Artur Mennerich
Beitrag zur anaerob-aeroben Behandlung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien
Zusammenfasssung
Es wurden Versuche zur zweistufigen anaerob-aeroben Reinigung von Sickerwässern aus Hausmülldeponien durchgeführt. Ziel dieser Verfahrenskombination, die zur Behandlung von hochbelasteten Sickerwässern neuerer Deponieabschnitte eingesetzt werden kann, ist:
1. Die Verminderung der organischen Belastung in der anaeroben Stufe.
2. Weiterer Abbau der organischen Kohlenstoffverbindungen sowie Stickstoffentfernung in der aeroben Stufe.
Es wurden zwei Sickerwässer untersucht, die von ihrer Zusammensetzung her typisch für Sickerwässer aus der sauren Phase waren. Die Versuche haben gezeigt, dass sie gut anaerob abbaubar sind. Mit den untersuchten Festbett- und Schlammbettreaktoren war es möglich, den CSB der Sickerwässer bei Aufenthaltszeiten von minimal 2 Tagen um 70 % zu reduzieren. Es zeigte sich, dass die Anaerobreaktoren unempfindlich gegenüber Stoßbelastungen waren.
Erhebliche Betriebsprobleme ergaben sich jedoch durch die Ausfällungen anorganischer Substanzen, hauptsächlich Calciumcarbonat, in den Anaerobreaktoren. Diese Probleme, die in der Praxis ähnlich zu erwarten sind, sprechen gegen den Einsatz technischer Anaerobreaktoren zur Sickerwasservorbehandlung.
Eine sinnvolle Alternative stellt dagegen die anaerobe Behandlung der Sickerwässer aus der sauren Phase in Kompostreaktoren dar. Sie sollten in den Deponiekörper integriert werden. Um trotz der Ausfällungen eine ausreichende Standzeit zu erreichen, muss die durchströmte Querschnittsfläche groß genug bemessen werden. Er wird dann sehr gering belastet, sodass eine sehr weitgehende Verminderung des CSB erfolgt.
Nach anaerober Vorbehandlung ist die organische Belastung so weit reduziert, dass für die Bemessung der nachfolgenden aeroben Stufe die Stickstoff-Schlammbelastung maßgebend ist. Das Hauptziel der anaeroben Vorbehandlung wird also erreicht: Die aerobe Sickerwasserbehandlungsanlage braucht nicht mehr auf das zunächst entstehende, hochbelastete Sickerwasser bemessen zu werden.
Zur aeroben Nachreinigung der Sickerwässer wurden drei Belebungsanlagen mit vorgeschalteter Denitrifikation betrieben. Sie hat gegenüber der intermittierenden Denitrifikation den Vorteil, dass der im Zulauf vorhandene Kohlenstoff besser ausgenutzt wird.
Es ergaben sich einige Unterschiede im Vergleich zu den Verhältnissen bei der Behandlung kommunaler Abwässer: Der Sauerstoffbedarf für die Oxidation der Kohlenstoffverbindungen sollte auf den CSB-Abbau, nicht auf die BSB5-Belastung der Anlage bezogen werden. Er war vergleichsweise hoch. Gleichzeitig war die Überschussschlammproduktion gering, was zu hohen Schlammaltern und hohen inaktiven Anteilen im Schlamm führte. Die Ausfällungen anorganischer Substanzen im Belebungsbecken spielen eine wichtige Rolle bei der Schlammproduktion.
Bezüglich der Nitrifikation haben die Versuche ergeben, dass bei 20°C eine Stickstoffschlammbelastung von 0,3 g N/g TS*d nicht überschritten werden sollte, um eine vollständige und stabile Nitrifikation zu erreichen. Das Schlammalter muss mindestens 12 Tage betragen, wenn ein Sicherheitsfaktor von 3 eingehalten werden soll. Aus diesen Werten ergibt sich, dass für die Bemessung der Belebungsanlage bei BSB5/N-Verhältnissen über 5/1 die BSB5-Schlammbelastung, darunter die Stickstoffschlammbelastung maßgebend wird.
Um Hemmungen der Nitrifikation durch zeitweise auftretende erhöhte Ammoniakgehalte auszuschließen, ist eine pH-Regelung erforderlich.
Die im Zulauf vorhandenen Kohlenstoffverbindungen wurden sehr gut zur Denitrifikation ausgenutzt: Bei BSB5/N-Verhältnissen oberhalb 2/1 konnte eine sehr weitgehende Denitrifikation erreicht werden. Um die Ablaufwerte oxidierter Stickstoffverbindungen unter 100 mg/L zu halten, sind aufgrund der hohen Stickstoffgehalte in Sickerwässern Rücklaufverhältnisse von 10 bis 20 Q erforderlich.
Aus den Untersuchungen wird der Schluß gezogen, das im Hinblick auf eine wirtschaftliche Auslegung der aeroben biologischen Sickerwasserreinigungsanlage die anaerobe Vorbehandlung des Sickerwassers anzustreben ist. Um die bei externen Anaerobreaktoren zu erwartenden Probleme auszuschließen, sollte diese anaerobe Vorbehandlung in den Deponiekörper integriert werden.