Kurze Antwort: Bemessen Sie die hydraulischen Anlagen auf den stündlichen Spitzenabfluss und das biologische Volumen auf die tägliche organische Belastung (CSB kg/Tag). Dies sind zwei verschiedene Zahlen, und die Verwendung einer einzigen für beide ist der häufigste Dimensionierungsfehler. Fügen Sie einen Ausgleich hinzu, um einen stoßweisen Abfluss in eine gleichmäßige Zufuhr umzuwandeln – das ist die günstigste Zuverlässigkeit, die Sie kaufen können.
Die beiden Zahlen, die eine Anlage dimensionieren
Fast jeder Größenfehler entsteht dadurch, dass zwei getrennte Anforderungen zu einer einzigen Zahl zusammengefasst werden. Sie sind:
- Spitzenstündlicher Durchfluss — dimensioniert Siebe, Pumpen, Rohrleitungen, Kläranlagen, Flotationsanlagen und jede hydraulische Komponente
- Tägliche organische Belastungin Kilogramm CSB oder BSB pro Tag — dimensioniert das Volumen des biologischen Reaktors, die Belüftungskapazität und die Schlammproduktion
Eine Fabrik, die kontinuierlich 480 m³/Tag einleitet, und eine, die dieselben 480 m³ in drei Schichtendspitzen einleitet, benötigen sehr unterschiedliche hydraulische Ausrüstung und identisches biologisches Volumen. Dimensionieren Sie die erste Anlage auf 20 m³/h und die zweite auf 20 m³/h, und die zweite läuft über.
Schritt 1: Erstelle ein echtes Flow-Profil
Akzeptieren Sie nicht „etwa 500 Kubikmeter pro Tag“. Verlangen Sie den Durchfluss in Stundenblöcken über einen normalen Produktionstag und über den schlechtesten Tag der Woche, oder messen Sie ihn selbst. Was Sie daraus benötigen:
- Tagesgesamtmenge (m³/Tag)
- Spitzenstundenfluss (m³/h)
- Spitzenfaktor = Spitzenstunde ÷ Durchschnittsstunde
- Ob die Produktion kontinuierlich, im Zweischichtbetrieb oder im Chargenbetrieb erfolgt
Ein Spitzenfaktor von 1,5 ist komfortabel. Ein Spitzenfaktor von 4 oder mehr – üblich, wenn Tanks am Schichtende entleert werden – bedeutet, dass ein Ausgleich nicht optional ist.
Schritt 2: Dimensionierung des Ausgleichsbehälters
Der Ausgleich wandelt einen stoßartigen Abfluss in eine gleichmäßige Zufuhr um und erfüllt gleichzeitig zwei Aufgaben: Er schützt die Biologie vor hydraulischem Auswaschen und dämpft pH- und Konzentrationsschocks, die andernfalls die Biomasse hemmen würden. Als praktischer Ansatz sollte er so dimensioniert werden, dass er das während der Spitzenperiode abgegebene Volumen aufnimmt, damit die nachgeschaltete Anlage mit nahezu der durchschnittlichen Tagesrate beschickt werden kann.
Es muss gemischt werden. Ein Ausgleichsbehälter ohne Rührwerk schichtet sich und setzt Feststoffe ab, die dann beim Entleeren als Schwall freigesetzt werden – genau der Schock, den er verhindern sollte.
Schritt 3: Dimensionierung der biologischen Stufe nach Belastung
Wandle Konzentration und Durchfluss vor allem anderen in Fracht um:
COD-Fracht (kg/Tag) = COD (mg/L) × Durchfluss (m³/Tag) ÷ 1000
Bei 500 m³/Tag und 2.000 mg/L CSB sind das 1.000 kg CSB/Tag. Diese Zahl, nicht die 500, bestimmt das Reaktorvolumen, den Sauerstoffbedarf und die Schlammproduktion. Daraus folgen zwei weitere Entscheidungen:
- Ob Sie eine anaerobe Stufe benötigen. Hochbelastetes Abwasser wird in der Regel zuerst anaerob behandelt, da die Belüftung einer so hohen Fracht teuer ist und große Mengen an Überschussschlamm erzeugt. Die anaerobe Behandlung entfernt den Großteil der Fracht zu weit geringeren Energiekosten und erzeugt deutlich weniger Schlamm; die aerobe Behandlung poliert dann den Rest.
