(Wastewater Treatment) Abwasserbehandlung

Bemessung der Kläranlage Gevelsberg nach ATV-DVWK-A 131 – Teil 1

Abwasserbehandlung (Wastewater Treatment)

1 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

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Aufgabe 1: Selbststudium A 131

Arbeiten Sie das Kapitel „4. Bemessungsgrundlagen“

des ATV-DVWK-A 131 durch! Fassen Sie kurz

zusammen, welche Ausgangsinformationen benötigt werden, um eine Kläranlage nach A 131 zu bemessen!

5 Minuten

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Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen

Einwohnerwert EW

Täglicher Abwasserzufluss bei Trockenwetter Q _d Maximaler Trockenwetterzufluss Q _t Bemessungszufluss bei Regenwetter Q _m

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Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen

Tägliche CSB-Fracht im Zulauf zur KA B _d,CSB,Z Tägliche BSB ₅ -Fracht im Zulauf zur KA B _d,BSB,Z Tägliche TKN-Fracht im Zulauf zur KA B _d,TKN,Z Tägliche NO ₃ -N-Fracht im Zulauf zur KA B _d,NO3-N,Z Tägliche P-Fracht im Zulauf zur KA B _d,P,Z Tägliche Feststofffracht im Zulauf zur KA B _d,AFS,Z

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Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen

Tägliche CSB-Fracht, Zulauf Belebungsstufe B _d,CSB,ZB Tägliche BSB ₅ -Fracht, Zulauf Belebungsstufe B _d,BSB,ZB Tägliche TKN-Fracht, Zulauf Belebungsstufe B _d,TKN,ZB Tägliche NO3-N-Fracht, Zulauf Belebungsstufe B _d,NO3-

N,ZB

Tägliche P-Fracht, Zulauf Belebungsstufe B _d,P,ZB Tägliche Feststofffracht, Zulauf Belebungsstufe B _d,AFS,ZB

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Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen

behördlicher Überwachungswert, CSB C _CSB,ÜW behördlicher Überwachungswert, N _anorg. S _anorgN,ÜW behördlicher Überwachungswert, P _ges. C _P,ÜW Maßgebende tiefste Abwassertemperatur T _{Bem., tief} Maßgebende höchste Abwassertemperatur T _{Bem., hoch}

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Aufgabe 1: Bemessungsgrundlagen

Maßgebende Konzentration des CSB im Zulauf

zur Belebungsstufe C _CSB,ZB

Maßgebende Konzentration der abbaubaren

organischen Stoffe im Zulauf zur Belebung C _BSB,ZB Maßgebende TKN-Konzentration im Zulauf zur

Belebungsstufe C _TKN,ZB

Maßgebende NO ₃ -N-Konzentration im Zulauf

zur Belebungsstufe C _NO3-N,ZB

Maßgebende Konzentration des Phosphors im

Zulauf zur Belebung C _P,ZB

Maßgebende Konzentration der Feststoffe im

Zulauf zur Belebung X _TS,ZB

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Excel: Arbeiten mit Namen

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Die Verwendung von Namen für bestimmte Ausgangsdaten oder

Zwischenergebnisse unter MS Excel kann insbesondere in folgenden Fällen Zeit sparen:

• bei komplexen Berechnungen mit vielen untereinander verknüpften Rechenschritten

• bei Berechnungen, wo man sich dem Ergebnis nur iterativ annähern kann

• bei Berechnungen, die übergreifend mehrere Arbeitsblätter und/oder Dateien umfassen

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Excel: Arbeiten mit Namen

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Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen:

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1. Überschreiben des Eintrags im Namenfeld einer Zelle in der

Bearbeitungsleiste

Excel: Arbeiten mit Namen

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Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen:

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2. Eingabe über Drop-down-Menü der Zelle, die benannt werden soll

Excel: Arbeiten mit Namen

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Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen:

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3. Festlegen des Namens im Menü „Formeln“, „Namen definieren“

Excel: Arbeiten mit Namen

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Mehrere Wege, den Namen einer Zelle festzulegen:

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4. Festlegen des Namens im Menü „Formeln“, „Namensmanager“

Excel: Arbeiten mit Namen

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Verwenden eines Namens in Formeln (Beispiel V

):

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Excel: Arbeiten mit Namen

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Verwenden eines Namens in Formeln (Beispiel V

):

Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

Excel: Arbeiten mit Namen

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Verwenden eines Namens in Formeln (Beispiel V

):

Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

Excel: Arbeiten mit Namen

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Suchen eines Namens oder des Zellbezugs im „Namensmanager“:

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Änderung/Löschen eines Namens oder des Zellbezugs mittels „Namensmanager“:

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Excel: Arbeiten mit Namen

Excel: Arbeiten mit Namen

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Zu einer Zelle gehen, für die ein Name festgelegt wurde:

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1. Drop-down-Verzeichnis der Namen in der Bearbeitungsleiste öffnen

2. Namen suchen und anklicken, z. B. MTS_BB

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Aufgabe 2: KA Gevelsberg

Studieren Sie das Dokument „Kenndaten und Kurzbeschrei-

bung KA Gevelsberg“! Nach Anhang 1 (Häusliches und kommu- nales Abwasser) der Abwasserverordnung werden die Min-

destanforderungen an die Beschaffenheit des Ablaufs in ein

Gewässer nach Größenklassen gestaffelt. Welche Größenklasse gilt für KA Gevelsberg? Welche Mindestanforderungen gelten demzufolge für diese KA?

