den Behandlungsanlagen. Erschwert wird dies noch durch die Verwendung von Vakuum-WCs an Bord von Schiffen. Durch das angelegte Vakuum werden Faserstoffe in feine Teilchen zerrissen und in die Reini-gungsanlage eingetragen. Innerhalb der Anlage kommt es zur Akkumulation dieser Fa-serstoffe, die dann Verstopfungen hervorrufen. Die Verwendung von Festbettreaktoren zur Leistungssteigerung der Anlage ist dadurch ebenfalls eingeschränkt.

Aufgrund der hohen Feststoffbelastung ist es zur Desinfektion des Ablaufwassers erfor-derlich, erhebliche Mengen Desinfektionsmittel zuzusetzen (Chlorbleichlauge). Die Des-infektion des Ablaufwassers mittels UV-Strahlung ist verfahrenstechnisch schwierig zu realisieren, da bei hohen Feststoffgehalten eine Beschattung erfolgt, welche die Strah-lendosis reduziert. Des weiteren tritt durch Algenwachstum an den UV-Lampen eine Schwächung der Strahlungsintensität auf.


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2.3 Internationale Vorschriftenlage

Die Abwasserbehandlung an Bord von Seeschiffen ist mit internationalen und nationa-len Gesetzen reglementiert. Die IMO („International Maritime Organization“) ist die Re-gelinstanz für die internationale Gesetzgebung.

Mit der Einleitung von Schiffsabwasser beschäftigt sich die Anlage IV des IMO-Regelwerkes (MARPOL 73/78). Diese Anlage sieht ein grundsätzliches Verbot der Ein-leitung von dort definierten Abwässern vor. Als Ausnahme gelten Abwässer, die durch eine behördlich zugelassene Anlage behandelt und desinfiziert wurden. Dabei wird zwi-schen Schwarzwasser (Abwasser aus Toiletten) und Grauwasser (Abwasser aus Handwaschbecken, Bodenabläufen, Wäscherei, Duschen und Küchenbereich) unter-schieden. Schwarzwasser wird in den zur Zeit vorherrschenden installierten Anlagen größtenteils biologisch behandelt, während Grauwasser lediglich in der Nachbehand-lungsstufe zusammen mit dem biologisch gereinigten Schwarzwasser mittels Chlor-bleichlauge desinfiziert wird.

Obwohl die Anforderungen nach MARPOL Anlage IV nicht sehr weitgehend sind (siehe Tabelle 1), wurde diese Anlage des Regelwerkes dennoch lange Zeit nicht ratifiziert. Erst im September 2003 trat die Anlage IV des MARPOL-Übereinkommens nach weite-ren deutlichen Zugeständnissen seitens der IMO durch die Unterzeichnung von Norwe-gen in Kraft.

Fäkal-Coliforme-Keime max. 250 (250) KBE/100 mL

Abfiltrierbare Stoffe max. 50 (100) mg/L

Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB5) max. 50 (100) mg/L

Tabelle 1: Anforderung an die Einleitung von gereinigtem Schwarzwasser (gem. MAR-POL)

Die Werte in Klammern gelten für den Betrieb bei Seegang.

Diese Werte gelten in Folge der Anpassung der Anlage IV nicht für Wasserfahrzeuge < 400 BRT sowie mit Kiellegung vor dem 27.09.2003. Ferner ist es den Hafenstaaten er-laubt, auf nationaler Ebene auf diese Anforderungen zu verzichten, wenn sie diese für nicht notwendig, bzw. nicht realisierbar halten. Insgesamt ist die Anlage IV aufgrund dieser Zugeständnisse trotz ihrer Ratifizierung als Rückschritt für den Schutz der Mee-resumwelt zu betrachten.

Verschiedene Staaten wie z.B. die USA haben zwischenzeitlich sehr viel strengere re-gionale Vorschriften für spezielle Seegebiete und Schiffstypen hinsichtlich Einleitungs-parameter und der regelmäßigen Prüfung der Anlagen erlassen.

Zu den internationalen Übereinkommen bestehen nationale und regionale (z.B. Ostsee, Mittelmeer, Schwarzes Meer etc.) Verordnungen, die so weit gehen, sog. Zero-Emission-Areas auszuweisen, in denen jegliche Einleitung von Abwasser untersagt ist. Ein Grund für derart strickte Regelungen ist die oftmals ungenügende Reinigungsleis-tung installierter Abwasserreinigungsanlagen an Bord der Schiffe.


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2.4 Kritik am Stand der Technik zu Beginn des Projektes

Die Kritik am Stand der Technik zu Beginn des Projektes, welcher derzeit immer noch üblich ist, richtet sich zum einen gegen die anlagenspezifischen Konzeptionen, zum anderen gegen die Prüfbedingungen, unter denen die Funktionstüchtigkeit der Anlagen getestet wird.

Die laut MARPOL 73/78 Anhang IV, Regel 8 vorgeschriebene Prüfung von Schiffsab-wasser-Aufbereitungsanlagen erfolgt gemäß IMO Entschließung MEPC. 2 VI vom De-zember 1976. Diese Entschließung beinhaltet einen Funktionstest der Abwasserreini-gungsanlagen an Land.

Während des 10-tägigen Testprogramms wird der Anlagenablauf auf BSB5, abfiltrierba-re Stoffe und fäkalcoliforme Keime untersucht. Ferner wird die Konzentration an ab-filtrierbaren Stoffen im Anlagenzulauf überwacht. Die Beschickung der Anlagen mit Ab-wasser erfolgt entsprechend der vorgeschriebenen Ganglinie. Werden während der Testphase die o. g. Ablaufgrenzwerte eingehalten, so gilt die Anlage im Bezug auf die biologische Abbauleistung als abgenommen.

In Anlehnung an das ATV Hinweisblatt H 760 „Aufbau und Betrieb von Pilotanlagen zur Abwasserbehandlung“ weisen die Testbedingungen eine Reihe von Unklarheiten und Fragen auf, die im folgenden dargestellt sind.

Fraglich ist, ob ein 10-tägiger Test ausreicht, um die Funktionstüchtigkeit einer biologi-schen Abwasserreinigungsanlage zu untersuchen. Innerhalb dieser kurzen Frist ist nicht damit zu rechnen, dass eine ausreichende Adaption der Biomasse an die Testbedin-gungen stattfindet und stabile Betriebsbedingungen erreicht werden.

In der Regel werden die zu testenden Schiffsabwasser-Reinigungsanlagen mit beleb-tem Schlamm einer kommunalen Kläranlage angeimpft. Im Test können daher hohe Biomassenkonzentrationen eingestellt werden, die mit herkömmlichen Anlagen im rea-len Schiffsbetrieb nicht erreicht werden.

In der Definition der Zulaufbedingungen wird nur der Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen genannt. Eine Festlegung einer mindest BSB5-Fracht bzw. -Konzentration erfolgt nicht. Ein Wirkungsgrad der Anlage ist in Bezug auf die organischen Abwasserinhaltstoffe folglich nicht zu ermitteln. Ferner unterscheiden sich die im Schiffsabwasser enthalte-nen abfiltrierbaren Stoffe deutlich von denen in kommunalem Abwasser. In Schiffsab-wasser sind z. B. Sande nur in Ausnahmefällen und dann in sehr geringen Mengen, durch Handwaschpaste oder verschmutzte Kleidung, enthalten.

Die Testbedingungen sehen einen statischen Versuchsbetrieb vor. Lediglich während eines Versuchstages wird die Anlage um 30° gekippt und dann statisch weiter betrie-ben. Schiffsspezifische dynamische Bewegungen wie Rollen, Stampfen, Schlingern und starke Vibrationen werden nicht berücksichtigt, so dass Aussagen zur Beeinflussung beispielsweise der Leistungsfähigkeit der Nachklärung nicht gemacht werden können.

Es erfolgt keine Differenzierung zwischen Abwasserzuflüssen aus militärisch genutzten Schiffen, Frachtschiffen und Passagierschiffen.

Die in den Prüfungskriterien definierten Ganglinien für die Abwasserhydraulik stimmen nicht mit den im Schiff gemessenen Verläufen überein. Kontrollmessungen auf Schiffen zur periodischen Überprüfung der Ablaufwasserqualität und der Anlagenfunktion sind in den MARPOL-Regelungen nicht vorgeschrieben und fanden zu Projektbeginn nicht statt.


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Wichtige Anlagenparameter wie der Trockensubstanzgehalt im Belebungsbecken, das Schlammvolumen und der Überschussschlammanfall werden während der Testphase nicht erfasst. Folgeprobleme wie Überschussschlammbehandlung, Lärm- oder Geruch-semissonen werden bei den realisierten Anlagenkonzepten nicht berücksichtigt.

Zwischenzeitlich fordern nationale Vorschriften, wie die sog. Alaska 2000 Vorschriften, für Passagierschiffe welche in den Gewässern von Alaska fahren, strengere Überwa-chungswerte sowie Messungen an Bord der Schiffe bei Inbetriebnahme der Abwasser-aufbereitungsanlagen und die periodische Überprüfung der Werte.

2.5 Problem der Bilgenwasserentölung

Durch die Verwendung von Hochdruckreinigungsgeräten und emulgierenden Reini-gungsmitteln an Bord von Schiffen sind die installierten Schwerkraftentöler häufig nicht in der Lage, eine ausreichende Öl / Wassertrennung zu erbringen. Die gesetzlichen Grenzwerte werden daher häufig überschritten. Da ein Verzicht auf emulgierende Rei-nigungsmittel aber aufgrund des weltweiten Einsatzes von Seeschiffen derzeit nicht umsetzbar erscheint, müssen auf Seiten der Anlagentechnik Vorkehrungen getroffen werden, die eine ausreichende Reinigungsleistung sicherstellen.

Neben den reinen Verfahrensweisen und Anlagenbauarten ist auch die Peripherie der Entöler von Bedeutung für die Funktionstüchtigkeit. Dem Entöler vorgeschaltete Pum-pen, Rohrleitungen und Ventile fördern beispielsweise die Ausbildung von Emulsionen, wenn es in der Zuleitung zu Verwirbelungen und feinster Verteilung des Öles im Wasser kommt.

Die derzeit anzusetzenden Mengen Bilgenwasser, die täglich auf einem Schiff anfallen, berücksichtigen nicht die Größe, das Alter, die Betriebszustände sowie die geographi-schen Einsatzbereiche eines Schiffes. Differenzierte Daten zum Bilgenwasseranfall sind derzeit nicht verfügbar.

2.6 Ziel: Entwicklung einer Schiffsabwasseraufbereitungsanlage auf Basis der Membranfiltration

Im Rahmen des Projektes sollte daher eine optimierte Verfahrenstechnik zur biologi-schen Abwasserreinigung entwickelt werden, angepasst an die schiffbaulichen und be-trieblichen Rahmenbedingungen und der Ermöglichung einer wesentlichen Entlastung der Meeresumwelt.

Die zu entwickelnde Anlagentechnik sollte an Bord mehrerer Schiffe installiert und dort zur Reinigung aller anfallenden Abwasserteilströme (Grau-, Schwarz- und entölte Bil-genabwässer) eingesetzt werden.

Die hierfür angewendete Technik wird als „Membranbelebung“ bezeichnet und basiert auf der Kombination des aeroben Belebungsverfahrens zur Abwasserreinigung und der Mikrofiltrationstechnik zur Abtrennung des Belebtschlammes vom gereinigten Wasser.

Die Kombination beider Verfahren ermöglicht eine wesentliche Verbesserung der Reini-gungsleistung, ein keimfreies Ablaufwasser, eine erhebliche Reduzierung des erforder-lichen Beckenvolumens, einen störungsfreien Anlagenbetrieb und eine Senkung des erforderlichen Wartungsaufwandes.

Das mit dem Projekt vorgeschlagene Anlagenkonzept basierte auf der Nutzung eines Membranbioreaktors für den kombinierten Abbau organischer Abwasserinhaltstoffe, für die Nitrifikation sowie die Entkeimung. Bei der Membranbiologie wird der Be-lebtschlamm durch eine Mikrofiltrationsmembran vom gereinigten Abwasser abgetrennt und vollständig im Reaktor zurückbehalten. Das gereinigte Wasser wird entweder durch


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das Anlegen eines Unterdruckes durch die Membranen abgesaugt oder mittels Über-druck durch die Mikrofiltrationsmembranen gepresst.

Dem Projekt vorangegangen war eine im Auftrag des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung durchgeführte Literaturstudie, bei der die handelsüblichen angebote-nen biologischen Verfahren zur Abwasserreinigung auf Schiffen untersucht und in ihrer Leistungsfähigkeit gegenübergestellt wurden. Diese Studie ergab, dass diese Anlagen lediglich zur Behandlung des an Bord anfallenden Schwarzwassers eingesetzt werden. Das Grauwasser aus den Bereichen der Duschen, Handwaschbecken, Wäschereien und Küchen wird in der Regel unbehandelt in die Meere eingeleitet. Die betrachteten Anlagenkonzepte wiesen im Hinblick auf den Feststoffrückhalt starke verfahrenstechni-sche Mängel auf.

Anhand eines Folgeauftrages wurden 1995 unterschiedliche Anlagenkonzepte auf ei-nem Versuchsstand getestet und die Verfahrenstechnik optimiert. Die Versuche zeig-ten, dass eine Kombination aus Belebungsbiologie und Mikrofiltration deutliche Vorteile gegenüber den konventionellen Anlagentechniken aufwies.

Basierend auf dieser Studie wurden anschließend die Auswirkungen von schiffstypi-schen Bewegungen an drei verschiedenen Membrananlagen im Technikumsmaßstab getestet. Als betriebssicherste Ausführungsvariante stellte sich hierbei das modifizierte WABAG-SMS-Verfahren heraus. Nach Ablauf der Landtests wurde der WABAG-Reaktor auf dem U-Bootversorger „Meersburg“ unter realen Schiffsbedingungen getes-tet. In diesem Reaktor wurde Grau- und Schwarzwasser behandelt.

Ankoppelnd an die erfolgreichen Versuche wurde im September 1999 durch die Firmen Dr. Weßling Beratende Ingenieure (WBI), Gesellschaft für angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr (GAUSS) und VA TECH WABAG, Standort Ratingen, das Forschungsprojekt MEMROD® für die gemeinsame Behandlung aller an Bord befindli-cher Abwässerströme in einer Membranbelebungsanlage gestartet.


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3 Planung und Ablauf des Vorhabens

Das Gesamtprojekt wurde in zwei Teilprojekte untergliedert. Teilprojekt I umfasste die Vorversuche an Land (testing on shore), das Teilprojekt II umfasste die Seeerprobung an Bord der Versuchsschiffe (testing aboard).

3.1 Die Projektphasen

3.1.1 Teilprojekt I

3.1.1.1 Definitionsphase I Während der Definitionsphase I kam der Arbeitskreis MEMROD® zu einem „start up“ zusammen. Hierbei wurden die Rahmenbedingungen, unter denen das Projekt durch-geführt werden sollte, besprochen. Dazu zählte die Erörterung der baulichen Erforder-nisse und Beschränkungen sowie der nationalen und internationalen rechtlichen Aspek-te.

Im Anschluss an dieses Treffen erfolgte die Detailabstimmung des Versuchspro-gramms, sowie die Abschätzung von erforderlichen Anlagentechniken, Steuerungs-techniken und baulichen Maßnahmen.

3.1.1.2 Entwicklungsphase Im Rahmen der Entwicklungsphase erfolgte die Detailplanung der für die Vorversuche benötigten Anlagentechnik sowie deren Beschaffung. In dieser Projektphase wurden erste Laborversuche zur Feststellung der Möglichkeiten zur Filtration des Be-lebtschlamm-Klarwassergemisches und des Bilgenwassers durchgeführt.

Besondere Schwerpunkte der Vorversuche waren die Untersuchung der zu erreichen-den Filtrationsleistung, die Prüfung der Materialbeständigkeit der Mikrofiltrationsmemb-ran gegenüber Bilgenwasserinhaltstoffen, die Untersuchung der Adaptionsfähigkeit des Belebtschlammes gegenüber Bilgenwasserinhaltstoffen und die Untersuchung der ein-setzbaren Membranreinigungstechniken.

Nach erfolgreicher Durchführung und Auswertung dieser Versuche erfolgte die Konzep-tion der Pilotanlage zur Durchführung der Erprobungsphase „on shore“. Den Abschluss der Entwicklungsphase stellte die Erstellung eines Phasenberichtes dar, der allen Pro-jektbeteiligten zugesandt wurde.

3.1.1.3 Erprobungsphase „on shore“ Die Erprobung der Pilotanlage wurde auf dem Gelände der Kläranlage Altenberge durchgeführt, da sich der Stammsitz der WBI in Altenberge befindet und umfangreiche Daten hinsichtlich der Zusammensetzung des zulaufenden kommunalen Abwassers vorlagen.

Im Anschluss an den Bau und der Installation der Pilotanlage erfolgte deren Inbetrieb-nahme. Ausgehend von den während der Definitionsphase ermittelten Abwasserteil-strömen und Schmutzstofffrachten erfolgte die Beschickung der Pilotanlage mit kom-munalem Zulaufwasser der Kläranlage Altenberge sowie Küchenabwasser.


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Der Erprobungsbetrieb umfasste die realitätsnahe Simulation der unterschiedlichen Schiffsbetriebsbedingungen, die analytische Überwachung der Reinigungsleistung so-wie die Optimierung der Anlagenfunktion. Besondere Untersuchungsschwerpunkte wa-ren das Verhalten des Belebtschlammes, die dauerhaft erreichbare Filtrationsleistung, das Verhalten des Filtrationsdruckes, die Energieaufnahme des Moduls, die erforderli-chen Reinigungsintervalle sowie die erreichbare Reinigungsleistung.

Nach Abschluss und Auswertung der Erprobungsphase erfolgte die Erstellung eines Phasenberichtes, der sämtliche relevanten Daten und Versuchsergebnisse enthielt und allen Projektbeteiligten zugesandt wurde.

3.1.1.4 Auswertungsphase I Das Ende des Teilprojektes I wurde durch den Beginn der Auswertungsphase I einge-leitet. Hierbei wurden alle bisher gewonnenen Projektergebnisse in baulicher, konstruk-tiver und verfahrenstechnischer Hinsicht zusammengestellt, ausgewertet und in einem ersten Bericht dargestellt.

Im Rahmen eines Workshops wurden die Ergebnisse des Teilprojektes I präsentiert und die weitergehende Projektplanung vorgenommen.

3.1.2 Teilprojekt II

3.1.2.1 Definitionsphase II Mit Beginn der Definitionsphase II erfolgte die Klärung der letzten für die Umsetzung des Anlagenkonzeptes erforderlichen Rahmenbedingungen. Dazu zählte unter anderem die Auswahl der Schiffe (Fährschiff, Hochseeschlepper, Frachtschiff) für die Erprobung der Verfahrenstechnik sowie die Ermittlung der real im Schiffsbetrieb anfallenden Ab-wasserteilströme. Die Datenaufnahme umfasste sowohl die hydraulische wie auch frachtbezogene Abwasseranfallssituation.

Im Rahmen des zu erstellenden Integrationskonzeptes erfolgte die Bemessung der Be-handlungsanlagen sowie die Analyse und Anpassung der Anlagentechnik an die jewei-ligen schiffsspezifischen Bedingungen. Dazu zählten unter anderem Einbaumöglichkeit, Raumbedarf und Raumangebot, Anlagenbauhöhe, E-Versorgung, Abwasserversor-gung, Bilgenwasserversorgung, Misch- und Ausgleichsbecken, Überschussschlamm-behandlung und -speicherung sowie die Abluftführung.

Die ausgearbeiteten Baupläne wurden mit den Reedereien abgestimmt und den zu-ständigen Behörden bzw. Klassifikationsgesellschaften zur Prüfung und Genehmigung vorgelegt. Die Definitionsphase endete mit der Erstellung eines Phasenberichtes, der an die Projektbeteiligten gesandt wurde.

3.1.2.2 Bau- und Integrationsphase Nach Abschluss der Definitionsphase II erfolgte der Anlagenbau, die Integration der Anlagen in die jeweiligen Schiffe sowie die Abnahme der Anlagen durch die Klassifikati-onsgesellschaften.


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3.1.2.3 Erprobungsphase „aboard ship“ Im Rahmen der Erprobungsphase „aboard ship“ wurden die Inbetriebnahmen der Anla-gen von den Projektpartnern gemeinschaftlich durchgeführt. Die Anlagen wurden hierfür mit Belebtschlamm einer kommunalen Kläranlage angeimpft. In der ersten Woche wäh-rend des Einfahrbetriebes wurde die Anlage von den Projektpartnern an Bord betreut, um den Einfahrbetrieb zu überwachen und erforderliche Optimierungsmaßnahmen durchzuführen. Zur Sicherstellung eines störungsfreien Betriebs der Anlagen wurde das Betriebspersonal der jeweiligen Schiffe unterwiesen und geschult.

Während der Erprobungsphase „aboard ship“ wurden die Anlagen regelmäßig einer ausgiebigen Kontrolle unterzogen und intensiv beprobt. Unterstützung des Anlagenbe-triebes auf den jeweiligen Schiffen wurde fortwährend und umgehend geleistet, wenn besondere Anforderungen dies notwendig machten.

3.1.2.4 Auswertungsphase II Nach Abschluss der Erprobungsphase „aboard ship“ wurden sämtliche ermittelten Da-ten zusammengestellt und ausgewertet. Das Gesamtprojektergebnis wird im weiteren Verlauf des Abschlussberichtes zusammengefasst.

3.2 Planung der Anlagen

Nach Auswahl der Versuchsträgerschiffe wurde die Planung der Anlagen auf Basis aller verfügbaren Planungsdaten wie den Erfahrungen aus den Landversuchen, der Daten der einschlägigen Literatur und den in den verschiedenen Vorschriften wie der unten genannten IMO Empfehlung genannten Auslegungsparameter durchgeführt.