- Ob Nährstoffe hinzugefügt werden müssen. Die biologische Behandlung benötigt Stickstoff und Phosphor in etwa proportional zum Kohlenstoff. Einige industrielle Abwässer – Zucker, Stärke, bestimmte chemische Ströme – sind kohlenstoffreich und nährstoffarm, und die Biologie funktioniert erst, wenn Nährstoffe dosiert werden.
Wenn Sie an diesem Punkt zwischen Prozesstypen wählen, sehen Sie unseren Vergleich von Komplette Abwassersysteme und die fünf Verfahrensstufen.
Schritt 4: Prüfen Sie den limitierenden Parameter, nicht nur den CSB
COD bestimmt normalerweise die Dimensionierung der Anlage, aber nicht immer. Prüfen Sie jeden dieser Werte gegen den Einleitungsgrenzwert und dimensionieren Sie für denjenigen, der am schwierigsten einzuhalten ist:
| Parameter | Größe angepasst von | Oft ist die eigentliche Einschränkung, wenn |
|---|---|---|
| CSB / BSB | Biologisches Volumen und Belüftung | Lebensmittel, Brauerei, Chemie, Palmöl-Abwasser |
| Ammoniakstickstoff | Nitrifikationsvolumen und Schlammalter | Grenzwerte sind streng; die Nitrifikation erfordert ein hohes Schlammalter und ist temperaturempfindlich |
| Suspendierte Feststoffe | Klär- oder Flotationsbereich | Feine oder langsam absinkende Feststoffe, schlechte Flockenbildung |
| Öl und Fett | DAF-Bemessung | Schlachthof, Molkerei, Raffinerie, Palmöl |
| Phosphor | Chemische Dosierung und Schlammproduktion | Einleitung in empfindliche Gewässer |
| Schwermetalle | Niederschlag und Filtration | Galvanotechnik, Oberflächenveredelung, Bergbau |
Ammoniak ist der Parameter, der die Menschen am häufigsten überrascht. Nitrifizierende Bakterien wachsen langsam und sind empfindlich gegenüber Temperatur und Toxizität, sodass eine Anlage, die hinsichtlich des CSB komfortabel dimensioniert ist, im Winter dennoch ihren Ammoniakgrenzwert überschreiten kann.
Schritt 5: Die Schlammstufe dimensionieren – und dabei ehrlich sein
Die Schlammproduktion ergibt sich aus der Belastung, nicht aus dem Durchfluss. Sowohl die biologische Stufe als auch eine etwaige chemische Dosierung erzeugen Feststoffe, und chemischer Schlamm aus der Koagulation kann in einer physikalisch-chemischen Anlage leicht den biologischen Schlamm übersteigen.
Was Sie in der Entwurfsphase beheben müssen:
- Geschätzte Trockenmasse, die pro Tag produziert wird
- Ob der Schlamm vor der Entwässerung eingedickt wird – das sollte fast immer der Fall sein, da die Entwässerung von verdünntem Schlamm Kapazität verschwendet
- Ziel-Trockenheit des Kuchens, gesteuert durch die Art der Entsorgungsgebühr
- Ob die Entwässerung kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt, entscheidet zwischen einer Schneckenpresse und einer Filterpresse.
Für die spezifische Entwässerungsphase ist unsere Leitfaden zur Berechnung der Dimensionierung von Filterpressen arbeitet die Arithmetik des Volumens pro Zyklus durch, und Filterpresse vs. Schneckenpresse deckt die Entscheidung zwischen kontinuierlicher und chargenweiser Produktion ab.
Häufige Fehler bei der Größenbestimmung
- Alles auf Tagesdurchschnitt basierend dimensionieren. Die Pflanze funktioniert auf Papier und wäscht sich am Ende der Schicht aus.
- Weglassen oder Unterdimensionieren des Entzerrers. Der billigste Panzer auf der Website schützt die teuerste Bühne auf der Website.
- Biologie auf Durchfluss statt auf Last dimensionieren. Erzeugt eine Pflanze, die hydraulisch großzügig und biologisch arm an Volumen ist.
