Brauerei Kläranlage mit pH-neutralisierung im Betonbehälter

Juli 2017 – Festbettreaktor (FBR)150 + Pufferbelüftung + Nachklärung + pH-Neutralisierung im Betonbehälter

Funktionsbeschreibung:

Ausgangslage:

Das Abwasser aus der Brauerei wird mit einem maximalen Wert von 8 m3/d angesetzt. Erfahrungsgemäß liegen hier die Konzentrationen im Mittel (ausgeglichen) analog kleinen Betrieben ohne optimierte Wasserführmaßnahmen bei:

  • 1500 mg/l BSB,
  • 3000mg/l CSB,
  • 80 mg/l Nges
  • 30 mg/l Pges

Geforderte Ablaufkonzentration:

  • CSB < 110 mg/l
  • BSB5 < 25 mg/l
  • NH4‐N < 10 mg/l
  • Nges < 18 mg/l
  • Pges < 2 mg/l gilt nach Anhang 11 der Abwasserverordnung für Brauereien, Absatz C, Punkt (3) nur bei einer Rohfracht an Phosphor von mehr als 20 kg pro Tag.

Annahme hier: Phosphor 20 mg/l und Tag x 125000 ltr./d = 250.000 mg/d = 0,25 kg/d.

Somit keine Grenzwerteinhaltung notwendig.

Den unterschiedlichen Abwasseranfallstellen (Würze, Hefeverschleppungen, Vergärung, Filter, Lagerung und Flaschenkeller) mit unterschiedlichen Konzentrationen und Schmutzfrachten wird durch einen vollständig durchmischten Ausgleichsbehälter Rechnung getragen.

Hier werden auch pH Schwankungen ausgeglichen. Weiterhin eine Vorbelüftung um Ansäuerung zu vermeiden. Der dabei entstandene Vorabbau ist in dieser Bemessung nicht berücksichtigt. Evtl. auftretende Nährstoffmangel müssen im Betrieb durch Zugabe von Salzen ausgeglichen werden. Die Bemessung der Pufferbelüftung wird in einem Bereich gefahren, welcher einen Vorabbau möglich macht, einen weitergehenden Biomasseaufbau allerdings nicht forciert, somit der Brauereiwasseranteil einer Konzentration häuslichen Abwassers entspricht. Entstehender Belebtschlamm wird daher nicht gezielt abgeführt, sondern falls auftretend dann in geringem Maße der Biologiestufe zugeführt. Die folgende Nachkläreinheit hat genügend Kapazität um diese Menge betriebssicher zu verarbeiten.

Das Abwasser vom häuslichen Bereich wird mit den üblichen Konzentrationen betrachtet. Die 60 Angestellten sind mit circa. 4.5 m3/d angesetzt.

Durch die Konstellation der Kläranlage können hydraulische Schwankungen von 1‐20 m3 pro Tag abgefangen, bzw. verarbeitet werden. Das Verfahren des getauchten und belüfteten Festbettes in kaskadierter Ausführung bietet hierzu einen weiten Hebel um auch auftretende Schwankungen der Konzentration wirksam zu verarbeiten. Der belüftete Puffer ist mit einer Messung der zulaufenden Menge (Füllstanssensor) ausgerüstet. Durch Integration einer Trenderkennung (Steuerung) können unterschiedliche Betriebszustände gefahren werden. Hierbei ist ein wirtschaftlicher und betriebssicherer Betrieb der Brauerei Kläranlage sicher gestellt.

Wie funktioniert die Brauerei Kläranlage?

Über den Zulaufkanal gelangt das Abwasser in die erste Kammer der Vorklärung, Betontank (20m³) unbelüftet, als Absetzkammer und Schlammspeicher.
Darauf folgt Betontank 2 (20m3) als Pufferspeicher und Misch- und Ausgleichsbecken, mittels grobblasiger Belüftungseinrichtung.

Von dort wird das Abwasser (Puffer) mittels einer Beschickungspumpe entsprechend festgelegten Programmintervallen, Wasserstands abhängig abgepumpt.
Die Wasserstandsermittlung erfolgt hierfür über einen Drucksensor, welcher in dem Misch- und Ausgleichsbecken installiert ist.

Die Festbettbiologie, welche sich in 3 Kaskaden des 20m³ Betonbehälters befindet, wird dadurch kontinuierlich mit Abwasser beschickt. Hierbei durchläuft der Abwasserstrom über verlängerte Fließwege kontinuierlich die dauerhaft belüfteten Festbettkaskaden:

  1. Kaskade: mit einer biologischen Bewuchsoberfläche von 100m²/m³
  2. Kaskade: mit einer biologischen Bewuchsoberfläche von 150m²/m³
  3. Kaskade: mit einer biologischen Bewuchsoberfläche von 200m²/m³

Die einzelnen Festbettblöcke der Beton Kläranlage sind durch geeignete Trage-, Abstands- und Niederhaltekonstruktionen im Becken fixiert und stellen somit eine dauerhaft festsitzende
Bewuchsoberfläche für die nötigen Mikroorganismen die für die Abwasserreinigung zuständig sind zur Verfügung. Hierbei werden der längst mögliche Fließweg, sowie der dichter werdende Fließstrom zur
Stufenweisen Abreinigung des Abwassers genutzt. Dies ist vergleichbar mit unterschiedlichen Filterstufen.

