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wlb - Wasser, Luft und Boden 2/2016

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IFAT I SPECIAL

IFAT I SPECIAL MBR-Module für Deponiesickerwasser Getauchte Ultrafiltrationsmodule als Teil einer ganzheitlichen Lösung Michael Lyko Die in Deutschland vorgeschriebene Vorbehandlung von Abfällen führt zu einer Reduktion des Aufkommens, kann aber die Deponierung nicht vollständig ersetzen. Das entstehende Sickerwasser stellt, nicht nur während des aktiven Betriebs einer Deponie, sondern auch noch viele Jahre nach Stilllegung, eine Herausforderung in der Behandlung dar. Es kann zum Problem werden, wenn es nicht korrekt abgeleitet wird. In tiefer liegenden Bereichen könnte dann ein Sickerwasserstau entstehen, der die Oberflächenabdichtung der Deponie durch den entstehenden hydrosta tischen Druck schädigen kann. Die genaue Zusammensetzung bzw. Charakterisierung des Sickerwassers kann von Deponie zu Deponie drastisch variieren. Generell wird es als in Deponien ent- Autoren: Michael Lyko, Manager International Sales, Kathrin Sauter, Head of Marketing and Communication, beide Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden standenes Abwasser definiert, das im Vergleich zu kommunalem Abwasser hochbelastet ist. Die wesentlichen Belastungen entstehen aus hohem organischem Anteil, Stickstoff und Schwermetallen. Die tatsächliche Belastung eines Sickerwassers hängt jedoch von mehreren Faktoren ab. Beeinflussende Faktoren sind zum Beispiel der Wasseranteil des Abfalls, Niederschlagsmengen und -häufigkeit, aber auch das Alter der Deponie spielt eine wesentliche Rolle. Bei neueren Deponien (< 5 Jahre) sind hohe Konzentrationen im Abwasser zu erwarten, da die biologische Aktivität der Deponie noch stark eingeschränkt ist. Hier kann der CSB leicht Werte bis zu 50 000 mg/l annehmen [3]. Nicht nur die Zusammensetzung des Deponiesickerwassers kann von Anlage zu Anlage variieren – die geforderten Ablaufwerte sind weltweit ebenfalls sehr unterschiedlich. Somit hat die geografische Lage auch einen entscheidenden Einfluss auf die Aufbereitungsmethoden, da das anzuwendende Verfahren natürlich eng mit den geforderten Ablaufwerten zusammenhängt. Grundsätzlich gilt natürlich: je höher die geforderte Ablaufqualität, desto komplexer das Aufbereitungsverfahren. Membran-Bioreaktoren Membran-Bioreaktoren haben in den vergangenen Jahren besonders in kommunalen Kläranlagen an Popularität gewonnen. Hier liegt jedoch der Fokus darauf, die MBR-Anlagen so weit energetisch zu optimieren, dass diese mit konventionellen Belebtschlammverfahren vergleichbar sind. Derzeit wird die Integration von MBR-Anlagen in die Aufbereitungsprozesskette von Deponiesickerwasser zunehmend in Betracht gezogen. Hier liegt jedoch der primäre Fokus nicht auf der Energieoptimierung, sondern vielmehr auf der hohen Reinigungsleistung des Verfahrens [4]. Ein Membran-Bioreaktor (MBR) ist an sich schon eine Kombination von zwei Aufbereitungsverfahren: die biologische Abwasserreinigung wird durch ein integriertes Membranverfahren ergänzt und liefert so sehr gute Ablaufqualität zu jedem Zeitpunkt – völlig unabhängig von den Absatzeigenschaften des Schlamms. Jedoch wird bei Deponiesickerwasseranlagen auch der MBR nur eine Komponente des Aufbereitungsverfahrens sein. Je nach Situation und Anforderung an die Ablaufwerte, wird entweder ein weiteres Membranverfahren nachgeschaltet (z. B. Nanofiltration, wenn der Ablauf in die Deponie zurückgeführt wird), oder aber der Ablauf des MBRs wird in die örtliche Kläranlage eingeleitet. Grundsätzlich gibt es historisch gesehen zwei unterschiedliche Bauformen/Geometrien der getauchten Module für MBR-

