Biologische Phosphorelimination: Einflußparameter, Randbedingungen, Verfahrensoptimierung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Bochum
Ges. zur Förderung d. Lehrstuhls f. Siedlungswasserwirtschaft u. Umwelttechnik an d. Ruhr-Univ. Bochum e.V.
1992
|
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe Siedlungswasserwirtschaft
23 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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Internformat
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I
INHALTVERZEICHNIS
SEITE
1.
BEGRENZUNG
DER
PHOSPHOREINTRAEGE
AUS
KOMMUNALEN
KLAERWERKEN
ALS
ESSENTIELLES
REINIGUNGSZIEL
DER
WEITERGEHENDEN
ABWASSERREINIGNUG
1
1.1
RECHTLICHE
VORGABEN
5
1.2
TECHNISCHE
VORGABEN
7
1.2.1
HERKUNFT
UND
VORKOMMEN
VON
PHOSPHOR
UND
SEINEN
VERBINDUNGEN
IM
ABWASSER
7
1.2.2
VERFAHRENSTECHNISCHE
MOEGLICHKEITEN
ZUR
WEITGEHENDEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
8
1.2.3
VERFAHRENSTECHNISCHE
VORAUSSETZUNGEN
UND
NOTWENDIGE
BZW.
WESENTLICHE
PROZESSBEDINGUNGEN
FUER
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
8
1.2.4
BEKANNTE
VERFAHRENSTECHNISCHE
KONZEPTE/VERFAHREN
ZUR
BIOLOGISCHEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
9
1.2.5
EINORDNUNG
DER
BIOLOGISCHEN
UND
CHEMISCHEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
IN
DIE
VERFAHRENS
TECHNISCHEN
KONZEPTE
KOMMUNALER
KLARWERKE
ZUR
WEITERGEHENDEN
ABWASSERREINIGUNG
MIT
DEN
PROZESSZIELEN
DER
WEITGEHENDEN
BEGRENZUNG
DER
PHOSPHOR
UND
STICKSTOFFEINTRAEGE
IN
DIE
AUFNEHMENDEN
GEWAESSER
9
2.
AUFGABE
UND
ZIELSETZUNG,
PRAEMISSEN
UND
RESTRIKTIONEN
13
2.1
AUFGABEN
UND
ZIELSETZUNG
13
2.2
ABGRENZUNGEN
14
2.3
VORGEHENSWEISE
15
3.
PROZESS
DER
BIOLOGISCHEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
19
3.1
MECHANISMEN
FUER
EINE
BIOLOGISCHE
PHOSPHOR-ELIMINATION
19
3.1.1
"NORMALE"
BIOLOGISCHE
PHOSPHOR-ELIMINATION
19
3.1.2
"ERHOEHTE"
BIOLOGISCHE
PHOSPHOR-ELIMINATION
19
II
SEITE
3.1.3
VERFAHRENSTECHNISCHE
VORAUSSETZUNGEN
UND
NOTWENDIGE
BZW.
WESENTLICHE
PROZESSBEDINGUNGEN
FUER
EINE
ERHOEHTE
BIOLOGISCHE
PHOSPHOR
ELIMINATION
21
3.2
BEKANNTE
VERFAHRENSTECHNISCHE
KONZEPTE/VERFAHREN
ZUR
BIOLOGISCHEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
21
3.2.1
HAUPTSTROMVERFAHREN
27
3.2.2
NEBENSTROMVERFAHREN
29
3.2.3
KOMBINIERTE
VERFAHREN
30
3.3
DAS
PHOREDOX-(HAUPTSTROM-)VERFAHREN
ALS
GRUNDLAGE
ZUR
MOEGLICHST
WEITGEHENDEN
BIOLOGISCHEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
32
4.
BIOLOGISCHE
GRUNDLAGEN
ZUR
WEITERGEHENDEN
ABWASSERREINIGUNG
34
4.1
STICKSTOFFELIMINATION
34
4.1.1
NITRIFIKATION
34
4.1.2
DENITRIFIKATION
36
4.2
GRUNDLAGEN
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
40
4.2.1
BIOCHEMISCHE
MECHANISMEN
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
40
4.2.2
P-SPEICHERNDE
BAKTERIEN
IM
BELEBTSCHLAMM
46
4.2.3
EINFLUSS
DER
PROZESSTEMPERATUR
AUF
DIE
BIOLOGISCHEN
PROZESSE
47
4.2.4
KINETIK
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
49
4.2.4.1
PHOSPHAT-RUCKLOSUNG
49
4.2.4.1.1
DER
EINFLUSS
DES
SUBSTRATANGEBOTS
AUF
DIE
P-RUCKLOSUNG
49
4.2.4.1.2
DER
EINFLUSS
VON
NITRAT
AUF
DIE
P-RUCKLOSUNG
51
4.2.4.1.3
EINFLUSS
DER
PROZESSTEMPERATUR
AUF
DIE
P-RUECKLOSUNG
53
4.2.4.1.4
DER
EINFLUSS
DES
PH-WERTES
AUF
DIE
P-RUCKLOSUNG
55
4.2.4.2
PHOSPHAT-AUFNAHME
56
4.2.4.2.1
EINFLUESSE
DER
P-RUECKLOSUNG
AUF
DIE
P-AUFNAHME
56
III
SEITE
4.2.4.2.2
EINFLUSS
DER
PROZESSTEMPERATUR
AUF
DIE
P-AUFNAHME.
57
4.2.4.2.3
EINFLUSS
DES
PH-WERTES
AUF
DIE
P-AUFNAHME
57
4.2.5
BIOCHEMISCHES
MODELL
ZUM
PHOSPHATKREISLAUF
BEI
OBLIGAT
AEROBEN
POLYPHOSPHAT
SPEICHERNDEN
BAKTERIEN
58
4.3
ZUSAMMENWIRKEN
DER
BIOCHEMISCHEN
VORGAENGE
MIT
DER
P-ELIMINATION
DURCH
CHEMISCHE
FAELLUNG
66
4.4
WECHSELWIRKUNGEN
ZWISCHEN
BIOLOGISCHER
P-ELIMINATION
EINERSEITS
UND
STICKSTOFF
ELIMINATION
ANDERERSEITS
68
4.4.1
AUSWIRKUNGEN
DER
NITRIFIKATION
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
68
4.4.2
RUCKWIRKUNG
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
AUF
DIE
NITRIFIKATION
68
4.4.3
AUSWIRKUNGEN
DER
DENITRIFIKATION
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
69
5.
EINFLUSSFAKTOREN
AUF
DAS
PHOREDOX-VERFAHREN
IM
HINBLICK
AUF
DIE
PHOSPHOR
UND
STICKSTOFFELIMINATION
70
5.1
EINFLUSS
VON
SCHLAMMBELASTUNG
BZW.
SCHLAMMALTER
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
70
5.2
EINFLUSS
DES
VERHAELTNISSES
VON
NG
ES
/BSB
5
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
PHOSPHOR-ELIMINATION
71
5.3
EINFLUSS
DER
KONZENTRATION
VON
BSB
5
UND
CSB
AUF
DIE
P-RUCKLOSUNG,
DIESE
ALS
VORAUSSETZUNG
FUER
EINE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
72
5.4
EINFLUSS
DER
VERRINGERUNG
DER
NITRAT-KONZENTRATION
DURCH
EINE/DIE
DENITRIFIKATION
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
73
5.5
EINFLUSS
DER
KONTAKTZEIT
IM
ANAEROBEN
BECKEN
AUF
DIE
P-RUCKLOSUNG,
DIESE
ALS
VORAUSSETZUNG
FUER
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
74
5.6
EINFLUSS
DER
SAUERSTOFFKONZENTRATION
IM
AEROBEN
BECKEN
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
76
IV
SEITE
6.
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
78
6.1
BESCHREIBUNG
DER
VERSUCHSANLAGE
78
6.2
HERKUNFT
UND
BESCHAFFENHEIT
DES
ROHABWASSERS
83
6.3
PROBENAHME,
ANALYTIK
85
6.4
UNTERSUCHUNGSPROGRAMM
88
6.5
BESCHREIBUNG
DER
LABOR-BATCH-VERSUCHE
89
6.5.1
VERSUCHSMETHODIK
90
7.
BATCH-UNTERSUCHUNGEN
ZUR
AUFKLAERUNG
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
93
7.1
KINETIK
DER
P-RUECKLOSUNG
UND
DER
P-AUFNAHME
93
7.1.1
ERMITTLUNG
DER
REAKTIONSORDNUNG
DER
P-RUCKLOSUNG
UND
P-AUFNAHME
93
7.1.2
P-RUCKLOSUNGS
UND
P-AUFNAHMEGESCHWINDIGKEIT
97
7.1.2.1
P-RUCKLOSUNGSGESCHWINDIGKEIT
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
SUBSTRATART
98
7.1.2.2
P-RUCKLOSUNGSGESCHWINDIGKEIT
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
ANFAENGLICHEN
SUBSTRATKONZENTRATION
101
7.1.2.3
STANDARTISIERTE
MESSUNG VON V_,YY
V,
H
UND
K,
101
ILLCL C
F
OLL
7.1.2.4
ERMITTLUNG
DER
TEMPERATURKOEFFIZIENTEN
DER
KINETISCHEN
PARAMETER
BEI
DER
P-RUCKLOSUNG
UND
DER
P-AUFNAHME
104
7.1.3
AUFNAHME
ORGANISCHER
STOFFE
DURCH
DIE
P-SPEICHERNDEN
ORGANISMEN
BEI
DER
P-RUCKLOESUNG
108
7.1.4
EINFLUSS
DER
SUBSTRATE
AUF
DIE
P-AUFNAHME
110
7.1.5
EINFLUSS
DER
ANFAENGLICHEN
P0
4
-P-KONZENTRATION
AUF
DIE
P-AUFNAHME
112
7.2
VERGLEICH
DER
SCHLAMMAKTIVITAET
ZWISCHEN
DEM
PHOREDOX-VERFAHREN
(HAUPTSTROMVERFAHREN)
UND
DEM
PHOSTRIP-VERFAHREN
(NEBENSTROMVERFAHREN)
114
7.3
SCHLAMMAKTIVITAT
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
ACETAT-KONZENTRATION
IM
ANAEROBEN
MILIEU
UND
DER
PHOSPHAT-KONZENTRATION
IM
AEROBEN
MILIEU
116
7.4
ZUSAMMENHANG
ZWISCHEN
DER
P-RUECKLOESUNG
UND
DER
P-AUFNAHME
IM
HINBLICK
AUF
DEN
STOFFWECHSELVORGANG
SOWIE
AUF
DEN
ZUGEHOERIGEN
ENERGIEHAUSHALT
119
V
SEITE
7.5
EIN
WEITERENTWICKELTES
BIOCHEMISCHES
MODELL
125
7.6
ANWENDUNGEN
DES
ENTWICKELTEN
MODELLS
IN
DER
PRAXIS
128
7.6.1
ROLLE
DES
SCHLAMMALTERS
BEI
DER
BIOLOGISCHEN
PHOSPHOR-ELIMINATION
128
7.6.2
VERLAENGERUNG
DER
AUFENTHALTS
BZW.
KONTAKTZEIT
IM
ANAEROBEN
MILIEU
129
7.6.3
DAS
PHAENOMEN
DER
P-RUCKLOSUNG
BEI
DER
ZUDOSIERUNG
VON
ACETAT
IM
AEROBEN
BECKEN
130
7.6.4
P-AUFNAHME
UND
P-RUCKLOSUNG
IM
ANOXISCH.EN
MILIEU
132
8.
VERSUCHSERGEBNISSE
DES
PHOREDOX-VERFAHRENS
135
8.1
BETRIEBSPARAMETER
135
8.2
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
140
8.2.1
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
IN
DEN
EINZELNEN
VERSUCHSPHASEN
140
8.2.2
P-UMSETZUNGSGESCHWINDIGKEIT
IN
DER
VERSUCHSANLAGE
146
8.2.3
STUENDLICHE
UND
TAEGLICHE
SCHWANKUNGEN
DER
P-KONZENTRATIONEN
DES
ZULAUFS
UND
DES
ABLAUFS
148
8.2.4
VORKOMMEN
UND
ZUSAMMENSETZUNG
VON
PHOSPHOR
IM
ABLAUF
DER
VERSUCHSANLAGE
NACH
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATIONM
150
8.2.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
P-ELIMINATION
154
8.3
ERGEBNISSE
DER
STICKSTOFFELIMINATION
IN
DEN
DURCHGEFUHRTEN
UNTERSUCHUNGEN
156
8.3.1
ERGEBNISSE
DER
AMMONIFIKATION
IN
DEN
DURCH
GEFUHRTEN
UNTERSUCHUNGEN
156
8.3.2
ERGEBNISSE
DER
NITRIFIKATION
IN
DEN
DURCHGEFUHRTEN
UNTERSUCHUNGEN
157
8.3.3
ERGEBNISSE
DER
DENITRIFIKATION
IN
DEN
DURCHGEFUHRTEN
UNTERSUCHUNGEN
158
8.4
SCHLAMMEIGENSCHAFTEN
UND
SCHLAMM
BESCHAFFENHEIT
DER
BEI
EINER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
ANFALLENDEN
KLARSCHLAMME
159
8.4.1
SCHLAMMINDEX
160
VI
SEITE
8.4.2
UBERSCHUSSSCHLAMMPRODUKTION
AUS
DER
BIO
LOGISCHEN
ABWASSERREINIGUNG
MIT
ERHOEHTER
BIOLOGISCHER
P-ELIMINATION
160
9.
MATHEMATISCHES
MODELL
ZUR
BESCHREIBUNG
DER
BIO
LOGISCHEN
P-ELIMINATION
ANHAND
VON
UNTERSUCHUNGEN
DER
KINETISCHEN
PARAMETER
IM
PHOREDOX-VERFAHREN
162
9.1
ALLGEMEINES
162
9.2
DARSTELLUNG
DES
MATHEMATISCHEN
MODELLS
164
9.3
ERMITTLUNG
DER
KINETISCHEN
PARAMETER
IN
LABOR
BATCH-UNTERSUCHUNGEN
168
9.4
ERMITTLUNG
DER
KINETISCHEN
PARAMETER
IM
STATIONAEREN
ANLAGENBETRIEB
177
9.5
VERGLEICH
DER
IN
DEN
KAPITELN
9.3
UND
9.4
ERMITTELTEN
KINETISCHEN
PARAMETER
185
9.6
VERGLEICH
DER
PO4
-P-ABLAUFWERTE
ZWISCHEN
DEN
RECHENWERTEN
AUS
DER
SIMULATION
UND
DEN
MESSWERTEN
AUS
DEM
BETRIEB
DER
VERSUCHSANLAGE
188
9.7
BEZIEHUNG
ZWISCHEN
DEN
KINETISCHEN
PARAMETERN,
DER
BSB
5
-KONZENTRATION
UND
DEN
NG
ES
/BSB
5
-VERHALTNISSEN
DES
ZULAUFS
190
9.8
EINFLUSS
DER
BSB5
-KONZENTRATION
AUF
DIE
MODELLRECHNUNG
191
9.9
PO
4
-P-RESTKONZENTRATIONEN
NACH
EINER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
193
9.10
DER
EINFLUSS
DER
AUFENTHALTSZEIT
IM
ANAEROBEN
REAKTOR
AUF
DIE
PO
4
-P-ABLAUFWERTE
BEI
DEN
VERSCHIEDENEN
NG
ES
/BSB
5
-VERHALTNISSEN
194
10.
SPEZIELLE
EINFLUSSFAKTOREN
FUER
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
BEIM
PHOREDOX-VERFAHREN
UND
WECHSELWIR
KUNGEN
ZWISCHEN
BIOLOGISCHER
P
UND
N-ELIMINATION
199
10.1
EINFLUSS
DER
ZULAUFQUALITAT
BZW.
