Sauerstoffeintragsmessungen zur Optimierung des Sauerstoffeintrags

Sauerstoffeintragsmessungen

Die Wirtschaftlichkeit einer biologischen Abwasserreinigungsanlage (Belebtschlammanlage) wird wesentlich durch die effektive Einbringung des Luftsauerstoffs in das Belebtschlamm-Wasser-Gemisch beeinflusst.
Durch Minimierung der einzutragenden Sauerstoffmenge (Luftmenge) ist in vielen Kläranlagen eine Minderung der Energiekosten möglich.
Die tatsächliche Sauerstoffzufuhr wird erheblich durch den Sauerstoffzufuhrfaktor α beeinflusst. Er wird nach DWA-Arbeitsblatt A126 je nach Belüftungseinrichtung mit 0,5 bis 0,9 festgelegt. Dieser große Spielraum ermöglicht es, dass die entsprechende Belüftungsaggregate durchaus im unwirtschaftlichen Bereich arbeiten können.
Der Bestimmung des tatsächlichen α -Wertes kommt insofern eine erhöhte Bedeutung zu. Um den geforderten Reinigungsgrad zu erreichen wird deshalb die Anlage mit einer erhöhten Gebläseleistung versehen, durch die mindestens die Energieabnahmespitze unnötig erhöht wird. Nicht erforderliche Energiekosten fallen an.
Der spezifische Sauerstoffbedarf OVR ist im Wesentlichen von der Art der Abwasserinhaltsstoffe, d.h. dem Abbauverhalten derselben abhängig. Weiter wird dieser von der Zulaufkonzentration und dem Abbaugrad der Stoffe und von der Temperatur beeinflusst. Alle diese Parameter können nicht unmittelbar verändert werden.
Der Sauerstoffeintragkoeffizient α ist durch die Konstruktion der Belüftungsanlagen und deren Fahrweise beeinflussbar.
So spielt die Blasengröße und damit die Belüfterart, die Eintauchtiefe der Belüftung und die Umwälzung des Beckeninhalts eine erhebliche Rolle auf den Sauerstoffausnutzungsfaktor.
Die Bestimmung des α -Wertes und dessen positive Veränderung hat damit wesentlichen Einfluss auf die wirtschaftliche Energieausnutzung bei der Belüftung des Belebungsbeckeninhaltes.

Für die Bestimmung des tatsächlichen Sauerstoffeintrags OC werden von der DWA im Merkblatt M 209 3 verschiedene Methode vorgeschlagen:

  • Absorptions-/Desorptionsmessungen in Reinwasser

    Hier wird eine NaSO3-Lösung in Reinwasser mit einem Co-Salz als Katalysator eingesetzt und nach Umsetzung sämtlichen gelösten Sauerstoffs der Anstieg der Sauerstoffkonzentration verfolgt.
    Bei der Desorptionsmessung wird der Sauerstoffgehalt de Frischwassers mittels H2O2 erhöht und dann der Rückgang der Konzentration bei der Belüftung verfolgt.
    Diese Methoden haben den Nachteil das große Mengen teurer Chemikalien zum Einsatz kommen. Bei Anwendung von Co-Salzen wirkt sich die Entsorgung der Lösung kostensteigernd aus.

  • Absorptionsmessungen im Belebtschlamm-Wasser-Gemisch

    Hier wird der im vorher in Betrieb gewesene Belebtschlamm als Sauerstoffzehrer eingesetzt indem die Belüftung abgeschaltet wird. Nach Erreichen der 0-Konzentration für Sauerstoff wird die Belüftung eingeschaltet und die Sauerstoffkonzentration verfolgt. Diese Methode ist besonders vorteilhaft, da keine Chemikalien erforderlich und die Anlage sofort nach Abschluss der Arbeiten wieder voll betrieben werden kann.

  • Abluftmessung

    Über separat abgedecktes Feld des Belebungsbeckens wird die Abluft angesaugt und einer kontinuierlichen CO2-Bestimmung unterzogen. Die Methode ist apparativ sehr aufwendig und damit auch in den meisten Fällen zu teuer.

Solgeschwindigkeitsmessung

Die Messung der Sohlgeschwindigkeit in Belebungsbecken ist in sofern von Bedeutung, da bei ungenügender Durchmischung des Beleibtschlamms mit dem Abwasser tote Ablagerungen auftreten können, die ggf. zur Anaerobe neigen, zum anderen die Beckenkapazität nicht voll ausgelastet wird, da nicht überall aerobe Abbauvorgänge stattfinden können. Um den Belebtschlamm in Schwebe zu halt en ist eine Sohlgeschwindigkkeit > 3,0 m/s erforderlich.
Die Messungen werden mit dem Strömungs- und Durchflussmessgerät FLO-MATE Modell 2000 der Fa. Marsh-Mc Birney durchgeführt. Das Gerät arbeitet nach der magnetisch-induktiven Methode. Die Messgenauigkeit wird mit 2 % angegeben.
Es werden 12 Messwerte je Messpunkt aufgenommen. Je nach Beckengeometrie werden mindestens 6 Messpunkte festgelegt.