Extrait
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Anhangverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
1
EINFÜHRUNG UND ZIEL DER ARBEIT ... 1
1.1 F
LENSBURGER
S
CHIFFBAU
-G
ESELLSCHAFT MB
H
&
C
O
.
KG ... 1
1.2 Z
IEL DER
A
RBEIT
... 2
2
GESETZLICHE GRUNDLAGEN ... 3
3
STAND DER TECHNIK ZUR ABWASSERREINIGUNG ... 6
3.1 V
ERFAHRENSÜBERSICHT ZUR
A
BWASSERREINIGUNG
... 6
3.2 B
IOLOGISCHE
A
BWASSERAUFBEREITUNG
... 7
3.3 C
HEMISCH
/
PHYSIKALISCHE
A
BWASSERAUFBEREITUNG
... 8
3.3.1 Adsorption
... 8
3.3.2 Fällung
/ Flockung ... 10
3.3.3 Elektrochemische Verfahren ... 13
3.3.4 Ionenaustausch
... 13
3.3.5 Nassoxidation ... 14
3.4 M
ECHANISCHE
A
BWASSERAUFBEREITUNG
... 15
3.4.1 Schwerkraftsedimentation ... 15
3.4.2 Fliehkraftsedimentation ... 17
3.4.3 Flotation ... 18
3.4.4 Filtration ... 19
3.4.5 Membrantrennverfahren ... 20
3.5 T
HERMISCHE
A
BWASSERAUFBEREITUNG
... 21
4
ABWASSERUNTERSUCHUNG ... 23
4.1 Q
UALITATIVE
A
BWASSERUNTERSUCHUNG
... 23
4.1.1 Definition und Herkunft der zu behandelnden Abwässer ... 23
4.1.2 Erläuterungen zu den analysierten Abwässern ... 25
4.1.3 Analyseergebnisse
[
vgl. Anhang 10 und 11
]
... 26
Inhaltsverzeichnis
4.1.4 Einstufung des Abwassers in Wassergefährdungsklassen nach Anhang 4 der
VwVwS / Beurteilung der Genehmigungspflicht nach §33 des LWG ... 27
4.2 U
NTERSUCHUNG DER
R
EINIGUNGSLEISTUNG VERSCHIEDENER
F
ÄLLUNGS
-
UND
F
LOCKUNGS
-
BZW
.
A
DSORPTIONSCHEMIKALIEN
... 28
4.2.1 Untersuchungsergebnisse der Firma Buderus ... 28
4.2.2 Untersuchungsergebnisse der bei der Firma Protec behandelten Abwasserprobe ... 29
4.3 Q
UANTITATIVE
A
BWASSERUNTERSUCHUNG
... 32
4.3.1 Darstellung der angefallenen Abwassermengen der Jahre 1998 bis 2000 ... 32
4.3.2 Bestimmung der mittleren jährlichen Abwassermenge und der mittleren
Gesamtchargengröße ... 33
4.3.3 Bestimmung der maximalen Chargengröße und des minimal notwendigen Volumens
eines Sammel- bzw. Pufferbehälters ... 34
5
ANLAGENKONZEPT ... 36
5.1 V
ARIATIONSMATRIX
... 36
5.2 G
RUNDFLIESSBILD DER
R
EINIGUNGSANLAGE FÜR
A
BWÄSSER AUS DEM
S
CHIFFSBETRIEB UND DER
S
CHIFFSINNENREINIGUNG
... 42
5.3 V
ERFAHRENSFLIESSBILD DER
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE FÜR
A
BWÄSSER
AUS DEM
S
CHIFFSBETRIEB UND DER
S
CHIFFSINNENREINIGUNG
... 43
5.4 A
UFSTELLRAUM UND
P
LATZBEDARF DER
A
NLAGE
... 44
5.4.1 Beschreibung
des Aufstellraumes ... 44
5.4.2 Lageplan der Werft mit Aufstellraum der Abwasserreinigungsanlage und
schematischer Darstellung der Rohrleitungen ... 45
5.5 S
KIZZE DES
A
UFSTELLRAUMES MIT
A
UFSTELLUNGSPLAN DER
A
NLAGE
... 45
6
PROJEKTPLANUNG ... 47
7
AUSLEGUNG UND BERECHNUNG VON ROHRLEITUNGEN, BEHÄLTERN,
PUMPEN UND APPARATEN ... 49
7.1 A
USLEGUNG DER
H
AUPTROHRLEITUNGEN
... 49
7.2 B
ERECHNUNGEN ZUR
A
USLEGUNG DER
P
UMPE
P1 ... 51
7.2.1 Grundlagen für die Berechnung der minimal notwendigen Förderhöhe
der Pumpe P1 ... 51
7.2.2 Berechnung der minimal notwendigen Förderhöhe der Pumpe P1 ... 53
7.2.3 Spezifikation
der Pumpe P1 ... 56
7.3 A
USLEGUNG UND
S
PEZIFIKATION DER
