Endbericht zur Studie „ReLaKAN“
Lachgas ist der bestimmende Anteil der Treibhausgasemissionen auf kommunalen Kläranlagen. Um diese Emissionen zu reduzieren, wurde ein neues Konzept für Kläranlagen mit Faulung entwickelt und im Labormaßstab geprüft, das auf der Deammonifikation und der Nutzung von denitrifizierenden Biowäschern basiert.
ReLaKAN: Reduktion der direkten Lachgasemissionen auf kommunalen Kläranlagen durch biologische Abluftbehandlung im Nebenstrom
Lachgasemissionen tragen häufig maßgeblich zum CO2-Fußabdruck der Abwasserreinigung bei. Betriebliche Maßnahmen können zwar die Emissionen reduzieren, doch für eine weitgehende Minderung sind neue technologische und verfahrenstechnische Ansätze erforderlich. Das Forschungsvorhaben konzentrierte sich auf die Entwicklung und Untersuchung eines Konzepts zur Senkung der direkten Lachgasemissionen auf mittelgroßen bis großen kommunalen Kläranlagen (> 50.000 EW) mit Schlammfaulung.
Das Konzept besteht aus zwei Hauptkomponenten:
- Deammonifikation im Nebenstrom: Die Behandlung des Prozesswassers aus der Faulschlammentwässerung erfolgt durch Deammonifikation. Dies führt zu einer Reduktion der Lachgasemissionen in der biologischen Reinigungsstufe im Hauptstrom, da die Ammonium-Rückbelastung gesenkt wird.
- Denitrifizierender Biowäscher: Die Abluft aus dem Deammonifikationsprozess wird in einem denitrifizierenden Biowäscher behandelt, um das im Nebenstrom entstehende Lachgas zu entfernen.
Die Behandlung der Abluft aus dem Nebenstromprozess der Deammonifikation bietet mehrere Vorteile. Da der Abluftvolumenstrom im Nebenstrom deutlich niedriger und die Lachgaskonzentrationen höher sind, ist die Behandlung effektiver und effizienter als im Hauptstrom. Das Konzept wurde in zwei verschiedenen Verfahrenskombinationen im Labormaßstab untersucht, wobei in einer Variante das bereits vorhandene Denitrifikationsbecken als Luftwäscher verwendet wird.
Die Ergebnisse zeigen, dass beide Konfigurationen eine nachhaltige Entwicklung für die Abwasserreinigung darstellen könnten. Bei Implementierung auf allen österreichischen Kläranlagen über 50.000 Einwohner mit Faulung könnte eine signifikante Reduktion der direkten Lachgasemissionen erzielt werden.
Abbildung 1: Vereinfachtes Fließschema der Wasser- und Schlammlinie einer kommunalen Kläranlage mit Belebtschlammverfahren und Schlammfaulung.
Abbildung 2: Vereinfachtes Fließschema der Wasser- und Schlammlinie einer kommunalen Kläranlage mit Belebtschlammverfahren und Schlammfaulung, inkl. Darstellung des vorgeschlagenen neuen Konzepts zur Reduktion von N2O-Emissionen.
