Embed Size (px)
Citation preview
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Excel-Arbeitshilfe
zur Beurteilung des Fällmitteleinsatzes
auf Kläranlagen
anhand von Kennzahlen
- ein Benchmarking zur P-Elimination -
WasserwirtschaftsamtWeilheim
WasserwirtschaftsamtWeilheim
• Grundlagen der Berechnung der Kennzahlen
• Automatische Berechnung mittels Excel-Tabelle
• Praxisbeispiele
Gliederung:Gliederung:
WasserwirtschaftsamtWeilheim
ATV-DVWK-A 131
Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen
Mai 2000
und
ATV-DVWK-A 202
Chemisch-physikalische Verfahren zur Eliminationvon Phosphor aus Abwasser
April 2004
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Grundlagen der BerechnungGrundlagen der Berechnung
[mol Me/kg P] [mol Me/EW*a]
dgesamtP,
dges QX
31 FMß
[g/m³]
dFällP,
dFäll QX
31 FMβ
XP,gesamt = CP,Z – CP,AN
Fäll
MeFäll Pmol
WSmolβ
dZP,
dP QC
1000 FMK
Last
da,EW EW
365 FMK
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Grundlagen der BerechnungGrundlagen der Berechnung
[g/m³]
XP,Fäll [g/m³] durch chemische Fällung eliminierter Phosphor
CP,ZB [g/m³] Konzentration von Pges im Zulauf zur biologischen Stufe
CP,AN [g/m³] Konzentration von Pges im Ablauf der Kläranlage
XP,BM [g/m³] Phosphor zum Zellaufbau der heterotrophen Biomasse
XP,BioP,ges [g/m³] durch erhöhte biologische P-Elimination entfernbarer Phosphor
XP,ZB
CP,ZB - CP,AN = XP,Fäll + XP,BM + XP,BioP + XP,Deni
XP,Fäll = XP,ZB - XP,BM - XP,BioP,ges = Gleichung mit 3 Unbekannten !
XP,BioP,ges
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Grundlagen der Grundlagen der BerechnungBerechnungDie Bindung von Phosphor im Belebtschlamm XP wird als Anteil [PB (%)]
des zugeführten BSB5[CBSB,ZB] berechnet. Die Bindung ist neben des Anteils zum Zellaufbau insbesondere von der Denitrifikation und einem evtl. vorhandenen anaeroben Vorbecken abhängig.
XP,Bindungsart = PB CBSB,ZB
Bindungsarten:
1. Nitrifikation 1,0 % des zugeführten BSB5
(heterotr. P-Bindung z. Zellaufbau) insgesamt PB = 1,0 % P-Bindung
3. Denitrifikation und biologische P-Elimination (anaerobes Vorbecken) zusätzliche biologische P-Bindung 1,5 % des zugeführten BSB5
insgesamt PB = 2,5 % P-Bindung
2. Denitrifikation 0,5 % des zugeführten BSB5
zusätzliche biologische P-Bindung insgesamt PB = 1,5 % P-Bindung
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Grundlagen der BerechnungGrundlagen der Berechnung
[g/m³] XP,Fäll = XP,ZB - XP,BM - XP,BioP,ges
XP,Fäll = XP,ZB - ( CBSB5,ZB · f BM ) - ( CBSB5,ZB · f BioP,ges )Gl. 1:
A 202, AnhangTabelle: Berechnung des zu fällenden Phosphorgehalts XP,Fäll
und -Werte für die untersuchten sechs VerfahrenVerf. + CP,ZB CP,AN XP,BM XP,BioP = XP,Fäll
Einheit: mg/l mg/l mg/l mg/l mg/lBelebungsverfahren1.1 8,9 1,5 2,2 0,0 5,21.2 8,9 1,5 2,2 1,1 4,11.3 8,9 1,5 2,2 3,3 1,92.1 8,9 1,0 2,2 0,0 5,72.2 8,9 1,0 2,2 1,1 4,62.3 8,9 1,0 2,2 3,3 2,4
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Grundlagen der BerechnungGrundlagen der Berechnung
Gl. 2:
XP,Fäll kann auch stöchiometrisch über die zudosierte Fällmittelmenge mit einem angenommenen ß-Wert = 1 ( = XP,Fäll,ß1) d.h. als maximaler Ansatz zugunsten der Chem. Fällung berechnet werden:
dß1Fäll,P,
dFäll QX
31 FM1ß
d
d1ß,Fäll,P Q
31 FMX
XP,Fäll,ß1 == XP,ZB -- XP,BM - - XP,BioP,Rest
Nach Einsetzen von XP,Fäll,ß1 in die Gleichung (1) anstelle von XP,Fäll ist es möglich, statt des
angenommenen Verfahrensanteils fBioP,ges die Anteile für die (restliche) BioP-Elimination,
hier bezeichnet als XP,BioP,Rest in erster Näherung zu berechnen :
[g/m³]
= 1 ( = XP,Fäll,ß1) d.h. als maximaler Ansatz zugunsten der Chem. Fällung
[g/m³]
Diese Annahme ist bei sehr sparsamer Dosierung nicht so abwegig, da Mitfällungseffekte durchaus dazu beitragen können, die sicher nicht 100%ige Ausnutzung des Fällmittels zu kompensieren.
