Handbuch Des Umweltschutzes Und Der Umweltschutztechnik: Band 4: Additiver Umweltschutz: Behandlung Von Abwässern

ISBN-13: 9783642646171 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 701 str.

Heinz Brauer

Opis

Band 4 kann als Fortsetzung von Band 3 verstanden werden. Er enthalt die Strategie zur Reduzierung und Rezyklierung von Abwassern und beschreibt die modernen Umweltschutzmoglichkeiten in kommunalen und industriellen Klaranlagen. Die weiteren Teile befassen sich mit Hochleistungsverfahren fur die biologische Behandlung hochbelasteter industrieller Abwasser sowie den mechanischen, thermischen und chemischen Verfahren zur Abwasserbehandlung."

Spis treści

zu Band 4: Additiver Umweltschutz: Behandlung von Abwässern.- 1 Abwasservermeidung.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Gesetzliche Grundlagen.- 1.2.1 Mindestanforderungen an die Einleitung von Abwasser.- 1.2.2 Zum Begriff der gefährlichen Stoffe im Sinne des § 7 a WHG.- 1.2.3 Anforderungen an die Abwasserableitung für Indirekteinleiter.- 1.3 Ganzheitlicher betrieblicher Umweltschutz.- 1.4 Abwasserbehandlung End-of-the-Pipe oder am Ort des Anfalls bzw. vor der Vermischung.- 1.5 Stoffflußanalyse.- 1.5.1 Herangehensweise im Abwasserbereich.- 1.5.2 Wasser-Abwasserbilanz.- 1.5.3 Analyse des Stoffflußes.- 1.5.4 Datenbeschaffung.- 1.6 Methodisches Vorgehen anhand von Beispielen.- 1.6.1 Lederherstellung.- 1.6.1.1 Prozeß-und Anlagenbeschreibung, Einsatzstoffe.- 1.6.1.2 Gefährliche Stoffe.- 1.6.1.3 Übersicht abwasserlastsenkender Maßnahmen.- 1.6.2 Chemische Produktion.- 1.6.2.1 Vorbemerkungen.- 1.6.2.2 Zur Anwendung von Anhang 22 der Rahmen-AbwasserVwV.- 1.6.2.3 Beispiel LEUNA-WERKE AG.- 1.6.3 Siebdruck.- 1.6.3.1 Vorbemerkungen.- 1.6.3.2 Abwasser aus der Reproabteilung/Fotolabor.- 1.6.3.3 Abwasser aus der Siebreinigung und -entSchichtung.- 1.6.3.4 Absehbare zukünftige Entwicklungen.- Literatur.- 2 Abwasserreinigung bis zur Rezyklierfähigkeit.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Verpflichtung zum Wasserkreislauf.- 2.3 Leistung und Grenzen der biologischen Abwasserbehandlung.- 2.3.1 Anforderungen an Hochleistungs-Bioreaktoren.- 2.3.2 Kennzeichnung biologischer Abbauprozesse.- 2.3.3 Aerober biologischer Abbau von organischen Schadstoffen.- 2.3.4 Biologischer Abbau von Ammonium.- 2.3.5 Anaerober biologischer Abbau von organischen Schadstoffen mit Biogasproduktion.- 2.4 Kreislauf des Wassers in einem Produktionsbetrieb.- 2.4.1 Allgemeine Zielsetzung.- 2.4.2 Produktion und Behandlung des Abwassers.- 2.4.2.1 Strukturierung des Produktionsprozesses.- 2.4.2.2 Eingangsstufe.- 2.4.2.3 Stoff- und Energiewandlungsstufen.- 2.4.2.4 Produktstufe.- 2.4.2.5 Abwasserbehandlungsstufen.- 2.5 Grob- oder Vorreinigungsstufe.- 2.6 Fein- oder Nachreinigungsstufe.