Weiterhin wurden zur Ermittlung der im Schiffsbetrieb der Versuchsträgerschiffe anfal-lenden Abwasserteilströme Interviews mit der Besatzung und der Technischen Inspek-tion der Reederei durchgeführt sowie an Bord der Schiffe Messungen vorgenommen. Die Datenaufnahme umfasste sowohl die hydraulische wie auch frachtbezogene Ab-wasseranfallssituation.

Bei der Auslegung der Anlagen und der Erstellung der Konstruktion der Behandlungs-anlagen wurden die jeweiligen schiffsspezifischen Bedingungen wie Einbaumöglichkeit, Raumbedarf und Raumangebot, Anlagenbauhöhe, E-Versorgung, Abwasserversor-gung, Bilgenwasserversorgung, Misch- und Ausgleichsbecken, Überschussschlamm-behandlung und –speicherung, vorhandenen Rohrsysteme sowie die Abluftführung be-rücksichtigt.


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3.3 Dimensionierung der Anlagen

Das Marine Environment Protection Committee (MEPC) der Internationalen Schifffahrts-organisation (IMO) empfiehlt als Berechnungsgrundlage für die Auslegung von Abwas-seraufbereitungsanlagen auf Passagierschiffen [1] folgende Werte:

Angaben pro Person und Tag

Konventionelles Sys-tem

Vakuum-System

Schwarzwasser 70 l 25 l

Schwarz- und Grauwas-ser

230 l 185 l

Tabelle 2: Abwasser auf Passagierschiffen Die deutliche Verringerung der bei der Verwendung von Vakuum- (Toiletten-) Systemen erzeugten Abwassermenge um 45 l / Person x Tag ist darauf zurückzuführen, dass bei dieser Technik für einen Spülvorgang erheblich weniger Wasser notwendig ist.

Diese empfohlenen Werte werden durch die Literatur bestätigt.

Für Handelsschiffe, d.h. Schiffe ohne Passagiere bzw. Fahrgäste, lagen zu Beginn des Projektes keine zuverlässigen Zahlenangaben vor. In Abhängigkeit vom Hersteller wur-den die bisher installierten Abwasserreinigungsanlagen für Handelsschiffe mit folgen-den Werten ausgelegt:

Tabelle 3: Abwasser auf Handelsschiffen

Dass der Wasserverbrauch auf Seeschiffen mit 155 bis 200 l / Tag gegenüber dem von privaten Haushalten an Land mit 144 l / Tag erheblich höher ist, ist u. a. auch auf die seefahrtsspezifischen Bedingungen zurückzuführen. Schwere körperliche Arbeit unter klimatisch schwierigen Bedingungen (Tropenfahrt) steigert erfahrungsgemäß das Be-dürfnis nach einer reinigenden Dusche und erhöhtem Wechsel der (Arbeits-)Kleidung. Auf Passagierschiffen (Fährschiffe, Cruise-Liner) spielen zusätzlich zum Arbeitsalltag der Besatzung die Lebensgewohnheiten der Fahrgäste eine Rolle. Fährschiffe ver-zeichnen durch die höher frequentierte Benutzung von Duschen und Toiletten einen erhöhten Wasserverbrauch zu Beginn und kurz vor Ende der Seereise. Cruise-Liner sind mit einem schwimmenden Hotel zu vergleichen, auf dem die Passagiere ihre Fe-rien verbringen und aus Comfortgründen z.T. mehrmals täglich duschen.

Angaben pro Person und Tag Konventionelles System Vakuum-System

Schwarzwasser 70 l 25 l

Schwarz- und Grauwasser 200 l 155 l


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4 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde

4.1 Entwicklung der Mikrofiltrationstechnik

Die Technik der Partikel abtrennenden Mikrofiltration wurde in den 80iger Jahren zu einem technisch einsetzbaren Verfahren entwickelt. Sie wird heute in weiten Bereichen der Nahrungsmittelindustrie für die Produktfiltration, im Bereich der metallverarbeiten-den Industrie zur Aufbereitung von Beizbädern und in vielen anderen Anwendungsbe-reichen eingesetzt. Auch im Bereich von Autowaschanlagen finden membrangestützte Filtrationstechniken zur Aufbereitung von kohlenwasserstoffhaltigen Waschwässern zunehmend Anwendung.

In Deutschland wurden durch die Optimierung und Weiterentwicklung der Mikrofiltrati-onstechnik in den 90iger Jahren weitere Einsatzgebiete in bisher unbekannten Anwen-dungsbereichen geschaffen. So wurde die Membranfiltration in Kombination mit dem Belebungsverfahren im Bereich der Deponiesickerwasserreinigung eingesetzt. Dabei kamen und kommen in der Regel cross-flow betriebene Ultrafiltrationsmembranen mit einem Porendurchmesser von ca. 0,05 µm zum Einsatz.

Seit etwa 1985 werden Mikrofiltrationsmembranen zur Reinigung von speziellen kom-munalen Abwässern wie Hochhausabwasser, Abwasser aus Urlaubssiedlungen und Latrinensystemen etc. in Kanada / USA und in Japan eingesetzt.

Ab etwa 1993 wurde auch in Deutschland der Einsatz von Mikrofiltrationsmembranen im Bereich der kommunalen Abwasserreinigung diskutiert. Anlass dafür waren die stetig steigenden Anforderungen an die Abwasserbehandlung und die parallel dazu stark an-gestiegenen Kosten der Abwasserbehandlung.

Im gleichen Zeitraum wurde auch für den Bereich der industriellen Abwasserreinigung der Einsatz von membrangestützen biologischen Abwasserreinigungsverfahren zur Reinigung von organisch hochbelasteten Abwässern und Abwässern mit persistenten Verbindungen untersucht.

Seit 1993 wird in Deutschland die Kombination von Belebung und Mikrofiltration für die Schiffsabwasserreinigung untersucht.

Trotz der leistungssteigernden und kosteneinsparenden Möglichkeiten, welche die Kombination des Belebungsverfahrens mit der Mikrofiltrationstechnologie beinhaltet, war zu Beginn des Projektes der Einsatz des Verfahrens in einer technischen Anlage an Bord von Schiffen nicht realisiert worden.

Alle bis zum Projektbeginn in Deutschland durchgeführten Versuche zur Reinigung von industriellem und kommunalem Abwasser wurden im labor- oder halbtechnischen Maß-stab durchgeführt. So wurden halbtechnische Versuche zur Reinigung von kommuna-lem Abwasser mittels Mikrofiltration im Unterdruckverfahren in Immenstaad am Boden-see und durch den Erft-Verband durchgeführt. Beim Erft-Verband wurde 1999 eine großtechnische Anlage errichtet. Des weiteren wurden durch die Berliner-Wasser-Betriebe seit 1993 im Rahmen eines BMBF-Forschungsvorhabens Versuche zur Filtra-tion von Ablaufwasser eines Nachklärbeckens mit unterschiedlichen Membrantypen und -materialien durchgeführt.


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Für den Bereich der kombinierten Reinigung von sanitären Schiffsabwässern und vor-behandelten Bilgenabwässern in einer Membranbelebungsanlage steht die Untersu-chung der verfahrenstechnischen Möglichkeiten und die Erprobung des Verfahrens im Bordbetrieb derzeit noch aus.

4.2 Beschreibung des Verfahrens der kombinierten Mikrofiltrations-/ Belebungsanlagen zur Reinigung von belasteten Abwasserströ-men.

4.2.1 Das Funktionsprinzip

Die Technik der Kombination aus aerober biologischer Abwasserreinigung und Mikrofilt-ration beruht auf dem biologischen Abbau von Schmutzstoffen und anschließender Membrantrennung. Durch Anlegen eines Überdruckes oder Unterdruckes an die teil-durchlässige, selektiv wirkende Mikrofiltrationsmembran lassen sich Suspensionen oder Emulsionen in Permeat und Retentat auftrennen. Die Inhaltstoffe des Retentates (Schmutzstoffe) werden dabei zurückgehalten. Das Permeat entspricht dem gereinigten Ablaufwasser der Anlage. Es ist durch den Abbau der Schmutzstoffe im Bioreaktor und die anschließende Mikrofiltration frei von coliformen Keimen und weist nur noch geringe CSB-, BSB5-, Stickstoff- und Phosphorgehalte auf. Damit erfüllt das Ablaufwasser nicht nur alle zur Zeit geltenden Grenzwerte sondern unterschreitet sie bei weitem. Aufgrund dieser Wirkungsweise stellt die Mikrofiltrationstechnik in Kombination mit der Belebung ein leistungsfähiges Verfahren zur Aufreinigung kommunaler oder industrieller Abwäs-ser dar.

4.2.2 Technik der Membranbiologie

Membrangestütze biologische Abwasserreinigungsverfahren lassen sich prinzipiell auf drei verschiedene Weisen betreiben.

4.2.2.1 Kontinuierliche Filtration Überdruck betriebene Verfahren

In diesem Fall werden die als Rohre oder Kapillaren ausgebildeten Mikrofiltrations-membranen außerhalb des Bioreaktors angeordnet. Sie werden permanent von dem Belebtschlamm/ Wassergemisch, welches durch eine Pumpe in einem Kreislauf geför-dert wird, überströmt. Durch Anlegen eines Überdruckes von ca. 2 bar tritt das Filtrat durch die 0,1 bis 0,4 µm großen Poren der Membranen, wird gesammelt und aus dem System abgeleitet. Der Belebtschlamm bleibt auf der Konzentratseite zurück und wird in den Bioreaktor zurückgeführt. Aufgrund der Strömung, die parallel zur Membranoberflä-che geführt wird und damit senkrecht zum Filtratdurchtritt ist, wird dieses Verfahren als „Querstrom-Mikrofiltration“ (engl. Cross Flow Microfiltration) bezeichnet. Die Strö-mungsgeschwindigkeit wirkt dabei der Ausbildung einer filtrationshemmenden Deck-schicht auf der Membranoberfläche entgegen.


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Unterdruck betriebene Verfahren

Bei diesem Verfahren, dem sogenannten „Unterdruck-Mikrofiltrationsverfahren“, werden die als Kapillaren oder Platten ausgeführten Mikrofiltrationsmembranen direkt im Bele-bungsbecken in getauchter Bauweise installiert. Durch Anlegen eines Unterdruckes von ca. 0,3 bar wird das gereinigte Abwasser, aus der im Belebungsreaktor enthaltenen Bakteriensuspension durch die Membranen abgesaugt. Zur Erzeugung einer membran-säubernden Querströmung wird eine Belüftungseinrichtung unterhalb der Mikrofiltrati-onsmembranen angeordnet. Durch die aufsteigende Blasensäule werden an den Membranen ebenfalls Cross-Flow-Bedingungen erreicht, die das Aufwachsen einer Deckschicht verhindern.

4.2.2.2 Kontinuierliche Filtration Überdruck betriebene Verfahren

Beim dritten als „Semi-dead-end-Mikrofiltration“ bezeichneten Verfahren erfolgt die Filt-ration des Schlamm-Wassergemisches ohne ständige Überströmung der Mikrofiltrati-onsmembran. Lediglich zu Reinigungszwecken wird eine Cross-flow-Strömung ange-legt, die die gebildete Deckschicht ablöst.

4.2.3 Kennzeichen der Membranbiologie

Das Verfahren der Membranbiologie weist die im folgenden dargestellten Besonderhei-ten im Vergleich mit einer konventionellen Belebungsbiologie auf:

4.2.3.1 Verzicht auf ein Nachklärbecken In konventionellen Belebungsbiologien erfolgt die Trennung des Klarwassers vom Be-lebtschlamm durch Sedimentation in sogenannten Nachklärbecken. Bei der Membran-biologie wird der Belebtschlamm durch eine Mikrofiltrationsmembran abgetrennt und vollständig im Reaktor zurückbehalten. Das gereinigte Wasser wird durch die Membra-nen abgesaugt. Die direkt im Reaktor der Belebungsbiologie installierten Mikrofiltrati-onsmembranen ersetzten so das bei konventionellen Kläranlagen erforderliche Nach-klärbecken.

4.2.3.2 Hohe Belebtschlammkonzentration Konventionelle Belebungsbiologien werden mit Trockensubstanzgehalten (ein Maß für die Menge an Belebtschlamm im Bioreaktor) von 3 - 5 g/L im Belebungsbecken betrie-ben. Membranbiologien werden derzeit mit Trockensubstanzgehalten von 15 g/L bis 25 g/L gefahren. Da die Abbauleistung einer Kläranlage direkt vom Trockensubstanzgehalt eines Belebungsbeckens abhängig ist, kann der Reaktor einer Membranbiologie um den Faktor 3 bis Faktor 5 kleiner gebaut werden als bei konventionellen Anlagen, ohne dass eine Minderung der Reinigungsleistung erfolgt. Es reduzieren sich daher die Bau-kosten für den Bioreaktor gegenüber einer konventionellen Belebungsbiologie.


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4.2.3.3 Reinigungsleistung Konventionelle Belebungsbiologien reinigen das Abwasser von Stoffen, die CSB (Che-mischer-Sauerstoff-Bedarf) und BSB5 (Biochemischer-Sauerstoff-Bedarf) verursachen sowie von Ammonium, Nitrat und Phosphat. Sie erreichen dabei Ablaufwerte, die den geltenden gesetzlichen Bestimmungen entsprechen. Membranbiologien sind ebenfalls in der Lage, die vorgenannten Stoffe aus dem Abwasser zu entfernen. Die Ablaufwerte von Membranbiologien erreichen ebenfalls die gesetzlich vorgegebenen Werte. Im Ge-gensatz zu konventionellen Belebungsanlagen ist das Ablaufwasser von Membranbio-logien aufgrund des Filtrationsvorganges frei von krankheitserregenden Keimen. Das Ablaufwasser erfüllt damit die Werte der EU-Badewasserrichtlinie und damit einen wich-tigen Aspekt im Hinblick auf den Gewässerschutz, z.B. in Küstenregionen.

4.2.3.4 Reduzierung des Überschussschlammes Der Überschussschlammanfall konventioneller Belebungsanlagen liegt zwischen 0,7 kg und 1,0 kg Trockensubstanz je kg abgebautem BSB5. Aufgrund der langen Verweilzeit des Belebtschlammes und der hohen Trockensubstanzkonzentration im Reaktor, ver-ringert sich der Überschussschlammanfall bei Einsatz der Membranbiologie auf 0,2 kg bis 0,4 kg Trockensubstanz je kg abgebautem BSB5. Es reduzieren sich daher die Fol-gekosten der Klärschlammbehandlung.

4.2.3.5 Prozessstabilität Aufgrund der großen Beckenoberfläche und der langen Verweilzeit des Abwassers wird die Abbauleistung einer konventionellen Belebungsbiologie i. d. R. auf Abwassertempe-raturen von 10 °C - 15 °C ausgelegt. Bei Membranbiologien erfolgt die Abwasserreini-gung in kleinen, kompakten, geschlossenen Reaktoren, die ein Auskühlen des Abwas-sers durch die geringere Verweilzeit verhindern. Ferner erzeugen die Bakterien im Re-aktor durch den hohen Trockensubstanzgehalt genügend Eigenwärme, so dass diese Anlagen auf Abwassertemperaturen von 15 °C bis 20 °C ausgelegt werden können. So ist auch bei niedrigen Außentemperaturen eine hohe Betriebssicherheit der Anlage ge-geben.

4.2.3.6 Hydraulische Belastung Die Nachklärbecken konventioneller Belebungsbiologien werden stets auf die bei Re-genereignissen zufließende Abwassermenge hin bemessen. Dies hat zur Folge, dass ein Großteil der Beckenkapazität die meiste Zeit nicht genutzt wird. Bei der Membran-biologie kann das zufließende Regenwasser innerhalb des Bioreaktors gespeichert werden, da der Ablauf aus dem Reaktor nicht über ein Nachklärbecken, sondern stets über die Mikrofiltration erfolgt.

4.2.3.7 Energieaufwand Die Trennung des Belebtschlamm/Klarwassergemisches ist im Gegensatz zu konventi-onellen Anlagen ein aktiver Vorgang, da das gereinigte Abwasser mittels einer Unter-druckpumpe aus dem Reaktor abgesaugt wird. Ferner wird die Mikrofiltrationsmembran durch Spülungen mit Druckluft von deckschichtbildenden Ablagerungen freigehalten. Der dafür erforderliche Energieaufwand liegt im Bereich von 0,1 bis 0,2 kW / m3 Ab-wasser.


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5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen

� See-Berufsgenossenschaft, Hamburg

� Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen

� Umweltbundesamt, Berlin

� Wehrtechnische Dienststelle für Schiffe und Marinewaffen (WTD 71), Kiel

� Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (BWB), Koblenz

� Germanischer Lloyd, Hamburg

� TT-Line GmbH & Co, Lübeck-Travemünde

� Brise Schiffahrts GmbH, Hamburg

� Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH), Hamburg

� Bundesministerium für Verkehr, Berlin

� Finnlines Deutschland AG, Lübeck

� Kapitän Manfred Draxl Schiffahrts GmbH & Co, Haren / Ems

� Bugsier-,Reederei- und Bergungs-AG,; Hamburg

� Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz u. Reaktorsicherheit, Bonn


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Membranpaket

Filtrat Filtratsammelleiste

Aufströmkanal

Belüfter

Luft

Suspension

Teil II

1 Darstellung der erzielten Ergebnisse

1.1 Das MEMROD®-Prinzip

Im Rahmen des BMBF-Projektes wurde auf der Grundlage der Verfahrenskombinati-on von biologischer Abwasserreinigung und getauchten Mikrofiltrationseinheiten der MEMROD®-Reaktor (MEMbrane Reaktor Operation Device) entwickelt und für die Anwendung an Bord von Schiffen opti-miert. Hierbei werden Mikrofiltrations-membranen direkt im Bioreaktor eingebaut. Das biologisch gereinigte Abwasser wird ausschließlich durch die Membrane abge-zogen. Die Membranen bilden dadurch eine Barriere für den belebten Schlamm, Suspensa und Bakterien, bis hin zu ag-glomerierten Viren.

Der notwendige Sauerstoff für den aero-ben Abbau der Abwasserinhaltsstoffe wird durch Belüftungseinrichtungen unterhalb der Membranen eingetragen (siehe Abbil-dung 1). Durch die entstehende Aufströ-mung innerhalb des Membranmoduls wird die Membranoberfläche permanent über-strichen und dadurch von anliegenden Feststoffen befreit. Durch den geringen Saugdruck von 0,1...0,2 bar (maximal 0,6 bar) auf der Transmembranseite wird die Bildung von festen Filterkuchen / Deck-schichten auf der Membrane wirksam ver-hindert. Abbildung 1: Membranmoduleinheit Bei der Entwicklung und Optimierung der Anlagentechnik konnten die gesetzten Zie-le verwirklicht werden. Die entwickelte und optimierte Anlagentechnik bietet für den Bereich der Schiffsabwasserklärung folgenden Vorteile:

� Platzsparendes und kompaktes Verfahren durch hohe Schlammtrockensub-stanz im Reaktor. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den raren Platz an Bord des Schiffes anderweitig gewinnbringend zu nutzen.

� Einfaches, weitgehend automatisiertes Verfahren. Dadurch Entlastung der Mannschaft und Überbrückung von Akzeptanz- und Verständlichkeitsproble-men.

� Erlangung wesentlich höherer Abbauleistungen als bislang gesetzlich gefor-dert. Dadurch Sicherheit gegenüber zukünftigen Gesetzesverschärfungen und eventuell Möglichkeiten der Einleitung der Abwässer in Bereichen, die zur Zeit für die Einleitung gesperrt sind (Zero-Emission-Areas).


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� Behandlungsmöglichkeit aller Abwässer (Schwarz-, Grau- und vorentöltes Bilgenwasser) in einem Reaktor. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit der Ein-sparung von weiteren teuren und platzzehrenden Ausrüstungsteilen. So kann z. B. ein herkömmlicher Bilgenwasserentöler weiterhin zur Entölung einge-setzt werden und man kann auf die Installation eines teuren und empfindli-chen Bilgenwassermembranentölers verzichten. Restkohlenwasserstoffe im Bilgenwasser werden in der Membranbiologie durch Ansiedlung von Spezia-listen abgebaut.

� Verzicht auf umweltbelastende und teure Nachbehandlung zu Desinfektions-zwecken. Die sonst übliche Nachchlorierung entfällt durch die Verwendung der Membranbiologie. Das Abwasser entspricht den Vorgaben der EU-Badegewässerrichtlinie ohne weitere Behandlung. Eine Verwendung des Abwassers als Brauchwasser ist denkbar und möglich.

1.2 Auswahl der Versuchträgerschiffe

Da die Abwassersituation eines Schiffes stark von der Art der Schiffsnutzung und dem Verhältnis Besatzungsstärke zum Bilgenwasseranfall abhängig ist, sollten die Abwasserbehandlungsanlagen auf verschiedenen Schiffen zur Ermittlung der unter-schiedlichen äußeren Einflüsse auf den stabilen Anlagenbetrieb erprobt werden. Fol-gende Kriterien dienten der Auswahl:

Kriterium: Fährschiff Frachtschiff Hochseeschlepper Stark schwankende Be-satzungsstärke

X

nahezu konstante Besat-zungsstärke

X X

Starke hydraulische Schwankungen

X

gleichmäßiger Abwasser-anfall

X X

starke mechanische Be-anspruchung (Rollwinkel, Rollperiode)

(X) X

thermische Beanspru-chung (Tropenverkehr)

X

Bilgenwasser / Sanitärab-wasser Verhältnis

X X X

Tabelle 4: Abwassersituationen auf verschiedenen Schiffen

An Bord der einzelnen Schiffstypen sollten die Anlagen zur Reinigung der anfallen-den Grau-, Schwarz- und Küchenabwässer sowie von vorbehandeltem Bilgenwasser eingesetzt werden.


