| EnviaTec | Fraktionierung des CSB für Simulationen |
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Mit dem «Activated Sludge Model #1» wurde eine Beschreibung der organischen Abwasserinhaltsstoffe etabliert, die von der bis dahin üblichen Betrachtung anhand der Summenparameter CSB und BSB abweicht. Danach werden die Organika in folgenden vier Gruppen erfasst: SI – «Inert soluble organic matter» SS – «Soluble readily biodegradable substrate» XI – «Inert suspended organic matter») XS – «Slowly biodegradable substrate» Sowohl «ASM#1», «ASM#2», «ASM#2D» als auch «ASM#3» erwarten den Input zur Beschaffenheit von Abwasserströmen im Modell in diesen vier Fraktionen. Die «Activated Sludge Modelle» wurden für Kommunalabwasser entwickelt. Die Vorstellungen der “Väter” dieser Modelle zu Herkunft und Verhalten von Organika im Abwasser gehen von normal verschmutztem häuslichen Abwasser aus. Deshalb sind die o.g. vier Fraktionen wie folgt zu interpretieren: SI – inertes (persistentes/refraktäres) organisches Material in gelöster Form, das die Kläranlage ohne jeglichen Abbau oder Metabolisierung wieder verläßt. Nach HENZE et al., 1987 handelt es sich um jenen CSB, der trotz mindestens 10-tägiger intensiver Belüftung einer Abwasserprobe noch vorgefunden wird (Beispiele für schwer abbaubare Stoffe). SS – sofort bioverfügbares lösliches Substrat, das vollständig abgebaut wird. HENZE et al., 1987 schlugen vor, diese Fraktion über die Änderung der Sauerstoffaufnahme zu bestimmen, die eintritt, wenn einer gut durchmischten, sauerstoffreichen Probe frisches Abwasser zugegeben wird. XI – «Inert suspended organic matter». Für diese Größe schlugen HENZE et al., 1987 eine Abschätzung über die Schlammproduktion unter Berücksichtigung des Schlammalters vor. XS – Partikuläres, biochemisch abbaubares Substrat, das sich nach HENZE et al., 1987 aus der Differenz des Gesamt-CSB und den vorgenannten drei Fraktionen errechnen läßt. Mit zunehmender Verbreitung der «Activated Sludge Modelle» hat sich folgende pragmatische Vorgehensweise zur Ermittlung der CSB-Fraktionen aus den üblicherweise verfügbaren Labormessungen durchgesetzt:
HENZE et al., 1987 gingen davon aus, dass der prozentuale Anteil der verschiedenen Fraktionen am Gesamt-CSB im allgemeinen – unabhängig von der Höhe der Belastung – konstant ist. «For variable strength influents, it can generally be assumed that the various fractions stay in constant proportions to one another.» Dementsprechend wird für Kommunalabwasser international folgende Standardfraktionierung angenommen:
Von dieser Tabelle kann im Industrieabwasserbereich kein Gebrauch gemacht werden. Die Matrices der Abwässer unterliegen dort von Unternehmen zu Unternehmen – und innerhalb eines Unternehmens oft auch von Anlage zu Anlage – erheblichen Abweichungen. Ohne entsprechende Messungen ist keine Aussage möglich. Das Kernproblem läßt sich wie folgt beschreiben:
Auch eine Fraktionierung auf der Grundlage der o.g. CSB- und BSB-Bestimmungen ist bei Industrieabwasser, insbesondere bei Abwasser aus der chemischen Industrie, nicht zu empfehlen. Dies wird durch das folgende Beispiel aus der Praxis verdeutlicht. Unter Verwendung der folgenden Messwerte (allesamt statistisch gesicherte Mittelwerte)
ergibt sich eine Fraktionierung gemäß folgender Abbildung.
Danach würde der inerte Anteil des CSB fast 30% betragen. Das Ergebnis der Simulation mit einer Inputdatei, der diese Fraktionierung zugrunde liegt, zeigt die folgende Abbildung.
Die Ergebnisse dieser Simulation sind schlicht unbrauchbar. In der Realität wird das Chemieabwasser deutlich besser biochemisch abgebaut, als dies nach den Messungen und Interpretationen auf der Grundlage der für Kommunalabwasser üblichen Vorgehensweise zu erwarten war. Bei einer Gegenüberstellung der Kurven für Zulauf- und Ablauf-CSB zeigt sich, dass
Entgegen der von HENZE et al., 1987 für das Kommunalabwasser
ermittelten Zusammenhänge, ist der Anteil des gelösten inerten CSB im oben untersuchten Chemieabwasser keineswegs konstant, sondern unterliegt großen Schwankungen. Dies trifft übrigens für alle Chemieabwässer zu, die bisher im Rahmen von STOAT-Simulationen der EnviaTec GmbH untersucht wurden. Oft zeigt sich, dass der Anteil des gelösten inerten CSB am Gesamt-CSB umgekehrt proportional zum Gesamt-CSB ist: Je höher der Gesamt-CSB, desto geringer dessen gelöster inerter Anteil. Soweit dieser Zusammenhang statistisch genügend gesichert ist, kann die Fraktionierung auf der Grundlage empirisch ermittelter Trendfunktionen vorgenommen werden. Bei konsequenter Nutzung der DV hält sich auch der damit verbundene Aufwand in vertretbaren Grenzen (vgl. Excel-Makro zum Generieren von STOAT Inputfiles). Auf diesem Wege wurde die CSB-Fraktionierung der Inputdateien im Beispiel für erreichbare Simulationsqualität vorgenommen. |
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