- Abkürzungen.- Literatur.- 3 Aufbau und Wirkungsweise kommunaler und industrieller Kläranlagen.- 3.1 Abwassermengen.- 3.1.1 Häusliches Schmutzwasser.- 3.1.2 Fremdwasser.- 3.1.3 Gewerbliches und industrielles Schmutzwasser.- 3.1.4 Regenwasser.- 3.1.5 Abwassersammlung und-ableitung.- 3.2 Abwasserinhaltsstoffe und Abwasserbeschaffenheit kommunaler Abwässer.- 3.2.1 Organische Belastung.- 3.2.2 Nährstoffe.- 3.2.3 Sonstige Inhaltsstoffe 98 3.3 Inhaltsstoffe und Beschaffenheit industrieller Abwässer.- 3.3.1 Organische Belastung.- 3.4 Auswirkungen von Abwasserinhaltsstoffen auf Gewässer.- 3.4.1 Einflüsse auf den Sauerstoffhaushalt.- 3.4.2 Toxische Einflüsse.- 3.4.3 Sonstige biozönotische Einflüsse.- 3.5 Gesetzliche Grundlagen der Abwasserentsorgung.- 3.6 Genereller Aufbau kommunaler Kläranlagen.- 3.6.1 Grundlagen.- 3.6.2 Behandlung und Beseitigung der Feststoffe.- 3.6.3 Erweiterung der Grundoperation der biologischen Abwasserreinigung zur Stickstoffelimination.- 3.6.4 Erweiterung der Grundoperation der biologischen Abwasserreinigung um Phosphorelimination.- 3.6.4.1 Verfahren der Fällung/Flockung.- 3.6.4.2 Weitergehende biologische Phosphorelimination.- 3.6.5 Abwasserbehandlung im ländlichen Raum.- 3.6.5.1 Entwässerungssysteme.- 3.6.5.2 Abwasserreinigung.- 3.7 Besonderheiten industrieller Aufbereitungsverfahren.- Abkürzungen.- Literatur.- 4 Abscheidung von Feststoffen aus Abwässern.- 4.1 Siebe und Rechen.- 4.2 Sedimentationsverfahren.- 4.2.1 Grundlagen der Sedimentation.- 4.2.2 Sandfänge.- 4.2.2.1 Langsandfang.- 4.2.2.2 Belüfteter Sandfang.- 4.2.3 Absetzbecken.- 4.2.3.1 Horizontal durchflossene Absetzbecken.- 4.2.3.2 Vertikal durchflossene Absetzbecken.- 4.2.3.3 Bemessung.- Abkürzungen.- Literatur.- 5 Mikrowelle Grundlagen zur biologischen Abwasserbehandlung.- 5.1 Abbau biologisch verwertbarer Stoffe des Abwassers durch Selbstreinigung.- 5.2 Energiestoffwechsel und Wachstum von Mikroorganismen.- 5.2.1 Energiestoffwechsel.- 5.2.1.1 Chemotropher Energiegewinn.- 5.2.1.2 Phototropher Energiestoffwechsel.- 5.2.2 Wachstum.- 5.2.2.1 Statische Kultur.- 5.2.2.2 Kontinuierliche Kultur.- 5.2.3 Adaptation an wechselnde Umweltbedingungen.- 5.3 Aerobe Abwasserbehandlung.- 5.3.1 Belebungsverfahren.- 5.3.1.1 Abbau organischer Schmutzstoffe.- 5.3.1.2 Mikrobielle Oxidation und Reduktion von Stickstoffverbindungen.- 5.3.1.3 Mikrobielle Oxidation von Schwefelverbindungen.- 5.3.1.4 Weitergehende biologische Phosphorentfernung.- 5.3.2 Biofilm und Flockenbildung.- 5.3.3 Mikroorganismen im Belebungsbecken.- 5.3.4 Bläh- und Schwimmschlammbildner.- 5.3.5 Krankheitserreger im Abwasser.- 5.3.6 Tropfkörper.- 5.4 Anaerobe Abwasserreinigung.- 5.4.1 Methanbildung.- 5.4.2 Sulfatatmung (Desulfurikation).- 5.5 Pflanzenkläranlagen.- 5.5.1 Teichverfahren.