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1.3 Kriterien zur Auswahl der Schiffe

Die Erprobung der Abwasserbehandlungsanlagen sollte nur an Bord von solchen Schiffen erfolgen, die möglichst mehrere der o.g. Kriterien erfüllten. Zusätzlich waren für die Auswahl der Schiffe noch folgende „weiche“ Faktoren von Bedeutung:

1.3.1 Geeignetes Fahrtgebiet Aus logistischen und finanziellen Gründen sollte eine Montage bzw. Demontage der Anlage nur in einem nordeuropäischen, vorzugsweise einem deutschen Hafen erfol-gen. Ein regelmäßiges Anlaufen eines nordeuropäischen Hafens sollte die Betreuung der Anlage während der Erprobung erleichtern. Gleichzeitig sollte zumindest das Frachtschiff auch in den Tropen / Subtropen fahren.

1.3.2 Geeigneter Aufstellungsort Die Maschinenräume moderner Schiffe sind optimiert, so dass zur Verfügung ste-hende Leerräume nur begrenzt vorhanden sind. Um den späteren Rückbau der ein-gebauten Versuchsanlagen zu ermöglichen, war der Ersatz der vorhandenen Ab-wasseranlage durch die zu erprobende Anlage nicht möglich, so dass diese zusätz-lich aufgestellt werden musste. Die Rohrverbindungen zur vorhandenen Abwasser-behandlungsanlage und zum Entöler sollten aus schiffbaulichen und sicherheitstech-nischen Gründen möglichst ohne aufwendige Schott- oder Decksdurchführung instal-liert werden.

1.3.3 Ausreichende Transportmöglichkeit und Zugänglichkeit Da die zu erprobende Anlage während der – nur wenige Stunden betragenden – Ha-fenliegezeit an Bord geliefert und montiert werden musste, konnte die Anlage nur über die bauseits vorhandenen Zugänge zum Aufstellungsort transportiert werden. Die Transportwege mussten von ihren lichten Maßen und der Belastbarkeit vorhan-dener Anschlagpunkte für Transportmittel geeignet sein. Änderungen durch das An-bringen zusätzlicher Anschlagpunkte bzw. das kurzzeitige Entfernen von störenden Rohrleitungen oder anderen, den Transportweg beengenden Einbauten konnten nur im Ausnahmefall und in enger Abstimmung mit Reederei und Schiffsleitung durchge-führt werden. Speziell der Einbau der Versuchsanlage in den Maschinenraum der Oceanic erwies sich als äußerst aufwändig und konnte nur durch die Komplettmon-tage aller Komponenten an Bord sowie die vorherige Planung des Transportweges für das größte Einzelteil mit Hilfe eines Styropordummys gelöst werden.

1.3.4 Planbarer Versuchsverlauf Zur Planung der Arbeiten an Bord (Aufmass, vorherige Messreihen, Installation, Be-trieb, Betreuungsbesuche) waren möglichst konstante Verhältnisse hinsichtlich Schiffsbetrieb und Fahrplan von großer Wichtigkeit. Ein plötzlicher Verkauf des Schif-fes oder ein neuer Charterauftrag auf der Südhalbkugel hätte den Projektverlauf akut gefährdet. Die Auswahl des geeigneten Fährschiffes bzw. Hochseeschleppers war in diesen Punkten im Verhältnis zur Auswahl eines geeigneten Frachtschiffes einfach. Der Einsatz von Fährschiffen wird langfristig geplant, Änderungen im Fahrplan sind nur marginal zu erwarten. Vergleichbares galt für den Hochseeschlepper.


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Ein Wechsel des Fahrplanes, des Fahrtgebietes, des Charterers und Schiffsverkäufe führen jedoch dazu, dass Frachtschiffe für eine Erprobung sehr schlecht "planbar" sind. Gespräche mit Reedereien, Werften und Zulieferern ließen schon im Vorfeld erkennen, dass die o.g. Schwierigkeiten nur schwer vermeidbar sind. In der Voraus-wahl befanden sich ca. 25 Schiffe. Davon gelangten dann ca. 9 Schiffe in die engere Wahl. Wie erwartet, musste sich das Projekt mit allen Widrigkeiten der modernen Frachtschifffahrt arrangieren, die bei der Auswahl eines geeigneten Frachtschiffes vermieden werden sollten.

1.3.5 Vorauswahl Die Vorauswahl der in Frage kommenden Schiffe erfolgte anhand von Übersichts-plänen ("Generalpläne"), die von den Reedereien zur Verfügung gestellt wurden. Diese Generalpläne waren nicht öffentlich zugänglich. Von den geeigneten und von ihren Reedereien für eine Erprobung freigegebenen Schiffen wurden die aktuellen Detailzeichnungen beschafft und gesichtet. Anhand der Bauunterlagen und Rohrlei-tungspläne wurden in Abstimmung mit der Reederei Vorschläge für Transportwege, Aufstellungsorte und Verbindungsleitungen erarbeitet.

1.4 Die verschiedenen Anlagen

1.4.1 Landanlage Die „Landanlage“ wurde auf der Kläranlage Altenberge installiert. Hier wurden ver-schiedene Extremzustände bezüglich Belastung und Hydraulik getestet.

Die Anlage entsprach in ihrer Bemessung und technischen Ausstattung den Einhei-ten, die auf dem Hochseeschlepper und dem Frachtschiff eingesetzt wurden. Durch den Betrieb an Land bestand die Möglichkeit, schiffstypische Situationen schnell zu simulieren und Lösungsstrategien für bestimmte, sich aus dem Betrieb der Ver-suchsanlagen an Bord ergebende Fragestellungen zu erarbeiten. Ferner wurden während des Versuchszeitraumes Testreihen mit verschie-denen peripheren Systemen gefahren. Es wurden u.a. Fil-tersysteme zur Vorreinigung des Schwarz- und Grauwas-sers hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz an Bord von Seeschiffen untersucht. Getestet wurden vorwiegend Sys-teme aus den Bereichen der industriellen Filtration, da diese Systeme im Bezug auf Baugrößen enorme Vorteile gegen-über den Systemen aus dem kommunalen Klärbetrieb zeig-ten.

Ferner wurden die Möglichkeiten zum Anfahren der Bele-bungsbiologie ohne Impfschlamm untersucht und Tests zur Bilanzierung von Bilgenwasserbestandteilen durchgeführt.

Abbildung 2: Landanlage

1.4.1.1 Verfahrensbeschreibung Das Rohabwasser der Kläranlage Altenberge wird einem Misch- und Ausgleichsbe-cken zugeleitet. Dieses Becken ist neben dem Zu- und Ablauf zum Membranbioreak-tor mit einer Überlaufleitung versehen, durch die das Abwasser bei zu hohem Füll-stand in den Zulauf der Kläranlage zurückgeführt wird.


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Der Zulaufpumpe zum Membranbioreaktor ist eine Zerkleinerungseinheit (Macerator) vorgeschaltet, die im Abwasser mitgeführte Fest- und Faserstoffe zerkleinert. Hier-durch können Verstopfungen der Zulaufpumpe sowie Verblockungen oder Schädi-gungen der Membranen vermieden werden.

Zu Versuchszwecken wurde das Abwasser aus dem Misch- und Ausgleichsbecken zeitweise über eine Filtervorrichtung geführt. Der Eintrag von zerkleinerten Fest- und Faserstoffen konnte so signifikant vermindert werden.

Bilgenwasser wird aus einem Dosiertank dem Membranbioreaktor mittels einer Do-sierpumpe zugeleitet. Die Dosierpumpe ist mit einem Schwimmerschalter ausgestat-tet, um diese vor einem Trockenlaufen abzusichern.

Die Landanlage wurde auf der Kläranlage Altenberge im März 2001 in Betrieb ge-nommen und bis August 2002 betrieben. Ende August wurde diese Anlage außer Betrieb genommen, gereinigt, mit neuen Membranplatten bestückt und als Messe-Ausstellungsobjekt auf der SMM – SHIPBUILDING; MACHINERY & MARINE TECHNOLOGY – vom 24. bis 29.09.2002 in Hamburg ausgestellt. Die Anlage steht zurzeit auf Lager. Eine weitere Verwendung wird zurzeit überprüft.

1.4.2 Oceanic: Der Hochseeschlepper „Oceanic“ der Bugsier-, Reederei- und Bergungs-AG, Ham-burg wurde 1969 ursprünglich für die Durchfüh-rung großer Schleppaufträge (Oil-Riggs etc.) ge-baut. Seit 1996 ist das Schiff an die Bundesrepu-blik Deutschland verchartet. Standort ist die Deut-sche Bucht. Das Schiff dient zusammen mit den bundeseigenen Mehrzweckschiffen Mellum und Neuwerk im Rahmen des Deutschen Küsten-schutzprogrammes als Sicherheitsschlepper zur Prävention von Schäden durch havarierte Schiffe. Abbildung 3: „Oceanic“

Die Kläranlage ist für 25 Personen ausgelegt. Die Oceanic ist vorwiegend bei schwe-rer See im Einsatz, so dass hier der Einsatz unter diesen Bedingungen getestet wer-den kann.

1.4.2.1 Verfahrensbeschreibung: Die gesamte Entwässerung an Bord erfolgt nach dem Schwerkraftprinzip. Die Ab-wasserführung an Bord der „Oceanic“ sieht bereits eine gemeinsame Behandlung von Schwarz- und Grau-, sowie von Küchenabwasser in der bestehenden Abwasser-reinigungsanlage vor. Das Küchenabwasser liegt sozusagen in „Rohform“ vor, da eine Zerkleinerung der Abfälle und ein Fettfang nicht vorgeschaltet sind. Die Zufüh-rung von Bilgenwasser muss aus einem Vorratstank erfolgen, da Bilgenwasser an Bord gesammelt und im Rahmen der monatlichen Bunkeraufenthalte an Land entsorgt wird. Durch eine gesteuerte Dosierung von Bilgenwasser kann eine eventu-elle Hemmung der Abbauleistung im Bezug auf die Dosierung von unterschiedlichen Bilgenwassermengen ausgiebig verfolgt werden.

Die Versuchsanlage wurde reversibel in die bauseitige Verrohrung integriert. Zunächst gelangt das Rohabwasser in die bereits vorhandene Abwasserbehandlungsanlage, die als Misch- und Ausgleichsbecken genutzt wird. Von dort gelangt das Wasser in den Membranreaktor. Grobstoffe werden mittels Macerator zerkleinert.


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Der Zulauf zum Membranreaktor wird durch eine Saug-pumpe nach Sollwert geregelt. Eine Schaumsonde zur geregelten Entschäumerdosierung ist ebenfalls installiert. Messsonden für den Sauerstoffgehalt, den Trockensub-stanzgehalt und den pH-Wert sind installiert, um den Verlauf für die Versuchsauswertungen aufzunehmen. Ein Gebläse liefert den benötigten Sauerstoff für den aero-ben Reinigungsprozess. Das gereinigte Abwasser ge-langt über das Seeventil außenbords.

Ursprünglich sollte die Abwasserreinigungsanlage an Bord der Oceanic während der Werftzeit im Sommer 2000 installiert werden. Die Werftzeit wurde allerdings von der Reederei auf unbestimmte Zeit verschoben. Die Anlage wurde daher erst im März 2001 und während des normalen Arbeitseinsatzes an Bord installiert und in Betrieb Abbildung 4: Reaktor genommen. Da die Inbetriebnahme auf See erfolgte, wurde zunächst mit Zulaufwasser angefahren. Nach kurzer Betriebszeit zeigte sich eine wiederkehrende Verblockung der Membranen. Aufgrund von fehlender Flockenstruk-tur und massenhaftem Auftreten freier Bakterien musste der Reaktor nochmals mit Impfschlamm aus einer kommunalen Kläranlage beim nächsten planmäßigen Land-aufenthalt der Oceanic angefahren werden.

Die Anlage arbeitete nach der zweiten Inbetriebnahme weitgehend störungsfrei. Nach einer Adaptionszeit der Mikroorganismen und nach Erreichen von stabilen Be-triebszuständen wurde mit der Dosierung von Bilgenwasser begonnen. Die Anlage war bis zum planmäßigen Ende der Erprobungszeit im Mai 2002 kontinuierlich in Be-trieb. Die Reederei hat sich entschlossen, die Anlage nicht weiter zu betreiben, da die Zukunft der Oceanic aufgrund des Nichtzustandekommens eines längerfristigen Vertrages mit dem Charterer zur Zeit ungewiss ist. Ferner war eine über die ver-tragsgemäße Frist hinausgehende kostenneutrale Wartung der Anlage nicht gege-ben. Aus diesen Gründen wurde die Anlage im August 2001 zurückgebaut. Die Anla-ge steht zurzeit in Baugruppen demontiert auf Lager. Eine weitere Verwendung wird zurzeit überprüft.

1.4.3 Iberia: Das 1.150 TEU-Containerfrachtschiff „Saf-marine Iberia“ der Kapitän Manfred Draxl Schiffahrts GmbH & Co. KG, Haren/Ems wurde 1997 als Neubau Nr. 477 durch die Peene-Werft Wolgast gebaut und ursprüng-lich auf den Namen Liberia getauft. Durch neue Charterverträge wurde das Schiff wäh-rend des Projektes mehrfach umbenannt (SAF Iberia, YM Genova, MV Rahana). Das Schiff wird in südlichen Fahrtgebieten einge-setzt. Dadurch sollte der Einfluss von war-men Umgebungsbedingungen auf die Biologie Abbildung 5: „Iberia“ getestet werden. Hier sind ca. 17 Personen an Bord.

Die Entwässerung an Bord erfolgt nach dem Schwerkraftprinzip. Das Verfahren ist vergleichbar mit dem beschriebenen Verfahren der Anlage auf der „Oceanic“.


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Im Januar 2002 wurde die Abwasserreinigungsanlage auf der Safmarine Iberia installiert. Aufgrund einer kurzfristigen Fahrplanänderung konnte die anschlie-ßend geplante Inbetriebnahme der Anlage nicht statt-finden und musste auf den nächsten Europaaufenthalt des Schiffes Mitte März 2002 verschoben werden.

Die Anlage lief temporär nicht zufriedenstellend, weil während der Überfahrt auf See vom Schiffsbetriebs-personal keine Anlagenbetreuung im erforderlichen Umfang stattfand. Der Grund für die reduzierte Betreu-ung lag in häufigen personellen Wechseln und der aufgrund eines neuen Chartervertrages geänderten Fahrtroute des Schiffes. Geplant war eine Route zwi-schen Europa und Südafrika mit langen Seephasen und dementsprechend Zeit für Wartung und Betreu-ungsarbeiten. Die neue Fahrtroute enthielt nur Kurz-strecken im Mittelmeer, wobei täglich ein Hafen- Abbildung 6: Reaktor aufenthalt mit Containerumschlag vorgesehen war und die Mannschaft aus Zeitgründen für die Kläranlagenbetreuung weitgehend ausfiel. Rückmeldungen der Schiffsleitung bzgl. der Betriebserfahrungen mit der An-lage erfolgten aus Gründen der Priorität nur sporadisch. Durch Fehlbedienungen kam es zu Betriebsstörungen der Anlage, die mehrfach den Einsatz eines Service-technikers der Projektgruppe erforderlich machten. Die Zusammenarbeit mit der Be-satzung konnte durch die verschiedenen Besuche an Bord und weitere Schulungen erheblich verbessert werden, so dass sich in der zweiten Hälfte der Versuchsphase ein stabiler Anlagenbetrieb erreicht wurde.

Seit Mai 2003 fährt das Schiff unter dem Namen „Rahana“ im Schwarzen Meer. Da es sich bei dem neuen Fahrtgebiet um ein Sondergebiet mit erhöhten Anforderungen an das nach See abgeleitete Schiffsabwasser handelt, wird die Abwasseranlage nun besser betreut und läuft seitdem zur vollen Zufriedenheit der Besatzung und der Pro-jektpartner. Dabei stellte sich der völlige Verzicht des MEMROD®-Prinzips auf die Verwendung von Desinfektionschemikalien bei der Abwasserbehandlung als vorteil-haft für die Genehmigungen der einzelnen Hafenstaaten heraus.

Die Reederei hat sich zwischenzeitlich entschlossen, die Anlage weiter zu betreiben und weiterhin für innovative Zwecke zu nutzen. Dem BMBF wird in den nächsten 5 Jahren über die gewonnenen Ergebnisse jährlich Bericht erstattet.

1.4.4 Transeuropa: Die Transeuropa der Finnlines Deutschland AG, Lübeck, verkehrt als RoPax-Fähre (Kom-binierte Fahrzeug- und Personenfähre) zwi-schen Lübeck und Helsinki. An Bord befinden bis zu 125 Personen. Vorwiegend werden schwere LKW und ihre Fahrer, aber auch Tou-risten befördert. Mit dem Fährbetrieb soll der Einfluss von Stossbelastungen auf die Biolo-gie getestet werden.

Abbildung 7: „Transeuropa“


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Aufgrund der Fahrtroute durch das Sondergebiet der Ostsee sind erhöhte Anforde-rungen an die Reinigung der Schiffsabwässer zu stellen.

1.4.4.1 Verfahrensbeschreibung: Die Entwässerung an Bord erfolgt für das Schwarzwasser im Vakuumverfahren. Grau- und Küchenwasser werden im freien Gefälle abgeleitet.

Das Abwasser auf der „Transeuropa“ wurde vor Einbau der Versuchsanlage wie folgt behandelt: Schwarzwasser wurde zusammengeführt und in einer zentralen Einheit behandelt. Grau- und Küchenabwasser wurde in Tanks gesammelt und das Bilgen-wasser mittels eines konventionellen Koaleszenzabscheiders vorentölt.

Für die Versuchsanlage wird das Grauwasser, Küchen-abwasser und vorentölte Bilgenwasser in einem Tank vereinigt und zwischengespeichert. Das Gemisch aus Grau-, Küchen- und Bilgenwasser aus dem Backbord-tank wird zunächst der bauseits vorhandenen Abwas-seraufbereitungsanlage, die als Misch- und Ausgleichs-becken dient, zugeleitet. Hier wird dem Misch- und Aus-gleichstank auch das an Bord anfallende Schwarzwas-ser zugeleitet.

Vom Misch- und Ausgleichstank aus wird der Abwasser-strom dem Biomembranreaktor zugeführt. Um Verblo-ckungen oder Schädigungen der Membranen zu ver-meiden, ist dem Membranbioreaktor eine Siebanlage Abbildung 8: Reaktor vorgeschaltet, welche im Abwasser mitgeführte Fest- und Faserstoffe entfernt.

Aufgrund des Aufstellungsortes der Versuchsanlage auf einem Ladedeck musste die Anlage explosionsgeschützt ausgeführt werden.

Die Installation und Inbetriebnahme der Anlage auf der Transeuropa erfolgte im Mai 2002. Nach der Adaptionszeit der Mikroorganismen und nach Erreichen von stabilen Betriebszuständen wurde Mitte 2002 mit der Dosierung von Bilgenwasser begonnen. Die Anlage wurde am 07.08.2002 vom Germanischen Lloyd besichtigt und abge-nommen. Die Anlage läuft seit Inbetriebnahme weitgehend störungsfrei.

Im August 2003 wurde die Anlage während eines Werftaufenthaltes einem letzten Service und einer erneuten Abnahme durch den Germanischen Lloyd unterzogen. Die Reederei hat sich entschlossen, die Anlage weiter zu betreiben und weiterhin für innovative Zwecke zu nutzen. Dem BMBF wird in den nächsten 5 Jahren über die gewonnenen Ergebnisse jährlich Bericht erstattet.

1.5 Ergebnisse

Die Entwicklung einer für die Seeschifffahrt anwendbaren biologischen Abwasser-aufbereitung mit nachgeschalteter Membranfiltration zur Reinigung aller an Bord von Schiffen anfallenden Abwässer, dem MEMROD®-Verfahren konnte erfolgreich umge-setzt werden. Die Vorteile dieser Anlagentechnik konnten auf den Schiffsbetrieb ü-bertragen werden. Alle derzeitig national und international geforderten Einleitgrenz-werte von gereinigten Abwässern werden erfüllt und sogar übertroffen.


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Mit der MEMROD®-Technik steht somit eins kompaktes, in der Bedienbarkeit im Schiffsbetrieb unkompliziertes, effektives Verfahren zur Behandlung aller an Bord von Schiffen anfallenden Abwässern zur Verfügung. Durch die derzeitig zu beobach-tende weltweite Verschärfung der Vorschriften zur Einleitung von Abwässern aus der Schifffahrt ist zukünftig eine gesteigerte Nachfrage nach effektiven und leistungsstar-ken Abwasserbehandlungsanlagen zu erwarten. Dies macht sich bereits in der deut-lich gesteigerten Anzahl an Anfragen bemerkbar. Deshalb kann davon ausgegangen werden, dass sich trotz der höheren Anschaffungskosten - im Vergleich zu konventi-oneller Technik - die MEMROD®-Technik am Markt schnell etablieren wird.

1.5.1 Abwasseranfall Während herkömmliche, biologische Kläranlagen auf Seeschiffen vielfach nur eine geringe Abbauleistung haben und die Abwässer nur mäßig geklärt einleiten, wird bei Anwendung der Verfahrenskombination Belebungsbiologie / Membrantechnik nur vollständig geklärtes Abwasser in die See eingeleitet. Wie eine überschlägige Schät-zung zeigt, ergibt sich eine deutliche Umweltentlastung durch den Einsatz dieser Verfahrenskombination.

So wurden z. B. zwischen den Ostseehäfen Travemünde und Trelleborg 1997 insge-samt 467.262 Passagiere befördert. Für diese Fährlinie sind außerdem folgende Da-ten bekannt:

Reisedauer 7,5 Stunden

Einleitrate (Vakuum-System) 185 l / Tag x Passagier

Wegstrecke 120 Seemeilen

Tabelle 5: Daten für die Ostsee

Daraus ergibt sich nach der Formel

das tägliche Abwasservolumen von ca. 27.000 m³.