P
UMPE
P4 ... 57
7.4 A
USLEGUNG UND
S
PEZIFIKATION DER
P
UMPEN
P5
UND
P6 ... 57
Inhaltsverzeichnis
7.5 A
USLEGUNG UND
S
PEZIFIKATION DER
D
OSIERPUMPEN
P2
UND
P3 ... 59
7.6 A
USLEGUNG UND
F
ESTIGKEITSNACHWEIS DES
S
AMMELBEHÄLTERS
B1 ... 60
7.6.1 Festigkeitsnachweis
des Behälters B1 ... 60
7.6.2 Skizze des Sammelbehälters B1 ... 63
7.7 A
USLEGUNG UND
S
PEZIFIKATION DES
R
EAKTIONSBEHÄLTERS
B2 ... 64
7.8 A
USLEGUNG UND
S
PEZIFIKATION DES
T
ROCKENGUTDOSIERERS
H1 ... 65
7.9 A
USLEGUNG UND
S
PEZIFIKATION DER
F
ILTERSACKEINHEIT
F1 ... 66
7.10 A
USLEGUNG DES
R
ÜHRWERKS
R1 ... 67
7.11 A
USLEGUNG DES
R
ÜHRWERKS
R2 ... 68
7.12 G
RAFISCHE
D
ARSTELLUNG DES
A
BLAUFS DES
C
HARGENPROZESSES
... 69
8
WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ... 70
8.1 E
RLÄUTERUNG DER ANGEWENDETEN
I
NVESTITIONSRECHENVERFAHREN
... 70
8.1.1 Statische
Investitionsrechnung / Amortisationsrechnung ... 71
8.1.2 Dynamische Investitionsrechnung / Kapitalwert- und Annuitätenmethode ... 72
8.2 E
RMITTLUNG DER
B
ETRIEBS
-
UND
I
NVESTITIONSKOSTEN UNTERSCHIEDLICHER
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGEN
... 73
8.2.1 Ermittlung der Investitionskosten für verschiedene Investitionsvarianten ... 73
8.2.2 Ermittlung der Investitionskosten für die verschiedenen Investitionsvarianten
unter
Berücksichtigung
unterschiedlicher Entsorgungskostenentwicklungen ... 75
8.3 E
RGEBNISSE DER
W
IRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG
... 79
8.3.1 Ergebnisse der Berechnung der Amortisationszeit möglicher Investitionsvarianten ... 79
8.3.2 Ergebnisse der Berechnung der Annuität möglicher Investitionsvarianten ... 80
9
SCHLUSSBETRACHTUNG ... 82
10
LITERATURVERZEICHNIS ... 83
ANHANG
Anhangverzeichnis
A
NHANGVERZEICHNIS
A
NHANG
1...1
G
ESETZ ZUR
O
RDNUNG DES
W
ASSERHAUSHALTS
;
(W
ASSERHAUSHALTSGESETZ
WHG
)
A
USZUG
§7
I
N DER
F
ASSUNG VOM
12.
N
OVEMBER
1996
(BGB1.I
S.
2455)
Z
ULETZT GEÄNDERT AM
03.
M
AI
2000
(BGB1.
I
S.
632)
A
NHANG
2...2
A
LLGEMEINE
V
ERWALTUNGSVORSCHRIFT ZUM
W
ASSERHAUSHALTSGESETZ ÜBER DIE
E
INSTUFUNG WASSERGEFÄHRDENDER
S
TOFFEN IN
W
ASSERGEFÄHRDUNGSKLASSEN
(V
ERWALTUNGSVORSCHRIFT WASSERGEFÄHRDENDE
S
TOFFE
V
W
V
W
S)
A
USZÜGE
§1,
§2;
A
NHANG
2,
A
NHANG
4
I
N DE
F
ASSUNG VOM
17.
M
AI
1999
A
NHANG
3...6
W
ASSERGESETZ DES
L
ANDES
S
CHLESWIG
-H
OLSTEIN
;
(L
ANDESWASSERGESETZ
-
LWG)
A
USZUG
§
32
UND
§
33
I
N DER
F
ASSUNG VOM
07.
F
EBRUAR
1992
Z
ULETZT GEÄNDERT AM
08.
F
EBRUAR
2000
A
NHANG
4...8
L
ANDESVERORDNUNG
(
DES
L
ANDES
S
CHLESWIG
H
OLSTEIN
)
ÜBER
A
NLAGEN ZUM
U
MGANG
MIT WASSERGEFÄHRDENDEN
S
TOFFEN
;
(A
NLAGENVERORDNUNG
VA
W
S)
A
USZÜGE
§6
UND
§13
I
N DER
F
ASSUNG VOM
31.
M
AI
1996
A
NHANG
5...10
V
ERWALTUNGSVORSCHRIFT ZUM
V
OLLZUG DER
L
ANDESVERORDNUNG
(
DES
L
ANDES
S
CHLESWIG
-H
OLSTEIN ÜBER
A
NLAGEN ZUM
U
MGANG MIT WASSERGEFÄHRDENDEN
S
TOFFEN
(VV
VA
W
S)
A
USZÜGE
§3,
§11,
A
NLAGE ZU
§4
I
N DE
F
ASSUNG VOM
09.
O
KTOBER
1996
A
NHANG
6...18
S
ATZUNG ÜBER DIE
A
BWASSERBESEITIGUNG DER
S
TADT
F
LENSBURG
(A
BWASSERSATZUNG
)
A
USZUG
§
3
I
N DER
F
ASSUNG VOM
30.
