Praktische Untersuchung zur Ammoniumelimination durch Luftstrip-pung aus dem Filtrat der Schlammentwässerung einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage

Kolja Woltering

Auf kommunalen Kläranlagen mit anaerober Schlammbehandlung fällt bei der Schlammentwässerung stark ammoniumhaltiges Prozesswasser an, das übli-cherweise zur Reinigung wieder in den Zulauf der Anlage zurückgeführt wird. Diese interne Stickstoffrückbelastung beeinträchtigt die Reinigungsleistung der Anlage und sorgt für einen unausgeglichenen Klärwerksbetrieb. Des Wei-teren wird für die zusätzliche Stickstoffelimination eine verstärkte Belüftung in der Nitrifikation und vermehrt Kohlenstoff in der Denitrifikation benötigt. Für eine separate Stickstoffelimination bieten sich sowohl biologische Verfah-ren als auch physikalische Stripp-Verfahren an. Diese versprechen eine star-ke Verminderung der internen Stickstoffbelastung, eine Erhöhung des Wir-kungsgrads der Stickstoffentfernung sowie der gesamten Reinigungsleistung der Anlage und eine Reduzierung der Betriebskosten. Außerdem könnte durch eine separate Behandlung eine Reserve für zukünftige Frachterhöhun-gen im Zulauf geschaffen werden. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde auf dem Zentralklärwerk Coesfeld ein Alternativverfahren der Luftstrippung zur separaten Prozesswasserbe-handlung auf Funktionalität und Wirtschaftlichkeit überprüft. Auf der Kläranlage fallen jährlich rund 50.000 m³ Prozesswasser an, welches eine Stickstoffrückbelastung von rund 15 %, bezogen auf den Gesamtstick-stoff im Zulauf verursacht. Üblicherweise wird bei dem Verfahren der Strippung das zu behandelnde Medium in Füllkörperkolonnen auf die Füllelemente verrieselt und gleichzeitig mit Luft oder Dampf im Gegenstrom begast. In diesem Fall sollten zwei Plat-tenbelüfter das im Prozesswasser gelöste Ammoniak in den gasförmigen Zu-stand überführen, sodass dies mit der eingetragenen Luft mitgeführt und aus-gestrippt wird. Die in Abb. 1 dargestellte Versuchsanlage besteht aus einem Intermediate Bulk Container (IBC) als Behälterbecken, einer Heizung zum Temperieren des Prozesswassers, zwei Plattenbelüftern zur Versorgung der Anlage mit Luft und einem Schwebekörperdurchflussmesser (Rotameter) zur Ermittlung des Volumenstroms der zugeführten Strippluft.

Hauptziel der Untersuchungen war die Ermittlung der Strippleistung dieser Verfahrensvariante bei verschiedenen Prozessbedingungen. Als Kriterium der Strippleistung wird der Strippungsgrad herangezogen. Dieser stellt die Diffe-renz der Ammoniumkonzentration im Prozesswasser nach der Strippung, be-zogen auf die Konzentration vor der Strippung, dar. Dabei sollte in einem ers-ten Schritt ermittelt werden, in welchem Verhältnis die Ammoniumelimination zur Temperatur steht. Im zweiten Schritt sollte dann untersucht werden, wel-che Auswirkungen variierende Strippluftmengen auf die Ammoniumeliminati-on haben. Insgesamt betrachtet, war die Ammoniumelimination aus dem Prozesswasser erfolgreich. Die NH4-N-Ausgangskonzentration lag bei 1.250 - 1.400 mg/l. Nach dem Strippvorgang konnten je nach Betriebstemperaturen NH4-N-Konzentrationen zwischen 130 - 480 mg/l ermittelt werden. Die Abb. 2 zeigt den Konzentrationsverlauf während des Strippvorgangs.