Derzeit wird der Schwarzwasseranteil dieses Abwasservolumenstroms dem Stand der Technik entsprechend mittels einer biologischen Dreikammer-Kläranlage geklärt. Der Grauwasseranteil wird ohne vorherige biologische Behandlung in die dritte Stufe (Desinfektionszelle) geleitet. Das Grauwasser wird hierin zusammen mit dem geklär-ten Schwarzwasser durch von Natronlauge desinfiziert und außenbords geleitet.

AbwasservolumenPassagieraufkommen Reisedauer

24Einleitrate

Personen Jahr Stunden ltr

Jahr Stunden Personen Tag=

×

×

× × ×

× × ×

⌈

⌊�

⌉

⌋�


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Um eine Differenzierung nach dem Schwarz- und Grauwasseranfall zu erreichen und eine bedarfsgerechte Auslegung der Versuchsanlagen zu ermöglichen, wurden im Vorfeld der Anlagenplanung an Bord der Transeuropa und der SAF Iberia Abwas-sermessungen durchgeführt. Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht die Ergebnisse:

Transeuropa Safmarine Iberia Grauwasser 76 L/(E*d) - Schwarzwasser (mit Vakuumanlage*)

54 L/(E*d) (inkl. Küchen- und Wasch-wasser)

220 L/(E*d) (inkl. Grau-, Küchen- und Waschwasser)

Summe 130 L/(E*d) 220 L/(E*d) Tabelle 6: Abwasseranfall auf der RoPax-Fähre Transeuropa und der Safmarine Iberia

*(Vakuumanlage nur an Bord der Transeuropa)

Die Messung an Bord der Transeuropa erfolgte auf einer Seereise von Travemünde nach Helsinki und zurück (3 Tage Seefahrt/Hafen, 2 Tage reine Seefahrt). Auf beiden Seereisen war die Fähre zu ca. 70 % ausgebucht. Passagiere waren vorwiegend Fernfahrer. Das geringe Abwasseraufkommen auf der Transeuropa resultiert zum einen daraus, dass die Wäscherei ausschließlich dem Personal vorbehalten ist und somit nur geringe spezifische Waschwassermengen verursacht. Zum anderen du-schen die Passagiere aufgrund der kurzen Fahrtzeit von 2 Tagen nur selten.

Die Durchführung der Messung an Bord der SAF Iberia erfolgte an drei aufeinander folgenden Tagen während einer Charter im Bereich der spanischen Atlantikküs-te/Mittelmeer mit kurzen Hafenaufenthalten. Eine differenzierte Mengenerfassung war wegen fehlender Messstellen nicht möglich. Der höhere pro-Kopf-Verbrauch ist durch die Besonderheiten der Charter (täglich wechselnder Einlaufhafen mit Contai-nerumschlag) und die Lebensgewohnheiten der Besatzung begründet. Auf der Iberia wird außerordentlich viel gewaschen. Die zwei an Bord vorhandenen Waschmaschi-nen laufen üblicherweise ohne Pause und verursachen dementsprechend hohe Ab-wassermengen. Zudem wird auf der Iberia, da das Schiff für die gesamte Besatzung Arbeitsplatz und Wohnraum in einem ist, häufig geduscht und gekocht.

An Bord der Oceanic durften aus Sicherheitsgründen keine Messungen auf See durchgeführt werden. Der Abwasservolumenstrom liegt nach den Erfahrungen aus dem Betrieb der Versuchsanlage bei ca. 150 l pro Besatzungsmitglied und Tag. Eine Differenzierung nach Schwarz- und Grauwasser war nicht möglich. Der gegenüber der Iberia geringere Abwasseranfall ist u.A. auf die in der Ressourcenschonung und dem Umweltschutz geschulte Besatzung der Oceanic zurückzuführen.

1.6 Anlagenplanung

Anhand der durch Messungen ermittelten Abwasservolumenströme wird deutlich, wie unterschiedlich das Abwasseraufkommen auf verschiedenen Schiffen ist. Eine Pau-schalierung ist folglich bei der Planung und Dimensionierung von Abwasserreini-gungsanlagen kaum möglich und führt ggf. zu einer erheblichen Über- oder Unterdi-mensionierung der Anlage. Es empfiehlt sich daher auf den mit einem neuen Abwas-sersystem auszurüstenden Schiffen zuvor Abwassermessungen durchzuführen.


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Für die Planung der Anlagen hat sich eine weitgehende Standardisierung in Form von Baureihen unterschiedlicher Größe als vorteilhaft erwiesen. Bei der Planung des Anlagendesigns ist der Möglichkeit der Nachrüstung von Altbauten Rechnung zu tra-gen. Aufgrund der beengten räumlichen Verhältnisse lassen sich große Bauteile zum Teil nur mit erheblichem Aufwand an ihren Aufstellungsort bringen. Das Auftrennen der Bordaußenwand oder das Durchbrechen von Decks zur Montage der neuen An-lage verursacht bei der Umrüstung unnötigen Zeitverzug und eine Steigerung der Renovierungskosten. Durch ein effizientes Anlagendesign, das eine Segmentierung in kleine Komponenten ermöglicht, lassen sich diese Kostenintensiven Positionen bereits in der Planungsphase eliminieren.

Bei den MEMROD®-Anlagen kleinerer Baugröße wurde durch Segmentierung er-reicht, dass das größte Bauteil eine Kantenlänge von ca. 2 m nicht überschreitet und eine Masse von nicht mehr als 0,5 t aufweist. Bauteile dieser Abmessung lassen sich mit Bordmitteln transportieren ohne zuvor Schiffsbetriebseinrichtungen demontieren zu müssen. Ein wesentlicher Eingriff in die Schiffstechnik war somit an Bord der O-ceanic und der Iberia nicht notwendig, obwohl die Versuchsanlagen zusätzlich zur bauseitigen AWA an Bord gebracht wurden.

1.7 Inbetriebnahme

Nach Fertigstellung der Versuchsanlagen und deren Verrohrung wurde jede Anlage einer Kaltinbetriebnahme im Herstellerwerk unterzogen. Diese erfolgte ohne Memb-ran, da eine Inbetriebnahme der Anlage ohne Impfschlamm zum Verblocken der Membranen führen kann und die Membranen nach erstmaliger Befeuchtung nicht wieder austrocknen dürfen. Die Kaltinbetriebnahme wurde daher mit Frischwasser durchgeführt und bestand aus folgenden Punkten:

� Dichtheitsprüfung des MEMROD®-Reaktors, des Misch- und Ausgleichs-tanks, der Rohrleitungen und der Armaturen

� Kontrolle der Drehrichtung der Pumpen und des Gebläses � Prüfen des Zusammenspiels von Zulaufpumpe, Macerator, Permeatpumpe

und Dosierpumpen in Abhängigkeit des Füllstandes in Reaktor und Misch- u. Ausgleichstank

� Leistungsprüfung des Gebläses und Kontrolle des Blasenbildes der Belüf-tungseinheit

� Kontrolle der Wartungs- und Alarmmeldungen

Nach Durchführung der Kaltinbetriebnahme wurden die Versuchsanlagen an Ihren Bestimmungsort transportiert, an Bord des jeweiligen Trägerschiffes installiert und an das bauseitige Rohrleitungssystem angeschlossen. Nach der ordnungsgemäßen Installation erfolgte eine erneut Kontrolle auf Montagerückstände (Werkzeug, Schrauben, Muttern, Putzlappen usw.). Diese wurden ggf. aus dem Reaktor entfernt und die Stellung aller Klappen, Schieber und Kugelhähne geprüft.

Anschließend wurden die Reaktoren mit Belebtschlamm einer kommunalen Kläran-lage befüllt und durchgängig belüftet, um die Mikroorganismen mit ausreichend Sau-erstoff zu versorgen. Als Impfschlamm erwies sich belebter Schlamm mit hohem Tro-ckensubstanzgehalt (TS > 4 g/L) als besonders vorteilhaft. Durch einen hohen Anteil sessiler Bakterien, Schlammflocken und abrasiver Partikel wird eine Verblockung der Membranen verhindert.


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Nachdem die Reaktoren mit Impfschlamm befüllt waren, wurde die Kalibrierung der Messsonden durchgeführt und anschließend die Anlage im Automatikmodus in Be-trieb genommen. Während des darauf folgenden Monats wurden die Anlagen zu-nächst noch nicht voll belastet, um den Mikroorganismen eine ausreichende Adapti-onszeit zur Entwicklung zu ermöglichen. Besonders in dieser Adaptionsphase der Mikroorganismen kann es zu Schaumbildung im Membranreaktor kommen. Um ein Überschäumen des Reaktors zu vermeiden, wurde in dieser Phase vermehrt Ent-schäumer zudosiert. Nach dem Erreichen stabiler Betriebszustände konnten die An-lage voll belastet und die Entschäumerdosierung auf ein Minimum herabgesetzt wer-den.

1.8 Wartung

Durch die einfache Funktionsweise und den hohen Automatisierungsgrad des MEM-ROD®-Verfahrens wurde die notwendige Wartung auf ein Minimum reduziert. Bedingt durch die eingesetzte Maschinen- u. Messtechnik müssen jedoch grundlegende War-tungsarbeiten durchgeführt werden, um die einwandfreie Funktion der Anlagen ge-währleisten zu können. Mit einer für jede Versuchsanlage individuell erstellten Be-dienungsanleitung wurde der jeweiligen Schiffsbesatzung eine Anweisung zur richti-gen und fachgerechten Wartung der Anlage übergeben.

Zusammengefasst sind folgende Prüf- und Wartungsarbeiten erforderlich:

1.8.1 Maschinentechnische und elektrische Ausrüstung Basis für die notwendigen Wartungstätigkeiten sind die Vorschriften der einzelnen Komponentenhersteller, die im Anhang jeder Bedienungsanleitung hinterlegt wurden. Zum Betreiben der Anlage ist es notwendig auf Basis dieser Informationen sowie un-ter Berücksichtigung der tatsächlichen Nutzung der Anlage und der Schichteinteilung einen geeigneten Wartungs- und Schmierplan zu erstellen.

Dabei sind besonders zu prüfen und zu beachten:

� Vorgeschriebener Ölstand in Lager- und Getriebegehäusen � Leckölaustritt durch Undichtigkeiten � Betriebstemperaturen der Maschinen � Veränderung der Laufgeräusche und Schwingungen � Angezeigte Messwerte der Instrumente � Kalibrierung der Messsonden

Alle Störungen, Veränderung der Einstellungen wichtiger Anlagenkomponenten und alle anderen Ereignisse, welche die Anlage betreffen, wurden durch die Besatzungen in einem Betriebstagebuch notiert.

1.8.2 Membranbioreaktor Folgende Prüfungen wurden durch die Besatzungen regelmäßig durchgeführt:

Tägliche Kontrolle:

� Transmembrane Druckdifferenz mittels Manometer � Durchflussmenge des Permeatwassers. � Wöchentliche Kontrolle: � optische Kontrolle des Permeatwassers � Luftverteilung und –menge � Zustand der Schaumbildung oder Schwimmdecke


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1.8.3 Membranreinigung: Von Zeit zu Zeit empfiehlt sich eine chemische Reinigung der Membranen, damit der Durchfluss weiter gewährleistet werden kann. Innerhalb des Projektes erfolgte die Reinigung bedarfsgerecht. Eine Reinigung ist dann notwendig, wenn die trans-membrane Druckdifferenz einen Wert von 400 mbar mit steigender Tendenz über-schreitet. Aufgrund der im Versuchszeitraum gewonnen Erkenntnisse ist ein Reini-gungsintervall von ca. 6 Monaten als ausreichend zu betrachten.

Um die Membrane von organischem Bewuchs (Fouling) zu reinigen, wird ein Oxida-tionsmittel verwendet. Für die Reinigung von anorganischem Belag (Scaling) wird eine Säurelösung verwendet. Für die Reinigung wird eine 0,5 % Lösung der Säure bzw. Lauge in einem dafür geeigneten Behälter angesetzt.

Der Behälter mit der Reinigungsflüssigkeit wurde auf einer Ebene oberhalb des Membran-Bioreaktors aufgestellt, damit die Reinigungsflüssigkeit im Freigefälle in die Membraneinheit ablaufen konnte. Die Reinigungsflüssigkeit wurde saugseitig durch die Permeatsammelleitung in die Membranen eingefüllt.

Für die Dauer der Membranreinigung wurden die abführenden Pumpen und die Be-lüftung im Aufströmkanal außer Betrieb genommen. Nach Ablauf der Einwirkzeit wurde die Reinigungslösung mittels der Permeatpumpe abgelassen und entspre-chend entsorgt.

Die Zugabe der Reinigungsflüssigkeit im Freigefälle wurde als einfache technische Variante für die Versuchsanlagen gewählt. Spätere MEMROD®-Anlagen werden zur Vereinfachung des Reinigungsvorganges mit einer Reinigungseinheit ausgerüstet, so dass die Reinigungslösung mit einer kleinen Pumpe mit geringen Unterdruck in die Membranen geleitet werden kann.

1.8.4 Optimierung des Lufteintragsystems Bei der Anlagenkonstruktion wie auch bei der Ausführung des Belüftungssystems der MEMROD®-Anlagen wurde dem Kritikpunkt, dass die Durchmischungseinrichtungen herkömmlicher Anlagen nicht an die Beckengeometrie adaptiert sind und es zur Bil-dung von unbelüftete Zonen kommt Rechnung getragen.

Durch den Einsatz von selbstschließenden, mittelblasigen Membranrohrbelüftern wird verhindert, dass Belebtschlamm in die Belüftungseinrichtung eindringen und diese im ungünstigsten Fall verstopfen kann.

Eine optimale Anordnung des Belüftungssystems im Membranreaktor gewährleistet eine vollständige Durchmischung und verhindert die Bildung von unbelüfteten, anae-roben Zonen und die damit einhergehende, geruchsintensive Faulschlammbildung.

Mit dem MEMROD®-System wird die Entwicklung einer optimal mit Sauerstoff ver-sorgten, vollständig durchmischten und somit leistungsstarken Biologie zur Errei-chung der maximalen Reinigungsleistung ermöglicht.

1.8.5 Überschussschlammbehandlung Durch die spezifische Auslegung der MEMROD®-Anlagen kann eine Speicherung des anfallenden Überschussschlammes über eine Zeitdauer von ca. 7 Tagen im Membranreaktor erfolgen. Der anfallende Überschussschlamm ist aufgrund der An-lagenauslegung weitestgehend stabilisiert und kann bei kleineren Schiffen entweder außerhalb der 12 Meilen-Zone ins Meer abgegeben, oder an Land entsorgt werden.


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Auf größeren Schiffen, z.B. Kreuzfahrtschiffen, die an Bord über eine eigene Abfall-verbrennungsanlage verfügen, soll der anfallende Überschussschlamm mittels eines Dekanters oder einer Zentrifuge entwässert werden. Der entwässerte Schlamm wird dann in der Abfallverbrennungsanlage zugeführt und verbrannt. Der Überschuss-schlamm wird somit zur Energieerzeugung für den Schiffsbetrieb genutzt.

1.8.6 Bilgenwasserbehandlung

1.8.6.1 Allgemeines Mit der biologischen Behandlung von entöltem Bilgenwasser in einer Abwasserreini-gungsanlage wurde durch das MEMROD®-Projekt erstmals versucht, die bisher strik-te Trennung der Abwasserteilströme Schwarz-/Grauwasser und Bilgenwasser aufzu-heben und die Synergieeffekte eines leistungsfähigen Abwasserreinigungsverfahrens für die gemeinsame Behandlung aller Teilströme zu nutzen.

Die Umsetzung dieses Vorhabens war weniger ein Problem der Technik, sondern vielmehr eine rechtlich aufwändige Aufgabenstellung. Die Ursache hierfür liegt in der unterschiedlichen Behandlung der Teilströme durch die MARPOL-Resolution 73/78 begründet. Beide Teilströme werden durch spezielle Grenzwerte reglementiert, eine Vermischung findet in der internationalen Gesetzgebung faktisch nicht statt. Ferner muss bei einer Kontrolle des Oil-Filtering Equipment die Kette aus Bilgenwasserentö-ler, Ölmonitor und 3-Wege-Ventil funktionsfähig und frei von Manipulationen sein. Die Überleitung des entölten Bilgenwassers in die Abwasserbehandlungsanlage war so-mit nur durch entsprechende Sondergenehmigungen rechtlich abzusichern. Eine entsprechende Genehmigung wurde für alle drei Schiffe beantragt und erteilt.

1.8.6.2 Technische Grundlagen Für die Trennung von Öl aus Wasser muss zunächst eine grundlegende Unterschei-dung zwischen freien Ölen und emulgierten Ölen getroffen werden. Freie Öle, bis hin zu den feindispersen Ölen, schwimmen auf dem Wasser auf und sind aus diesem Grund mit einem Ölabscheider nach dem Schwerkraftprinzip einfach zu entfernen. Bei emulgiertem Öl dagegen sind Öl- und Wasserphase so miteinander vermischt, dass keine freiwillige Trennung der beiden Phasen erfolgt. Freie Öle finden sich im Bilgenwasser der heutigen Zeit nur noch in geringer Konzentration. Das Bilgenwas-ser gleicht vielmehr einer stabilen Emulsion aus hochlegierten Schmierölen, Kraft-stoffanteilen und Reinigungsflüssigkeiten. Zusätzlich behindern zahlreiche im Bil-genwasser enthaltene Stoffe wie Staub, Rostpartikel, Salze und Additive von z.B. Kühlwasser die Schwerkrafttrennung, so dass der Grenzwert von 15 ppm Kohlen-wasserstoffen im Ablauf des Entölers trotz der heute üblichen nachgeschalteten Koa-leszenzstufe oft nicht eingehalten wird. Die Industrie hat in Kenntnis dieser Situation inzwischen leistungsgesteigerte Entöler auf Basis der Membranfiltrationstechnik ent-wickelt.

Die Ölabscheidung ist durch den Einsatz von Membranen wesentlich verbessert worden, da mit diesem Verfahren auch emulgierte Öle gespalten und nahezu ölfreies Permeat erzeugt werden kann. Hierfür werden überwiegend Ultrafiltrationsmembrane eingesetzt, wenn nicht andere Abwassereigenschaften, wie z.B. sehr hohe Feststoff-konzentrationen, gegen einen solchen Einsatz sprechen. Ultrafiltrationsmembrane werden aufgrund ihrer kleinen Porengröße für die Spaltung von emulgierten Ölen vermehrt eingesetzt.


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Membranentöler kommen bisher im Schiffsbetrieb nur vereinzelt zum Einsatz, da sich dieser Bereich noch im Erprobungsstadium befindet. So testet z.B. die Deutsche Marine Membranentöler auf Fregatten. Auch die Streitkräfte der NATO-Partner USA, Großbritannien, Niederlande, und Norwegen haben sich für die Membrantechnik ent-schieden und entsprechende Entwicklungsprogramme begonnen. Die Anlagen sind im Allgemeinen teuer in der Anschaffung und wartungsintensiv.

1.8.6.3 Gemeinsame Behandlung mit Abwasser Zur Untersuchung der Möglichkeiten einer biologischen Nachbehandlung von entöl-tem Bilgenwasser in der Schiffsabwasserbehandlungsanlage wurde der Bilgenwas-serentöler ausgehend vom 3-Wege-Ventil durch eine Leitung mit der Versuchsanla-ge verbunden. So wurde sichergestellt, dass nur entöltes Bilgenwasser der Anlage zugeführt wurde. Öl in Phase hätte in der biologischen Abwasserreinigung ein Ab-sterben der Biomasse sowie einen Verschluss der Membranen verursacht. Anhand von Analysen im Zu- und Ablauf der Versuchsanlage sowie im Belebtschlamm wurde eine Bilanz für die Kohlenwasserstoffe erstellt. Es wurde überprüft, wie hoch der An-teil der tatsächlich biologisch abgebauten Kohlenwasserstoffe sowie der Anteil der an den Belebtschlamm adsorbierten Kohlenwasserstoffe ist.

Am Beispiel der auf der Oceanic betriebenen Anlage wurde folgende Bilanz erstellt: Durchschnittl. KW-Zulauffracht 77,8 g/d Durchschnittl. KW-Ablauffracht 1,5 g/d Durchschnittl. KW-Gehalt im Schlamm 32,1 g/kg TS Durchschnittl. TS-Gehalt im Schlamm 20,1 g/l Reaktorvolumen 0,77 m³ ÜSS-Volumen (20 d) 0,6 m³ Bei einer Bilanzierung über 20 Versuchstage ergibt sich folgende Aufstellung KWAbbau = KWZu – KWAb – KWSchlamm KWAbbau = 1,6 kg – 0,03 kg – 0,9 kg KWAbbau = 0,7 kg ~ 0,03 kg/d Über den Bilanzierungszeitraum von 20 Versuchstagen wurden der Versuchsanlage über das Bilgenwasser 1,6 kg KW zugeführt. 0,7 kg davon wurden biologisch abge-baut, 0,9 kg adsorbierten an den Belebtschlamm. Die restlichen 0,03 kg gelangten über den Anlagenablauf außenbords.

Die KW-Konzentration im Anlagenablauf lag zu jedem Zeitpunkt deutlich unter den zulässigen 15 ppm für die Einleitung von Bilgenwasser nach See. Ein Anstieg der Ablaufwerte für Schiffsabwasser nach MARPOL Anhang IV war ebenso wenig zu verzeichnen, wie eine Verringerung der Filtrationsleistung. Der Anstieg der Kohlen-wasserstoffkonzentration im Belebtschlamm ist messbar. Bei einer Lagerung von Überschussschlamm an Bord und späteren Abgabe an Land oder einer Verbrennung des Überschussschlammes an Bord (s. Abschnitt Überschussschlammbehandlung) gelangen außer dem Restölgehalt im Ablauf der Abwasserreinigungsanlage keine weiteren Kohlenwasserstoffe außenbords.


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1.8.7 Betriebsergebnisse der Versuchsanlagen Siehe Anhang.