M
ÄRZ
1995
Anhangverzeichnis
A
NHANG
7...21
A
USZUG AUS
A
RBEITSBLATT
A115
DER
ATV
(A
BWASSERTECHNISCHE
V
EREINIGUNG E
.
V.)
,,E
INLEITEN VON NICHT HÄUSLICHEM
A
BWASSER IN EINE ÖFFENTLICHE
A
BWASSERANLAGE
"
O
KTOBER
1994
A
NHANG
8...24
A
USZUG AUS
A
RBEITSBLATT
M707
DER
ATV
(A
BWASSERTECHNISCHE
V
EREINIGUNG E
.
V.)
,,A
BWÄSSER AUS DER
T
RANSPORTBEHÄLTERINNENREINIGUNG
"
A
UGUST
1994
A
NHANG
9...28
A
NALYSEBERICHT DER
F
IRMA
B
UDERUS
/
C
HEMISCHES
L
ABOR
ZQ/5,
-
A
NALYSE EINER UNBEHANDELTEN
A
BWASSERPROBE
-
VOM
14.
A
UGUST
2000
A
NHANG
10...30
A
NALYSEBERICHT DES
I
NSTITUTS FÜR
U
MWELTANALYTIK UND
A
NGEWANDTE
Ö
KOLOGIE
,
-
A
NALYSE EINER UNBEHANDELTEN SOWIE MEHRERER MIT
A
DSORBENTIEN BEHANDELTER
A
B-
WASSERPROBEN
-
VOM
13.
S
EPTEMBER
2000
A
NHANG
11...31
D
ET
N
ORSKE
V
ERITAS
R
ULES FOR
K
LASSIFIKATION
;
A
USZUG
:
P
ART
3,
A
PPENDIX
B,
S
EITE
74
VOM
J
ULI
1998
A
NHANG
12...32
A
NGEBOT DER
F
IRMA
PROTEC
ÜBER EINE
,,A
UTOMATISCHE
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE FÜR
A
BWÄSSER AUS
S
CHIFFSPROBELÄUFEN
"
VOM
19.
O
KTOBER
2000
Abbildungsverzeichnis
A
BBILDUNGSVERZEICHNIS
A
BBILDUNG
3-1:
V
ERFAHRENSÜBERSICHT DER
V
ERFAHREN ZUR
A
BWASSERBEHANDLUNG
... 6
A
BBILDUNG
3-2
AUS
[6]:
L
ÖSLICHKEIT DER
M
ETALLHYDROXIDE IN
A
BHÄNGIGKEIT VOM P
H-W
ERT
.. 10
A
BBILDUNG
3-3
AUS
[6]:
V
ERLAUF DES P
H-W
ERTES BEI DER
F
ÄLLUNG VON
E
ISEN
-II-I
ONEN ALS
H
YDROXIDE AUS SAUREM
A
BWASSER MIT
N
ATRONLAUGE
... 11
A
BBILDUNG
3-4
AUS
[2]:
S
CHEMATISCHE
D
ARSTELLUNG EINES
R
ECHTECKVORKLÄRBECKENS
... 15
A
BBILDUNG
3-5
AUS
[6]:
L
AMELLENABSCHEIDER
Q
UERSCHNITT
... 16
A
BBILDUNG
3-6
AUS
[2]:
H
YDROZYKLON SCHEMATISCH
... 17
A
BBILDUNG
3-7
AUS
[2]:
P
RINZIP DER
K
UCHENFILTRATION
... 19
A
BBILDUNG
5-1:G
RUNDFLIEßBILD DER
R
EINIGUNGSANLAGE FÜR
A
BWÄSSER AUS DEM
S
CHIFFSBETRIEB
UND DER
S
CHIFFSINNENREINIGUNG
... 42
A
BBILDUNG
5-2:
V
ERFAHRENSFLIESSBILD DER
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE FÜR
A
BWÄSSER AUS
DEM
S
CHIFFSBETRIEB UND DER
S
CHIFFSINNENREINIGUNG
... 43
A
BBILDUNG
5-3:
A
USZUG AUS DEM
L
AGEPLAN DER
W
ERFT MIT
A
UFSTELLRAUM UND SCHEMATISCHER
D
ARSTELLUNG DER NOTWENDIGEN
R
OHRLEITUNGEN
... 45
A
BBILDUNG
5-4:
S
KIZZE DES
A
UFSTELLRAUMES MIT
A
UFSTELLUNGSPLAN DER
A
NLAGE
... 46
A
BBILDUNG
6-1:
P
ROJEKTPLANUNG
(
ZEITLICH
)
E
RSTELLT IN
A
COS
P
LUS
.1,
V
ERSION
8.1 ... 48
A
BBILDUNG
7-1:
B
ELASTUNGSFALL DER
S
EITENWÄNDE DES
S
AMMELBEHÄLTERS
... 61
A
BBILDUNG
7-2:
B
ELASTUNGSFALL DES
B
ODENS DES
S
AMMELBEHÄLTERS
... 62
A
BBILDUNG
7-3:
S
KIZZE DES
A
UFSTELLRAUMES MIT
A
UFSTELLUNGSPLAN DER
A
NLAGE
... 63
A
BBILDUNG
8-1:
V
ERGLEICH DER
A
MORTISATIONSDAUER VERSCHIEDENER
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... 79
A
BBILDUNG
8-2:
V
ERGLEICH DER
A
MORTISATIONSDAUER VERSCHIEDENER
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... 79
A
BBILDUNG
8-3:
V
ERGLEICH DER
A
MORTISATIONSDAUER VERSCHIEDENER
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... 80
A
BBILDUNG
8-4:
V
ERGLEICH DER
A
NNUITÄTEN VERSCHIEDENER
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... 80
A
BBILDUNG
8-5:
V
ERGLEICH DER
A
NNUITÄTEN VERSCHIEDENER
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... 81
A
BBILDUNG
8-6:
V
ERGLEICH DER
A
NNUITÄTEN VERSCHIEDENER
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... F
EHLER
!