5 Minuten

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Wiederholung: Mindestanforderungen

Auszug aus Abwasserverordnung, Anhang 1 „Häusliches und kommunales Abwasser“

Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #01 Abwasserbehandlung – Einf.

Parameter Kürzel behördlicher Überwachungswert, CSB C

behördlicher Überwachungswert, N

S

behördlicher Überwachungswert, P

C

MA 90 mg/l 18 mg/l 2 mg/l

Ü-Wert 65 mg/l 13 mg/l 1,5 mg/l

Überwachungswerte KA Gevelsberg

Die zuständige Wasserbehörde hielt es offenbar aus Gründen des Immissionsschutzes für geboten, Überwachungswerte (Spalte Ü-Wert) festzulegen, die „schärfer“ als die

Mindestanforderungen (Spalte MA) gemäß Anhang 1 „Häusliches und kommunales

Abwasser“ der Abwasserverordnung sind.

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Aufgabe 3: CSB-Fraktionierung

Aus den vorhandenen Zulaufwerten für die Kläranlage Gevelsberg sollen die maßgeblichen Fraktionen des CSB und der Feststoffe im Zulauf zum Belebungsbecken

ermittelt werden. Soweit keine Angaben vorliegen, sind die Zulaufwerte unter Verwendung der Faustwerte für die einwohnerspezifischen Tagesfrachten zu schätzen.

15 Minuten

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CSB-/Feststoff-Fraktionierung KA Gevelsberg im Zulauf zur Belebung nach ATV-DVWK-A 131

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264 mg/l

221 mg/l

132 mg/l 89 mg/l 30 mg/l 13 mg/l

82 mg/l 103 mg/l

21 mg/l 43 mg/l

119 mg/l

Siehe hierzu auch Excel-

Tabelle, Register

„Zulaufwerte“

und „CSB-Bilanz“

Rechen Sand-u.

Fettfang

Vorklär- becken

Belebungs-

becken Nachklär-

becken

MÜSE

Faulbehälter Nacheindicker

Rücklaufschlamm Primär-

schlamm

Frisch- schlamm Rechen-

gut

Fett Sand

Überschussschlamm

Biogas

Kehricht, Verbrennung

Waschen, Deponie

Nutzung, Entwässerung, Trocknung, Verbrennung, Deponie

Gewässer, Filtration

mechanische Stufe biologische Stufe

Fäll- mittel

Entwässerung Prozess- wasser Prozess-

wasser

FHM

Nitri Deni

Schlammbehandlung

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Aufbau einer kommunalen Kläranlage

aus SCHNEIDER, 2014 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

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Aufgabe 4: Reaktorvolumina

Für die Kläranlage Gevelsberg sollen die Volumina der Reaktoren der maßgeblichen Behandlungsstufen

ermittelt werden. Dabei sind die Reaktorvolumina zu ermitteln, die zur Nitrifikation bzw. Denitrifikation zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse sind in einer Skizze einzutragen.

10 Minuten

Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

Skizze KA Gevelsberg, maßgebliche Stufen

29 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

Stufe VKB BioP DN DN/N

fakultativ N NKB

V V

V

Stufe VKB BioP DN DN/N

fakultativ N NKB

V 1.700 m³ 2 x 340 m³ 6 x 1.190 m³ 4 x 1.190 m³ 4 x 2.400 m³ 2 x 12.900 m³ 2 x 760 m³

V

23.700 m³

V

14.360 m³

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Aufgabe 5: Selbststudium A 131

Arbeiten Sie Kapitel 5.2.1.1 Erforderliches

Schlammalter, 5.2.1.2 Bemessung von Anlagen mit Nitrifikation und Kapitel 5.2.1.3 Bemessung von

Anlagen mit Nitrifikation und Denitrifikation im ATV-DVWK-A 131 durch! Beschreiben Sie, wie der Sicherheitsfaktor und das Bemessungsschlamm- alter bestimmt werden!

10 Minuten

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Aufgabe 6: Bemessung Vorklärbecken

Für die Kläranlage Gevelsberg soll das rechteckige Vorklärbecken nachbemessen werden.

Der Zufluss zur KA beträgt bei Mischwasserzufluss 𝑸 _𝒎 = 950 l/s und bei Trockenwetter 𝑸 _𝒕 = 475 l/s.

Die Aufenthaltszeit im Becken soll mit t _R = 1,0 h und die Oberflächenbeschickung bei Trockenwetter mit q _a = 2,5 m/h angesetzt werden.