1.8.8 Ausblick Die Entwicklung einer für die Seeschifffahrt anwendbaren biologischen Abwasser-aufbereitung mit nachgeschalteter Membranfiltration zur Reinigung aller an Bord von Schiffen anfallenden Abwässer, dem MEMROD®-Verfahren, konnte erfolgreich um-gesetzt werden. Die Vorteile dieser Anlagentechnik konnten auf den Schiffsbetrieb übertragen werden. Alle derzeit national und international geforderten Einleitgrenz-werte von gereinigten Abwässern werden erfüllt und sogar übertroffen. Mit der MEMROD®-Technik steht somit eins kompaktes, in der Bedienbarkeit im Schiffsbe-trieb unkompliziertes, effektives Verfahren zur Behandlung aller an Bord von Schiffen anfallenden Abwässern zur Verfügung. Durch die derzeit zu beobachtende weltweite Verschärfung der Vorschriften zur Einleitung von Abwässern aus der Schifffahrt ist zukünftig eine gesteigerte Nachfrage nach effektiven und leistungsstarken Abwas-serbehandlungsanlagen zu erwarten. Dies macht sich bereits in der deutlich gestei-gerten Anzahl an Anfragen bemerkbar. Deshalb kann davon ausgegangen werden, dass sich trotz der im Vergleich zu konventioneller Technik höheren Anschaffungs-kosten die MEMROD®-Technik am Markt schnell etablieren wird.

2 Darstellung des voraussichtlichen Nutzens

Zu Beginn des Forschungsprojektes waren die internationalen Regelungen zur Ver-hütung der Verschmutzung durch Schiffsabwasser noch nicht ratifiziert worden, da Anlage IV des MARPOL-Übereinkommens erst international in Kraft tritt, wenn we-nigstens 15 Staaten, deren Handelsflotten insgesamt 50 % des Bruttoraumgehaltes der Handelsflotte der Welt ausmachen, die entsprechende Anlage annehmen.

Im September 2003 wurde die Anlage IV des MARPOL-Übereinkommens mit der Unterzeichnung von Norwegen ratifiziert.

Während die Reinigung von Schwarzwasser nun vorgeschrieben ist, umfasst das Übereinkommen jedoch nicht die Behandlung von Grau- und Küchenabwasser. Grau- sowie Küchenabwässer werden zu 95 % ohne Vorbehandlung, vereinzelt nach einer in der Nachbehandlungsstufe erfolgten Desinfektion, ins Meer eingeleitet.

Erst in den letzten Jahren ist mit wachsendem Umweltbewusstsein der öffentliche, wie auch der von der gesetzlichen Seite her resultierende Druck auf die Reedereien mit der Forderung nach umweltbewusstem Schiffsbetrieb gewachsen und resultiert in der Forderung nach effizienten, wirtschaftlichen und platzsparenden Abwasseraufbe-reitungssystemen für Schiffe.

Wie bereits erläutert, haben verschiedene Staaten ihre nationalen Vorschriften für spezielle Regionen verschärft, so dass die internationale Vorschrift MARPOL IV, die lediglich die Behandlung von Schwarzwasser vorschreibt, regional bereits überholt ist. Denn mit Inkrafttreten der regionalen Vorschriften, die ohnehin strengere Ablauf-werte fordern, wird auch die Einleitung von unbehandeltem Grau- und Küchenab-wasser verboten.

International sind heute besonders Passagierschiffsreedereien auf der Suche nach geeigneten alternativen Techniken, wobei das MEMROD®-Verfahren vermehrt ins Interesse der Reedereien und Werften rückt.


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Die im Rahmen des Vorhabens zu entwickelnde Verfahrenstechnik wird vorrangig an Bord von Fahrgastschiffen, Frachtschiffen, Fähren und Schiffen der Bundesmarine, sowie der NATO einzusetzen sein.

Im Bereich der Fahrgastschiffe (Kreuzfahrtschiffe) ist ein Trend zu immer größeren Schiffseinheiten (5200 Personen und mehr) deutlich erkennbar. Gleichzeitig sind be-reits heute in den Zielgebieten des Kreuzfahrttourismus deutliche Effekte der Um-weltverschmutzung durch Schiffsabwässer festzustellen. Die sichere und effektive Reinigung der sanitären Schiffsabwässer sowie der Bilgenwässer gewinnt durch die-se Umstände wesentlich an Bedeutung. Da im Bereich der Fahrgastschiffe die Auf-traggeber vermehrt dazu übergehen, den Bereich von Abfall- und Abwasserentsor-gung als Gesamtpaket einzukaufen, ist es wichtig, mit Lieferanten aus dem Bereich der Abfallentsorgung zusammenzuarbeiten.

Im Bereich der Bundesmarine und der NATO ist festzustellen, dass hier in Friedens-zeiten die Einhaltung von geforderten Ablaufwerten und die Nutzung umweltgerech-ter Technik deutlich im Vordergrund steht. Da auch hier Schiffe mit starken Besat-zungszahlen eingesetzt werden, ist die Installation einer sicher funktionierenden Technik besonders wichtig.

Der Stellenwert der Membrantechnik im Bereich der Schiffsabwasserreinigung hat sich in den vergangenen zwei Jahren drastisch verändert. Nahezu alle namhaften Hersteller konventioneller Schiffskläranlagen beschäftigen sich inzwischen mit der Membrantechnik. Die kompakte Bauform von Membrananlagen und ihre flexible Be-triebsweise eignen sich in hohem Maße für den Betrieb auf Schiffen. Zudem erreicht der Ablauf von Membrankläranlagen eine Qualität, die mit konventioneller Technik ohne aufwändige Ertüchtigungsmaßnahmen und zusätzliche Desinfektion nicht er-reichbar ist. Die zusätzliche Option, auch vorbehandeltes Bilgenwasser zusammen mit Schwarz- und Grauwasser einer biologischen Nachreinigung zu unterziehen, wurde mit dem MEMROD®-Verfahren als bisher weltweit einzige Technik realisiert.

Aus diesen Vorteilen erwächst neben den Einsatzmöglichkeiten auf Schiffen ein noch nicht abzuschätzendes Potenzial für Anwendungen im Landbereich, besonders dort, wo kompakte dezentrale Lösungen benötigt werden.

Derzeit zögern potenzielle Nutzer häufig, sich aufgrund der höheren Anschaffungs-kosten und fehlender Erfahrung für die Membrantechnik zu entscheiden, befürworten jedoch nach Abwägung der Vorteile das Biomembranverfahren. Das MEMROD®-Verfahren als eine erprobte Technik deutscher Produktion hat daher gute Chancen, schnell am Markt etabliert werden zu können.

3 Fortschritte auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen

3.1 Triqua bv

Die Firma „Triqua“ mit Sitz in Wageningen/NL hat bei der niederländischen Marine im Stützpunkt Den Helder eine stationäre Biomembrananlage zur Reinigung ölhaltiger Abwässer aus dem Schiffsbetrieb installiert. Ölhaltige Abwässer aus Bilge, Maschi-nenräumen sowie von Kraftstoffübernahmeeinrichtungen werden an Land gegeben und bis zur Einleitfähigkeit behandelt.


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Weiterhin wurde von Triqua bv eine der MEMROD®-Technologie ähnliche Technik, das sog. MemTriq®Marine Verfahren, entwickelt. Soweit bekannt, basiert das Verfah-ren ebenfalls auf einer biologischen Abwasserbehandlung mit nachfolgender Memb-ranfiltration über getauchte oder Cross-Flow-Membranen. Die Anlage soll in der Lage sein, alle anfallenden Schiffsabwässer (Schwarz-, Grau- und Bilgenwasser) zu be-handeln. Nähere Informationen zum Anlagendesign sowie zu erreichbaren Stoffkon-zentrationen im Ablauf liegen noch nicht vor.

3.2 ROCHEM UF-Systeme GmbH

Die Firma „Rochem UF-Systeme GmbH“ mit Sitz in Hamburg hat ein Verfahren zur Schiffsabwasseraufbereitung entwickelt, dass sogenannte Bio-Filt®-Verfahren. Das Verfahren soll geeignet sein, Schiffsabwasser (Schwarzwasser, Küchenabwasser) zu behandeln. Die Hauptelemente der Bio-Filt®-Anlage sind die Bioreaktor-Segmente und die FM-Ultrafiltrationsmodule. Bei den Membranmodulen soll es sich um Druck-membranen handeln. Die Mitbehandlung ölhaltiger Abwässer aus dem Schiffsbetrieb ist nicht bekannt.

Nähere Informationen zum Anlagendesign sind nicht bekannt, die zu erreichenden Stoffkonzentrationen im Ablauf werden vom Hersteller auf deren Home-Page ange-geben.

3.3 QinetiQ, Environmental Sciences Dept,

Die Firma „QinetiQ, Environmental Sciences Dept“, ein Britisches Forschungsinstitut, hat im Auftrag der britischen Marine ein Verfahren zur Schiffsabwasseraufbereitung für die Fregatten Typ 23 entwickelt. Das Verfahren und das Anlagendesign ist dem MEMROD®-Verfahren sehr ähnlich. Eine Anlage wurde auf eine Fregatte des Typs 23 installiert und ist im Betrieb. Technische Daten und Ablaufwerte liegen in Form einer Präsentation vor.

4 Gesamtliste der Veröffentlichungen und Vorträge

4.1 Seminare und Tagungen:

� „Umweltaspekte der Seeschifffahrt“, 15. und 26.11.1999 in Bremen Ausstellung der Infowand und des Messemodells und Beratung durch die Mitglieder des MEMROD®-Projektteams.

� „Green Shipping“, 16. und 17.02.2000 in Hamburg Ausstellung des Messemodells und der Infowand im Foyer und Beratung durch die Mitglieder des MEMROD®-Projektteams.

� „Fresh Water Production and Waste Water Treatment Technologies for Ships and Islands“, 15. – 17.03.2000 in Genua Vorträge durch die Mitglieder des MEMROD®-Projektteams und Ausstellung der Infowand und des Messemodells.

� „13. Fachtagung Weitergehende Abwasserreinigung als Beitrag zum Schutz von Nord- und Ostsee“, 13. und 14.11.2000 in Lübeck Vortrag durch die VA TECH WABAG.


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� „4. Aachener Tagung Siedlungswasserwirtschaft und Verfahrenstechnik – Membrantechnik in der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung“, 11. und 12.09.2001 in Aachen Vortrag durch 3A / VA TECH WABAG.

� „Ballast Water, Waste Water and Sewage Treatment on Ships and in Ports“, 12. - 14. 09.2001 in Bremerhaven Vorträge durch die Mitglieder des MEMROD®-Projektes.

� „International Water Association – World Water Congress“, 15. - 19. 10.2001 in Berlin Posterpräsentation durch VA TECH WABAG.

4.2 Veröffentlichungen:

� „Biologische Abwasserreinigung auf Seeschiffen – MEMROD®-Projekt“, Wasser und Abfall, Heft 7-8/2001

� „MEMROD® – innovative wastewater treatment“, The Scandinavian Shipping Gazette, Yearbook on Maritime Technology, September 2001

� „Mit allen Wassern gewaschen – Integrierte Reinigung von Schwarz- und Grauwasser an Bord des Segelschulschiffes Gorch Fock“, HANSA, Dezem-ber 2001

� Diverse Veröffentlichungen über die Anlage „Gorch Fock“

� „Ökologisch” – Oceanic seit einem Jahr mit Membran-Reaktor-Abwasserreinigung an Bord, HANSA, Februar 2003

4.3 Sonstiges:

� MEMROD®-Workshop, mit Informationsvorträgen zum Thema durch die Mit-glieder des MEMROD®-Projektteams, 09.12.1999 in Bremen Workshop Ausstellung des Messemodells

� MEMROD®-Workshop „Abwasserbehandlung auf Seeschiffen“, 22.02.2001 in Bremen

� Vortrag Marinekameradschaft Admiral Graf Spee – Biologische Abwasserrei-nigung mittels SMS-MEMROD® auf Seeschiffen, Ratingen 14.06.2002

� Diverse Vorträge der MEMROD®-Projektpartner

4.4 Messen:

� „SMM Shipbuilding, Machinery & Marine Technology“, 26. – 30. 09.2000 in Hamburg Infostand in Zusammenarbeit mit der Universität Bremen mit der Ausstellung des Messemodells und Beratung durch die Mitglieder des MEMROD®-Projektteams.

� IFAT 2002 vom 13. – 17.05.2002, München – Internationale Fachausstellung für Wasser- und Abfalltechnik; Posterpräsentation durch VA TECH WABAG

� „SMM Shipbuilding, Machinery & Marine Technology“, 24. – 29.09.2002 in Hamburg Ausstellung der Landanlage als Messemodell


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Teil III

1 Beitrag der Ergebnisse zu den förderpolitische Zielen

Das Vorhaben ist angesiedelt in dem Programm „Bundesprogramm Forschung für die Umwelt“.

Das Forschungsprojekt und die erreichten Ziele decken sich mit dem in dem Bun-desprogramm gesetzten förderpolitischen Zielen. Es wurde eine Technologie entwi-ckelt, welche die Ziele umweltentlastend, anwendungsnah und verwertbar erfüllt.

2 Wissenschaftlich-technisches Ergebnisse des Vorhabens

Siehe Abschnitt II 1

3 Fortschreibung des Verwertungsplans

3.1 Erfindungen Schutzrechtsanmeldungen und erteilte Schutz-rechte

� Wortmarke „MEMROD“ Anmeldung und Erteilung des Schutzrechtes an der Wortmarke „MEMROD“ in den Klassen 7, 11, 35, 37 und 42 unter der Reg. Nr. 300 84 524.

� IMO-Zertifizierung Für eine Studie des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung (BWB) wurde 1997 von der VA TECH WABAG ein Prototyp des MEMROD®-Reaktors entwickelt und gebaut. 1999 wurde diese Anlage dem Zulassungs-verfahren gemäß See-Berufsgenossenschaft zur Erlangung der IMO-Zertifizierung unterzogen. Nach Durchführung aller Prüfungen und Einrei-chung aller notwendigen Unterlagen wurde im Juli 2000 das Typenprüfzeug-nis für die Schiffsabwasseraufbereitung MEMROD® LT 10 von der See-Berufsgenossenschaft erteilt.

� EU-Steuerrad Die Anlagen der 3 Trägerschiffe wurden von der Seeberufsgenossenschaft nach IMO-Richtlinien auf der Grundlage der Typenprüfung MEMROD® LT 10 zertifiziert. Damit sind die Anlagen unter Normalbedingungen für die Abwas-serreinigung an Bord des Schiffes zugelassen. Die Erteilung des EU-Steuerrades ist ebenfalls erfolgt.


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� Sondergenehmigung Bilgenwasserbehandlung Für die Reinigung des Abwasser-/Bilgenwassergemisches wurde für die 3 Trägerschiffe von der See-BG eine Sondergenehmigung erteilt. Die Sonder-genehmigung bietet der Reederei Rechtssicherheit, auch in ausländischen Gewässern. Inhalt der Genehmigung ist das Anschneiden der Bilgenwasser-leitung nach dem Ölmonitor. Somit wird gewährleistet, dass nur ausreichend vorentöltes Bilgenwasser der Abwasserreinigung zugeschlagen wird und die Einleitung des gereinigten Abwassers in jedem Fall den gesetzlichen Be-stimmungen entspricht.

3.2 Wirtschaftliche Erfolgsaussichten nach Projektende

Das angestrebte Vorhabensziel war die Entwicklung einer Schiffsabwasserbehand-lungsanlage, die sowohl Grau- und Schwarzwasser, als auch vorbehandeltes Bil-genwasser bis zur Einleitfähigkeit in See aufbereitet. Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen.

Wie unter II 2. dargestellt wurden zwischenzeitlich mit der Verschärfung von regiona-len Vorschriften zur Einleitung von Schiffsabwässern die Voraussetzungen für den Bedarf an einer hochwertigen Abwasserbehandlungstechnik geschaffen. Aufgrund der Tatsache, dass Schiffe weltweit eingesetzt werden, besteht seitens der Charterer die Forderung nach Erfüllung aller relevanter Vorschriften. Die regionale Verschär-fung einer Vorschrift wirkt sich somit weltweit aus.

Die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten werden von Seiten des Projektes als gut ein-geschätzt, welches sich bereits in der Zunahme der Anfragen widerspiegelt.

Neben der Anwendung zur Schiffsabwasserreinigung eignet sich das Verfahren auf-grund seiner kompakten Bauweise auch für die Reinigung von Abwässern in Berei-chen, an die folgende Anforderungen gestellt werden:

� möglichst geringe bzw. keine Emissionen � wartungsarmer Betrieb � hohe Flexibilität und Verfügbarkeit � einfache, sichere Betriebsweise � modulare Bauweise � kurzer Einfahrbetrieb Mögliche Einsatzbereiche sind z. B.:

� Feldlager in Krisen- und Katastrophengebieten � Streusiedlungen im dezentralen Bereich � Halligen und kleine Inseln mit saisonabhängigem Fremden � verkehr und begrenzter Fläche � Berghütten u. a. mit Fremdenverkehr und begrenzter Fläche � Bohrinseln u. ä. Plattformen im Offshore Bereich � Baustellen Groß- und Wanderbaustellen � Forschungsstationen u. a. in polaren Regionen � Binnenfahrgastschiffe und -fähren sowie Traditionssegler


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In Abhängigkeit von der anfallenden Abwassermenge können bei Bedarf mehrere Abwasserbehandlungsanlagen modular ergänzt werden. Aufgrund der kompakten Anlagenbauweise ist es möglich, sämtliche Aggregate wie Puffertank, Bioreaktor und die erforderlichen elektrischen Anlagen-, sowie Steuerungs- und Regelungstechnik in ISO-Seecontainer zu integrieren und so transportfähig zu machen. Auf diese Weise kann in den jeweiligen Einsatzgebieten innerhalb kurzer Zeit eine funktionsfähige Abwasserreinigung installiert und die vielfach drohende Wasserverschmutzung bzw. Seuchengefahr vermieden werden.

In erster Linie sind als Zielmarkt Schiffe mit einem großen Abwasseraufkommen wie Passagierschiffe avisiert. Für Schiffe dieser Größenordnung sind die am Markt ange-botenen konventionellen Systeme und Anlagen nicht in der Lage, die geforderten Ablaufwasserqualitäten sicher und mit wirtschaftlich vertretbarem Raumbedarf ein-zuhalten.

3.3 Wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit

Parallel zum laufenden Forschungsprojekt wurde die MEMROD®-LT-Technik, Ab-wasserreinigung von Grau- und Schwarzwasser ohne Mitbehandlung von Bilgen-wasser, in den Markt eingeführt.

Im Bereich der Deutschen Marine wurde das Segelschulschiff Gorch Fock bereits mit dieser Technik ausgerüstet und wird seitdem zur vollsten Zufriedenheit der Deut-schen Marine und der Schiffsbesatzung betrieben. Die MEMROD® LT Anlage des aktuellen Neubaus der Thyssen Nordseewerke Emden für das Bundesamt für Wehr-technik und Beschaffung (BWB), das Wehrforschungs- und Erprobungsschiff „Planet" (W.F.E.S. 751) wird im März 2004 in Betrieb genommen. Das Bundesamt für Wehr-technik und Beschaffung beabsichtigt ferner, die fünf neuen Korvetten für die Bun-desmarine ebenfalls mit der MEMROD®-LT-Technik auszurüsten. Der Flugzeugträ-ger "Andrea Doria" der Italienischen Marine wird ebenfalls MEMROD®-LT-Technik an Bord verwenden.

Die nächsten Schritte zur Umsetzung und Einführung der Verfahrenstechnik in den Markt werden gemeinsam von den Vorhabensbeteiligten unternommen.

Dabei wird folgende Aufgabenverteilung angestrebt:

Dr. Weßling Beratende Ingenieure GmbH

Anlagenintegration ins Schiff, Akquisition bei Ver-bänden, Werften, Reedereien sowie analytische Be-gleitung und Überwachung der Anlagen, Wartung und Optimierung

VA TECH WABAG GmbH & Co. KG

Auslegung, Planung der Anlagen sowie Anlagenbau und Akquisition

GAUSS mbH Akquisition, Öffentlichkeitsarbeit, Lobbyarbeit, Aus-schussarbeit für die Verfahrenstechnik, schiffbauli-che Integration sowie Inbetriebnahmen und Schu-lungen


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4 Arbeiten, die zu keiner Lösung geführt haben

4.1 Auswahl von Versuchsträgerschiffen

Wie im Vortext erwähnt, unterlag die Auswahl geeigneter Schiffe einer Reihe harter und weicher Kriterien. Speziell bei der Auswahl des Frachtschiffes, aber auch bei der Fähre führten zunächst vielversprechende Kontakte später nicht zum Ziel. Stellver-tretend sind an dieser Stelle die Gespräche mit folgenden Reedereien genannt: Brise Schiffahrts GmbH, bzgl. Frachtschiff OPDR Tanger TT-Line, bzgl. Fährschiff Nils Dacke

4.1.1 OPDR Tanger Die Tanger wurde auf einer Charter in südlichen Gewässern eingesetzt, die einen regelmäßigen Halt im Hamburger Hafen beinhaltete. Reederei und Technische In-spektion zeigten sich dem Vorhaben gegenüber aufgeschlossen und kooperativ. Bei der Besichtigung der Tanger stellte sich das Schiff schnell als ungeeignet heraus. Aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse im Maschinenraum wäre zur Installati-on der Versuchsanlage die vorherige Demontage der bauseitigen Abwasseranlage erforderlich gewesen. Durch enge Zuwege war eine Montage der Versuchsanlage im Rahmen eines normalen Hafenaufenthaltes nicht realisierbar. Die Tanger wurde da-her nicht weiter betrachtet.

