628.3 Kläranlage, Abwasserreinigung
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Kläranlagen sollten nach Möglichkeit dem neusten Stand der Technik entsprechen, um die Betriebskosten so gering wie möglich zu halten. Bei älteren Kläranlagen besteht neben der Erneuerung die Möglichkeit, den Prozess der Abwasserbehandlung durch bestimmte Verfahren der Vor- bzw. Nachbehandlung zu ergänzen. Dies kann zu einer besseren Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit führen. In dieser Arbeit wurde die Optimierung der werksinternen Kläranlage der Molkerei Hainichen-Freiberg GmbH & Co. KG mithilfe einer vorgeschalteten Druckentspannungsflotationsanlage untersucht. Durch die Flotation werden suspendierte Stoffe im Abwasser abgeschieden. Die Reduktionsraten hinsichtlich des chemischen Sauerstoffbedarfs, des Gesamtstickstoffs und des Gesamtphosphats wurden bei verschiedenen Flock- und Fällmitteldosierungen ermittelt. Anschließend wurden die einzelnen Varianten hinsichtlich der Optimierung der werksinternen Kläranlage und der Wirtschaftlichkeit auf die spezifische Abwassermenge der Molkerei Hainichen-Freiberg GmbH & Co. KG beurteilt.
Eine Optimierung führt einerseits zu einer besseren Wirtschaftlichkeit der Anlage, andererseits kann der Prozess der Abwasserbehandlung nachhaltiger gestaltet werden, beispielsweise durch ein anaerobes Verfahren bei dem Biogas erzeugt wird.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, verschiedene Säuren auf ihre Phosphorrücklösewirkung bei Klärschlamm zu untersuchen. Als Untersuchungsobjekt dient chemisch phosphoreliminierter Klärschlamm aus dem Klärwerk Leipzig Rosental. Bei den Säuren handelte es sich um Schwefelsäure, Zitronensäure, Methansäure, Ethansäure und Kieselsäure. Die Ergebnisse dieser Arbeit können für die Verfahrensentwicklung von speziellen hydrothermalen Prozessen, in Kläranlagen oder sonstigen Verfahren zur Phosphorrückgewinnung verwendet werden.
Nanopartikel gelangen vor allem aus der Industrie oder durch Regenwasser aus den Städten in Klärwerke und somit in den Wasserkreislauf. In diesem Versuch soll das Verhalten von Cerdioxid-Nanopartikeln in zwei Laborkläranlagen mittels verschiedener Zugabemethoden untersucht werden. Dafür wurden zunächst die Leistungsfähigkeiten der Laborkläranlagen untersucht, indem Proben des Zulaufes und des Ablaufes entnommen und die Überwachungsparameter analysiert wurden. Für die Untersuchung der Nanopartikel wurden die entnommenen Schlamm- und Ablaufproben aufgeschlossen und mittels ICP-MS gemessen.
Die Leistungsfähigkeit beider Laborkläranlagen konnte mit einem Kohlenstoffabbau von im Mittel über 90% nachgewiesen werden. Bei Laborkläranlage 1 wurde eine einmalige Zugabe der Nanopartikel gewählt, dabei setzten sich 95% der Nanopartikel im Schlamm und 5% im Ablauf fest. Im Gegensatz dazu wurde bei Laborkläranlage 2 eine kontinuierliche Zugabe gewählt. Zu Beginn der Versuchsreihe sind die Cerfrachten gesunken, da durch das hohe Blindwert-Niveau mehr Nanopartikel aus der Anlage herausgespült als hinzugegeben wurden. Nach einer Erhöhung der hinzugegebenen Masse war ein Anstieg der Cerfracht zu erkennen, da die Fracht, die aus der Anlage herausgespült wurde, kleiner war als die zugegebene Masse an Nanopartikeln. Die Nanopartikel setzten sich zu 96% im Schlamm und zu 4% im Ablauf fest.
Titandioxid-Nanopartikel zählen zu den meist verwendeten Nanopartikeln der modernen Industrie. Durch ihre Anwendung gelangt ein Großteil ins Abwasser, womit das Verhalten der Nanopartikel in Kläranlagen einen entscheidenden Prozess für die Abschätzung des Umweltrisikos bildet. In dieser Arbeit wurden zwei Laborkläranlagen betrieben und Mittels der Abbauleistungen für TOC, DOC, TNb und Gesamtphosphor auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Ein Kohlenstoffabbau von im Mittel >90 % wurde angestrebt und auch erreicht. Eine Anlage wurde einmalig mit 62,7 mg Titandioxid-NP beimpft. Die zweite Anlage wurde täglich mit 1 mg/d beimpft. In beiden Versuchen wurde ein Großteil der Nanopartikel (>90 %) im Schlamm wiedergefunden und nur 4 % bis 10 % in der wässrigen Phase. Es wurden keine negativen Auswirkungen auf die Mikroorganismen durch die Nanopartikel beobachtet