Selbststudium zu Hause

Vorgehensweise bei der Bemessung siehe Excel-Tabelle Bemessung KA 90.000 EW nach A 131 - Aufgabenstellung.xlsx, Register Bemessung VKB

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Volumenstrom- und Feststoffbilanzen

32 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

𝑄

𝑄

𝑇𝑆

𝑇𝑆

𝑄

𝑋

𝑄

− 𝑄

𝑇𝑆

𝑄

+ 𝑄

∗ 𝑇𝑆

= 𝑄

+ 𝑄

∗ 𝑇𝑆

+ 𝑄

− 𝑄

∗ 𝑋

𝑄

+ 𝑄

𝑇𝑆

Vollständige TS-Bilanz NKB:

𝑄

𝑇𝑆

Vereinfachte Feststoffbilanz NKB

33 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

𝑄

𝑋

𝑄

− 𝑄

𝑇𝑆

Schlammbilanz für NKB ausgeglichen, wenn genau so viel Schlamm entnommen wie zugeführt wird. Wenn 𝑋

= vernachlässigbar gering und die Entnahme von Überschussschlamm exakt den Schlammzuwachs im BB ausgleicht, können Ablauf NKB und 𝑄

unberücksichtigt bleiben.

𝑄

𝑇𝑆

𝑄

+ 𝑄

𝑇𝑆

𝑄

𝑇𝑆

𝑄

𝑇𝑆

Vereinfachte Feststoffbilanz NKB

34 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

𝑄

+ 𝑄

∗ 𝑇𝑆

= 𝑄

∗ 𝑇𝑆

Dann gilt... Mit 𝑄

= 𝑄

∗ 𝑅𝑉

ergibt sich 𝑄

+ 𝑄

∗ RV ∗ 𝑇𝑆

= 𝑄

∗ 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

𝑄

+ 𝑄

𝑇𝑆

Vereinfachte Feststoffbilanz NKB

35 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

𝑄

+ 𝑄

∗ RV ∗ 𝑇𝑆

= 𝑄

∗ 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

wird umgewandelt in 𝑄

∗ 1 + RV ∗ 𝑇𝑆

= 𝑄

∗ 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

nach Kürzen von 𝑄

ergibt sich 1 + RV ∗ 𝑇𝑆

= 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

𝑇𝑆 _𝐵𝐵 = 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆 _𝑅𝑆 1 + 𝑅𝑉

Auflösen nach 𝑻𝑺

führt zu der in A 131 aufgeführten Formel

Vereinfachte Feststoffbilanz NKB

36 Dr.-Ing. O. Sterger: Ü #03 Abwasserbehandlung

aus der letzten Formel 1 + RV ∗ 𝑇𝑆

= 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

erhält man durch Auflösen der Klammer:

𝑇𝑆

+ 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

= 𝑅𝑉 ∗ 𝑇𝑆

Division durch 𝑅𝑉,

Subtraktion von 𝑇𝑆

𝑇𝑆

𝑅𝑉 = 𝑇𝑆

− 𝑇𝑆

erhält man durch Auflösen nach 𝑻𝑺

:

𝑇𝑆 _𝑅𝑆 = 𝑇𝑆 _𝐵𝐵 ∗ 1 + 𝑅𝑉

𝑅𝑉 Auflösen nach 𝑹𝑽 führt zu:

𝑅𝑉 = 𝑇𝑆 _𝐵𝐵

𝑇𝑆 _𝑅𝑆 − 𝑇𝑆 _𝐵𝐵

Literaturverzeichnis

37

ATV-DVWK-A 131, 2000

ATV-DVWK-A 131

Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen

Abwassertechnische Vereinigung e.V. / Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V., Mai 2000 ATV-DVWK-A 198, 2003

ATV-DVWK-A 198

Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen

Abwassertechnische Vereinigung e.V. / Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V., April 2003 DROSTE, 1997

Droste, R. L.:

Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment John Wiley & Sons, Inc., New York, 1997

GUJER, 2007

Gujer, W.

Siedlungswasserwirtschaft

Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007 HENZE et al., 1987

Henze, M.; Grady, C. P. L.; Gujer, W.; Marais, G. v. R.; Matsuo, T.

Activated Sludge Model No. 1

IAWPRC Scientific and Technical Reports, No. 1, IAWQ, London, 1987 KUNZ, 1992

Kunz, P.:

Umwelt-Bioverfahrenstechnik Vieweg, Braunschweig 1992 KREBS, 2007

Krebs, P.:

Vorlesung Grundlagen der Siedlungswasserwirtschaft TU Dresden, Institut für Siedlungswasserwirtschaft, 2007

LONDONG et al., 2009

Londong, J.; Lützner, K. u. a.

Abwasserbehandlung

Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

Bauhaus-Universität Weimar, 3. überarbeitete Auflage, September 2009 SCHNEIDER, 2014

Schneider, F.

Vorlesungsskript Entsorgung (Abfall & Abwasser) für Master Urbane Infrastrukturplanung, Abwasserreinigung Beuth-Hochschule für Technik, Berlin, 2014

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