Opti­mie­rung der bio­lo­gi­schen Abwas­ser-
behand­lung mit­tels Mikro-Flota­ti­on
bei ARA Rhein

Die ARA Rhein be­han­delt Ab­was­ser aus In­dus­trie und Kom­mu­ne aus dem Ein­zugs­ge­biet in Prat­teln in ei­nem 2‑stu­fi­gen bio­lo­gi­schen Pro­zess. Den Neu­bau ei­ner zwei­stra­ßi­gen Flota­ti­ons­an­la­ge ver­ant­wor­te­te die DAS En­vi­ron­men­tal Ex­pert GmbH ge­mein­sam mit dem Pro­jekt­part­ner en­vi­plan®.

Bau einer Flota­ti­ons­an­la­ge zur Opti­mie­rung der bio­lo­gi­schen Abwas­ser­be­hand­lung bei ARA Rhein

Die ARA Rhein ist mit einer Grö­ße von 500.000 Ein­woh­ner­wer­ten eine der größ­ten Klär­an­la­gen ihrer Art in der Schweiz. Umwelt­scho­nend wer­den rund sechs Mil­li­ar­den Liter Abwas­ser aus Indus­trie und Kom­mu­ne gerei­nigt. Damit sau­be­res Abwas­ser in den Rhein ein­ge­lei­tet wer­den kann, durch­läuft es meh­re­re auf­wän­di­ge Rei­ni­gungs­stu­fen. Die Abwas­ser­rei­ni­gung umfasst mechanische‑, che­misch phy­si­ka­li­sche- und bio­lo­gi­sche Auf­be­rei­tungs­stu­fen sowie die ther­mi­sche Behand­lung des in der bio­lo­gi­schen Rei­ni­gung gebil­de­ten Klär­schlam­mes. Die bei der Klär­schlamm­ver­bren­nung ent­stan­de­ne Abwär­me wird als Heiz­ener­gie in den Wär­me­ver­bund Grüs­sen der Elek­tra Basel­land Lies­tal ein­ge­speist. Das ergibt eine Heiz­öler­spar­nis von cir­ca eine Mil­li­on Liter Heiz­öl.

Mit­tels umfang­rei­cher Abwas­ser­ana­ly­sen wird eine gleich­blei­ben­de hohe Qua­li­tät des ein­zu­lei­ten­den Abwas­sers gewähr­leis­tet. Die gesetz­lich vor­ge­schrie­ben Grenz­wer­te wer­den jeder­zeit ein­ge­hal­ten.

Zusätz­lich bie­tet die ARA Rhein als Dienst­leis­tung die Rei­ni­gung bio­lo­gisch gut abbau­ba­rer Abwäs­ser und die umwelt­ver­träg­li­che Behand­lung von Klär­schläm­men aus kom­mu­na­len und indus­tri­el­len Klär­an­la­gen an. Ein neu­ar­ti­ges Abluft­kon­zept sorgt für die nahe­zu voll­stän­di­ge Ver­rin­ge­rung von Emis­sio­nen an Luft­schad­stof­fen

Hohe Schweb­stoff­fracht belas­tet die zwei­te bio­lo­gi­sche Stu­fe

Die ARA Rhein behan­delt Abwas­ser aus Indus­trie und Kom­mu­ne aus dem Ein­zugs­ge­biet in Prat­teln in einem 2‑stufigen bio­lo­gi­schen Pro­zess. In der ers­ten Stu­fe (Bio­lo­gie 1) wird das Indus­trie­ab­was­ser behan­delt. Anschlie­ßend wird es mit dem Kom­mu­nal­ab­was­ser ver­mischt und in der dar­auf­fol­gen­den Stu­fe (Bio­lo­gie 2) behan­delt. Hier soll in Zukunft par­al­lel zum Abbau der orga­ni­schen Fracht die Eli­mi­na­ti­on von Stick­stoff und Phos­phor aus dem Abwas­ser erfol­gen.

Die Besei­ti­gung von Stick­stoff und Phos­phor aus dem Was­ser ist eine Grund­vor­aus­set­zung für das spä­te­re Ein­lei­ten des Abwas­sers in den Rhein. Ohne die­se Behand­lung wür­de der erhöh­te Ein­trag an Nähr­stof­fen zu einem erhöh­ten Wachs­tum an Phy­to­plank­ton und damit zur Eutro­phie­rung des Gewäs­sers füh­ren.

Kers­tin Ilgen

Pro­zes­s­in­ge­nieu­rin, DAS Envi­ron­men­tal Experts

Damit der Stick­stoff in der Bio­lo­gie 2 zukünf­tig stö­rungs­frei nitri­fi­ziert wer­den kann, ist ein zuver­läs­si­ger Rück­halt der Bio­mas­se aus Stu­fe 1 not­wen­dig. Als Ver­fah­ren, zum effi­zi­en­ten Rück­halt der Bio­mas­se, und somit zur Ver­mei­dung der Ver­frach­tung von gro­ßen Fest­stoff­men­gen in die zwei­te bio­lo­gi­sche Stu­fe, wur­de eine Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge aus­ge­wählt. Mit der neu­en Flota­ti­ons­an­la­ge wird die zwei­te bio­lo­gi­sche Stu­fe bei der heu­ti­gen hydrau­li­schen Belas­tung nur noch mit einer GUS (Gesam­te unge­lös­te Stof­fe) Tages­fracht von ca. 1,3 Ton­nen, gegen­über 2,4 bis 8 Ton­nen erst, belas­tet.