T
EXTMARKE NICHT DEFINIERT
.
Tabellenverzeichnis
T
ABELLENVERZEICHNIS
T
ABELLE
3-1:
B
EISPIELE TECHNISCHER
A
DSORBENTIEN UND DEREN
A
NWENDUNGEN
... 8
T
ABELLE
3-2:
E
RWEITERTE
F
ÄLLUNGS
-
P
H-W
ERT
-B
EREICHE EINIGER
M
ETALLIONEN
... 11
T
ABELLE
4-1:
A
LLGEMEINE
A
NGABEN ZU DEN
A
BWASSERPROBEN
... 25
T
ABELLE
4-2:
A
NALYSEERGEBNISSE VON ZWEI
R
OHWASSERPROBEN
(P
ROBEFAHRTEN
1
UND
2
DER
B
AU
-N
R
.711) ... 26
T
ABELLE
4-3:
E
RGEBNISSE DER
A
BWASSERANALYSE DER
P
ROBE
N
R
.1
BEHANDELT MIT
LUGAN-
A
NLAGE
(F
IRMA
B
UDERUS
) ... 28
T
ABELLE
4-4:
A
NALYSEERGEBNISSE DER BEI DER
F
IRMA
P
ROTEC BEHANDELTEN
A
BWASSERPROBE
... 30
T
ABELLE
4-5:
A
NGEFALLENE
A
BWASSERMENGEN
(Ö
L
-W
ASSSER
-G
EMISCH
)
DER
J
AHRE
1998-2000 ... 32
T
ABELLE
5-1:
V
ARIATIONSMATRIX
... 36
T
ABELLE
8-1
D
ARSTELLUNG DER
,
UNTER
E
INBEZIEHUNG UNTERSCHIEDLICHER
E
NTSORGUNGSKOSTENENTWICKLUNGEN
,
BERECHNETEN
I
NVESTITIONSVARIANTEN
... 76
T
ABELLE
8-2:
B
ERECHNUNG DER
K
OSTEN FÜR DIE
E
NTSORGUNG DES IN DER
V
ORREINIGUNGSSTUFE DER
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE ABGESCHIEDENEN
A
LTÖLS
... 77
T
ABELLE
8-3:
B
ERECHNUNG DER JÄHRLICHEN
B
ETRIEBSKOSTEN DER
H
AUPTREINIGUNGSSTUFE
DER
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE
... 77
T
ABELLE
8-4:
J
ÄHRLICHE
G
ESAMT
-B
ETRIEBS
-K
OSTEN DER
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE
... 78
T
ABELLE
8-5:
J
ÄHRLICHE DURCHSCHNITTLICHE
E
NTSORGUNGSKOSTEN FÜR
Ö
L
-W
ASSER
-
G
EMISCHE
(
OHNE
A
BWASSERREINIGUNGSANLAGE
)... 78
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
FSG
- Flensburger Schiffbau Gesellschaft mbH
Ro-Ro
- Roll on Roll off - Frachtfähre
Ro-Pax
- Roll on Roll off Passenger X - Passagierfähre
WHG
- Wasserhaushaltsgesetz
AbwV
- Abwasserverordnung
AbfBestV
- Abfallbestimmungsverordnung
LWG
- Landeswassergesetz
VwVwS
- Verwaltungsvorschrift wassergefährdende Stoffe
VawS
- Landesverordnung (des Landes SchleswigHolstein) über Anlagen zum Umgang
mit wassergefährdenden Stoffen
VV VAwS - Verwaltungsvorschrift zum Vollzug der Landesverordnung (des Landes Schleswig-
Holstein) über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen
ATV
- Abwasser-Technische-Vereinigung e.V.
WGK
- Wassergefährdungsklasse
CO
2
- Kohlendioxid
NaOH
- Natronlauge
CaO
- Calciumoxid (Kalkmilch)
AOX
- Adsorbierbare organische Halogenverbindungen
cbm
- Kubikmeter (aus dem Englischen: cubic meter)
GFK
- Glasfaserverstärkter Kunststoff
DNV
- Det Norske Veritas, Klassifikationsgesellschaft
CSB
- Chemischer Sauerstoffbedarf
DN
- Nenndurchmesser, (aus dem Englischen: diameter nominal)
IEC
- Internationale Elektrotechnische Kommission (aus dem Englischen: International
Electrotechnical Commission)
1
1 Einführung und Ziel der Arbeit
1.1 Flensburger Schiffbau-Gesellschaft mbH & Co. KG
Die Flensburger Schiffbau-Gesellschaft (FSG) ist eine kompakte Serienschiffbau-
werft, die 1872 in Flensburg gegründet wurde.