- 5.5.2 Bepflanzte Bodenfilter.- Abkürzungen.- Literatur.- 6 Aerobe Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung.- 6.1 Tropfkörperverfahren.- 6.1.1 Verfahrensbeschreibung.- 6.1.2 Füllmaterial.- 6.1.3 Tropfkörperhöhe.- 6.1.4 Belüftung.- 6.1.5 Reinigungsleistung.- 6.1.6 Betrieb.- 6.1.7 Bemessung.- 6.1.8 Tauchkörper.- 6.2 Belebungsverfahren.- 6.2.1 Verfahrensbeschreibung.- 6.2.2 Beckenformen und Strömungsverhältnisse.- 6.2.3 Belüftungseinrichtungen.- 6.2.3.1 Druckbelüftung.- 6.2.3.2 Oberflächenbelüfter.- 6.2.4 Reinigungsleistung.- 6.2.5 Betrieb.- 6.2.6 Bemessung.- 6.2.6.1 Bemessung nach ATV-A 131.- 6.2.6.2 Bemessung nach dem Hochschulansatz.- 6.2.6.3 Bemessung nach Pöpel.- 6.2.6.4 IAWPRC-Modell.- 6.2.7 Sonderverfahren.- 6.2.7.1 Belebungsverfahren mit Sauerstoffbegasung.- 6.2.7.2 Kombinierte Verfahren.- 6.2.7.3 Biofilter.- 6.2.7.4 Wirbelbettreaktoren.- Abkürzungen.- Literatur.- 7 Anaerobe Verfahren zur biologischen Abwasserbehandlung.- 7.1 Zielsetzung der anaeroben Schlammstabilisierung.- 7.2 Zielsetzung der anaeroben Abwasserbehandlung.- 7.3 Grundlagen.- 7.4 Milieueinflüsse.- 7.4.1 Temperatur.- 7.4.2 pH-Wert.- 7.4.3 Durchmischung.- 7.4.4 Substratzusammensetzung.- 7.4.5 Hemmende und toxische Stoffe.- 7.5 Reaktoren.- 7.5.1 Reaktoren zur Stabilisierung kommunaler Abwasserschlämme.- 7.5.2 Reaktoren zur anaeroben Abwasserbehandlung.- 7.5.2.1 Kontaktprozeß.- 7.5.2.2 Schlammbettreaktor.- 7.5.2.3 Festbettreaktoren.- 7.5.2.4 Schwebebett-und Wirbelbettreaktoren.- 7.5.3 Maschinentechnische Ausrüstung.- 7.6 Dimensionierung.- Abkürzungen.- Literatur.- 8 Biologische Behandlung von Abwässern mit schwerabbaubaren Inhaltsstoffen.- 8.1 Einleitung.- 8.2 Biologischer Abbau persistenter Abwasserinhaltsstoffe.- 8.2.1 Abwässer der teerverarbeitenden Industrie.- 8.2.2 Naphthalinsulfonsäuren.- 8.2.2.1 Naphthalinmonosulfonsäuren.- 8.2.2.2 Naphthalindisulfonsäuren.- 8.2.2.3 Amino- und Hydroxynaphthalinsulfonsäuren.- 8.2.3 Abwässer der Textilindustrie.- 8.2.4 Synthetische organische Komplexbildner.- 8.2.5 Abbau chlorierter Kohlenwasserstoffe.- 8.3 Ursachen für die Persistenz bestimmter Abwasserinhaltsstoffe.- 8.4 Konzepte zur Behandlung von Abwässern mit schwerabbaubaren Inhaltsstoffen.- 8.5 Einsatz von Spezialkulturen.- 8.5.1 Anreicherungstechniken zur Gewinnung von fremdstoffabbauenden Mikroorganismen.- 8.5.2 Immobilisierungsmethoden und Biofilmbildung.- 8.5.3 Trägermaterialien.- 8.5.4 Suboptimale Wachstumsbedingungen.- 8.6 Reaktoren zur Abwasserreinigung mit immobilisierten Mikroorganismen.- 8.6.1 Anaerobe Reaktoren.- 8.6.2 Aerobe Festbettreaktoren.- 8.6.3 Aerobe Fließbettreaktoren.- 8.7 Anwendungsbeispiele.- 8.7.1 Mikrobielle Reinigung komplexer naphthalinsulfonsäurehaltiger Prozeßabwässer.