Dabei begünstigt der mikrobielle Bewuchs, Fließgeschwindigkeit sowie eine optimale Belüftung (kontinuierlicher Sauerstoffeintrag) den Reinigungsprozess.

Nachdem das Abwasser die Festbettkaskaden durchflossen hat folgt die Nachklärung. Diese Nachklärung ist in der Funktion sowie Größe ausreichend für die zu erzielenden Ablaufqualität ausgelegt. Sedimentierbare Stoffe (feinste Partikel) aus dem biologisch gereinigten Abwasser der Biologie sinken somit aufgrund der Aufenthaltszeit über die bestehenden Schlammschürzen auf den Grund der Nachklärung. Dort im Einzugsbereich der Sekundärschlammpumpe, wird gezielt ein definierter Rücklauf in die Vorklärung der Brauerei Kläranlage gepumpt, welcher ebenfalls durch ein Programm festgelegt ist.

Kleinste Feststoffe setzen sich auf den schrägen Lamellen ab und rutschen nach unten. Das gereinigte Wasser läuft im oberen Bereich im Freispiegel aus dem Ortbetonbehälter in den bauseitigen Klarwasserauslauf. An dieser Stelle kann aus der notwendigen Ablaufeinrichtung eine Stichprobe zur Analyse, bzw. mit optionaler Abzweigung eine 24 Stundenmischprobe entnommen werden.

Alle elektrischen Aggregate sind in einer Steuerung zusammengeführt. Es sind für Havariefälle standardmäßige Alarmketten mit Prioritäten vorgesehen. Weiterhin ist das komplette Equipment im Technikschrank untergebracht. In der Steuerung sind alle Verbraucher zu vollautomatischen Betrieb gefasst. Mittels der Tauchmotorpumpe (Schlammpumpe) wird das abgesetzte Schlammwasser entsprechend festgesetzter Intervallzeiten abgepumpt und in den Schlammspeicher/Vorklärung zurückgeführt. Dort dickt das Schlammgemisch ein und muss in unterschiedlichen Zeitabständen durch einen Entsorger abgesaugt und abtransportiert werden.

Die einzelnen Tanks der Brauerei Kläranlage verfügen jeweils über die nötigen Öffnungen (Domschächte), welche einen Zustieg an den wichtigen Positionen zu Kontroll- und Wartungschecks erlauben.

pH-Regelung:
Zum optimierten Reinigungsprozess hinsichtlich der Festbettbiologie der Brauerei Kläranlage ist es erforderlich, den pH-Wert in einem entsprechenden ideal-Bereich zu halten, bzw. sofern dieser abweichend ist, ist dieser wieder durch Zugabe von Säure oder Lauge entsprechend nach zu korrigieren. Hierfür ist im Misch- und Ausgleichsbecken ein pH-Sensor installiert, welcher in entsprechenden Abständen unter optimaler Vergleichmäßigung des darin befindlichen Abwassergemisches den bestehenden Wert misst und an die Auswertstation weitergibt. Sobald der Grenzwertbereich über- oder unterschritten ist, wird je nach Bedarf eine der 2 bestehenden Dosierpumpen entsprechend Säure oder Lauge der Vergleichmäßigung zuführen. Nachdem sich der pH-Wert wieder im vorgesehenen Bereich einjustiert hat wird die Biologie erneut beschickt.

Der Technikaufbau:
Regal aus Metall.
Hier befinden sich alle wichtigen technischen Geräte wie: Steuereinheit, Verdichter und Luftverteiler.
Die komplette Kläranlage benötigt nur eine Wartung von gerade einmal 10 Minuten pro Tag.

Die Steuerungstechnik:
Auftretende Störungen werden hier registriert und ein Alarm wird ausgegeben. Selektiv festgelegte Alarme können per Modem oder per Handy weitergeleitet werden.
Alle Funktionen für einen sicheren Betrieb der Brauerei Kläranlage werden mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) realisiert.
Hierbei ist von Vorteil, dass mögliche weitere Anhebungen oder spätere Änderungen ohne Probleme integriert werden können. Zu Test- und Inbetriebnahmezwecken können alle Verbraucher leicht durch die Steuerung aktiviert werden.

Bearbeitung von Fehlermeldungen

  • Sichtanzeige mit Leuchtdioden oder Klartext am Bediengerät
  • Warnung, extern via Summer oder Warnleuchte am Schaltschrank oder als Option im Freien auf der Wand
  • Möglichkeit der Übertragung der Fehlermeldung durch potentialfreien Kontakt (z.B. für GSM oder Alarmanlage)

Standard-Betriebssystem :

  • Motorschutzschalter
  • optische Anzeige für “Antriebssystem: Operation”
  • optische Anzeige für “Antriebssystem: Fehler”

Fehler-Umschaltung

Sofern für das System zwei Pumpen zur Verfügung stehen, kann bei einem Ausfall einer Pumpe das System sofort auf die störungsfreie Pumpe umgeschaltet werden, Wechselbetrieb → siehe Pumpstation.

Um beide Einheiten möglichst konstant zu belasten, werden diese durch Wechselbetrieb gesteuert. Dies ist jedoch nur möglich, wenn beide Einheiten betriebsbereit sind.

  • Wahlschalter in Position “Automatik”
  • Motorschutzschalter eingeschaltet
  • Weitere Schutzeinrichtungen (PTC, NTC, Klixon,…) nicht ausgelöst
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