| AutorIn | | Name: | MAG. Wolfram Scholz | 1.Beurteilende(r)| Name: | Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.rer.nat. Rudolf Braun | | Herkunftsbetrieb: | | | Arbeit | | Typ der Arbeit: | Dissertation | | Sprache der Arbeit: | Deutsch | | Titel der Arbeit in Originalsprache: | Anwendungen von Membranbioreaktoren in der Industrieabwasserreinigung | | Titel der Arbeit in deutsch: | Anwendungen von Membranbioreaktoren in der Industrieabwasserreinigung | | Titel der Arbeit in englisch: | n.a. | | Publikationsmonat: | 07.1998 | | Seitenanzahl: | | | Online-Katalog der Universitätsbibliothek Bodenkultur | | AC-Nummer: | AC02432969 | | Abstract | | Abstract in Deutsch: | Infolge einer Betriebserweiterung eines Getränkeherstellers und der Zunahme
der Abwassermengen und -konzentrationen mußte, aufgrund der Überlastung der
Kläranlage und der Überschreitung der behördlich festgelegten Grenzwerte die
vorhandene konventionelle Kläranlage erweitert und umgebaut werden. Ziel
der Arbeit war die Ausarbeitung und Erstellung eines effizienten Klärsystems,
das kostengünstig und unter stabilen Bedingungen die vorgelegten Grenzwerte
unterschreitet.
Zu diesem Zweck wurde vorerst die Abwassersituation des Betriebes und die
sowohl quantitative als auch qualitative Erfassung der Abwasserströme
analysiert. Das vorhandene überlastete Klärsytem wurde zur Simulation von
realistischen Betriebsbedingungen im Teilstrom betrieben und hinsichtlich
biologischer Abbau- und Reinigungseffizienz optimiert, wobei die gewonnenen
Resultate für die Auslegung einer neuen konventionellen Kläranlage dienten.
Als Alternative zu dem konventionellen System, wurde ein Membranbioreaktor
betrieben, um Vergleiche hinsichtlich biologischer, technischer und
wirtschaflicher Aspekte anzustellen. Der Membranbioreaktor wurde bei 8-fachen
Biomassekonzentrationen betrieben, wobei maximal 99 % CSB und 100 % BSB5
Reduktionen erzielt werden konnten. Die im Vergleich zum konventionellen
System erhöhten Biomassedichten erbrachten eine erhebliche Steigerung der
Umsatzraten und eine signifikante Verringerung der Überschußschlamm-
produktion, welche um das 2,5-fache reduziert werden konnte.
Weiters wurde die Biomassekonzentration im Reaktor und folglich auch
die Reaktorkapazität bis zur maximalen biologischen Effizienz und technischen
Wirtschaftlichkeit gesteigert. Durch die Effizienz des Membranbioreaktors
kann das Reaktorvolumen auf 1/7 des Volumens eines konventionellen
Belebungsbecken reduziert werden.
Ein Indiz für hohe Betriebssicherheit, war die weitgehende Unabhängigkeit
der Permeatqualität von höheren hydraulischen Belastungen und verkürzten
Retentionszeiten.
Das im Membranbioreaktor erzeugte, qualitativ hochwertige, partikelfreie Permeat
kann somit im Prozesskreislauf wiederverwertet werden. Als Endziel wurde die
Auslegung eines weitgehend abwasserfreien Recyclingmodells für die Industrie
vorgenommen, welches durchaus aufgrund der Wasserersparnis durch
Brauchwasserrückführung und durch reduzierte Schlammentsorgungskosten mit
bestehenden Verfahren konkurrieren kann. | | Abstract in Englisch: | Increasing volumes of wastewater combined with limited space availability
and progressively tightening European standards promote the development
of new intensive biotechnologies for wastewater treatment.
In co-operation with a soft-drink company, basic design parameters of a
new wastewater treatment plant had to be established through experiments
both on laboratory and industrial scale.
The wastewater contained mainly product-residuals and sugars, cellulose
and glue from etiquette¿s, lubricants from the bottling plant, and mineral
acids and bases from the water preparation.
To achive an adequate C:N:P ratio for biological treatment the addition of
nutrients (NH4)2SO4 and H3PO4 was obligatory.
First the existing wastewater treatment plant with a 200 m3 activated sludge
reactor and 80 m3 sedimentation tank, was part-stream fed over 12 months with
an increasing amount of wastewater for the valuation of the basic design
parameters of a future conventional treatment plant. Samples of the company
effluent were analysed for COD, BOD5, TOC, suspended solids, and nutrients.
Further, Inhibition- and TTC-Respiration tests were performed for waste water
constituents like surfactants, lubricants and others. At the same time operation
of a conventional activated sludge system and of a membrane bioreactor were
conducted. The MBR is an advanced technology with a cross flow filtration unit
for biomass retentention to increase sludge concentration and turn-over
efficiency.For both systems biodegradation efficiency, energy consumption
and maintenance costs were estimated, with respect to scale-up.
An evaluation of biodegradation efficiency at elevated hydraulic retention
times was done for both systems. Using the membrane bioreactor at a volumetric
loading rate 8 times higher than that of the conventional system, COD and BOD5
were reduced by 95 % and 99 % respectively. Reductions of 94 % COD and 98 % BOD5
were attained with the industrial and laboratory scale system in this study.
At a retention time of 12,5 hours, 19 mg¿l-1 COD in the effluent water was
the lowest obtained value with the membrane system representing a significant
increase in biodegradation efficiency compared with the conventional system
where a COD of 39 mg¿l-1 was the lowest at 22 hours retention time .
Another advantage of the membrane bioreactor was the improved quality of the
effluent containing no suspended solids. Due to the high quality permeate
obtained,the possibilty of recycling process water for re-use in the
industrial process reduces the demand on fresh water supply.Due to the
reduced formation of excess sludge, the requirement of nutrients was
minimized. Design and operational factors were studied both at laboratory
and pilot scale level, in order to calculate the basic design parameters
for up-scaling.
Finally, investment and operting costs for an industrial scale MBR-Plant were
calculated. In conclusion, the MBR-system compares very well with the
conventional wastewater treatment processes and also presents an economically
cheaper option taking cost savings for freshwater and sludge disposal into
consideration.
| | Schlagworte | | Schlagwörter Deutsch: | Umweltwissenschaft Abwasserreinigung Abwasser Membran Bioreaktor | | Schlagwörter Englisch: | ENVIRONMENTAL SCIENCES membrane wastewater treatment actvated sludge | | Sonstiges | | Signatur: | D-8696 | | Organisationseinheit, auf der die Arbeit eingereicht wird: | H62000 Inst.f. Angewandte Mikrobiologie (IAM) | |
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