- 8.7.2 Biologischer Abbau problematischer organischer Inhaltsstoffe aus Teerraffinerie-Abwasser.- 8.7.3 Biologische Abwasseraufbereitung von Umlaufwässern aus Spritzkabinen der industriellen Fahrzeuglackierung.- 8.8 Zusammenfassung.- Abkürzungen.- Literatur.- 9 Hochleistungsverfahren und Bioreaktoren für die biologische Behandlung hochbelasteter industrieller Abwässer.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Aerobverfahren.- 9.2.1 Blasensäulenreaktor.- 9.2.2 Schlaufenreaktor.- 9.2.3 Hubstrahlreaktor.- 9.2.4 Festbettreaktor.- 9.2.5 Wirbelbettreaktor.- 9.2.6 Sonstige Reaktoren.- 9.2.7 Zusammenfassung Aerobverfahren.- 9.3 Anaerobverfahren.- 9.3.1 Blasensäulenreaktor.- 9.3.2 Schlaufenreaktor.- 9.3.3 Hubstrahlreaktor.- 9.3.4 Festbettreaktor.- 9.3.5 Wirbelbettreaktor.- 9.3.6 Zusammenfassung Anaerobverfahren.- Abkürzungen.- Literatur.- 10 Aerobe und anaerobe biologische Behandlung von Abwässern im Hubstrahl-Bioreaktor.- 10.1 Einleitung.- 10.2 Beschreibung des Hubstrahl- und des Pulsreaktors.- 10.2.1 Beschreibung des Hubstrahlreaktors für den aeroben biologischen Prozeß.- 10.2.1.1 Aufbau des Hubstrahlreaktors.- 10.2.1.2 Räumliche Strömung.- 10.2.1.3 Dispergierung der Luft und Sauerstoffeintrag.- 10.2.1.4 Sauerstofftransport in der Biosuspension.- 10.2.1.5 Leistungsbedarf des Hubstrahlreaktors.- 10.2.2 Beschreibung des Pulsreaktors für den anaeroben biologischen Prozeß.- 10.2.2.1 Aufbau des Pulsreaktors.- 10.2.2.2 Räumliche Strömung.- 10.2.2.3 Leistungsbedarf des Pulsreaktors.- 10.3 Aerobe biologische Elimination organischer Schadstoffe im Hubstrahlreaktor.- 10.3.1 Beschreibung des Prozesses.- 10.3.2 Verfahrenstechnische Prozeßparameter.- 10.3.3 Einige Ergebnisse für den aeroben biologischen Prozeß.- 10.3.3.1 Angaben zum Abwasser und zu den Untersuchungsbedingungen.- 10.3.3.2 Einfluß der Temperatur auf den Prozeß.- 10.3.3.3 Einfluß der Verweilzeit und der Schadstoffbelastung auf den Prozeß.- 10.3.3.4 Einfluß des Rücklaufverhältnisses auf den Prozeß.- 10.3.3.5 Einfluß der Hubfrequenz auf den Prozeß.- 10.3.3.6 Die Schlammbelastung.- 10.4 Biologische Elimination von Ammonium im Hubstrahlreaktor.- 10.4.1 Beschreibung des Prozesses.- 10.4.2 Beschreibung der Anlage.- 10.4.3 Ergebnisse für den Prozeß der Ammoniumelimination.- 10.4.3.1 Reduzierung der Kohlenwasserstoff-Verbindungen.- 10.4.3.2 Nitrifikation.- 10.4.3.3 Denitrifikation.- 10.5 Anaerobe biologische Elimination von organischen Schadstoffen mit Biogasproduktion.- 10.5.1 Beschreibung des anaeroben Prozesses.- 10.5.1.1 Einige allgemeine Eigenschaften des Prozesses.- 10.5.1.2 Biochemischer Ablauf des anaeroben Prozesses.- 10.5.1.3 Systematik der beteiligten Bakterien.- 10.5.2 Beschreibung der Anlagen.- 10.5.2.1 Einstufige Anlage.- 10.5.2.2 Zweistufige Anlage.