2. Ansatz :
XP,BioP,Rest = XP,ZB - ( CBSB5,ZB · f BM ) - ( FMd · 31/ Qd )
WasserwirtschaftsamtWeilheim
• Bei Vorhandensein einer ausreichend erfolgreichen BioP-Elimination
Abschätzung der BioP-Abschätzung der BioP-Wirkung:Wirkung:
• einer gut an den tatsächlichen Bedarf angepassten Fällmitteldosierung
und
d.h. wenn sich d.h. wenn sich XP,BioP,Rest-Konzentrationen > 0 -Konzentrationen > 0 errechnen, kann mit den Faktoren errechnen, kann mit den Faktoren fBioP,Rest die eingetretene BioP-Wirkung als Mindest-die eingetretene BioP-Wirkung als Mindest-BioP-Bindung bestimmt werden!BioP-Bindung bestimmt werden! fBioP,Rest == XP,BioP,Rest / / CBSB5,ZB > 0 > 0 [% CBSB5,ZB ]
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Mit den ßFäll,korr -Werten > =1 wird zumindest der Chemischen Fällung kein unrealistischer Anteil zugeordnet!
Bei der Berechnung der XP,Fäll - und der XP,Fäll,ß1 -Werte tritt jeweils ein Grenzfall auf, der der Korrektur bedarf:
dkorrFäll,P,
dkorr,Fäll QX
31 FMβ
Mit der Einführung der Größe XP,Fäll,korr wird dem Rechnung getragen:
XP,Fäll,korr < = XP,Fäll,ß1 < = XP,ZB - XP,BM
• Darüberhinaus sind auch keine Werte zulässig für XP,Fäll,ß1 > XP,ZB - XP,BM
• wenn XP,Fäll > XP,Fäll,ß1 wird,
würden sich ßFäll-Werte errechnen , die < 1 sind ! Dies ist nach der Theorie jedoch ausgeschlossen.
WasserwirtschaftsamtWeilheim
Nach Ansatz einer 100%igen Ausnutzung des zudosierten Fällmittels durch die Berechnung der Größen XP,Fäll,ß1 lassen positive Werte für die XP,BioP,Rest - Anteile und somit für die
Faktoren fBioP,Rest die eindeutige Folgerung zu, dass diese XP,BioP,Rest -Konzentrationen nicht
anders als durch erhöhte BioP-Aufnahme entfernt worden sein können.
Grundsätzlich kann mit den beiden Berechnungsmethoden das Problem der exakten Bestimmung des gefällten und des durch erhöhte biologische P-Elimination entfernten Phosphors nicht vollständig gelöst, aber zumindest z.T. definiert dargestellt bzw. beschrieben werden !
Zusammenfassung:Zusammenfassung:
Damit ist es erstmals - unter den genannten Bedingungen - möglich, Werte zur tatsächlich stattgefundenen Mindest-BioP-Bindung anzugeben und einen Vergleich zum rein verfahrensbedingten Ansatz herzustellen !
Fazit:
