Nutzung interner Kohlenstoffquellen bei der Stickstoffelimination in mehrstufigen Kläranlagen:
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG 1
2 ZIELSETZUNG DER ARBEIT 5
3 MEHRSTUFIGE BIOLOGISCHE ABWASSERREINIGUNG 6
3.1 AUFLOESUNG DER PROZESSKETTE 6
3.1.1 PROZESSE UND PROZESSBEDINGUNGEN 6
3.1.2 EINSTUFIGE UND MEHRSTUFIGE VERFAHRENSFAHRUNG G
3.2 UMSETZUNG VON ORGANISCH! VERBINDUNGEN 10
3.2.1 SUBSTRATEIGENSCHAFTEN 10
3.2.2 BIOSORPTION UND HYDROLYSE
11
3.2.3 CSB-ELIMINATION IN EINER HOCHLASTSTUFE
14
3.2.4 OBERSCHUSSSCHLAMMPRODUKTION UND SAUERSTOFFBEDARF _
15
3.3 UMSETZUNG VON STICKSTOFF 17
3.3.1 INKORPORATION VON STICKSTOFF
17
3.3.2 GRUNDLAGEN DER NITRIFIKATION UND DENITRIFIKATION 19
3.3.3 GRUNDSAETZLICHES ZUR BEMESSUNG DER DENITRIFIKATION 23
3.3.4 STICKSTOFFBILANZEN IN EIN- UND ZWEISTUFIGEN SYSTEMEN 26
4 STICKSTOFFELIMINATION IN MEHRSTUFIGEN SYSTEMEN 30
4.1 LOESUNGSANSAETZE FUER MEHRSTUFIGE SYSTEME - UEBERSICHT 30
4.2 DENITRIFIKATION IN DER BESTEHENDEN ZWEITEN STUFE 31
4.3 VORGESCHALTETE DENITRIFIKATION IN DER ERSTEN STUFE 34
4.3.1 ANWENDUNGSBEISPIELE UND VERFAHRENSTECHNISCHE ASPEKTE 34
4.3.2 REZIRKULATION ALS LIMITIERENDES ELEMENT 36
4.3.3 KAPAZITAET DER ZWISCHENKLAERUNG UND REZIRKULATIONSTRATEGIEN
39
4.3.4 BEMESSUNGSANSAETZE FUER DIE VORGESCHALTETE DENITRIFIKATION 41
4.4 VERFAHREN MIT NACHGESCHALTETER DENITRIFIKATION 42
4.4.1 VERFAHRENSTECHNISCHE ASPEKTE 42
4.4.2 ANWENDUNGSBEISPIELE
43
4.4.3 INTERNE KOHLENSTOFFQUELLEN ZUR NACHGESCHALTETEN DENITRIFIKATION 44
4.5 NACHGESCHALTETE DENITRIFIKATION MIT BELEBTSCHLAMM 45
4.5.1 GRUNDPRINZIP
45
4.5.2 VERFAHRENSKONZEPTE UND
-VARIANTEN 46
4.5.3 BEMESSUNGSPARAMETER UND -MODELTE 48
5 KONSEQUENZEN UND KONZEPT 50
5.1 HYPOTHESE 50
5.2 METHODIK 51
5.2.1 UNTERSUCHUNGSBEDINGUNGEN
51
5.2.2 UNTERSUCHUNGSPROGRAMM 52
III
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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6 ERGEBNISSE DER EXPERIMENTELLEN ARBEITEN 55
6.1 BETRIEBSWEISE DER ERSTEN STUFE (KLAERANLAGE) 55
6.1.1 CSB-BELASTUNG UND -ELIMINATION 55
6.1.2 EINFLUSS DYNAMISCHER BELASTUNGSZUSTAENDE AUF DIE SCHLAMMAKTIVITAET
56
6.1.3 UEBERSCHUSSSCHLAMMANFALL 57
6.2 SCHLAMMDOSIERUNG UND SCHLAMMEIGENSCHAFTEN (PILOTANLAGE)
6.2.1 CHARAKTERISIERUNG DER SCHLAMMZUGABESTRATEGIEN
6.2.2 FESTSTOFFGEHALT UND SCHLAMMPRODUKTION
6.2.3 SCHLAMMVERWEILZEIT
6.2.4 ABSETZBARKEIT UND TRUEBUNG
57
57
59
62
63
6.3 DENITRIFIKATION MIT BELEBTSCHLAMM ALS SUBSTRAT- UND ORGANISMENQUELLE
(PILOTANLAGE) 66
6.3.1 DENITRIFIKATIONSIEISTUNG DES UNTERSUCHTEN SYSTEMS 66
6.3.2 TAGESZEITLICHE SCHWANKUNGEN DER DENITRIFIKATIONSLEISTUNG 68
6.3.3 EINFLUSS DES SUBSTRAT- BZW. NITRATANGEBOTS 71
6.3.4 TEMPERATUREINFLUSS 73
6.4 EINFLUSS DER SCHLAMMDOSIERUNG AUF DIE CSB- UND NH4-N-
ABLAUFKONZENTRATIONEN 75
6.4.1 BEGRIFFSDEFINITION .RUECKBELASTUNG" 75
6.4.2 ERGEBNISANALYSE AUF DER BASIS VON MASSENBILANZEN 76
7 DISKUSSION UND BEWERTUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE 81
7.1 VERSUCHSERGEBNISSE IM UEBERBLICK 81
7.2 DENITRIFIKATION MIT BELEBTSCHLAMM ALS INTERNE KOHLENSTOFFQUELLE 83
7.2.1 ENDOGENE UND SUBSTRATABHAENGIGE DENITRIFIKATION 84
7.2.2 ABSCHAETZUNG DES GESPEICHERTEN CSB-ANTEIIS 86
7.2.3 UEBERLEGUNGEN ZUM EINFLUSS DER SCHLAMMBELASTUNG DER ERSTEN STUFE 87
7.3 SCHLAMMEIGENSCHAFTEN UND ABLAUFQUALITAET 89
7.3.1 HERKUNFT DER TRUEBUNG 89
7.3.2 RUECKLOESUNG UND VERSCHLEPPUNG VON AMMONIUM 90
7.4 WERTUNG DER EINFLUSSGROESSEN
1 92
8 SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DIE BEMESSUNG UND GESTALTUNG DES
MEHRSTUFIGEN GESAMTSYSTEMS 94
8.1 VERFAHRENSTECHNISCHE UMSETZUNG DER UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE 94
8.1.1 VARIANTE A ("SCHLAMMAUSTAUSCH") 94
8.1.2 VARIANTE B ("SEKUNDAERE NUTZUNG DES UEBERSCHUSSSCHLAMMS") 95
8.2 BESCHREIBUNG EINES EINFACHEN MODELLS ZUR BEMESSUNG DER
NACHGESCHALTETEN DENITRIFIKATION
MIT BELEBTSCHLAMM 97
8.2.1 VORBEMERKUNG 97
8.2.2 BEMESSUNG DES DENITRIFIKATIONSVOLUMENS UND DER ERFORDERLICHEN
SCHLAMMDOSIERUNG 98
8.2.3 EINFLUSS DER SCHLAMMDOSIERUNG AUF DIE ABLAUFQUALITAET 102
8.3 SYSTEMGESTALTUNG UND PROZESSKONFIGURATION 106
8.3.1 GESTALTUNG DES GESAMTKONZEPTS 106
8.3.2 EMPFEHLUNGEN ZUR OPTIMIERUNG DER PROZESSFUEHRUNG 109
9
IV
LITERATUR
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