ZULAUF
ZUSAMMENSETZUNG
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
199
10.1.1
EINFLUSS
DES
NG
ES
/BSB
5
-VERHALTNISSES
IM
ZULAUF/PROZESS-INPUT
199
10.1.2
EINFLUSS
DES
PG
ES
/BSB
5
-VERHALTNISSES
IM
ZULAUF/PROZESS-INPUT
202
VII
SEITE
10.2
EINFLUSS
DES
SCHLAMMALTERS
204
10.2.1
EINFLUSS
DES
SCHLAMMALTERS
AUF
DIE
P-ELIMINATIONSGRADE
UND
DIE
P-ABLAUFWERTE
204
10.2.2
EINFLUSS
DES
SCHLAMMALTERS
AUF
DEN
P-GEHALT
DES
SCHLAMMES
205
10.3
P-ELIMINATION
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
P-RUCKLOESUNG
206
10.4
EINFLUSS
DER
TEMPERATUR
208
10.5
EINFLUSS
DER
SCHLAMMKONZENTRATION
210
10.6
EINFLUSS
DES
PH-WERTES
212
10.7
WECHSELWIRKUNGEN
ZWISCHEN
BIOLOGISCHER
P-ELIMINATION
EINERSEITS
UND
STICKSTOFF
ELIMINATION
ANDERERSEITS
213
10.7.1
AUSWIRKUNG
DER
NITRIFIKATION
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
213
10.7.2
RUCKWIRKUNG
DER
BIOLOGISCHEN
P-ELIMINATION
AUF
DIE
NITRIFIKATION
214
10.7.3
AUSWIRKUNGEN
DER
DENITRIFIKATION
AUF
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
215
11.
ERPROBUNG
DES
ZWEISTUFIGEN
AO-ANO-SYSTEMS
217
11.1
AUFBAU
UND
FUNKTION
DER
VERSUCHSANLAGE
217
11.2
ERGEBNISSE
DER
P-ELIMINATION
219
11.3
ERGEBNISSE
DER
STICKSTOFFELIMINATION
222
11.4
WECHSELWIRKUNGEN
VON
P-ELIMINATION
UND
STICKSTOFF-ELIMINATION
IM
ZWEISTUFIGEN
AO-ANO-SYSTEM
SOWIE
ASPEKTE
IHRER
OPTIMIERUNG
223
11.5
SCHLAMMBESCHAFFENHEIT
224
12.
ERPROBUNG
DES
PHOREDOX-VERFAHRENS
MIT
CHEMISCHER
TEILFAELLUNG
ALS
KOMBINIERTES
VERFAHREN
225
12.1
AUFBAU
UND
FUNKTION
DER
VERSUCHSANLAGE
225
12.2
VERSUCHSPHASEN
UND
DEREN
ZUGEHOERIGE
BETRIEBSPARAMETER
227
12.3
P-ELIMINATIONSLEISTUNG
UND
DIE
PROZESSSTABILITAET
DES
VERFAHRENS
229
VIII
SEITE
12.4
P-MASSENBILANZ
FUER
DAS
GESAMTE
UNTERSUCHTE
SYSTEM
234
12.5
P-ELIMINATION
IN
ABHAENGIGKEIT
VOM
VERFAHREN
FUER
DIE
ZUDOSIERUNG
VON
FECL
3
ALS
FALLMITTEL
236
12.6
P-ELIMINATION
IN
ABHAENGIGKEIT
VOM
SS-WERT
238
12.7
ERGEBNISSE
DER
STICKSTOFF-ELIMINATION
239
12.8
BESCHAFFENHEIT
DER
ANFALLENDEN
KLARSCHLAMME
242
12.9
BETRIEB
UND
STEUERUNG
243
13.
FOLGERUNG
FUER
DIE
PRAXIS
245
13.1
BEWERTUNG DER
UNTERSUCHTEN
VERFAHREN
IM
HINBLICK
AUF
IHRE
PRAKTISCHE
ANWENDUNG
245
13.2
REDUZIERUNG
DER
SUSPENSA-REST-BELASTUNG
AUS
GROSSTECHNISCHEN
ANLAGEN
248
13.3
HINWEISE
ZUR
AUSLEGUNG
UND
BEMESSUNG
DER
REAKTOREN
FUER
DIE
BIOLOGISCHE
P-ELIMINATION
250
14.
ZUSAMMENFASSUNG
260
LITERATURVERZEICHNIS
269
VERZEICHNIS
DER
BILDER
287
VERZEICHNIS
DER
TABELLEN
297
VERZEICHNIS
DER
WICHTIGSTEN
ABKUERZUNGEN
301
ANHANG
1-4
305 |
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