Die Werft wurde 1990 im Anschluss an ein 4-jähriges Insolvenzverfahren von der
Reederei Egon Oldendorff, dem größten deutschen Tramp (Fracht-) Reeder mit einer
Flotte von ca.160 Schiffen (80 gecharterte sowie 80 eigene), übernommen.
Die Betätigungsfelder der Oldendorff-Gruppe sind, neben der Schifffahrt und dem
Schiffbau, die Landwirtschaft und Immobilien.
Die FSG beschäftigt derzeit etwa 600 Mitarbeiter, die einen Umsatz von 250 Mio. DM
pro Jahr erwirtschaften. Dies entspricht der Fertigung von z. B. vier Containerfähren
(Gesamttragfähigkeit 26.600 t / Länge 193 m).
Der 280 m * 50 m * 50 m große überdachte Bauhelgen ermöglicht eine von Wetter
und Jahreszeiten unabhängige Fertigung.
Die Produktpalette der FSG umfasste in der Vergangenheit alle vorstellbaren Schiffs-
typen, von Segelschiffen bis zu Schwimmbaggern.
Seit der Übernahme durch die Oldendorff-Gruppe wurde das Hauptgewicht auf die
Serienfertigung von Containerschiffen gelegt. In den letzten Jahren wurde jedoch
durch Preisdumping asiatischer Werften die Produktion von Containerschiffen in
Deutschland zusehends unrentabler. Aufgrund dieser Tatsache wurde eine Neuaus-
richtung der Werft vorgenommen, so dass jetzt Ro-Ro-Fähren (Containerfähren) und
Ro-Pax-Fähren (Fähren mit hohem Passagieranteil) den größten Teil der produzierten
Schiffe ausmachen.
Des weiteren wird zur Zeit noch ein zweites Marineschiff (Einsatzgruppenversorger)
gefertigt.
2
1.2 Ziel der Arbeit
Es soll eine Abwasserreinigungsanlage konzipiert und projektiert werden für Abwäs-
ser aus dem Schiffsbetrieb während der Probefahrt sowie für Abwässer aus der Reini-
gung des Maschinenraumes nach der Probefahrt.
Auf Neubauten fallen diverse Abwässer an, die sich alle im Bilgetank sowie auch in
der Maschinenraumbilge sammeln. Des weiteren fallen bei der Probefahrt und dem
Probelauf der Hauptmaschinen Ölschlämme aus der Schwerölaufbereitung an Bord an,
die im Sludge (Schlamm-) Tank gesammelt werden. Da die Neubauten jedoch bei der
Übergabe an den Käufer meist leere und gereinigte Tanks sowie auch einen gereinig-
ten Maschinenraum aufweisen müssen, ist es notwendig, nach der Probefahrt die ent-
standenen Ab- und Waschwässer zu entsorgen.
Das in den Tanks und der Maschinenraumbilge gesammelte Gemisch aus Wasser, Öl
und Reinigungsmitteln soll zunächst mit einer geeigneten Pumpe von Bord gepumpt
werden und anschließend in einer, in der Nähe des Ausrüstungskais stationär aufge-
stellten, Abwasserreinigungsanlage behandelt werden. Das aufbereitete Wasser soll
anschließend in die Kanalisation eingeleitet werden (Indirekteinleitung), wobei Auf-
lagen von Seiten der zuständigen Behörden zu beachten sind.
Bei der Erstellung des Konzepts sollte von vornherein die Wirtschaftlichkeit als eines
der Hauptentscheidungskriterien für die spätere Umsetzung beachtet werden.
3
2 Gesetzliche Grundlagen
Der Gesetzgeber hat das Abwasserrecht zunächst grob in zwei Gruppen geteilt. Entschei-
dendes Kriterium für die Zugehörigkeit zu einer Gruppe ist die Art der Abwassereinleitung.
· Direkteinleiter
leiten die vorher gereinigten Abwässer direkt in Vorfluter (Seen, Flüsse) ein,
z. B. kommunale Kläranlagen und Kraftwerke.
· Indirekteinleiter
leiten ihre Abwässer in die öffentliche Kanalisation ein, wo sie mit diversen anderen
Abwässern gemischt und schließlich (in einer kommunalen Kläranlage) gereinigt wer-
den. Eine Reinigung vor Einleitung in die Kanalisation ist nur bei Nichteinhaltung von
Grenzwerten notwendig.
Private Haushalte sind keine Indirekteinleiter.
Die Flensburger Schiffbaugesellschaft ist derzeit ein sowohl direkt, als auch indirekt ein-
leitendes Unternehmen.
Für die Abwasserreinigungsanlage ist die Indirekteinleitung vorgesehen. Es werden daher
nur die Gesetze, die für Indirekteinleiter zutreffend sind, im Folgenden dargestellt.
