Regenerative Energie
Nach dem Prinzip des neuen Modellansatzes FUKA (= Fundamentaler Kinetischer Ansatz) wurde ein neuer Kinetischer
Modellansatz für die Prozesse der biologischen Phosphorelimination (Emder Modell) formuliert. Dieser beschreibt die biologischen Abbauvorgänge mit einem Satz fundamentaler, kinetischer Gleichungen und weist dadurch gegenüber der Monod-Kinetik einige bedeutende Vorteile auf. Nachfolgend wird das neue Emder Modell für die biologische Phosphorelimination vorgestellt und mit den auf der Monod-Kinetik basierenden Modellansätzen ASM 2 und ASM 2d der IWA, dem Bio-P-Modell der TU Delft sowie dem Bio-P-Modul der EAWAG verglichen.
In der kommunalen Klärtechnik werden heute vielfach anspruchsvolle biotechnologische Verfahren eingesetzt. Damit diese auch unter schwierigsten Randbedingungen optimal betrieben werden können, ist ein möglichst umfassendes Verständnis der dabei ablaufenden biologischen Vorgänge notwendig. Die dynamische Simulation kritischer Prozesszustände beschreibt diese Vorgänge und ist somit ein wichtiges Werkzeug zur Optimierung der Kläranlagenfahrweise, der Verhinderung von Betriebsstörungen, der Ermittlung von Belastungsgrenzen und der Bestimmung von Kapazitätsreserven. Die Dimensionierung von biologischen Abwasserreinigungssystemen basiert auch heute noch meistens auf statischen Modellen und Berechnungen, die keine Zeitabhängigkeit erfassen. Mit Hilfe von Erfahrungswerten und Berechnungen werden Zustände dargestellt, die vergleichbare Situationen beschreiben. Die Auswirkungen von zeitabhängigen Phänomenen werden durch dynamische Simulationen beschrieben.
Für die Beschreibung der biologischen Abbauvorgänge in Kläranlagen werden in den aktuell auf dem Markt verfügbaren Simulationsprogrammen überwiegend die Modellansätze ASM 1, ASM 3 und ASM 2/2d (Activated Sludge Model No. 1/No. 2/No. 3, IWA-Modell No. 1/No. 2/No. 3) der „International Water Association“ (IWA; früher: IAWQ) verwendet [1–4]. ASM 1 und ASM 3 beschreiben die Vorgänge der CSBElimination sowie der Stickstoffelimination (Nitrifikation und Denitrifikation) in Belebtschlammsystemen. Das ASM 2/2d enthält zusätzlich die Prozesse der biologischen Phosphorelimination. Die ASM-Modellansätze beruhen auf dem von J. Monod 1949 veröffentlichten Ansatz zur Charakterisierung des Wachstums von Mikroorganismen [5]. Der Ansatz von Monod ist in Analogie zu der enzymkinetischen Reaktionskinetik von Michaelis-Menten [6] aufgestellt worden. Die hierin getroffenen Annahmen (z. B. Quasistationarität der Zwischenprodukte) führen zu Einschränkungen der auf diesen Ansätzen basierenden Modelle. Die am Institut für Umwelttechnik EUTEC entwickelten Modelle benutzen die Monod-Näherung nicht mehr, sondern lösen das System voneinander abhängiger Differentialgleichungen numerisch (z. B. mit MATLAB). Dadurch ergeben sich auch für Zwischenprodukte zeitabhängige Konzentrationen. Für die Beschreibung der biologischen Phosphorelimination wird ein Modell vorgeschlagen, das die wichtigsten, mitdem Phosphor verknüpften Zellvorgänge zeitlich zusammenfasst, d. h. nicht mehr zeitlich trennt. Diese Näherung ist dann realistisch, wenn die Vorgänge in der Zelle schneller ablaufen als die zum Gesamtprozess beitragenden extrazellulären Schritte (z. B. Diffusionsschritte).
| Copyright: | © Vulkan-Verlag GmbH |
| Quelle: | GWF 02/2008 (Februar 2008) |
| Seiten: | 11 |
| Preis: | € 11,00 |
| Autor: | Dr. Frank Uhlenhut Prof. Dr. Axel Borchert Prof. Dr. Michael Schlaak Prof. Dr. Elke Siefert |
| Diesen Fachartikel kaufen... (nach Kauf erscheint Ihr Warenkorb oben links) | |
| Artikel weiterempfehlen | |
| Artikel nach Login kommentieren | |
Hygienisierung und Trocknung von Gärresten - Erfahrungen mit dem Herhof-Belüftungssystem
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2025)
Die Herstellung von Qualitätskomposten aus Bioabfallgärresten stellt herkömmliche Kompostierungssysteme vor große Herausforderungen. Je nach Vergärungssystem müssen Hygienisierungsnachweise nach Bioabfallverordnung oder deutliche Veränderungen im Trockensubstanzgehalt zusätzlich zum organischen Abbau erzielt und nachgewiesen werden. Erfahrungen im Bereich Bioabfallkompostierung oder biologischer Trocknung von Restabfall fließen in die Umsetzung der Gärrestbehandlungssysteme mit ein. Anhand der kombinierten Vergärungs- und Kompostierungsanlagen in Cröbern und Bernburg werden die Ergebnisse und die Grenzen des Herhof-Belüftungssystems speziell im Hinblick auf Hygienisierung nach Bioabfallverordnung und Trocknung für die Kompostaufbereitung dargestellt.
Der Weg vom Gärrest zum Qualitätskompost - Erfahrungen in umgesetzten Anlagen
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2025)
Die Erzeugung eines hochwertigen Qualitätskomposts ist vielfach ein Schlüssel zum wirtschaftlichen Erfolg einer Bioabfallbehandlungsanlage. Da jedoch die meisten Bioabfälle bei der Anlieferung in einer Behandlungsanlage immer noch einen sehr hohen Fremdstoff- und Verunreinigungsanteil aufweisen, ist neben einer effizienten biologischen Behandlung - in einer Kaskadennutzung bei hohem Biogasertrag und guter Aerobisierung und Nachrotte der Gärreste - die Abscheidung der Störstoffe in einer Kompostfeinaufbereitung der Schlüssel zu einem vermarktbaren Qualitätskompost.
TGV - Thöni Gärrestverwertung: Kompostierungstechnologie zur Behandlung von Gärresten
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2025)
Die TGV - Thöni Gärrestverwertung behandelt Gärreste aus Vergärungsanlagen und verarbeitet sie zu hochwertigem Kompost. Das System schließt die Lücke zwischen anaerober Vor- und aerober Nachbehandlung. Durch eine eigene Technologie werden Schnittstellen reduziert und Planung sowie Ausführung aus einer Hand ermöglicht.