4.1.2 Nils Dacke Die Nils Dacke wird von der TT-Line zusammen mit ihren Schwesterschiffen Peter Pan und Nis Holgersson auf der Fährverbindung Travemünde-Trelleborg eingesetzt. Reederei und Technische Inspektion zeigten sich dem Vorhaben gegenüber zu-nächst kooperativ. Das Schiff erwies sich bei der Besichtigung als geeigneter Ver-suchsträger. Die schwedische Schiffsleitung war aufgeschlossen und motiviert. In weiteren Gesprächen stellte sich heraus, dass die Reederei in anderen Bereichen (Abgasreinigung) zum Teil sehr negative Erfahrungen mit Forschungsprojekten durch entstehende Folgekosten sowie mangelnde Betreuung hatte. Trotz der Zusicherung durch die Projektgruppe, das aus der Projektbeteiligung für die TT-Line keine Folge-kosten entstehen und der Einbau ohne eine Beeinträchtigung des Schiffsbetriebes erfolgt, wurde keine konsensfähige Lösung erreicht. Schlussendlich wurde eine Be-teiligung an dem Projekt aus o.g. Gründen von der Reederei abgelehnt.

4.2 Untersuchung von Anfahrstrategien

Aufgrund der zur Etablierung einer leistungsfähigen Biologie erforderlichen Adapti-onszeit ist es nicht möglich, eine biologische Abwasserreinigungsanlage wie eine technischen Anlage ein- oder auszuschalten. Die Biologie muss eingefahren und an die spezifische Zusammensetzung des Abwassers adaptiert werden. Diese Adapi-tonsphase ist zeitaufwändig und muss einer regelmäßigen Kontrolle unterliegen. An Land wird eine biologische Kläranlage durch Belebtschlamm angeimpft und langsam in Betrieb genommen.


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Substrat in Form von Abwasser steht in ausreichender Menge zur Verfügung. Auf Schiffen vergehen zwischen dem Einbau der Anlage und der Inbetriebnahme mehre-re Wochen, in denen kein Abwasseranfall zu verzeichnen ist. Impfschlamm ist auf-grund der z.T. erheblichen Mengen nur schwer zu handhaben und nur begrenzt la-gerfähig. Auch steht nicht überall Belebtschlamm zum Animpfen zur Verfügung. Dennoch muss die Abwasserreinigungsanlage zu einem festgelegten Zeitpunkt be-triebsbereit sein. Die Untersuchung von Anfahrstrategien beinhaltete die Prüfung un-terschiedlicher Möglichkeiten zur kurzfristigen Etablierung einer leistungsfähigen Be-lebungsbiologie. Die Versuche wurden an einer Laboranlage und zum Teil auch an der Landanlage durchgeführt. Folgende Strategien wurden verfolgt: � Anfahren mit Rohabwasser und Strukturmaterial � Anfahren mit gefriergetrocknetem Belebtschlamm � Anfahren durch die Zugabe von Flockungshilfsmitteln � Anfahren mit Bakteriengranulat

4.2.1 Anfahren mit Rohabwasser und Strukturmaterial Dem Rohabwasser der Gemeinde Altenberge wurde als Aufzuchtfläche für Mikroor-ganismen Strukturmaterial in Form von Aktivkohle (Pulver- und Granulatkohle) zu-gemischt. Die Kohle diente ferner der Erzeugung eines Reibungseffektes auf der Membranoberfläche zur Kontrolle der Deckschicht. Die Versuche erwiesen sich nur zum Teil als zielführend. Die Anlagerung von Mirkoorganismen an die Kohlepartikel war nachzuweisen. Allerdings war durch die scharfkantige Granulat-Aktivkohle eine Beschädigung der Membranoberfläche festzustellen.

4.2.2 Anfahren mit gefriergetrocknetem Schlamm Belebtschlamm wurde zunächst gefriergetrocknet, um durch den Entzug von Wasser ein besseres Handling sowie eine längere Lagerfähigkeit des Feststoffes herzustel-len. Anschließend wurde das entstandene Granulat mit Wasser aufgenommen und seine biologische Aktivität gemessen. Da der Schlamm durch den Gefriervorgang kaum noch aktive Biomasse enthielt, wurde der Weg nicht weiter verfolgt.

4.2.3 Anfahren durch Zugabe von Flockungshilfsmitteln Durch die Zugabe von Flockungshilfsmitteln zum Rohabwasser wurde versucht, grö-ßere Agglomerate von Abwasserinhaltsstoffen zu bilden und Aufwuchsfläche für Mik-roorganismen zu generieren. Die Strategie erwies sich als nicht zielführend, da durch das Flockungshilfsmittel eine Verblockung der Membranoberfläche einherging.

4.2.4 Anfahren mit Bakteriengranulat Das verwendete Bakteriengranulat besteht aus getrockneter und geriebener Weizen-kleie, auf der Bakterien angesiedelt wurden. Derartige Produkte finden im Angel-sächsischen Bereich vielfach z.B. zur Ertüchtigung von Fettabscheidern Verwen-dung. Nach mehrfachen, erfolglosen Versuchen an der Landanlage erwies sich das Bakteriengranulat bei näherer Untersuchung als Gemisch verschiedener frei-schwimmender Einzeller ohne messbaren Effekt für die Abwasserreinigung. Der Weg wurde daraufhin nicht weiter verfolgt.


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4.3 Untersuchung von Vorreinigungssystemen

Die Landanlage auf der Kläranlage Altenberge wurde parallel zur der Anlage auf der Oceanic in Betrieb genommen. Hier sollte unter anderem ein geeignetes Filtersystem zur Vorreinigung des Schwarz- und Grauwassers gefunden werden, welches den Anforderungen an Bord von Seeschiffen genügt. Getestet wurden Systeme aus den Bereichen der industriellen Filtration. Die Kriterien zur Auswahl von Komponenten für den Schiffsbetrieb unterscheiden sich zum Teil erheblich von der an Land eingesetz-ten Technik. Insbesondere sind an Bord von Schiffen folgende Punkte zu beachten: � Geringe Abmessungen aufgrund begrenzter Platzverhältnisse � Geschlossene Ausführung, um Flüssigkeitsaustritt zu verhindern � Lageunabhängiger Betrieb (Bewegungen des Schiffskörpers) � Automatischer Betrieb � Wartungsfreundlicher Aufbau � Lange Wartungsintervalle

Untersucht wurden folgende Filtersysteme:

Selbstreinigendes ECO-Filter

Kantenspaltfilter mit Linearabstreifer

4.3.1 Selbstreinigendes ECO-Filter Das Filter findet u.A. An-wendung in der Lebensmit-tel- und Lackindustrie. Sei-ne Hauptnutzung besteht darin, aus einem Produkt-strom feste Verunreinigun-gen abzutrennen und au-tomatisch auszuschleusen. Das Filter ist für den druck-beaufschlagten Betrieb in geschlossenen Kreisläufen ausgelegt. Aufbau und Funktionsprinzip sind der nebenstehenden Abbildung 9 zu entnehmen. Das Gerät verfügte in der getesteten Ausführung mit stehendem elektrischen Antrieb über eine Baulänge von ca. 0,7 m und ein Gewicht von ca. 20 kg. Die serienmäßigen Abbildung 9: ECO-Filter Gewindeanschlüsse von Zu- und Ablaufseite ermöglichten eine einfache Integration des Aggregates. Das mitge-lieferte Mikrosieb war mit einer Lochung von 1 mm Durchmesser versehen. Der Nenndurchsatz des Aggregates lag für Einsätze an Land bei ca. 5 m³/h. Das Gehäu-se und der Filterkorb waren in nichtrostendem Stahl ausgeführt.


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Das zu filtrierende Abwasser strömt unter Druck von oben in das Aggregat, wird dann von innen durch den Siebkorb nach außen geführt und verlässt das Aggregat durch den unteren Ablauf. Abgeschiedene Feststoffe bleiben im Siebkorb zurück und werden von der kontinuierlich im Filterkorb rotierenden Kunststoffschnecke nach un-ten gefördert. Unterhalb des Filterkorbes befindet sich eine konische Kompressions-zone, in der ein Rührer aus Stahl das abgeschiedene Überkorn kontinuierlich be-wegt. Die Ausschleusung des Feststoffes erfolgt wahlweise manuell oder über ein motorgesteuertes Ventil am Ende der Kompressionszone. Das Gehäuse des Aggre-gates ist dreiteilig ausgeführt und kann durch das Lösen von Spannverschlüssen zu Wartungs- und Reinigungszwecken zerlegt werden, ohne das Aggregat ausbauen zu müssen. Der Filtertest wurde mit Kommunalabwasser durchgeführt.

4.3.2 Kantenspaltfilter Bei dem getesteten Filter handelt es sich um einen Kantenspaltfilter mit einer Spalt-weite von 3,0 mm und einer Filterfläche von 0,046 m2. Der Filter ist horizontal aufge-stellt und wird vertikal durchströmt. Da-bei werden die Feststoffe in einem Spaltrohr gesammelt. Ist das Spaltrohr voll, so wird mit einem druckluftbetrie-benen Linearabstreifer das Filtergut horizontal aus dem Spaltrohr gepresst. Der Füllgrad des Spaltrohres wird mit-tels Differenzdruckmessung ermittelt. Vom Linearabstreifer wurde der Filter-rückstand gegen eine konische Kom-pressionszone gedrückt, die eine Ent-wässerung des Filterrückstandes er-möglichen sollte. Ein hinter der Kom-pressionszone angeordneter Kugel-hahn war mit dem Linearabstreifer Abbildung 10: Kantenspaltfilter synchronisiert und sollte den Abwurf des Filterrückstandes ohne wesentlichen Flüssigkeitsaustrag ermöglichen. Obige Abbildung 10 veranschaulicht den Aufbau des Kantenspaltfilters. Der Filtertest wurde mit vorgeschalteter Zerkleinerungseinheit durchgeführt. Filtrat und Filterrückstand wurden in Behältern zur Begutachtung aufgefangen. Keines der Systeme erwies sich über die Versuchslaufzeit als betriebsstabil, so dass auf ein Sieb aus der kommunalen Klärtechnik zurückgegriffen werden musste. Die-ses Siebsystem ist aufgrund seiner Baugröße für größere Einheiten (ab 100 EW) einsetzbar. Kleine Einheiten wie auf der Oceanic und der Iberia werden zur Zeit mit Maceratoren betrieben. Diese Zerkleinerungsmaschinen liefern Korngrößen < 3mm und haben sich beim Betrieb der Landanlage und der Anlagen an Bord der Oceanic und Iberia bislang bewährt.


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5 Präsentationsmöglichkeiten für mögliche Nutzer

Zur weiteren Bekanntmachung der Anlagentechnik werden weiterhin die einschlägi-gen Stellen, wie Fachzeitschriften (Schiff&Hafen, Hansa, Täglicher Hafenbericht, Cruise Ships International etc.), Fachmessen (Schiff, Maschine und Meerestechnik, Ship Repair and Conversion etc.), Fachvortragsveranstaltungen und der direkte Kon-takt zum Kunden (Werften und Reedereien) genutzt. Innerhalb dieser Mittel zur Verbreitung werden Anwender gerne genannt, da der Einsatz der MEMROD®-Technik ihnen ein positives Image verschafft.

6 Einhaltung der Kosten- und Zeitplanung

Über die Gesamtprojektlaufzeit konnte der berechnete Zeit- und Kostenrahmen ein-gehalten werden. Aufgrund der verzögerten Inbetriebnahme der Versuchsanlagen auf den Schiffen, die durch die stark eingeschränkte Zugriffsmöglichkeit auf die Schif-fe verursacht wurde, war eine kostenneutrale zeitliche Verlängerung des Projektes notwendig. Im weiteren Projektverlauf auftretende Handlingprobleme mit der Ver-suchsanlage an Bord des Containerschiffes MV „YM Genova“ (ex SAF Iberia) führte dazu, dass WBI zusätzlich die Verlängerung des Projektabschnitts Analytik und Betreuung bis zum 31.12.2003 sowie zur Abdeckung des zusätzlichen Aufwands weitere Mittel beantragt hat.

Die Erstellung des Schlussberichts wurde ans Ende der verlängerten Projektlaufzeit von Dr. Weßling Beratende Ingenieure GmbH gestellt, um die Berücksichtigung aller Ergebnisse der Untersuchungen zu gewährleisten.

Die abrechenbaren Gesamtkosten innerhalb des Bewilligungszeitraums wurden ge-genüber den vorkalkulierten Gesamtkosten nur leicht überschritten. Die Gesamtkos-ten des Projektes, bestehend aus Kosten innerhalb des Bewilligungszeitraums und den Kosten der Projektplanung sowie des Projektnachlaufs wie der Antragstellung, Erstellung des Abschlußberichtes sowie der Abrechnung erforderten einen Mehrauf-wand an Personalmitteln.


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7 Leistungen der Projektpartner innerhalb des Pro-jektes

7.1 Allgemeine Projektstruktur

Das Projekt war als Verbundvorhaben der gleichberechtigten Partner VA TECH WA-BAG, GAUSS und WBI angelegt. Innerhalb der Projektstruktur übernahm jeder Part-ner spezifische, der Kernkompetenz des jeweiligen Unternehmens entsprechende Arbeitspakete. Ein wesentlicher Teil der innerhalb des Projektes zu bearbeitenden Aufgaben wurden durch gemeinsames Agieren der drei Partner abgedeckt.

7.2 Leistungen der WABAG innerhalb des Projektes:

7.2.1 Planung der Versuche Die Planungsphase der WABAG wurde mit gemeinsamen Vorgesprächen und der Teilnahme am „Start-up“ Workshop begonnen. In Abstimmung mit den Projektpart-nern wurde ein Versuchsprogramm erstellt. Darauf aufbauend wurden Zeit- und Ar-beitspläne ausgearbeitet und ein Verfahrenskonzept erstellt. Im Anschluss konnten die notwendigen anlagentechnischen Voraussetzungen einschließlich der Anlagen- und Steuerungstechnik definiert werden, welche zur Ermöglichung des definierten Versuchsprogramms erforderlich waren. Daraufhin wurden die Versuchsanlagen ver-fahrenstechnisch geplant. Die Grundlage bildete das WABAG SMS (Submerged Membrane System) Verfahren, welches an die Erfordernisse und Randbedingungen angepasst und für den Einsatz an Bord von Schiffen weiterentwickelt wurde.

Unter Berücksichtigung der Vorgaben und Rahmenbedingungen erstellte die WA-BAG das Basic Engineering. Das erste Planungsergebnis wurde mit den Projektpart-nern abgestimmt und zur Genehmigung vorgelegt. Änderungsvorschläge, die sich im Rahmen der Gespräche ergaben, wurden eingearbeitet. Zum Abschluss der ersten Phase wurde der Phasenbericht erstellt, dessen wesentlicher Bestandteil das Pla-nungsergebnis dargestellte.

7.2.2 Begleitung von Voruntersuchungen Durch die GAUSS fand eine Vorauswahl der geeigneten Schiffe statt, die im Rahmen einer gemeinschaftlichen Projektbesprechung vorgestellt wurde. Um die verschiede-nen Einflüsse wie Seegang, Belastungsspitzen und Temperatureinflüsse auf den An-lagenbetrieb und die Reinigungsleistung zu berücksichtigen, wurde beschlossen, mehrere Schiffe mit unterschiedlichen Einsatzbereichen mit Erprobungsanlagen aus-zustatten.

Nach der gemeinsamen Sichtung der aktuellen Detailzeichnungen der geeigneten und von ihren Reedereien für eine Erprobung freigegebenen Schiffe wurden Vor-Ort-Besichtigungen durchgeführt. Dabei wurden die baulichen Gegebenheiten anhand der von der GAUSS erstellten Anforderungsprofile für die Anlagen überprüft. Letzt-endlich wurden von den Projektpartnern drei Versuchsträgerschiffe ausgewählt.


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Über einen definierten Zeitraum wurden die Abwasseranfallmengen jedes Schiffes durch WBI ermittelt. Im Zuge der Datensammlung wurden die baulichen Gegeben-heiten und Aufstellkapazitäten der Versuchsträger detailliert erfasst. Die in Betracht kommenden Räume wurden im Nachgang auf die Zulässigkeit der Installation einer abwassertechnischen Anlage in Kooperation mit der Reederei des jeweiligen Ver-suchsträgers und der Klassifizierungsgesellschaft überprüft.

7.2.3 Bemessung der Versuchsanlagen Die möglichst präzise Anlagenbemessung ist von höchster Bedeutung für die Errei-chung der angestrebten Reinigungsleistung einer biologischen Abwasseraufberei-tungsanlage. Aus diesem Grund wurden ausgiebige Recherchen betrieben, um die bisher von der landgestützten Technik bekannten Auslegungsparameter an den Schiffsbetrieb anzupassen. Hierfür wurde von der WABAG, wie auch von den ande-ren Projektpartnern, einschlägige Literatur herangezogen, mit Herstellern von Schiffsabwasserreinigungsanlagen gesprochen, sowie Autoritäten der Seeschifffahrt in die Ermittlung der Bemessungsparameter mit einbezogen. Auf allen Schiffen wur-den vor Baubeginn der Erprobungsanlagen Messungen durchgeführt. Hierbei wurde der Abwasseranfall der einzelnen Abwasserströme ermittelt sowie deren Beschaf-fenheit analysiert. Die WABAG unterstützte die Projektpartner bei der Zusammen-stellung der Versuchsergebnisse und wertete diese im Hinblick auf die Entwicklung von Bemessungsgrundlagen für die Anlagentechnik aus.

Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen erstellte die WABAG Konzepte für die bauliche und verfahrenstechnische Einbindung der Anlagen. Die Prämisse der opti-malen Anlageneinbindung machte es unumgänglich, für jedes Schiff ein eigenständi-ges Konzept zu entwickeln, da sich die baulichen Gegebenheiten und andere Rand-bedingungen deutlich voneinander unterschieden. Dennoch konnte eine gewisse Standardisierung hinsichtlich der Reaktorbaugröße und Form sowie der eingesetzten Maschinen und Aggregate erreicht werden, wodurch Kosten eingespart wurden.

Da der Betrieb von Versuchsanlagen eine hohe Akzeptanz von allen Projektbeteilig-ten, vor allem der Schiffsbesatzung und der Reederei des Versuchsträgers erfordert, war es nötig, die Anlagen mit geringst möglichem Aufwand betreiben zu können. E-benso sollte das Schiffpersonal nur in sehr geringem Umfang in die Betreuung und Analytik eingebunden werden. Um diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, wur-de ein erhöhter Einsatz an MSR - Technik eingeplant, welcher jedoch auf den ver-suchstechnischen Betrieb beschränkt bleiben sollte.

7.2.4 Einreichung von Plänen zur Genehmigung Das Betreiben einer Abwasserreinigungsanlage an Bord eines Schiffes ist nur unter verschiedenen gesetzlichen Bestimmungen zugelassen. So muss die Anlage den Anforderungen der Anlage IV des MARPOL - Übereinkommens der internationalen Schifffahrtsorganisation IMO entsprechen. In der Entschließung MEPC 2(VI) von 1976 wurden Einleitgrenzwerte vorgeschrieben, die an Bord von Schiffen installierte Abwasseranlagen einhalten müssen. Die Überwachung der Grenzwerte und Zertifi-zierung der Anlagen wird in Deutschland durch die See-Berufsgenossenschaft wahr-genommen. Um die Zulassung der Erprobung an Bord von Schiffen zu ermöglichen und eine Unterbrechung der Borderprobung durch nationale Schifffahrtsbehörden zu verhindern, muss die Anlage geprüft und zertifiziert werden.


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In Zusammenarbeit mit der GAUSS und WBI wurden die erforderlichen Genehmi-gungsunterlagen und Pläne zusammengetragen und die Anträge verfasst. Die er-stellten Konzepte wurden der Klassifikationsgesellschaft zur Prüfung vorgelegt. Im Rahmen der Bearbeitung durch die Klassifikationsgesellschaft auftretende bauliche bzw. verfahrenstechnische Fragen und kleine Modifikationen mussten durch die WABAG beantwortet bzw. umgesetzt werden. Nachfolgend wurde der Bau der Anla-gen im Detail geplant.

Die Anlagen erhielten anschließend die Zertifizierung durch die See-BG.

7.2.5 Bau der Landanlage Durch die WABAG wurde eine mit der Erprobungsanlage auf der Oceanic baugleiche Anlage hergestellt und errichtet. Als Aufstellort wurde die Kläranlage Altenberge ge-wählt. Aufgrund der räumlichen Nähe zum Projektpartner WBI wurde so die intensive Betreuung der Anlage in allen Projektstadien erreicht. Die Landanlage ist als Pilotan-lage innerhalb des Projektes zu sehen und wurde parallel zu den Erprobungsanlagen auf den Schiffen an Land betrieben, um Testabläufe zu simulieren und Optimie-rungsarbeiten durchführen zu können.

7.2.6 Integration und Bau der Versuchsanlagen Vor dem Bau der Versuchsanlage für eines der Trägerschiffe wurde der Aufstellung-sort der Anlage ausgewählt und von den Projektpartnern Einbaukonzepte unter Be-rücksichtigung der Bordverhältnisse erstellt. Da die Erprobungsanlagen in ein vor-handenes Abwassersystem eingebunden werden mussten, wurden die Anlagen so konzipiert, dass der Umbauaufwand möglichst gering gehalten werden konnte. Vor der Installation waren umfangreiche Arbeiten an Bord durchzuführen, die sich spe-ziell auf die Erkundung geeigneter Transportwege durch die einzelnen Abteilungen des Schiffes bezogen. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse war an Bord der O-ceanic zuvor ein Probeeinbau mit einem Styropordummy in der Größe des Bioreak-tors erforderlich. Zur Überwindung von möglichen Hindernissen wurden Lösungs-möglichkeiten analysiert und festgehalten.

Erst nachdem die Rahmenbedingungen für Konstruktion, Bau und Zugang zum Auf-stellungsort abgegrenzt waren und das Anforderungsprofil für die Anlage von der GAUSS ausgearbeitet vorlag, konnte mit den Vorarbeiten zum Bau der Anlagen be-gonnen werden.

Unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen wurde das Detail Engineering er-stellt und die technische Vorplanung durch die WABAG umgesetzt. Im Fortschritt wurde die Materialbeschaffung eingeleitet. Zuerst wurden Arbeitspakete und Schnitt-stellen definiert sowie technische Spezifikationen erstellt. Anschließend wurden An-gebote eingeholt und ausgewertet. In Bietergesprächen wurden letztlich die Aufträge vergeben und nach Erstellung der Vertragswerke die Bestellungen ausgelöst.

In der darauf folgenden Abwicklungsphase mussten Rückfragen geklärt und Störun-gen im Projektablauf durch die WABAG beseitigt werden. Zudem wurde die Einhal-tung der technischen Spezifikationen durch die Unterlieferanten überwacht.

Nach Fertigstellungsmeldung der Erprobungsanlagen durch die Subunternehmer wurde die Abnahme der Anlage im Herstellerwerk vorbereitet und durchgeführt. Nach erfolgreicher Abnahme wurden die Anlagen teilweise demontiert und für den Trans-port vorbereitet.


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7.2.7 Einbau und Inbetriebnahme der Anlagen Nach Fertigstellung der Anlagen gemäß den speziellen Anforderungen der einzelnen Trägerschiffe und der Kaltinbetriebnahme im Herstellerwerk, wurden diese in die Hä-fen transportiert und während des Hafenaufenthaltes in Einzelteilen an Bord ge-bracht. Durch die kurzen, meist nur einige Stunden dauernden Hafenaufenthalte der Versuchsträgerschiffe, wurde es notwendig, die Installation der Versuchsanlagen während der Fahrt an ihrem Bestimmungsort vorzunehmen und die verbindenden Rohrleitungen zwischen den einzelnen Aggregaten und der bauseitigen Verrohrung herzustellen. Folglich war es notwendig, dass Monteure und Inbetriebsetzer auf dem entsprechenden Schiff mitreisten. Die WABAG beaufsichtigte hierbei die Montage und führte die Inbetriebnahme der Anlagen nach deren Fertigstellung an Bord durch.

Nach Abschluss der Montagearbeiten und der elektrischen Einbindung der Anlage in das bordinterne Netz wurde mit der hydraulischen und elektrischen Inbetriebnahme begonnen. Dabei führte die WABAG erneut eine Dichtheitskontrolle des Membranre-aktors und des Rohleitungssystems durch. Anschließend wurden die Messsignale abgeglichen und im Bedarfsfall rekalibriert. Nach erfolgreichem Test der Speicher-programmierbare Steuerung (SPS) und Simulation einzelner Lastfälle wurden die Alarmfunktionen überprüft. Im Anschluss erfolgte die Einbindung der Störmeldungen in die Hauptwarnanlage des Schiffes.

Nach Gewährleistung der stabilen Sauerstoffversorgung wurde die Anlage mit Be-lebtschlamm einer kommunalen Kläranlage angeimpft und für die Einfahrphase in Betrieb genommen. Nach Abschluss der Einfahrphase erfolgte der Betrieb der Anla-gen unter Realbedingungen.

Im Rahmen der Inbetriebnahme wurde das Bord- und Reedereipersonal durch die WABAG in die grundlegenden technischen Funktionen und die Besonderheiten der Anlagen eingeführt. Ferner wurden die notwendigen Grundlagen der biologischen Abwasserreinigung vermittelt. Darauf aufbauend wurden durch den Projektpartner GAUSS weiterführende Schulungen durchgeführt.

7.2.8 Optimierung des Anlagenbetriebes Sowohl während der Einfahrphase als auch im späteren Probebetrieb fand eine zeit-weilige Betreuung durch alle Projektpartner statt. Dabei wurden die gewählten bauli-chen, konstruktiven und verfahrenstechnischen Ansätze geprüft und überarbeitet. Daraus gewonnene Erkenntnisse wurden zu Optimierungskonzepten weiterentwi-ckelt und konstruktiv bzw. verfahrenstechnisch umgesetzt. So wurde z.B. das Halte-rungssystem der Anlage auf dem Hochseeschlepper Oceanic für die Membranplat-ten, das die Platten am Aufschwimmen hindert, optimiert und sicherer gestaltet. Beim Bau der folgenden Anlagen wurde diese Neuerung bereits berücksichtigt. Die schnel-le Umsetzung der konstruktiven Anpassungen gewährleistete eine direkte Beurtei-lung der Optimierungen im alltäglichen Betrieb.

Zeitgleich zur Inbetriebnahme der Landanlage wurde auf dem ersten Versuchsträger Oceanic die baugleiche Versuchsanlage installiert und in Betrieb genommen. Wäh-rend der Inbetriebsetzung wurden auf der Oceanic und der Landanlage verschiedene Anfahrvarianten im Rahmen einer Diplomarbeit praktisch erprobt. Weiterhin wurden in einer weiteren Diplomarbeit auf der Landanlage Vorreinigungsverfahren und aus-gewählte Aggregate auf ihre Praxistauglichkeit hin untersucht.


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7.2.9 Wartung der Anlagen Die Wartung der Abwasseranlagen wurde durch die Projektpartner gemeinschaftlich wahrgenommen. Befand sich das Schiff in Landnähe, konnten herkömmliche Mobil-funknetze oder das Internet genutzt werden, um zwischen Besatzung und dem Pro-jektteam Informationen auszutauschen. Andernfalls musste in dringenden Fällen auf das kostenintensive Satellitentelefon zurückgegriffen werden. Kleinere Arbeiten wur-den in der Regel durch die Bordbesatzung selbst durchgeführt. Membranreinigungen oder andere Wartungsarbeiten mit einem größeren Umfang wurden je nach Bedarf von den Projektpartnern gemeinschaftlich oder einzeln durchgeführt. Ersatzteile wur-den in der Regel durch die WABAG bestellt und an die für das Schiff zuständige A-gentur geschickt.

Die auf dem Containerfrachtschiff Safmarine „Iberia“ installierte MEMROD®- Anlage benötigte ein höheres Maß an Wartungsarbeit durch die Projektpartner. Die Ursache hierfür lag an der reduzierten Betreuung durch die Schiffsbesatzung, deren Gründe in häufigen Personalwechseln an Bord sowie einem neuen Chartervertrag mit täglich wechselndem Einlaufhafen und Containerumschlag zu sehen sind. Der hieraus resul-tierende Zeitmangel führte zu Bedienungsfehlern und machte mehrfach einen länger-fristigen Einsatz von Wartungspersonal der Projektpartner erforderlich.

7.3 Leistungen der GAUSS innerhalb des Projektes:

Mit den bei der GAUSS vorhandenen Kompetenzen aus der Schifffahrt, des Schiffbe-triebs und des Schiffbaus übernahm die GAUSS die Beratung des Projektes in den speziellen Aufgaben der schiffbaulichen und schiffsbetrieblichen Anforderungen an die Anlagentechnik, der Integration der Anlagentechnik in den vorhandenen Schiffs-betrieb sowie des genehmigungstechnischen Procederes und der Akquisition der entsprechenden Versuchsträgerschiffe.

7.3.1 Beaufsichtigung von Erstellung und Montage der Anlagen „on board“

Die Beaufsichtigung der Montage der Anlagen wurde durch die GAUSS beaufsich-tigt, um eine ordnungsgemäße, an den bordspezifischen Rahmenbedingungen orien-tierte Aufstellung zu gewährleisten. Die zu erprobenden Anlagen wurden in ein be-reits vorhandenes Abwassersystem eingebunden. Die Anlagen wurden so ausgelegt, dass sie sich mit möglichst wenig (Umbau-) Aufwand an Bord der Schiffe aufstellen ließen. Die GAUSS beaufsichtigte die Einhaltung der Forderungen, indem die Gege-benheiten an Bord der Schiffe mittels einer Bordbegehung aufgenommen wurden. Die gewonnenen Erkenntnisse und Hinweise fanden bei der Auslegung der Anlagen, der Erstellung der Konstruktion und der Montage und Inbetriebnahme der Anlage Berücksichtigung.

7.3.2 Beaufsichtigung von Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten „on board“

Die notwendigen Instandsetzungs- oder Wartungsarbeiten an den Anlagen wurden zusammen mit den Projektpartnern von der GAUSS begleitet und durchgeführt. Über die gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen wurde das gesamte Projektteam kontinuierlich informiert. Empfohlene Änderungen oder Vereinfachungen wurden so-weit möglich, in der Versuchsdurchführung berücksichtigt. Für den späteren kom-merziellen Anlagenbau konnten zahlreiche konstruktive Details verbessert werden.


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7.3.3 Berichterstellung, Öffentlichkeitsarbeit Im Rahmen der Arbeiten der GAUSS wurde ein Workshop zur „Abwasserbehandlung auf Seeschiffen“ organisiert und in den Räumlichkeiten der GAUSS durchgeführt. Ziel des Workshops war die Einrichtung eines Arbeitskreises „Abwasserbehandlung auf Seeschiffen“, um einen kontinuierlichen Informationsaustausch zwischen der Pro-jektarbeitsgruppe und den zukünftigen Anwendern der maritimen Industrie zu errei-chen. Eine feste Arbeitsgruppe hat sich nicht etabliert, zumal sich zwischenzeitlich im Rahmen der Normstelle für Schiffs- und Meerestechnik spezielle Arbeitskreise mit den verschiedenen Fragestellungen der Schiffsabwasserbehandlung beschäftigen.

Es wurde ein "virtuelles Informationszentrum" im Internet eingerichtet, das sog. Mas-ter-Info. Das Master-Info.Org System ist eine webbasierte Arbeitsplattform für ver-schiedene Forschungsprojekte und Arbeitsgruppen. Darüber hinaus bietet Master-Info.Org jedem Interessierten Informationen über vielfältige aktuelle maritime Projek-te und liefert die entsprechenden Hintergrundinformationen dazu. Verschiedene pro-jektrelevante Informationen sind auf der Plattform abrufbar, weiterhin wurden Infor-mationen über dieses System projektintern ausgetauscht.

Weiterhin wurde von der GAUSS das Projekt, der jeweils aktuelle Projektstand und die Ergebnisse auf Fachveranstaltungen, in speziellen Arbeitskreisen sowie im Rah-men der verschiedenen von der GAUSS bearbeiteten Projekte wie „Agenda 21 in europäischen Seehäfen am Beispiel Lübeck/Travemünde“ sowie „Blauer Engel für den umweltschonenden Schiffsbetrieb“ (für Schiffe in Fahrt abgeschlossen, für neue Schiffe in Vorbereitung), in denen die Schiffsemissionen eine Rolle spielen, wieder-holt präsentiert. Im Rahmen des Blauen Engel Projektes fanden die erreichten Ab-laufwerte Eingang als Vergleichstandard für Schiffsabwasserbehandlungsanlagen.

Weiter wurden im Projekt gemeinschaftlich Artikel in Fachzeitschriften und Presse-mitteilungen erstellt und veröffentlicht.

7.3.4 Erstellung Anforderungsprofil für die „on board“ Phase Auf der Grundlage der während der Bordbegehungen, den Gesprächen mit den Schiffsführungen und dem technischen Bordpersonal bzw. dem technischen Reede-reimanagement gewonnenen Erkenntnisse wurden von der GAUSS Anforderungs-profile für die Anlagen erstellt. Dazu gehörten u.a. Abmessungen und Befestigung des Anlagenfundamentes, maximale Größe der einzelnen Baugruppen und Module, Flansch- und Rohrverbindungen zum bestehenden System und Transportösen.

7.3.5 Erstellung von Anträgen Alle Abwasserbehandlungsanlagen, welche an Bord von Schiffen installiert werden, bedürfen verschiedener Zulassungen. Grund dafür sind u.a. die Vorschriften der Klassifikationsgesellschaften und die Vorschriften der UNO-Schifffahrtsorganisation IMO.

Die Klassifikation umfasst den Schiffskörper und die Maschinenanlage einschließlich aller elektrischen Einrichtungen. Das schließt die Abwasserbehandlungsanlage ein. Neuentwicklungen sind für die Klassifikationsgesellschaften Schiffe, Maschinenanla-gen oder wichtige Bauteile, die nach einer Bauart hergestellt sind, über die noch kei-ne ausreichenden Erfahrungen vorliegen. Die Installation einer Erprobungsanlage muss von der Klassifikationsgesellschaft genehmigt werden, um ein Erlöschen der Klasse – welches das Stilllegen des Schiffes durch die Schifffahrtsbehörden bedeutet und für die Reederei mit hohen Kosten verbunden ist – auf jeden Fall zu vermeiden.


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Die internationale Schifffahrtsorganisation IMO (International Maritime Organization) hat 1976 in ihrer Entschließung MEPC 2(VI) die Grenzwerte vorgeschrieben, die an Bord von Schiffen installierte Abwasserbehandlungsanlagen einhalten müssen. In Deutschland wird die Einhaltung dieser Grenzwerte durch die Seeberufsgenossen-schaft überprüft und zertifiziert. Die Schifffahrtsbehörden können Schiffe mit Abwas-serbehandlungsanlagen ohne gültiges MEPC-Zertifikat stilllegen. Dieses wird durch die Erteilung einer zeitlich begrenzten Genehmigung des Betriebes für die Erprobung durch die Seeberufsgenossenschaft vermieden.

Die GAUSS hat das Procedere zusammengestellt, innerhalb des Projektes darge-stellt, die entsprechenden Vorschriften zur Auslegung, Dimensionierung und Zulas-sung zusammengefasst und den Projektpartnern zugänglich gemacht. In Zusam-menarbeit mit den Projektpartnern wurden die notwendigen Anträge zur Zulassung der Anlagen an Bord von Schiffen gestellt, die Versuche zur Zulassung vorbereitet und gemeinschaftlich durchgeführt. Alle notwendigen Zertifikate wurden von den zu-ständigen Behörden ausgestellt.

7.3.6 Identifizierung und Gewinnung geeigneter Schiffe und Schiffs-betreiber

Der Einbau von Anlagen mit der Größe und des Gewichtes der zu erprobenden Ab-wasserbehandlungsanlagen wird üblicherweise während des regelmäßigen Werft-aufenthaltes des Schiffes durchgeführt. Diese planmäßigen Werftaufenthalte finden in Abhängigkeit von den Auflagen der gewählten Klassifikationsgesellschaft, dem so genannten Klasselauf, im Abstand von ca. 36 Monaten statt. Im Erprobungszeitraum ließ sich die Anlagen nicht während eines Werftaufenthaltes einbauen. Der Einbau und die Inbetriebnahme aller drei Versuchsanlagen erfolgte während des regulären Schiffsbetriebs. Die Erprobung der Abwasserbehandlungsanlagen konnte nur an Bord von Schiffen erfolgen, die mehrere Parameter erfüllten. Für die Auswahl der Schiffe und der Versuchsdurchführung wurden verschiedene Kriterien festgelegt:

7.3.6.1 Geeignetes Fahrtgebiet Aus logistischen und finanziellen Gründen wurde von der GAUSS versucht, Schiffe auszuwählen welche, zur einfacheren Organisation und Abwicklung der Montage bzw. Demontage der Anlage sowie der Betreuung und Beprobung, regelmäßig einen nordeuropäischen, vorzugsweise einen deutschen Hafen anlaufen. Es konnten zwei Schiffe gewonnen werden, die dieses Kriterium erfüllen. Wie geplant wurde gleichzei-tig ein Schiff ausgewählt, welches in warmen Gewässern fährt. Es konnte ein Con-tainerschiff mit Fahrtgebiet Mittelmeer gewonnen werden.

7.3.6.2 Geeigneter Aufstellungsort Die Maschinenräume moderner Schiffe sind optimiert, so dass zur Verfügung ste-hende Leerräume nur begrenzt vorhanden sind. Ein Ersatz der vorhandenen durch die zu erprobende Anlage ist nicht möglich, so dass diese zusätzlich aufgestellt wer-den muss. Die Rohrverbindungen zur vorhandenen Abwasserbehandlungsanlage und zum Entöler sollten aus schiffbaulichen und sicherheitstechnischen Gründen ohne Wand- oder Decksdurchführung möglich sein.


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7.3.6.3 Ausreichende Transportmöglichkeit und Zugänglichkeit Da die zu erprobende Anlage während der – nur wenige Stunden betragenden – Ha-fenliegezeit an Bord geliefert und montiert werden mussten, konnten die Anlagen nur über die begrenzt vorhandenen Transportwege zum Aufstellungsort transportiert werden. Bei der Dimensionierung der Anlagen musste darauf geachtet werden, dass die Dimensionen der Abmessungen und Gewichte der Anlagen, die Beschränkungen der Transportwege (lichte Maße) und der Belastbarkeit der vorhandenen Anschlags-punkte für Transportmittel erfüllen. Änderungen durch das Anbringen zusätzlicher Anschlagspunkte bzw. das kurzzeitige Entfernen von störenden Rohrleitungen oder anderen, den Transportweg beengenden Einbauten konnten nur im Ausnahmefall und in enger Abstimmung mit Reederei und Schiffsleitung durchgeführt werden.

Die Auswahl des geeigneten Fährschiffes bzw. Hochseeschleppers war im Verhältnis zur Auswahl des geeigneten Frachtschiffes einfach. Der Einsatz von Fährschiffen wird langfristig geplant, Änderungen im Fahrplan sind nur marginal zu erwarten. Ver-gleichbares gilt für den Hochseeschlepper.

Es wurde versucht Schwierigkeiten durch einen evtl. Wechsel des Fahrplanes, des Fahrtgebietes, des Charterers oder Schiffsverkäufe zu vermeiden. Gespräche mit Reedereien, Werften und Zulieferern ließen schon im Vorfeld Schwierigkeiten erken-nen. In der Vorauswahl wurden ca. 25 Schiffe ausgewählt, ca. 9 Schiffe kamen in die engere Wahl und wurden teilweise mehrfach besichtigt.

7.3.6.4 Vorauswahl Die Vorauswahl der in Frage kommenden Schiffe erfolgte als erstes anhand von Schiffslisten und Kontakten zu Reedereien. Anhand von Übersichtsplänen ("Gene-ralpläne"), die von den Reedereien und Werften zur Verfügung gestellt wurden, er-folgte eine erste genauere Betrachtung.

Die GAUSS trat mit den betreibenden Reedereien in Kontakt und führte Vorgesprä-che über die Teilnahme an der Erprobungsphase.

Die vorausgewählten Schiffe wurden den Projektpartnern vorgestellt. Gemeinsam wurden die Schiffe bestimmt, die für eine Erprobung geeignet schienen. Von den ge-eigneten und von ihren Reedereien für eine Erprobung freigegebenen Schiffen wur-den die aktuellen Detailzeichnungen beschafft und gesichtet. Anhand der Bauunter-lagen und Rohrleitungspläne wurden in Abstimmung mit der Reederei Vorschläge für Transportweg, Aufstellungsort und Verbindungsleitungen erarbeitet.

7.3.6.5 Bordbegehung Im Rahmen der Bordbegehung wurden alle anhand der Generalpläne ausgewählten Schiffe auf ihre Eignung überprüft. Vor Ort wurden – gemeinsam mit der Schiffslei-tung – die Vorschläge für den geeigneten Transportsweg, Aufstellungsort und die notwendigen Änderungsarbeiten am bestehenden Rohrleitungssystem konkretisiert.

Die überprüften Vorschläge wurden ergänzt und bildeten die Planungsgrundlagen für den Einbau der Erprobungsanlage. Zur Abschätzung des Arbeitsaufwandes wurde im Vorfeld des Projektes von der GAUSS bereits ein Schiff auf seine Eignung unter-sucht. Dabei wurde festgestellt, dass insbesondere der Zeitaufwand zur Begehung sehr hoch war, da die Schiffsführung aufgrund des gleichzeitig stattfindenden Lösch- und Ladebetriebes, Reparaturarbeiten an der Maschinenanlage uvm. nur unregel-mäßig und kurzzeitig für Detailfragen zur Verfügung stand.


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7.3.7 Projektbegleitung Die GAUSS begleitete das gesamte Projekt, um zu jedem Zeitpunkt die Praxisnähe zur Seeschifffahrt zu gewährleisten. Sie stellte auf der Grundlage der Erfahrungen ihrer Mitarbeiter aus deren langjähriger Bordtätigkeit und des Schiffbaus sicher, dass die Anlagen für den Einsatz an Bord geeignet ist.

7.3.8 Schulung des Bord- und Reedereipersonals Die Behandlung der Schiffsabwässer ist nur ein sehr geringer Teil der Aufgaben, die im Schiffsbetrieb zu erfüllen sind. Gleichzeitig sind bei den Besatzungen vielfach nur geringe Kenntnisse über die technischen und biologischen Vorgänge innerhalb der Abwasserbehandlungsanlagen vorhanden. Durch geeignete Schulungsmaßnahmen wurde das Reedereipersonal und die Besatzungen über technische Hintergründe der Anlage, der Erprobung und über Vorteile der Anlage informiert.

Die Besatzung eines Schiffes unterliegt einer hohen Fluktuation. Innerhalb eines Jah-res wird die Schiffsbesatzung mindestens einmal vollständig ausgewechselt. Nur in Ausnahmefällen, z.B. beim Hochseeschlepper, werden die Besatzungen zum glei-chen Zeitpunkt komplett ausgetauscht. Der Wechsel erfolgt kontinuierlich durch das Auswechseln einzelner Besatzungsmitglieder. Es wurden bei jedem Besuch an Bord, teilweise auch per E-Mail, den Besatzungen Einweisungen in die Handhabung des Anlagenbetriebs und einzelner Anlagenkomponenten gegeben.

7.4 Leistungen der WBI innerhalb des Projektes:

7.4.1 Wissenschaftliche Begleitung Zur Begleitung des Projektes unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten wurde durch die WBI als Unterauftragnehmer das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH-Aachen unter Vertrag genommen. WBI übernahm im Projektverlauf die Sammlung und Weiterleitung der Versuchsergebnisse an das ISA sowie dessen In-formation zu aktuellen Projektergebnissen. Ferner wurde das ISA an den Projekt-workshops beteiligt sowie in die Betreuungsarbeiten der Versuchsanlagen an Bord eingebunden.

