Forschungsstelle:
PTS München Heßstraße 134 80797 München
Leiter der Forschungsstelle:
Dr. P.W. Rizzi Projektleiter:
Dipl.-Ing. (FH) G. Weinberger Dipl.-Ing.(FH) F. Schmid Tel: 089 / 12146-0 Fax: 089 / 12146-36
Internet: www.ptspaper.de E-mail: g.weinberger@ptspaper.de
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Querschnittsziele / Umwelttechnik / Wasser anaerobe Reinigung, Pellet, Schlammeigen- schaften
Thema:
Steigerung der Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit anaerober Reinigungsprozesse in der Pa- pierindustrie durch Verbesserung der Schlammeigenschaften
Ausgangssituation/Problemstellung
Trotz der weitgehenden Beherrschung der Verfahrenstechnik anaerober Reinigungsverfahren, kommt es in anaeroben Abwasserreinigungsverfahren immer wieder zu Störungen, die in Verbindung mit einer vermin- derten Aktivität der anaeroben Biozönose stehen. Dabei kommt es zeitweise zu einer Auflösung der Schlammstruktur. Wenn sich die Struktur und/oder die Zusammensetzung der Pellets verändern, sind damit meist Schlammabtreiben und eine Verringerung der Abbauleistung verbunden. Im Extremfall verliert der Re- aktor größere Teile seiner aktiven Biomasse und damit auch seine Wirksamkeit. Systematische Untersu- chungen über den Einfluss der Zusammensetzung von Anaerobschlamm auf das Abbauverhalten und die Betriebsstabilität von Anaerobanlagen für die Papierindustrie liegen bislang nicht vor.
Forschungsziel/Forschungsergebnis
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Leistungsfähigkeit anaerober Reinigungsprozesse in Papierfab- riken auf hohem Niveau zu sichern und Betriebsstörungen zu vermeiden, indem die wesentlichen Kriterien für die optimale chemisch-physikalische Zusammensetzung von Anaerobschlamm sowie Einflüsse auf die Pelletkinetik ermittelt werden. Richtwerten mit Bandbreiten für Pelletschlämme sowie geeignete Betriebs- und Pelletparameter zur Leistungsbeurteilung sollen definiert werden.
Es wurden 10 Anaerobschlämme aus der Papierindustrie systematisch auf die chemische Zusammenset- zung (Nährstoffgehalt, Spurenelemente, etc.), physikalische Parameter (Größe, Größenverteilung), die mik- robiologische Zusammensetzung und die Abbauaktivität untersucht. Die untersuchten Schlammproben stammen fast ausschließlich aus gut funktionierenden Anlagen, deren Betriebsdaten wurden über einen Zeitraum von 2 – 6 Monaten ausgewertet.
Auf der Basis der untersuchten Proben werden als Empfehlung für den Nährstoffgehalt Werte für Kjehldahl- Stickstoff = 80 - 100 g/kg oTS und Gesamt-Phosphor = 3,5 – 9,0 g/kg oTS angegeben. Die charakterisierten Pelletschlämme weisen insgesamt eine ausreichende Spurenelementversorgung auf. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen keinen Zusammenhang von Spurenelementkonzentration und Reinigungsleistung bzw. Betriebsstabilität erkennen. In der mikrobiologischen Zusammensetzung, die mittels Gensonden unter- sucht wurde, konnten Unterschiede im Anteil der acetogenen, methanogenen und sulfidogenen Bakterien nachgewiesen werden. Diese Unterschiede spiegelten sich zum Teil auch in den Ergebnissen der Abbauak- tivität der Schlämme wieder. Daraus ist ein Zusammenhang zwischen den spezifischen Betriebsbedingun- gen pH-Wert und organische Säuren im Ablauf der Vorversäuerung und dem verstärkten Auftreten von Sul- fat reduzierenden Bakterien bzw. einem verminderten Auftreten an Methanbakterien abzuleiten.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung
Betriebsstörungen in der anaeroben Vorbehandlung führen in der Regel zu Problemen bei der Einhaltung der abgabepflichtigen Überwachungsparameter. Beispielhaft ergibt sich für eine Altpapier verarbeitenden Betrieb (Annahme: Jahresproduktion: 100.000 t, spez. Abwassermenge: 8 m³/t, CSB-Überwachungswert 200 mg/l) Kosten von K€ 56,- pro Jahr für die Abwasserabgabe bei Einhaltung der gesetzlichen Anforderun- gen. Kommt es zur Überschreitung der gesetzlichen Anforderungen können sich die Kosten für die Abwas- serabgabe mehr als verdoppeln. Muss bei länger anhaltenden Betriebsstörungen die Produktion zurückge- fahren werden, können Umsatzverluste bis zu 25 k€ pro Tag auftreten. Sofern es erforderlich ist den Schlamm zu ersetzen, müssen bei einem kompletten Austausch Kosten von ca. 1 €/kg TS veranschlagt werden.
Bearbeitungszeitraum: 01.12.2001 – 01.11.2003
Bemerkungen
Das Forschungsvorhaben AiF 13 094 wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit gefördert.
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