- Temperatur ignorieren. Biologische Raten sinken mit der Temperatur, und die Nitrifikation sinkt am schnellsten. Eine Anlage, die für den Sommer dimensioniert ist, kann im Winter versagen.
- Nur für die heutige Produktion entwerfen. Wenn eine Produktionssteigerung geplant ist, sollten jetzt Platz und hydraulisches Profil reserviert werden; eine Nachrüstung in eine laufende Anlage ist weitaus teurer.
- Schlamm bis zuletzt übrig lassen. Es ist die Phase, für die du jeden Monat bezahlst.
Häufig gestellte Fragen
Sollte ich eine Kläranlage nach dem Durchfluss oder nach der CSB-Fracht dimensionieren?
Beides, für unterschiedliche Teile. Hydraulische Ausrüstung – Siebe, Pumpen, Rohrleitungen, Klärbecken, Flotation – wird auf den stündlichen Spitzenzufluss ausgelegt. Das Volumen des biologischen Reaktors, die Belüftungskapazität und die Schlammproduktion werden auf die tägliche organische Belastung in Kilogramm CSB pro Tag ausgelegt. Eine einzige Zahl für beides zu verwenden, ist der häufigste Auslegungsfehler.
Wie berechne ich die CSB-Fracht?
Die COD-Fracht in kg/Tag entspricht der COD-Konzentration in mg/L multipliziert mit dem Durchfluss in m³/Tag, geteilt durch 1000. Zum Beispiel ergeben 500 m³/Tag bei 2.000 mg/L COD 1.000 kg COD pro Tag. Diese Frachtzahl, nicht die Durchflusszahl, bestimmt die Größe der biologischen Stufe.
Wie groß sollte der Ausgleichstank sein?
Groß genug, um das während der Spitzenperiode abgegebene Volumen aufzunehmen, damit die nachgeschaltete Anlage mit annähernd der durchschnittlichen Tagesrate beschickt werden kann. Wo die Produktion chargenbasiert oder schichtbasiert mit einem Spitzenfaktor von vier oder mehr erfolgt, ist der Ausgleich nicht optional. Der Tank muss durchmischt werden, da er sonst stratifiziert und beim Entleeren einen Schwall abgesetzter Feststoffe freisetzt.
Warum erreicht meine Anlage ihren CSB-Grenzwert, scheitert aber bei Ammoniak?
Nitrifizierende Bakterien wachsen langsam, benötigen ein hohes Schlammalter und sind empfindlich gegenüber Temperatur und Toxizität. Eine Anlage, die komfortabel auf CSB dimensioniert ist, kann dennoch über zu wenig Reaktorvolumen und Schlammalter für die Nitrifikation verfügen, und die Leistung sinkt bei kaltem Wetter weiter. Ammoniak muss explizit berücksichtigt werden und nicht als automatische Folge des CSB-Abbaus angenommen werden.
Brauche ich eine anaerobe Stufe?
Es hängt von der Stärke ab. Hochbelastetes Abwasser – Lebensmittelverarbeitung, Brauereien, Palmöl, einige chemische Ströme – wird in der Regel zuerst anaerob behandelt, weil die Belüftung einer so hohen Fracht sehr viel Energie kostet und eine große Menge Überschussschlamm erzeugt. Die anaerobe Behandlung entfernt den Großteil der Fracht bei deutlich geringerem Energieaufwand, anschließend poliert die aerobe Behandlung den Rest.
Wie viel Schlamm wird die Anlage produzieren?
Sie ergibt sich aus der organischen Belastung und aus einer eventuellen chemischen Dosierung, nicht aus dem Durchfluss. In physikalisch-chemischen Anlagen übersteigt der chemische Schlamm aus der Koagulation häufig den biologischen Schlamm. Schätzen Sie ihn bereits in der Planungsphase ab, denn er bestimmt die Dimensionierung der Eindickungs- und Entwässerungsanlagen und legt Ihre monatlichen Entsorgungskosten für die gesamte Lebensdauer der Anlage fest.
Senden Sie Ihr Durchflussprofil, Ihre Wasseranalyse und Ihren Einleitungsgrenzwert, und wir werden die Anlage Stufe für Stufe dimensionieren: eine Größenanfrage stellen.
Dieser Artikel ist Teil unseres Leitfadens zu kommunaler und industrieller Klärschlamm.