· Bundesebene:
-
Im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) wird das Wasserrecht geregelt. Nach §7a des
WHG
[Anhang 1] stellen die Länder sicher, dass beim Einleiten in die öffentliche
Kanalisation die Schadstofffracht so gering ist, wie es der Stand der Technik er-
laubt.
4
-
In der Abfallbestimmungsverordnung (AbfBestV) werden ,,besonders überwa-
chungsbedürftigen Abfällen" Schlüsselnummern zugeordnet, um eine klare und
einheitliche Einteilung der Abfälle nach Herkunft und Inhalt zu gewährleisten.
-
In der Verwaltungsvorschrift wassergefährdende Stoffe (VwVwS)
[Auszüge in
Anhang 2
] wird eine weitere Klassifizierung der Abwässer bzw. die Bewertung des
Gefährdungspotenzials einzelner Inhaltsstoffe vorgenommen. Sämtliche mögli-
chen Inhaltsstoffe werden in dieser Vorschrift in drei Wassergefährdungsklassen
bzw. als ungefährlich eingestuft.
· Landesebene
-
Gemäß §7 des WHG hat das Land Schleswig-Holstein ein Landeswassergesetz
(LWG) erlassen. In §33 dieses Gesetzes
[Anhang 3] wird auf §7 der Abwasserver-
ordnung bzw. die untergeordneten Verwaltungsvorschriften verwiesen, in denen
alle Abwässer mit wassergefährdenden Stoffen als genehmigungspflichtig einge-
stuft werden.
-
In der Verordnung (des Landes Schleswig Holstein) über Anlagen zum
Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (VAwS)
[Anhang 4] und der
-
Verwaltungsvorschrift zum Vollzug der Landeverordnung des Landes
Schleswig-Holstein über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden
Stoffen (VV-VAwS)
[Anhang 5]
werden diverse Auflagen für den Betrieb von Anlagen mit wassergefährden-
den Stoffen festgelegt. Diese Auflagen sind je nach Wassergefährdungsklasse
des Abwassers abgestuft.
5
Kommunale Ebene
-
Auf kommunaler Ebene ist die Satzung über die Abwasserbeseitigung der Stadt
Flensburg (Abwassersatzung)
[Anhang 6] zu beachten. Diese Satzung ist für ge-
nehmigungspflichtige sowie auch für nicht genehmigungspflichtige, indirekt ein-
geleitete Abwässer, bindend.
Die Abwassersatzung dient dem Schutz der Kanalisation sowie auch der kommunalen
Kläranlage. In dieser Satzung werden nochmals die Einleitbedingungen festgelegt, die
als Mindeststandard anzusehen sind.
In der Flensburger Abwassersatzung wurden die im Arbeitsblatt A 115
[Anhang 7] der
Abwassertechnischen Vereinigung (ATV) festgelegten ,,Allgemeinen Richtwerte für
die wichtigsten Beschaffenheitskriterien" von Abwasser als verbindliche Grenzwerte
übernommen.
Bis zum Zeitpunkt der ersten Kontaktaufnahme mit der Flensburger Stadtreinigung,
die zuständige Behörde für Indirekteinleiter in Flensburg, waren dort noch keine Be-
schaffenheitskriterien für Abwässer aus der Tankinnenreinigung bzw. dem Schiffsbe-
trieb festgelegt. In Absprache mit dem zuständigen Sachbearbeiter wurde schließlich
das Arbeitsblatt M707 der Abwassertechnischen Vereinigung ,,Abwässer aus der
Transportbehälterinnenreinigung"
[Anhang 8] als Bewertungsgrundlage für die Ge-
nehmigung einer Abwasserreinigungsanlage für Abwässer aus dem Schiffsbetrieb und
der Tankinnenreinigung festgelegt.
Konsequenz:
Die Einstufung des Abwassers in Wassergefährdungsklassen muss anhand von Ab-
wasseranalysen erfolgen.
Es muss geprüft werden, ob die Abwasserreinigungsanlage genehmigungspflichtig
ist. Gegebenenfalls sind die in der VAwS und der VV-VAwS beschriebenen Sicher-
heitsvorkehrungen gegen den Austritt wassergefährdender Stoffe bei der Erstellung
des Anlagenkonzeptes zu beachten.
6
3 Stand der Technik zur Abwasserreinigung
nach
[2] und [6]
3.1 Verfahrensübersicht zur Abwasserreinigung
Abwasserbehandlungsverfahren
biologisch
chemisch /
physikalisch
physikalisch
- Adsorption
- Fällung / Flockung
- Elektrochemische Verfahren
- Ionenaustausch
- Naßoxidation
- Schwerkraft-Sedimentation
- Fliehkraft-Sedimentation
- Flotation
- Filtration
- Membranverfahren
- Eindampfen
- Verbrennen
- fl.-fl. Extraktion
- Destillieren
mechanisch
thermisch
Abbildung 3-1: Verfahrensübersicht der Verfahren zur Abwasserbehandlung
Um einen kompletten Überblick über den Stand der Technik zu den Verfahren der
Abwasseraufbereitung (vgl. Abbildung 3-1) zu erhalten, wird im Folgenden auch
kurz auf die für die aktuelle Problemstellung nicht relevanten Verfahren eingegan-
gen.