7.4.2 Projektplanung Im Rahmen des „Start-up“ Workshops wurde zusammen mit den Projektpartner die Detailplanung des Projektes vorgenommen. Zeit- und Arbeitspläne wurden konkreti-siert und ein Versuchsprogramm ausgearbeitet. Gemeinsam mit dem Projektpartner WABAG wurde die Vorplanung für die zu erstellenden Versuchsanlagen ausgearbei-tet. Basis für die Anlagenplanung bildete das WABAG SMS-Verfahren. WBI über-nahm in den folgenden Projektschritten folgende Aufgaben:

7.4.2.1 Vorversuche im Labormaßstab Im Rahmen der Vorversuche, die im Labormaßstab stattfinden sollten, waren grund-legende Informationen über die Eignung des Verfahrens zur Schiffsabwasserreini-gung, speziell aber zur gemeinsamen Reinigung von Schwarz-, Grau- und Bilgen-wasser zu erarbeiten. Zur Durchführung der Versuche wurde eine Laboranlage mit einem Reaktorvolumen von ca. 0,1 m³ erstellt und mit Membranen von der Größe eines DIN A 4-Blattes bestückt. Der Betrieb der Anlage erfolgte nach einem zuvor ausgearbeiteten Untersuchungsprogramm, welches die Zugabe von organisch höher belastetem Kommunalabwasser sowie von entöltem Bilgenwasser vorsah.


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Die Versuche wurden analytisch durch die regelmäßige Bestimmung der Zu- und Ablaufkonzentrationen und durch die Kontrolle des Belebtschlammes überwacht und nach Ablauf der Voruntersuchungen in einem Phasenbericht ausgewertet.

7.4.2.2 Werkstoffuntersuchungen Ein weiterer Versuchsabschnitt beinhaltete die Untersuchung der Standfähigkeit des Membranwerkstoffes in Anwesenheit bestimmter an Bord von Schiffen eingesetzter Schmierstoffe und Reinigungsflüssigkeiten. Hierzu wurden entsprechende Substan-zen beschafft, entsprechend ihrer Verwendung an Bord zu einem Gemisch vereinigt und mit Mustern des Membranmaterials in Kontakt gebracht. Nach Ablauf der Kon-taktzeit wurden die Membranmuster gereinigt und einer mikroskopischen Untersu-chung auf eventuelle Veränderungen oder Schäden unterzogen.

7.4.3 Begleitung von Voruntersuchungen

7.4.3.1 Bordbefundungen Gemeinsam mit der GAUSS fand eine Vorstellung des Projektzieles bei interessier-ten Reedereien sowie eine Vorauswahl geeigneter Schiffe statt. Dabei wurden we-sentliche die Schiffstechnik betreffende Informationen anhand eines standardisierten Interviewbogens bei der Technischen Inspektion und der Schiffsleitung abgefragt. Schiffe, die sich hinsichtlich Fahrtgebiet, Nutzung und Erreichbarkeit als geeignet erwiesen, wurden gemeinsam mit den Projektpartnern besichtigt. Anhand von Zeich-nungen wurden zusammen mit Reedereivertretern dann die baulichen Gegebenhei-ten im Detail geklärt und die Schiffe für die Teilnahme an dem Projekt freigegeben. Die Befundungen mündeten schlussendlich in der Auswahl dreier unterschiedlicher Schiffe durch die Projektgruppe.

7.4.3.2 Messungen an Bord Um gesicherte Erkenntnisse über den tatsächlichen Abwasseranfall an Bord zu er-halten, wurden durch WBI an Bord der Iberia und der Transeuropa mehrtägige Mess-reihen zur Ermittlung von Abwasservolumenstrom und –fracht durchgeführt. Zu die-sem Zweck wurden die Schiffe durch einen Mitarbeiter auf ihrer Seereise mehrere Tage begleitet. Die Bestimmung des Abwasservolumenstromes erfolgte durch täglich mehrfaches Aufnehmen der Füllstände in den Frischwasserzellen und ggf. Grauwas-serzellen. Zum Teil wurden Volumenströme durch ein mobiles Messgerät ermittelt. Zur Untersuchung der Schmutzfracht im Abwasser wurden mehrfach Proben des Schwarz-, Grau- und Bilgenwassers entnommen und an Land analysiert. Die Ergeb-nisse der Messreihen wurden zusammen mit den Partnern diskutiert und bei der Pla-nung der Versuchsanlagen verwendet.

7.4.4 Bemessung der Versuchsanlagen Nach einer ausgiebigen Recherche zu bestehenden Verfahren durch WABAG wurde mit der Bemessung der Versuchsanlagen begonnen. Im Rahmen der Tätigkeiten entstand die Idee, die Anlagen schon in der Versuchsphase weitgehend zu standar-disieren, um bei der späteren Fertigung Kosten durch eine möglichst geringe Anzahl flexibel zu handhabender Komponenten einzusparen. WABAG wurde bei der Ent-wicklung des Anlagendesigns durch WBI unterstützt, wobei WBI ihre Erfahrungen aus der Erprobung von Schiffsabwasserbehandlungsanlagen für die Deutsche Mari-ne mit in das Projekt einbringen konnte.


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7.4.5 Betrieb der Landanlage „on shore“ Die „Landanlage“ wurde als erste Anlage innerhalb des Projektes in Betrieb genom-men. Sie wurde zeitgleich mit den Komponenten der Anlage für die Oceanic gefertigt. Beide Anlagen sind in ihren Grundabmessungen und Funktionen praktisch bau-gleich. Um einen problemlosen Transport zu ermöglichen, wurde die Landanlage mit allen peripheren Komponenten auf einem Fundamentrahmen installiert. Die Landan-lage wurden durch WBI über 12 Monate auf der kommunalen KA Altenberge betrie-ben. Als Rohabwasser wurde kommunales Abwasser der Gemeinde verwendet. Das Versuchsprogramm wurde in Abstimmung mit den Projektpartnern erstellt.

Der Versuchsplan sah mehrere Abschnitte vor, in denen u.A. Situationen parallel zum Schiffsbetrieb simuliert wurden. Ferner erfolgte die Erprobung von Anfahrstrate-gien für Belebungsbiologien sowie verschiedener Techniken zur Abtrennung von Feststoffen aus dem Schiffsabwasser. WBI führte die technische und analytische Betreuung der Versuche sowie die Anlagenwartung durch. Erfahrungen aus dem Betrieb der Landanlage wurden mit den Projektpartnern diskutiert und flossen in den Bau und Betrieb der Anlagen an Bord ein.

7.4.6 Integration der Versuchsanlagen Gemeinsam mit den Projektpartnern, Vertretern der Reedereien und der Besatzung wurden an Bord der Versuchsträgerschiffe die technischen Möglichkeiten zur Integra-tion der Versuchsanlagen in das jeweilige Schiff untersucht. Speziell bei der Oceanic war die vorherige Erkundung möglicher Transportwege von Anlagenteilen durch das Schiff ein wesentlicher Punkt. WBI führte dazu an Bord einen Probeeinbau mit einem maßstäblichen Styropordummy des MEMROD-Reaktors durch. An Bord der Iberia unterstützten GAUSS und WBI die WABAG bei der Vermessung des Aufstellungsor-tes der Versuchsanlage. Anhand der gewonnenen Daten wurde durch WABAG das Detail-Engineering durchgeführt und die Versuchsanlagen erstellt.

7.4.7 Betrieb der Anlagen „on board“ Sowohl während der Einfahrphase als auch im späteren Probebetrieb fand eine zeit-weilige Betreuung durch alle Projektpartner statt. Dabei wurden die gewählten bauli-chen, konstruktiven und verfahrenstechnischen Ansätze geprüft und überarbeitet. Daraus gewonnene Erkenntnisse wurden zu Optimierungskonzepten weiterentwi-ckelt und konstruktiv bzw. verfahrenstechnisch umgesetzt. WBI begleitete den Be-trieb der Versuchsanlagen durch die regelmäßige Untersuchung verschiedener Ab-wasserproben. Hierzu wurde ein schiffspezifisches Untersuchungsprogramm erarbei-tet und mit den Projektpartnern abgestimmt. Die Entnahme der Abwasser- und Schlammproben erfolgte durch die Besatzungen, um eine möglichst hohe Analysen-dichte zu erreichen. Zwecks Probenahme erhielten alle Besatzungen durch WBI re-gelmäßig Probenflaschen und Etiketten. Zur Konservierung der Proben wurde der Iberia und der Transeuropa von WBI ein Eisschrank zur Verfügung gestellt. Auf der Oceanic konnten die Proben in einem Kühlraum zwischengelagert werden. Die Ab-holung der Proben erfolgte für die Oceanic und Transeuropa monatlich durch WBI im Rahmen der tournusmäßigen Betreuungsbesuche. Die Abholung der Proben von der Iberia erfolgte entweder bei Wartungseinsätzen an Bord oder durch einen Kurier-dienst. Durch den regelmäßigen telefonischen Austausch mit den Besatzungen über die von den Datenloggern aufgezeichneten Anlagendaten war eine „Fernüberwa-chung“ der Anlagen und eine schnelle Lösung akut auftretender Fragestellungen möglich.


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7.4.8 Wartung der Anlagen „on board“ Die Wartung der Abwasseranlagen wurde durch die Projektpartner gemeinschaftlich wahrgenommen. Kleinere Arbeiten wurden in der Regel durch die Bordbesatzung selbst durchgeführt. Membranreinigungen oder andere Wartungsarbeiten mit einem größeren Umfang wurden je nach Bedarf von den Projektpartnern gemeinschaftlich oder einzeln durchgeführt. Oceanic und Transeuropa wurden durch WBI regelmäßig einmal monatlich im Rahmen ihrer Hafenaufenthalte besucht, um Proben zu über-nehmen Wartungsarbeiten vorzunehmen und mit der Besatzung über die Betriebser-fahrungen mit der Anlage zu diskutieren. Erforderliche Ersatzteile wurden in der Re-gel durch die WABAG bestellt und an die für das Schiff zuständige Agentur ge-schickt.

Die auf dem Containerfrachtschiff Safmarine „Iberia“ installierte MEMROD®- Anlage benötigte ein höheres Maß an Wartungsarbeit durch die Projektpartner. Die Ursache hierfür lag an der reduzierten Betreuung durch die Schiffsbesatzung, deren Gründe in häufigen Personalwechseln an Bord sowie einem neuen Chartervertrag mit täglich wechselndem Einlaufhafen und Containerumschlag zu sehen sind. Der hieraus resul-tierende Zeitmangel führte zu Bedienungsfehlern und machte mehrfach einen länger-fristigen Einsatz von Wartungspersonal der Projektpartner erforderlich.

WBI hielt via E-Mail engen Kontakt zur Besatzung und gab bei akuten Problemen Hilfestellungen. Mehrfach wurden zusätzlich Wartungseinsätze mit mehrtägigem Aufenthalt an Bord durchgeführt, in deren Rahmen Defekte behoben, Betriebsmittel ergänzt und die Besatzung im Umgang mit der Anlage weiter unterwiesen wurde.


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8 Quellenverzeichnis

[Aurada 96] Klaus Aurada

„Einzugsgebiet der Ostsee“ aus: „Warnsignale aus der Ostsee - Wissenschaftliche Fakten“, Parey Buchverlag, Berlin, 1996

[BGW 97] Pressemitteilung des Bundesverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft (BGW) http://www.bgw.

[Brüß 99] U. Brüß

Fachtagung: Neuartige Techniken zur Behandlung von Abwasser auf Seeschiffen: Optimierte Schiffsabwasserrei-nigung-Kombinationverfahren Belebung/Membran; Ge-sellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr; Bremen, 1999

[Brüß 98] U. Brüß

Projektantrag zur Entwicklung einer Anlagentechnik für die Reinigung von Schiffsabwasser durch die Verfahrenskom-bination Belebungsbiologie/Mikrofiltration, Projekt-Nr. A70596 Antrag der Dr. Weßling Beratende Ingenieure GmbH, WABAG ESMIL GmbH und Gesellschaft für angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr, Altenber-ge,1998

[Edom 86] E. Edom, H.-J. Rapsch, G. M. Veh Reinhaltung des Meeres Nationale und internationale Übereinkommen Carl Heymann Verlag; Köln, 1986 [Gerlach 96] Sebastian Gerlach

„Ökologische Veränderungen in der Kieler Bucht“ aus: „Warnsignale aus der Ostsee - Wissenschaftliche Fakten“, Parey Buchverlag, Berlin, 1996

[IMO 87] International Maritime Organization Internationales Übereinkommen von 1973 zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe in der Fassung des Protokolls von 1987 (MARPOL 73/78)

[INK 95] „PROGRESS REPORT - 4th International Conference on the Protection of the North Sea“ Esbjerg, Dänemark, 8. bis 9. Juni 1995


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[ISL 98] Zahlenangaben nach „Shipping statistics and market re-view“ Ausgabe April 1998, Institut für Seeverkehrswirt-schaft und Logistik (ISL), Bremen, 1998

[Kraft 97] A. Kraft, U. Mende

Niedrig-Energie-Membranverfahren mit getauchten Memb-ranen für Abwasser-/ Prozesswasserreinigung und –recycling, aus: Möglichkeiten und Perspektiven der Memb-rantechnik bei der kommunalen Abwasserbehandlung und Trinkwasseraufbereitung, 1. Aachener Tagung 1997

[Kraft 00] A. Kraft, S. Richter

Das MEMROD®-Projekt aus: 13. Fachtagung, Weitergehende Abwasserreinigung als Beitrag zum Umweltschutz von Nord- und Ost-see,13./14.11.2000, Lübeck-Travemünde, 2000

[Matthäus 96] Wolfgang Matthäus „Ozeanographische Besonderheiten“ aus: „Warnsignale aus der Ostsee - Wissenschaftliche Fakten“, Parey Buch-verlag, Berlin, 1996

[N.N. 99] N.N.

Vortrag: Recht und rechtliche Entwicklung im Zusammen-hang mit Schiffsabwasser aus: GAUSS-Workshop; Aufbereitung von Schwarz- und Grauwasser in der Seeschifffahrt; Bremen; Dezember 1999

[N.N. 77] N.N.

Resolution MEPC.2(VI): Recommendation on International Effluent Standards and Guidelines for Performance Tests for Sewage Treatment Plants; 1977

[OSPARCOM 95] OSPARCOM „Nutrients in the Convention Area – Overview of Imple-mentation of PARCOM Recommendation 88/2“ heraus-gegeben von der Oslo an Paris Commission, Oslo / Paris, 1995

[OTC 98] Pressemitteilung der Caribbean Tourism Organization http://www.caribtourism.com/

[RCCL 97] Pressemitteilung der Royal Caribbean Cruise Line vom 20. Februar 1997 (http.//www.rccl.com)


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[See-BG 98.1] See- Berufsgenossenschaft

Schiffssicherheitsabteilung, Abnahme von Abwasser-Aufbereitungsanlagen nach den Prüfungs- und Zulassungsbedingungen gemäß IMO – Entschließung MEPC.2 (VI) und gemäß “Helsinki-Übereinkommen“ - Voraussetzungen für die Ausstellung eines Typenprüfungszeugnisses durch die See- Berufsge-nossenschaft

[See-BG 98.2] See-Berufsgenossenschaft Schiffssicherheitsabteilung: Unfallverhütungsvorschriften, See-BG, 1998

[See-BG 95] See- Berufsgenossenschaft

Schiffssicherheitsabteilung: Anforderungen; Bauliche Maßnahmen auf Seeschiffen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Öl, Abwasser und Müll; See-BG, 1995

[Zepke 00] F. Zepke Entwicklung einer Anlagentechnik für die Reinigung von Schiffsabwasser durch die Verfahrenskombination Bele-bungsbiologie/ Mikrofiltration, Diplomarbeit der FH Aa-chen, 2000


60

9 Anhang

9.1 Auswertung Messwerte

Siehe Abschlussbericht des Projektpartners Dr. Weßling Beratende Ingenieure (WBI), Altenberge

*) Auf das Förderkennzeichen des BMBF soll auch in der Veröffentlichung hingewiesen werden. BMBF-Vordr. 3831/03.99

Berichtsblatt 1. ISBN oder ISSN

2. Berichtsart

3a. Titel des Berichts Entwicklung einer Anlagentechnik für die Reinigung von Schiffsabwasser durch die Verfahrenskombination Belebungsbiologie/Mikrofiltration

3b. Titel der Publikation geplant Berichte in Fachzeitschriften

4a. Autoren des Berichts (Name, Vorname(n)) Dipl.-Ing. Oliver Kerschek Dipl.-Ing. Nina Wölfel Dipl.-Ing. Manuel Finner

4b. Autoren der Publikation (Name, Vorname(n)) siehe 4a

5. Abschlußdatum des Vorhabens 30.06.2003

6. Veröffentlichungsdatum --

7. Form der Publikation Fachzeitschrift

8. Durchführende Institution(en) (Name, Adresse) GAUSS mbH Gemein. Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr Werderstr. 73 28199 Bremen

VA TECH WABAG Deutschland GmbH & Co. KG Lise-Meitner-Str. 4a 40878 Ratingen Dr. Wessling Beratende Ingenieure GmbH Oststr. 7 48341 Altenberge

13. Fördernde Institution (Name, Adresse)

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 53170 Bonn

9. Ber.Nr. Durchführende Insitution --

10. Förderkennzeichen *) 02WA9965/8

11a. Seitenzahl Bericht 60

11b. Seitenzahl Publikation --

12. Literaturangaben 21

14. Tabellen 6

15. Abbildungen 10

16. Zusätzliche Angaben

17. Vorgelegt bei (Titel, Ort, Datum)

18. Kurzfassung Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsvorhabens sollte eine optimierte Verfahrenstechnik zur Reinigung aller an Bord eines Schiffes anfallenden Abwässer, inklusive vorentöltes Bilgenwasser entwickelt, erprobt und die wirtschaftliche Eignung ermittelt werden. Ziel des Projektes war es, die verfahrenstechnische und wirtschaftliche Eignung der Kombination Belebungsverfahren/ Membranfiltration für die Reinigung von sanitären Schiffsabwässern und konventionell vorbehandelten Bilgenabwässern im Rahmen eines Demonstrationsprojektes nachzuweisen.

Dazu sollten in relevanten Schiffstypen (Fracht- bzw. Fährschiffe) vorhandene Schiffsabwasseraufbereitungsanlagen auf die Membranbelebung umgerüstet und die Betriebssicherheit unter verschiedenen, teilweise extremen Betriebsbedingungen getestet werden.

Durch die praxisnahe Erprobung sollten die Vorteile des Verfahrens unter Praxisbedingungen nachgewiesen werden.

Die Grundlage der zu entwickelnden Anlagentechnik bildete die Kombination des aeroben Belebungsverfahrens zur Abwasserreinigung und der Unterdruck-Mikrofiltrationstechnik zur Abtrennung des Belebschlammes vom gereinigten Wasser.

19. Schlagwörter Abwasser, Unterdruck-Mikrofiltrationstechnik , Schiff, Bilgenwasser, MEMROD, GAUSS mbH, VaTech WABAG, Dr. Wessling Beratende Ingenieure

20. Verlag

21. Preis

BMBF-Vordr. 3832/03.99

Document Control Sheet 1. ISBN or ISSN --

2. Type of Report Professional final report

3a. Report Title

Development of a plant technique for cleaning ship sewage by combine aerobic activated sludge process and microfiltration

3b. Title of Publication

intended (publication in trade journals)

Title not confessed yet

4a. Author(s) of the Report (Family Name, First Name(s)) Dipl.-Ing. Oliver Kerschek Dipl.-Ing. Nina Wölfel Dipl.-Ing. Manuel Finner 4b. Author(s) of the Publication (Family Name, First Name(s))

see 4a.

5.End of Project

30.06.2003

6. Publication Date

--

7. Form of Publication

Professional journal

8. Performing Organization(s) (Name, Address) GAUSS mbH Gemein. Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr Werderstr. 73 28199 Bremen

VA TECH WABAG Deutschland GmbH & Co. KG Lise-Meitner-Str. 4a 40878 Ratingen Dr. Wessling Beratende Ingenieure GmbH Oststr. 7 48341 Altenberge

13. Sponsoring Agency (Name, Address)

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 53170 Bonn

9. Originator’s Report No.

--

10. Reference No.

02WA9965/8

11a. No. of Pages Report

60

11b. No. of Pages Publication

--

12. No. of References

21

14. No. of Tables

6

15. No. of Figures

10

16. Supplementary Notes

17. Presented at (Title, Place, Date)

18. Abstract Within of the research project, supported by the German Federal Ministry of Education and Research (BMB+ F) an optimised process for cleaning all sewages accumulating on board ships, inclusive pre-cleaned bilge water, should be developed and approved. Additionally, the economic suitability should be acquired.

The intention of this project was to demonstrate the processing and economic suitability of the combination of aerobic activated sludge process and micro filtration for cleaning ship sewages and conventionally pre-cleaned bilge water on the basis of a demonstration-project. For this the existing sewage treatment plants of relevant types of ships (cargo ships and passenger vessels (RoPAX)) were modified and equipped with a micro filtration plant and the operational safety being tested under different, partly extreme operating conditions. Due to the practical ship board tests the advantages of this system should be proven under real conditions.

The basis of the developed plant technology was the combination of aerobic activated sludge process for cleaning of the seawage water with low-pressure micro filtration technology for separation of the activated sludge and the cleaned water.

19.Keywords

seawage treatment, low-pressure micro filtration , ships, bilge water, MEMROD, GAUSS mbH, VaTech WABAG, Dr. Wessling Beratende Ingenieure

20. Publisher

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21. Price

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Fachlicher Schlussbericht Entwicklung einer … Schlussbericht der GAUSS Gesellschaft für Angewandten Umweltschutz und Sicherheit im Seeverkehr mbH, Bremen II Inhaltsverzeichnis Fachlicher