Funk­ti­ons­wei­se der Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge und der angren­zen­den Peri­phe­rie

Das Abwas­ser der Bio­lo­gie 1 wird in ein eben­falls neu errich­te­tes Ein­bau­werk gelei­tet. Das Ein­bau­werk fun­giert als Pum­pen­vor­la­ge für die Flota­ti­on sowie als Fäl­lungs­re­ak­tor. Als Fäl­lungs­mit­tel wird Poly­alu­mi­ni­um­chlo­rid ein­ge­setzt. Die Beschi­ckung der Flota­ti­ons­an­la­ge erfolgt mit­tels red­un­dant aus­ge­leg­ter Pum­pen. Als Flo­ckungs­hilfs­mit­tel kommt ein kat­io­ni­sches Poly­mer zum Ein­satz. Für den Ansatz der Poly­mer­lö­sung aus einem pul­ver­för­mi­gen Polyelek­tro­lyt wird Brauch­was­ser genutzt, das mit­tels Wär­me­aus­tau­scher unter Aus­nut­zung der Abwär­me des Abwas­sers auf ca. 20°C erwärmt wird.Die zwei­stra­ßi­ge Mikro-Flota­ti­on wur­de so instal­liert, dass das von Fest­stof­fen befrei­te Abwas­ser per Gra­vi­ta­ti­on in die nach­fol­gen­de bio­lo­gi­sche Stu­fe gelei­tet wer­den kann.

Die mit­tels eines ein­zig­ar­ti­gen Prin­zips erzeug­ten dich­ten homo­ge­nen Mikro­bläs­chen bewir­ken durch eine extrem hohe Pha­sen­grenz­flä­che eine Abschei­dung von > 90% der gesam­ten unge­lös­ten Stof­fe. Eine wei­te­re Beson­der­heit sind die sich auto­ma­tisch selbst­rei­ni­gen­den Injek­tor- und Druck­be­gren­zungs­ven­ti­le der Mikro-Flota­ti­on. Die Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge ist dadurch nahe­zu war­tungs­frei.

Die Über­wa­chung des Klar­was­ser­stroms der bei­den Mikro-Flota­tio­nen erfolgt durch ein online Trü­bungs­mess­ge­rät mit Frei­fall­mess­zel­le.

Das Flotat besitzt einen TS-Gehalt von > 2,5%. Die Über­wa­chung der Flotat­kon­zen­tra­ti­on basiert auf einer Mikro­wel­len­tech­no­lo­gie. Das Mess­prin­zip ist beson­ders robust gegen­über Ände­run­gen der Far­be bzw. der Par­ti­kel­struk­tur des zu bestim­men­den Schlam­mes. Der Flotat­schlamm wird mit­tels red­un­dant aus­ge­leg­ter Exzen­ter­schne­cken­pum­pen in die bereits vor­han­de­ne Schlamm­be­hand­lung über­führt.

 

Wär­me­rück­ge­win­nung zur idea­len Tem­pe­rie­rung des Brauch­was­sers

Für den Ansatz des benö­tig­ten Flo­ckungs­hilfs­mit­tels wird eine Brauch­was­ser­tem­pe­ra­tur von mind. 20°C benö­tigt. Beson­ders in den Win­ter­mo­na­ten liegt die Tem­pe­ra­tur des aus dem Ufer­fil­trat des Rheins gewon­ne­nen Brauch­was­sers weit dar­un­ter. Um die benö­tig­te Ansatz­tem­pe­ra­tur zu errei­chen wird die Abwär­me des zu behan­deln­den Abwas­sers genutzt.

Mit­tels eines Plat­ten­wär­me­tau­schers wird die ther­mi­sche Ener­gie des Abwas­sers auf das ein­ge­setz­te Brauch­was­ser über­tra­gen. Ein spe­zi­el­les Bürs­ten­sys­tem ver­hin­dert die Aus­bil­dung von Bio­fil­men oder anders gear­te­ter Abla­ge­run­gen auf den Plat­ten.

Rei­ni­gung von Abluft aus der Flota­ti­on

Beson­ders in der ers­ten bio­lo­gi­schen Stu­fe (Rei­ni­gung der Indus­trie­ab­wäs­ser) wird eine hoch belas­te­te Abluft emit­tiert. Die­se Abluft sowie die Abluft aus der Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge wird in einer rege­ne­ra­ti­ven ther­mi­schen Oxi­da­ti­ons­an­la­ge bei 850°C ver­brannt. Schwach belas­te­te Abluft aus der zwei­ten bio­lo­gi­schen Stu­fe bzw. gering belas­te­te Raum­luft wird in einem spe­zi­el­len Bio­fil­ter gerei­nigt.

Damit leis­tet die ARA Rhein einen wich­ti­gen Bei­trag zur Rein­hal­tung der Luft gemäß der schwei­ze­ri­schen Luft­rein­hal­te­ver­ord­nung.

DAS als Gene­ral­un­ter­neh­mer beim Neu­bau der Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge

Der Neu­bau der Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge bei ARA Rhein war ein Gemein­schafts­pro­jekt unter Lei­tung der DAS Envi­ron­men­tal Expert GmbH aus Dres­den. Damit ver­bun­den war ins­be­son­de­re das Pro­jekt-Engi­nee­ring, die mecha­ni­sche Aus­rüs­tung und Instru­men­tie­rung sowie die Inbe­trieb­nah­me und Opti­mie­rung der Mikro-Flota­ti­ons­an­la­ge.

 

Kon­takt­for­mu­lar

Sie möch­ten mehr über die­se Fall­stu­die erfah­ren oder sich all­ge­mein zu Abwas­ser­be­hand­lungs­tech­no­lo­gien mit uns aus­tau­schen? Dann nut­zen Sie gern das fol­gen­de For­mu­lar zur Kon­takt­auf­nah­me.