Untersuchungen zur Anwendbarkeit eines kombinierten Verfahrens zur Abwasserreinigung und Biomassenproduktion am Beispiel der LWG Schmerz

  • Die derzeitige Abwasser- und Reststoffentsorgung eines landwirtschaftlichen Betriebes stellt sich wie folgt dar: Die Abwassersammlung der Mitarbeiter erfolgt in zwei unterschiedlichen Mehrkammergruben, deren Überläufe in einen Gülle- bzw. Gärrestbehälter gelangen. Die Klärschlämme werden einmal jährlich geleert. Die Gülleauffangbehälter dienen zur Speicherung der Fäkalien der Nutztiere, von wo aus die Gülle regelmäßig der betriebseigenen Biogasanlage zur Energiegewinnung zugeführt wird. Eine effektivitätssteigernde Gasproduktion kann durch die zusätzliche Vergärung von Kosubstraten, wie beispielsweise Silomais gewährleistet werden. Das Gärsubstrat aus der Biogasanlage wird in einen Gärrestbehälter geleitet. Neben dem Gärrest gelangen ebenfalls die Abwässer der Milchproduktion aus dem Melkhaus in diesen Auffangbehälter. In regelmäßigen Abständen wird der Inhalt des Gärrestbehälters zur Düngung auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen aufgetragen. Die Niederschläge auf die befestigten Flächen und Dächer können in einem Regenwasserkanal in einen Regenwasserteich, welcher sich unweit des Betriebsgeländes auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche befindet, eingeleitet und dort versickert werden. Das Ziel der Betriebsführung des landwirtschaftliche Betriebes ist die anfallenden Abwasserströme zur gezielten Biomassenproduktion zu nutzen. Die Biomasse soll anschließend energetisch verwertet werden. Für die gezielte Biomassenproduktion soll ein System, bestehend aus natürlichen Trägermatten, welche mit Repositionspflanzen bestückt sind, eingesetzt werden. In einem Wasserspeicher wird Niederschlagswasser gesammelt und fließt kontinuierlich über die Pflanzenträgermatten. Die auf den Trägermaterialien befindlichen Pflanzen nehmen über ihr Rhizomsystem Nährstoffe und Wasser auf und setzen diese in Biomasse um. An Beispielen der Abwasserströme des ausgewählten landwirtschaftlichen Betriebes soll herausgefunden werden, inwieweit nicht nur Regenwasser sondern auch vorgeklärtes Abwasser zur gezielten Biomassenproduktion eingesetzt werden kann. Unter der Nutzung vorhandener Abwasseranlagen sowie der örtlichen Gegebenheiten bieten sich mehrere Möglichkeiten der alternativen Abwasser- und Reststoffverwertung. Die verschiedenen Varianten zur gezielten Biomassenproduktion unterscheiden sich in den dafür zu verwendenden Abwasserströmen, der Verwertung der anfallenden Reststoffe sowie im Materialeinsatz und der abschätzbaren Reinigungsleistung. Vom Erfinder des System Dernbach liegen noch keine Erkenntnisse zur technischen Realisierung seines Verfahrens hinsichtlich Bemessung oder Reinigungsleistung zur Abwasserbehandlung vor. Es ist jedoch davon auszugehen, dass sich bei der direkten Behandlung der vorgeklärten Sozial- und Melkhausabwässer auf den Pflanzenträgermatten biologischer Überschussschlamm ansammelt. Des weiteren ist nicht geklärt, welche Reinigungsleistung im System Dernbach hinsichtlich der Phosphor- und Stickstoffelimination zu erwarten sind. Diese Informationen sind allerdings im Hinblick auf die Vorflutersituation von enormer Bedeutung. Die gereinigten Abwässer sollen in einen nahegelegenen Bach eingeleitet werden. Bei einer zu hohen Phosphor- oder Stickstoffbelastung droht dieses Gewässer aufgrund des hohen Nährstoffangebotes zu eutrophieren. Aus diesem Grund sollte das System Dernbach lediglich zur Nachbehandlung gereinigten Abwassers eingesetzt werden. Für die Vorbehandlung der Sozial- und Melkhausabwässer zusammen mit den anfallenden Niederschlägen bietet sich u.a. eine Abwasserteichanlage an, da diese entsprechend den Spülstößen bei auftretenden Niederschlägen bemessen werden kann. Für die getrennte Abwasserbehandlung kann nach Meinung des Bearbeiters ein bepflanzter Bodenfilter eingesetzt werden. Das System Dernbach kann mit dem Ablauf dieser Anlage, zusammen mit dem Regenwasser, beschickt werden. Eine weitere Alternative stellt die Möglichkeit ausschließlich die gesammelten Niederschläge zur Biomassenproduktion zu nutzen dar. Nach der Ernte kann die Biomasse zum einen zusammen mit Holzhackschnitzeln thermisch verwertet werden. Die dabei entstehende Wärme dient zur Erwärmung der Kuhställe des landwirtschaftlichen Betriebes. Zum anderen besteht die Möglichkeit der Vergärung der Biomasse in der betrieseigenen Biogasanlage. Um eine Variante als Vorzugslösung anzugeben, ist bei den verschiedenen Alternativen der mögliche Energiegewinn mit den bei der jeweiligen Alternative entstehenden Kosten zu vergleichen. Der mögliche Energiegewinn ist direkt von der Biomassenproduktion abhängig. Die produzierbare Biomasse entsprechend des organischen Inputs ist allerdings schwer abzuschätzen, da keine konkreten Angaben zum Wachstum dieser Repositionspflanzen in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Nährstoffe oder Wassermengen bekannt sind, wodurch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung empfindlich erschwert wird.

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Metadaten
Author: Tobias Rocktäschel
URN:urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-3863
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2005/01/27
Year of first Publication:2004
Release Date:2005/01/27
Publishing Institution:Bauhaus-Universität Weimar
Granting Institution:Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen
Institutes:Fakultät Bauingenieurwesen / Professur Siedlungswasserwirtschaft
Tag:Biomassenproduktion; Landwirtschaftlicher Betrieb; Naturnahe Abwasserreinigung; Reststoffentsorgung; System Dernbach
System Dernbach; agricultural concern; biomass production; natural waste water treatment
GND Keyword:Abwasserreinigung
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
BKL-Classification:43 Umweltforschung, Umweltschutz / 43.50 Umweltbelastungen
56 Bauwesen / 56.35 Siedlungswasserwirtschaft, industrielle Wasserwirtschaft
58 Chemische Technik, Umwelttechnik, verschiedene Techno- / 58.51 Abwassertechnik, Wasseraufbereitung
Note:
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