- 10.5.3 Ergebnisse für die einstufige Anlage zur anaeroben Abwasserbehandlung mit Biogasproduktion.- 10.5.3.1 Angaben zum Abwasser und zu den Betriebsbedingungen.- 10.5.3.2 Biologischer Umsatzgrad.- 10.5.3.3 Produktion von Biogas.- 10.5.3.4 Zusammensetzung des Biogases.- 10.5.3.5 Vergleich der Gasproduktivität in verschiedenen Reaktoren.- 10.5.4 Ergebnisse für die zweistufige Anlage zur anaeroben Abwasserbehandlung mit Biogasproduktion und mit integrierter Ammoniumabscheidung.- 10.5.4.1 Angaben zum Abwasser.- 10.5.4.2 Ergebnisse für die Versäuerungsstufe.- 10.5.4.3 Ergebnisse für die Ammoniumabscheidung.- 10.5.4.4 Ergebnisse für die Methanisierungsstufe.- Abkürzungen.- Literatur.- 11 Kombination biologischer und physikochemischer Verfahren zur Elimination organischer Schadstoffe.- 11.1 Einleitung.- 11.2 Kombination aus biologischer Behandlungsstufe, Nanofiltration und chemischer Oxidation.- 11.2.1 Biologische Behandlungsstufe.- 11.2.2 Nanofiltration.- 11.3 Kombination aus biologischer Behandlungsstufe, Nanofiltration und Aktivkohle.- 11.4 Kombination aus biologischer Behandlungsstufe und Aktivkohle.- Abkürzungen.- Literatur.- 12 Thermische Verfahren zur Abwasserbehandlung.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Berechnungsgrundlagen.- 12.2.1 Verfahren mit Hilfsstoff.- 12.2.2 Verfahren ohne Hilfsstoff.- 12.3 Adsorption.- 12.3.1 Grundlagen.- 12.3.2 Adsorptionsverfahren.- 12.3.2.1 Spezifisches Anwendungsbeispiel.- 12.4 Extraktion.- 12.4.1 Grundlagen.- 12.4.2 Physikalische Extraktion.- 12.4.2.1 Typisches Anwendungsbeispiel.- 12.4.3 Chemische Extraktion.- 12.4.3.1 Typisches Anwendungsbeispiel.- 12.5 Strippen.- 12.5.1 Grundlagen.- 12.5.2 Strippverfahren.- 12.6 Eindampfung.- 12.6.1 Grundlagen.- 12.6.2 Anwendungsbeispiel.- 12.7 Kristallisation.- 12.7.1 Grundlagen.- 12.7.2 Kristallisationsverfahren.- 12.8 Zusammenfassung.- Abkürzungen.- Literatur.- 13 Mechanische Verfahren zur Abwasserbehandlung.- 13.1 Einleitung.- 13.2 Trennen nach Dichte und Partikeldurchmesser.- 13.2.1 Grundlagen zum Einsatz von Zentrifugen in der Abwasserbehandlung.- 13.2.2 Dekanter.- 13.2.3 Separatoren.- 13.2.4 Beispiel: Äquivalente Klärfläche.- 13.2.5 Grundlagen der Flotation.- 13.2.6 Druck-Entspannungs-Flotation.- 13.3 Trennen nach der Größe: Filtration.- 13.3.1 Grundlagen der Filtration.- 13.3.2 Druckfiltration in Filterpressen.- 13.3.3 Querstromfiltration mit Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen.- 13.3.4 Beispiel: Querstromfiltration.- 13.4 Trennen nach der Ladung.- 13.4.1 Grundlagen des Stofftransports in einem elektrischen Feld.- 13.4.2 Elektrodialyse.- 13.5 Trennen aufgrund der molekularen Beweglichkeit.- 13.5.1 Osmotischer Druck.- 13.5.2 Umkehrosmose.- 13.5.3 Beispiel: Meerwasser-Entsalzung.- Abkürzungen.- Formelzeichen.- Literatur.- 14 Chemische Verfahren zur Abwasserbehandlung.