SPECIAL I IFAT 01 Membranbioreaktor als Kombination aus biologischer Behandlung und Ultrafiltration Anwendungen. Auf der einen Seite stehen die sogenannten Hohlfasermodule, die sich durch große Packungsdichte und Rückspülbarkeit auszeichnen, jedoch nur schwer zu reinigen sind. Auf der anderen Seite stehen die sogenannten Plattenmodule, die sich durch gute hydraulische Bedingungen auszeichnen. Hier ist allerdings in den meisten Fällen keine Rückspülung möglich. Das Bio-Cel Modul vereint die Vorteile beider Bauformen, ohne deren systembedingte Nachteile aufzuweisen. Die verwendete Membran ist eine PES-Ultrafiltrationsmembran. Sie wird zu sogenannten Membrantaschen laminiert. Hierdurch entsteht eine selbsttragende Struktur, die ohne eine Stützplatte auskommt. Diese Mem brantasche ist nur 2 mm dünn und ermöglicht somit eine hohe Packungsdichte. Da rüber hinaus verfügt das Bio-Cel Membranlaminat über einen Selbstheilungsmechanismus. Kommt es zu einer Beschädigung der Membran, so ermöglicht das Abstandsgewirk im Kern des Membranlaminats, dass die im System befindliche Biomasse die Beschädigung verschließt. Bakterien und Feststoffe können so auch nach Auftreten einer Beschädigung durch das Membranmodul zurückgehalten werden. Das Modul ist in verschiedenen Größen erhältlich – von 10 bis 1920 m 2 Membranfläche pro Modul. In Irland hatte der Betreiber einer Deponiesickerwasser-Aufbereitungsanlage das Problem, dass die vorgegebenen Ablaufwerte mit der konventionellen Anlage nicht mehr eingehalten werden konnten. Die Herausforderung bestand hauptsächlich in den hohen Ammonium-Konzentrationen (> 2000 mg/l) und ähnlich hohen CSB-Werten. Die Anlage wurde komplett überholt. In den Belebungsbecken wurden spezielle Belüfter eingebaut, die einen hohen Sauerstoffübertrag gewährleisten. Allein diese Maßnahme verbesserte bereits wesentlich die Leistung und vor allem die Betriebskosten der Anlage. Durch die Integration des MBRs in den Aufbereitungsprozess können die Ablaufwerte konstant und dauerhaft erreicht werden. Die Bio-Cel Module werden mit einer Durchflussleistung von 6,25 l/m 2 h und einem TMP von 80 mbar betrieben. Die vollständige Automatisierung der Anlage vereinfacht die Betreuung der Anlage und führt dazu, dass der Betreiber kaum vor Ort sein muss. 02 Bio-Cel XL Modul mit 1920 m 2 Membranfläche Zusammenfassung Schon in den 1990er Jahren wurden in Deutschland erfolgreich externe MBRs zur Reinigung von Deponiesickerwasser eingesetzt, damals jedoch noch mit rohrförmigen Membranen. Wie bereits anhand der oben aufgeführten Beispiele ersichtlich, hat sich hier allerdings sowohl national als auch international der Trend zur Nutzung von getauchten MBR-Systemen durchgesetzt. Aufgrund seiner einzigartigen Bauweise bietet das Bio-Cel Modul eine gute Lösung für diese Anwendung. Die hohe Anlagenverfügbarkeit durch seltene und einfache Reinigung sowie die sehr gute Ablaufqua lität des Moduls sind hierbei besonders hervorzuheben. Den möglicherweise nachgeschalteten Verfahrensschritten kann so bereits gut vorgereinigtes Wasser konstanter Qualität zugeführt werden. Halle A2, Stand 227 Literaturhinweis: [1] http://www.igb.fraunhofer.de/de/kompetenzen/ physikalische-prozesstechnik/prozesswasser/ cleanleachate.html [2] www.abfallwirtschaft-mkk.de/sickerwasserreinigungsanlage [3-4] Journal of Hazardous Materials 260 (2013) 825-832 www.microdyn-nadir.de Parameter Zulauf Ablauf Ammonium 2000 mg/l 0 mg/l CSB 5000 mg/l 200 mg/l Zwei interessante Anlagen parameter der Deponiesickerwasser-Aufbereitungsanlage Für industrielles Abwasser... www.huber.de ... bieten wir Ihnen die beste und wirtschaftlichste Lösung Nutzen Sie einzelne Verfahrensstufen oder komplette Systemlösungen: Fein- und Mikrosiebung Abtrennung durch Flotation Biologische Reinigung in Membran-Bioreaktoren Schlammbehandlung wlb 2/2016 21