7
3.2 Biologische Abwasseraufbereitung
In natürlichen Gewässern läuft kontinuierlich ein Reinigungsprozess ab. Organisches
und anorganisches Material wird dabei durch Mikroorganismen oxidiert oder minera-
lisiert.
In der biologischen Reinigungsstufe einer Kläranlage macht man sich die Aktivität
dieser spezifischen Mikroorganismen zu Nutze. Man unterscheidet zwischen Aerobi-
ern, welche bei Gegenwart von Sauerstoff tätig sind, und Anaerobiern, die sich bei
Abwesenheit von Sauerstoff vermehren und dabei bestimmte Stoffe abbauen können.
In der biologischen Reinigungsstufe werden die gelösten und kolloidal gelösten orga-
nischen Inhaltsstoffe durch Mikroorganismen hauptsächlich in CO
2
und Biomasse um-
gewandelt. Die partikuläre Biomasse lässt sich dann mechanisch aus dem Abwasser
entfernen. Kommunales Abwasser wird biologisch nur aerob gereinigt. Es lassen sich
drei Verfahrensziele definieren:
I.
der Abbau der organischen Kohlenstoffverbindungen,
II.
die Entfernung der Stickstoffverbindungen über Ammonifizierung, Nitrifizie-
rung und Denitrifizierung und
III.
die Entfernung der Phosphate.
Um auch nur die ersten beiden Verfahrensziele zu erreichen, ist das Zusammenschal-
ten mehrerer Reaktoren mit dem Einsatz jeweils spezieller Mikroorganismen notwen-
dig. Dabei können sehr unterschiedliche Verfahren und Verfahrenskombinationen
zum Einsatz kommen. Bei totalem Abbau bildet sich Kohlendioxid, Ammoniak und
Wasser.
Bezug zur Aufgabenstellung:
Die biologische Abwasseraufbereitung der bei der Flensburger Schiffbau-Gesellschaft
entstehenden Abwässer findet in der kommunalen Kläranlage statt. Um jedoch einen
störungsfreien Betrieb der kommunalen Kläranlage zu gewährleisten, müssen dem
Abwasser vor dem Indirekteinleiten, also dem Einleiten in die Kanalisation, die toxi-
schen Inhaltsstoffe (z. B.: Schwermetalle) weitestgehend entzogen werden.
8
3.3 Chemisch / physikalische Abwasseraufbereitung
3.3.1 Adsorption
Die Adsorption ist ein Anreicherungsverfahren für Stoffe in geringen Konzentrationen
in großen Stoffströmen. Angewendet wird dieses Verfahren auf
· gelöste Stoffe in wässrigen Phasen,
· flüchtige organische Stoffe in Gasphasen und
· kolloidal gelöste und disperse Stoffe in wässrigen Phasen.
Die Stoffe werden je nach den physiko-chemischen Eigenschaften des Adsorbens
durch Van-der-Waals-, Dipol- oder Coulombkräfte an der Adsorberoberfläche ange-
lagert. In vielen Fällen kann das Adsorptionsmittel regeneriert werden; die adsorbier-
ten Stoffe liegen dann als Konzentrat vor. Die Regeneration kann mittels
· thermischer Verfahren,
· Dampf oder
· Lösemitteln
erfolgen.
Die unterschiedlichen Adsorbentien können durch ihre stoffspezifischen Eigenschaf-
ten verschiedene Inhaltsstoffe an ihrer Oberfläche anreichern. Aluminiumoxid, einge-
setzt als poröses Material, ist beispielsweise in der Lage, gelöste polare Stoffe an der
Oberfläche zu binden.
In der Tabelle 3-1 sind beispielhaft einige Anwendungsfälle mit den verwendeten Ad-
sorbentien dargestellt.
Adsorbens
Anwendungsform
Anwendungsbeispiel
Aktivkohle
Granulat, Pulver, Faser
Abluft-/Abgasreinigung, Katalysator bzw. Träger
Kohlenstoff
Molekularsiebe
Granulat
Trennung von Gasen und Kohlenwasserstoffen
Polymere
Adsorberharze
Granulat / Pulver
Wasserreinigung, Gasreinigung
Kieselgel
Granulat
Trocknung, Katalysator bzw. Träger
Aluminiumoxid
Granulat / Pulver
Trocknung, Katalysator bzw. Träger,
Adsorption polarer Substanzen
Tabelle 3-1: Beispiele technischer Adsorbentien und deren Anwendungen
9
Aktivkohle wird zur Sorption von unpolaren oder schwach polaren Stoffen verwendet
(z. B. Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe). Adsorberharze sind mak-
roporöse Polymere, die gelöste, mäßig polare Stoffe, wie z. B. Aromaten, chlorierte
Kohlenwasserstoffe und nicht-ionische Tenside sorbieren. Die technische Gestaltung
der Adsorption erfolgt als
· Perkolation- bzw. Filterbettkolonne oder
· Einrührverfahren.
