Dipl.-Ing. Markus Sawicki
Datum des Kolloquiums: 10/2004
Datum des Kolloquiums: 10/2004
Mit einem Bestand von über 25 Mio. Tieren, die in ca. 226.500 Betrieben gehalten werden, ist die Schweineproduktion ein wesentlicher Wirtschaftsfaktor in der Bundesrepublik Deutschland. Legt man einen durchschnittlichen Gülleanfall von 5,5 Liter Gülle pro Tier und Tag zugrunde, so fallen jeden Tag rund 137.500 m³ Schweinegülle in der BRD an. Aufgrund der in Deutschland lokal und regional durchgeführten Schweinemast, konzentriert sich der Gülleanfall auf diese Gebiete. Dies führt zu einem nicht unerheblichen Nährstoffüberschuss in den betroffenen Regionen. Auch in den europäischen Nachbarländern findet sich diese Problematik.
Durch den erheblichen lokal begrenzten Anfall von Wirtschaftsdüngern ist die umweltverträgliche und pflanzenbedarfsgerechte Verwertung auf den zur Verfügung stehenden landwirtschaftlichen Nutzflächen nicht mehr gegeben. Gülletransporte über die so genannte Güllebörse verlagern letztendlich nur kurzfristig das Problem, ohne es langfristig zu lösen. Hinzu kommt, dass diese Transporte nur über kurze Entfernungen Sinn machen. Zu den am häufigsten genannten Problemen bei der Gülledüngung zählen, neben der damit verbundenen Geruchsbelästigung, vor allem die Umweltbelastung durch nicht pflanzenbedarfsgerechte Ausbringung. Als umweltbelastend gelten hier im Wesentlichen die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor, die durch Bodenauswaschung zur Eutrophierung der Oberflächengewässer beitragen. Bedingt durch die Stickstoffüberversorgung gelangen Nitrate in das Grundwasser, die unser Trinkwasser zunehmend beeinträchtigen. Da die Nutzung von Wirtschaftsdüngern in der Landwirtschaft aus Kostengründen dennoch unverzichtbar ist, wurde im Rahmen dieser Arbeit nach Lösungen gesucht, die vor Ort eine bedarfsgerechte Nährstoffelimination ermöglichen. Zu diesem Zweck wurde auf dem Hof Streyl in Dülmen-Rorup eine Versuchsanlage nach dem Sequencing-Batch-Reactor-Verfahren betrieben.
Durch den erheblichen lokal begrenzten Anfall von Wirtschaftsdüngern ist die umweltverträgliche und pflanzenbedarfsgerechte Verwertung auf den zur Verfügung stehenden landwirtschaftlichen Nutzflächen nicht mehr gegeben. Gülletransporte über die so genannte Güllebörse verlagern letztendlich nur kurzfristig das Problem, ohne es langfristig zu lösen. Hinzu kommt, dass diese Transporte nur über kurze Entfernungen Sinn machen. Zu den am häufigsten genannten Problemen bei der Gülledüngung zählen, neben der damit verbundenen Geruchsbelästigung, vor allem die Umweltbelastung durch nicht pflanzenbedarfsgerechte Ausbringung. Als umweltbelastend gelten hier im Wesentlichen die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor, die durch Bodenauswaschung zur Eutrophierung der Oberflächengewässer beitragen. Bedingt durch die Stickstoffüberversorgung gelangen Nitrate in das Grundwasser, die unser Trinkwasser zunehmend beeinträchtigen. Da die Nutzung von Wirtschaftsdüngern in der Landwirtschaft aus Kostengründen dennoch unverzichtbar ist, wurde im Rahmen dieser Arbeit nach Lösungen gesucht, die vor Ort eine bedarfsgerechte Nährstoffelimination ermöglichen. Zu diesem Zweck wurde auf dem Hof Streyl in Dülmen-Rorup eine Versuchsanlage nach dem Sequencing-Batch-Reactor-Verfahren betrieben.
Das SBR-Verfahren ist eine spezielle Variante der Belebtschlammverfahren zur biologischen Abwasserreinigung und hat sich als besonders flexibel und leistungsfähig erwiesen. Das SBR-Verfahren zeichnet sich durch seine chargenweise Beschickung und periodische Betriebsweise aus. Der gesamte Behandlungsprozess findet hierbei in einem Reaktor statt, in dem sich unterschiedliche Betriebszustände in einer zeitlich festgelegten Reihenfolge abwechseln. Hauptbestandteil dieser Arbeit war es, ein Bemessungsmodul zu entwickeln, mit dem SBR-Anlagen für die bedarfsgerechte Reinigung von Schweinegülle dimensioniert werden können. Das im Rahmen dieser Arbeit erarbeitete Bemessungsmodul kombiniert die folgenden für die Bemessung von biologischen Abwasserreinigungsanlagen maßgeblichen Regelwerke.
ATV/DVWK-M210: Belebungsanlagen mit Aufstaubetrieb
ATV/DVWK-A131: Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen
Die Bemessung nach ATV/DVWK erfolgt dabei ausschließlich auf statischem Wege und ermöglicht keinerlei Aussagen über die tatsächliche Funktionstüchtigkeit einer Anlage in der Praxis. Um die bei der statischen Bemessung getroffenen Annahmen für die Abfolge und Dauer der einzelenen Zyklusabschnitte eines SBR-Zyklus zu überprüfen, wurde in das Bemessungsmodul zusätzlich das Activated Sludge Model No.2 integriert. Das Activated Sludge Model ist ein international anerkanntes Modell zur mathematischen Beschreibung von Abwasserreinigungsprozessen. Damit wurde die Möglichkeit geschaffen das Verhalten des belebten Schlamms vorherzusagen und die bei der statischen Bemessung getroffenen Annahmen zu überprüfen bzw. zu optimieren. Schließlich wurde das Bemessungsmodul zur statischen Dimensionierung nach ATV/DVWK und zur dynamischen Simulation mit dem Activated Sludge Model No.2 in ein Computerprogramm umgesetzt, welches in der Programmiersprache Delphi geschrieben wurde und unter den Betriebssystemen Microsoft Windows 2000 und XP lauffähig ist.
ATV/DVWK-M210: Belebungsanlagen mit Aufstaubetrieb
ATV/DVWK-A131: Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen
Die Bemessung nach ATV/DVWK erfolgt dabei ausschließlich auf statischem Wege und ermöglicht keinerlei Aussagen über die tatsächliche Funktionstüchtigkeit einer Anlage in der Praxis. Um die bei der statischen Bemessung getroffenen Annahmen für die Abfolge und Dauer der einzelenen Zyklusabschnitte eines SBR-Zyklus zu überprüfen, wurde in das Bemessungsmodul zusätzlich das Activated Sludge Model No.2 integriert. Das Activated Sludge Model ist ein international anerkanntes Modell zur mathematischen Beschreibung von Abwasserreinigungsprozessen. Damit wurde die Möglichkeit geschaffen das Verhalten des belebten Schlamms vorherzusagen und die bei der statischen Bemessung getroffenen Annahmen zu überprüfen bzw. zu optimieren. Schließlich wurde das Bemessungsmodul zur statischen Dimensionierung nach ATV/DVWK und zur dynamischen Simulation mit dem Activated Sludge Model No.2 in ein Computerprogramm umgesetzt, welches in der Programmiersprache Delphi geschrieben wurde und unter den Betriebssystemen Microsoft Windows 2000 und XP lauffähig ist.