Bewertung von Alternativverfahren der Stickstoffelimination für die Sickerwasserreinigungsanlage Hannover-Lahe

B.Eng. Lars Varelmann

Datum des Kolloquiums: 14. Oktober 2011

In Kooperation mit:

- aqua consult Ingenieur GmbH, Hannover
- aha Zweckverband A bfallwirtschaft Region Hannover

Die Behandlung von Sickerwasser aus Abfalldeponien erfolgt meist im Verfahren der Nitrifikation mit vorgeschalteter Denitrifikation. Für dieses Verfahrensprinzip ist das Verhältnis von leicht abbaubarem Kohlenstoff zu Stickstoff im Sickerwasser für die Behandlungskosten ein wichtiger Faktor. Das typischerweise geringe C/N-Verhältnis zieht in der Stufe der Denitrifikation die Dosierung von großen Mengen externem Kohlenstoff nach sich.
Fortschrittliche Verfahren der Stickstoffelimination versprechen eine Einsparung von Kohlenstoff und Sauerstoff, verglichen mit der Denitrifikation. Die dadurch zu erzielende Verminderung der Betriebskosten gibt Anlass, im Rahmen dieser Bachelorarbeit die Möglichkeiten für Alternativverfahren am Standort Hannover aufzuzeigen und Vorteile darzustellen. Abb. 1 zeigt den schematischen Verfahrensvergleich zwischen der herkömmlichen Nitrifikation/Denitrifikation und dem DEMON®-Verfahren, als eines der in Frage kommenden Verfahren.

Das Sickerwasser der Großdeponie Hannover wird im Verfahren der Nitrifika-tion/Denitrifikation gereinigt und weist ein geringes mittleres Verhältnis von leicht abbaubarem Kohlenstoff und Stickstoff von BSB5/N = 1/1,2 auf. Die erforderliche Kohlenstoffdosierung macht einen Anteil von etwa 15 % der Betriebskosten aus.
Die Einsparpotentiale für eine Umstellung des Prozesses zu Nitritation/Denitritation (8 %) und Deammonifikation (>20 %) lassen sich über die stöchiometrische Betrachtung der Stoffwechselprozesse herleiten.
Ein Nachteil von Nitritation/Denitritation und Deammonifikation sind die erforderlichen Betriebstemperaturen, die für die Hemmung der Nitrit-Oxidation und einen stabilen Betrieb der Verfahren erforderlich sind. Zur Temperierung und Aufheizung des Sickerwassers ist ein hoher Energieeintrag erforderlich. Dieser Wärmeeintrag kann die Betriebskosten signifikant steigern.
Auf dem Gelände der Deponie Hannover befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft ein Komplex aus Blockheizkraftwerken (BHKWs), deren Abwärme zurzeit ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird.
Auf Grund des großen Einsparpotentials einer Deammonifikation wurde eine Verfahrensumstelllung zum DEMON®-Verfahren vorgeschlagen. Für das neue Verfahren wurden die Nutzung von vorhandenen Becken sowie die Umstellung im weitestgehend fortlaufenden Betrieb der Anlage dargestellt.
Darüber hinaus wurden die Investitionskosten für die Umrüstung der vorhandenen Becken und die Errichtung einer Wärmeversorgung aus der Abwärme der BHKWs geschätzt. Abschließend wurden die Betriebskosten einer DEMON®-Anlage am Standort Hannover-Lahe geschätzt.
Die Amortisationszeit der Investition für die vorgeschlagene Umstellung des Behandlungsverfahrens für das Sickerwasser der Großdeponie Hannover beträgt nur etwa 3,6 a. Darüber hinaus ist eine Verringerung der Betriebskosten um etwa 10 %, bezogen auf die aktuelle Verfahrensweise zu erwarten.
Dieses Ergebnis wird durch die zur Verfügung stehende Abwärme aus den BHKWs begünstigt. Darüber hinaus können durch die Nutzung vorhandener Anlagentechnik und die Einbindung vorhandener Becken, sowie dem unverändert fortgeführten Betrieb der Aktivkohleadsorption und der Ultrafiltration große Bereiche der Anlage bestehen bleiben. Eine Umstellung und die Inbetriebnahme des DEMON®-Verfahrens scheint darüber hinaus im weitestge-hend fortgeführten Betrieb möglich.
Auf Grund der genannten Vorteile und Einsparungen ist eine Umstellung des Behandlungsverfahrens am Deponiestandort Hannover-Lahe zu empfehlen.
Das Ergebnis dieser Arbeit dient dem Betreiber der Sickerwasserreinigungsanlage als Entscheidungshilfe, weitere Schritte für eine Umstellung der Verfahrensweise einzuleiten.