Bei Anwendung des Einrührverfahrens ist oftmals eine adsorptive Flockung notwen-
dig, damit die beladenen Adsorbentien nach Erreichen des Adsorptionsgleichgewich-
tes durch Filtration, Flotation oder Sedimentation vom gereinigten Medium (meist
Wasser) getrennt werden können. Diese Flockenbildung wird durch Oxidhydrate des
Eisens oder des Aluminiums erreicht. Beim Wachsen der Flocken werden gelöste, kol-
loidal gelöste oder disperse Stoffe (z. B. Emulsionen) sorbiert und von der Flocke ein-
geschlossen.
Um eine optimale Adsorption zu erreichen, sind besonders bei Vielstoffgemischen
Temperatur, pH-Wert und Salzgehalt der Ausgangslösung zu untersuchen bzw. anzu-
passen. Des weiteren ist das Abwasser vor der Behandlung mit dem Adsorptionsmittel
weitestgehend von Feststoffen zu befreien, da diese sonst die Oberfläche des Adsor-
bens blockieren würden.
Bezug zur Aufgabenstellung:
Die Adsorption ist bei schwermetallbelastetem Abwasser ein einfaches und sicheres
Reinigungsverfahren. Es wird insbesondere bei der Behandlung kleiner Abwasser-
mengen mit wechselnder Belastung im Chargenbetrieb angewendet. Durch die Wei-
terentwicklung der notwendigen Chemikalien in den letzten Jahrzehnten ist der Ein-
satzbereich weit gefächert und in fast allen Bereichen langjährig erprobt.
Die Kombination mit einem anschließenden Abscheideverfahren (Flotation, Sedimen-
tation, Filtration) ist notwendig. Dieses Verfahren bestimmt einen großen Teil der In-
vestitionskosten. Der apparatetechnische Aufwand für die eigentliche Adsorption ist,
wie auch die Investitionskosten, gering.
10
3.3.2 Fällung / Flockung
Fällung und Flockung beschreiben zwei zeitlich aufeinanderfolgende Vorgänge.
Fällung beschreibt die Bildung einer unlöslichen Phase aus zwei oder mehr echt ge-
lösten Komponenten. Es handelt sich um einen Phasenübergangsprozess, bei dem fein-
disperse bzw. kolloidal gelöste Mikroflocken entstehen.
Flockung beschreibt hingegen die Überführung der bei der Fällung entstandenen Mik-
roflocken in abscheidbare Makroflocken.
Fällung:
Die Fällung wird zur Abtrennung von Metallionen und Anionen, wie Fluorid, Sulfid,
Sulfat und Phosphat, angewendet, wobei besonders die Phosphateliminierung in den
kommunalen Kläranlagen große Bedeutung gewonnen hat.
Bei der Behandlung von industriellem Abwasser ist die Eliminierung von Schwerme-
tallen meist das primäre Ziel. Die Metallionen werden mit Hilfe von Fällungsmitteln
in schwer lösliche
Abbildung 3-2 aus
[6]: Löslichkeit der Metallhydro-
xide in Abhängigkeit vom pH-Wert
· Hydroxide,
· Carbonate oder
· Sulfide umgesetzt.
Die Löslichkeit von Schwermetal-
len ist stark vom pH-Wert abhän-
gig, d. h. jedes Metall hat ein io-
nenspezifisches Löslichkeitsmini-
mum (vgl. Abbildung 3-2).
11
Findet die Fällung in diesem Bereich statt, so ist das Reinigungsergebnis optimal, man
spricht daher auch von einem Fällungsoptimum. Die unterschiedliche Löslichkeit bei
verschiedenen pH-Werten kann zu Problemen führen, da der pH-Wert während der
Fällung nicht konstant ist (vgl. Abbildung 3-3). Bei zu starkem Übergang der Lösung
in den alkalischen oder sauren Bereich können aufgrund der gesteigerten Löslichkeit
bereits ausgefällte Metalle erneut in
Lösung gehen.
Abbildung 3-3 aus
[6]: Verlauf des
pH-Wertes bei der Fällung von Ei-
sen-II-Ionen als Hydroxide aus
saurem Abwasser mit Natronlauge
Der für die Fällung nutzbare pH-Wert-Bereich kann durch Zugabe verschiedener Che-
mikalien erweitert werden (vgl. Tabelle 3-2).
Metallionen
pH-Bereich
(in dem eine Fällung möglich ist)
Fällungschemikalie
(Natronlauge NaOH / Kalkmilch CaO)
Cadmium Cd
2+
7,5 13
Soda / NaOH
Eisen Fe
3+
3,5 13
NaOH
Chrom Cr
3+
5,5 13
NaOH / CaO
Kupfer Cu
3+
6 13
NaOH
Zink Zn
2+
7,5 13
NaOH / CaO
Aluminium Al
3+
5 8
NaOH
Blei Pb
2+
5,5 8
NaOH
Tabelle 3-2: Erweiterte Fällungs-pH-Wert-Bereiche einiger Metallionen
Fin de l'extrait de 93 pages
- Citation du texte
- Mirko Pakschys (Auteur), 2000, Konzipierung und Projektierung einer Reinigungsanlage für Abwässer aus Probefahrten von Fährschiffen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185601
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