- 14.1 Flockung/Fällung.- 14.1.1 Grundlagen und Begriffe.- 14.1.1.1 Flockung.- 14.1.1.2 Fällung.- 14.1.1.3 Chemikalien.- 14.1.2 Verfahren und Anlagen.- 14.1.3 Anwendungsbeispiele.- 14.1.3.1 Metallsulfidfällung.- 14.1.3.2 Behandlung von Zellstoffabwasser.- 14.2 Oxidation/Reduktion.- 14.2.1 Grundlagen und Begriffe.- 14.2.2 Verfahren und Anlagen.- 14.2.3 Anwendungsbeispiele.- 14.2.3.1 Cyanidoxidation.- 14.2.3.2 Chromreduktion.- 14.2.3.3 Zementation.- 14.2.3.4 ElektrokatalytischeMetallabscheidung.- 14.3 Neutralisation/Fällungsneutralisation.- 14.3.1 Grundlagen und Begriffe.- 14.3.2 Verfahren und Anlagen.- 14.3.3 Anwendungsbeispiele.- Abkürzungen.- Literatur.- 15 Einsatz der Mikrofiltration zur Entfernung von Krankheitserregern und Phosphor aus Abwasser.- 15.1 Einleitung.- 15.2 Das Problem der Entfernung von Krankheitserregern und Phosphor: Möglichkeiten der Mikrofiltration.- 15.2.1 Entfernung von Krankheitserregern.- 15.2.2 Überlegungen zur Auswahl der Mikrofiltration.- 15.2.3 Entfernung von Phosphor.- 15.3 Das Funktionsprinzip der Mikrofiltration.- 15.3.1 Allgemeine Beschreibung.- 15.3.1.1 Vorversuche.- 15.3.1.2 Betriebscharakteristika/Systemauswahl.- 15.3.2 Theoretische Betrachtungen zur Hohlfaser-Mikrofiltration.- 15.3.2.1 Kinetik des Partikel- und Flüssigkeitstransportes im Hohlfasermodul.- 15.3.2.2 Berechnung der Wandhaftungskräfte auf ein Partikel.- 15.3.2.3 Mechanismen der Preßluft-Rückspülung.- 15.3.2.4 Chemische Reinigung.- 15.4 Anlagenaufbau und Funktionsbeschreibung der Mikrofiltration am Beispiel eines getesteten Filtrationsverfahrens.- 15.5 Untersuchungsergebnisse.- 15.6 Kosten.- Abkürzungen.- Indizes.- Literatur.- 16 Aufarbeitungsverfahren für Rückstände aus Abwasserbehandlungsanlagen.- 16.1 Verfahrensauswahl/Rahmenbedingungen.- 16.1.1 Begrifflich-theoretischer Bezugsrahmen.- 16.1.2 Vorbehandlung der Schlämme.- 16.1.3 Komplexe Verfahrensgestaltung.- 16.2 Land- und forstwirtschaftliche Verwertung.- 16.2.1 Direktes Ausbringen.- 16.2.2 Vergärung und Kompostierung.- 16.3 Schlammentwässerung und -trocknung.- 16.3.1 Mechanische Fest-Flüssig-Trennung.- 16.3.2 Thermische Trocknung.- 16.4 Verfahren der partiellen oder totalen Verwertung der Schlamminhaltsstoffe.- 16.4.1 Überblick.- 16.4.2 Stoffliche Nutzung für chemische Umsetzung.- 16.4.3 Schlammvergärung/Schlammfaulung/ Kompostierung.- 16.4.4 Gewinnung ausgesuchter Inhaltsstoffe oder Fraktionen.- 16.4.4.1 Proteine.- 16.4.4.2 Lipide.- 16.4.4.3 Hochpolymere bakterielle Speicheriipide.- 16.5 Schlammverbrennung und -entsorgung/Deponievorbereitung und -ausführung.- 16.5.1 Einführung in die Verbrennung.- 16.5.2 Konventionelle Verbrennung.- 16.5.3 Hydro thermische Hochdruckoxidation.- 16.5.4 Deponievorbereitung und -ausführung.- Abkürzungen.- Literatur.