Maßnahmen zur Minderung der Geruchsemissionen von Rechengut

Vergleich der Geruchsemissionen in den unterschiedlichen Reinigungsstufen [Messprogramm der RWTH Aachen im Auftrag der Fa. Klein]
Einteilung der Rechen nach Ihrer Durchlassweite nach Seyfried et al. [1985]
ungewaschenes Rohrechengut
gewaschenes Rechengut
spezifischer Rechengutanfall in Abhängigkeit von der Durchlassweite
Installierte Rechenguthygienisierung nach einer Waschpresse
Rechengutwaschpresse, Typ WAP
Intensivwaschpresse, Typ WAP/SL
Hochdruckwaschpresse, Typ WAP/HP
Reduktion der Rechengutmenge mit einer Waschpresse, z.B. Typ WAP/SL
Patentiertes Verfahren zur Hygieniserung von Rechengut

Einleitung
Geruchsemissionen in Kanälen und auf Kläranlagen stellen für die Betreiber ein grundsätzliches Problem dar. Geruchsemissionen können für Anwohner und im besonderen Maße für das Betriebspersonal eine erhebliche – auch gesundheitsgefährdende – Belastung bedeuten. Um eine großflächige Geruchsstofffahne zu verhindern, werden auf Kläranlagen die geruchsintensiven Reinigungsschritte in der Regel eingehaust – dies gilt insbesondere für den Zulauf-, Rechen- und Schlammbehandlungsbereich. Durch die Einhausung und die Behandlung der entstehenden Abluft kann das Problem für die angrenzenden Bewohner minimiert werden. Für das Betriebspersonal ist die Arbeit in diesen eingehausten Bereichen aber oft unzumutbar – dies gilt im hohen Maße für das Rechengebäude.
Bei der Entnahme von Rechengut aus dem zulaufenden Abwasserstrom und insbesondere bei dessen Lagerung kommt es – je nach den Umgebungsverhältnissen – unweigerlich zu mehr oder minder starken Geruchsemissionen infolge von biochemischen Ausgasungsprozessen und der Bildung von Aerosolen.
Neben der Kapselung der Geruchsquellen ist eine Reduzierung der Geruchsentstehung im Bereich des Rechens eine notwendige Maßnahme. Verantwortlich für die biochemischen Umsetzungsprozesse ist das dem Rechengut anhaftende organische Material. Wenn es gelingt, dieses Material frühzeitig abzutrennen und in den Abwasserstrom zurückzuführen, wird zum einen den Bakterien das Substrat zur Geruchsbildung entzogen, zum anderen kann die ausgewaschene Organik das C/N-Verhältnis des Abwassers erhöhen, was günstig für die Denitrifikation ist. Darüber hinaus kann das Rechengut nur bei sehr niedrigen Organikgehalten ausreichend kompaktiert werden, um das Rechengutvolumen- und gewicht zu minimieren. Dies stellt im Hinblick auf die gesetzlichen Vorgaben [TA-Siedlungsabfall] einen erheblichen wirtschaftlichen Aspekt dar.

Die Geruchsproblematik
Gerüche können auf vielfältigen Wegen entstehen, wie beispielsweise durch die Bildung von Schwefelwasserstoff durch Desulfurikanten aus Sulfat bei anaeroben Milieubedingungen oder durch die Versäuerung von hydrolysiertem organischem Material zu organischen Säuren wie der Buttersäure.
In Abbildung 1 sind die möglichen Geruchsquellen mit den Geruchseinheiten (GE) für eine Kläranlage dargestellt. Es ist ersichtlich, dass größere Geruchsemissionen im Zulaufbereich, im Abwasserhebebereich und im Rechen- und Sandfanggut auftreten. In der eigentlichen biologischen Stufe einer Anlage sind die Geruchsemissionen vergleichsweise gering. In der Schlammbehandlung kommt es dann wieder zu stärkeren Geruchsbildungen.
Das Rechengut setzt sich aus einer Vielzahl unterschiedlicher Stoffe zusammen, die wiederum zu unterschiedlichen Geruchsentwicklungen führen. Die Zusammensetzung und der Anfall an Rechengut wird im Wesentlichen durch das Verbraucherverhalten, das Kanalsystem und die Art der mechanischen Vorreinigung bestimmt.
Ob es sich bei der Ableitung des Abwassers um eine Misch- oder Trennkanalisation handelt und ob der Transport in einer Freispiegel-, Druck- oder Vakuumleitung erfolgt, ist für die Beschaffenheit des Rechengutes von Bedeutung. Ebenso von Einfluss sind Gefälle, Länge und Strömungsgeschwindigkeit in der Kanalleitung, da dadurch die biochemischen Abbauprozesse mitbestimmt werden.
Bei der Entwässerung im Mischsystem ist auch die Menge an Rechengut starken Schwankungen unterworfen, da es infolge von hydraulischen Stoßbelastungen durch Stark-regen und der sich damit ergebenden Spülwirkung zu einem 5 bis 10-fachen Anstieg der Menge gegenüber Trockenwetterabflüssen kommen kann [Schüßler, 2000].
Durch den Rechen werden die Feststoffe entnommen, die im weiteren Reinigungsprozess zu Problemen wie Verzopfung, unerwünschten Ablagerungen und Schwimmdecken führen können.
Die Entnahme von im Abwasser befindlichen Grobstoffen im Kläranlagenzulauf erfolgt mit Rechen oder Sieben, die nach Seyfried [1985] nach ihrer Durchlassweite gemäß Tabelle 1 klassifiziert werden können.
In den vergangenen Jahren bestand die Tendenz, immer feinere Rechen bis hin zu Siebanlagen für die mechanische Vorreinigung einzusetzen. Abbildung 2 zeigt, dass sich dadurch die Feststoffentnahme exponentiell erhöht. Ohne weitergehende Maßnahmen ergäbe sich eine zunehmende Geruchsproblematik mit einer bedenklichen hygienischen Situation.
Das mittels Rechen- oder Siebanlagen aus dem Abwasser entnommene Rechengut weist einen Wasseranteil von 80 bis 90 % auf. Abbildung 3 zeigt die Zusammensetzung des Rechengutes, das im Wesentlichen aus Fäkalien, Papier, Speiseresten, Hygieneartikeln, Sand und Steinen besteht.
Infolge der organischen Anteile im Rechengut kommt es durch biochemische Abbau- und Umwandlungsprozesse zu erheblichen Geruchsemissionen.
Lösung des Rechengutproblems
In der Vergangenheit der Abwasserreinigungstechnik wurden zunächst Grobrechen eingesetzt. Diese Rechen halten in erster Linie Papier mit geringem Fäkalanteil zurück. Dieses relativ unproblematische Rechengut konnte mit Kolbenpressen kompaktiert werden.

Mit den immer geringer werdenden Spaltweiten der Rechen stieg der organische und damit schwer entwässerbare Anteil deutlich an. Dies führte letztlich dazu, dass eine Rechengutauswaschung erforderlich wurde, um eine gewünschte Gewichts- und Volumenreduktion zu erreichen.
Mit Einführung der Waschpressen in gekapselter Bauweise konnte ein großer Teil der Geruchsemissionen deutlich gemindert werden. Mit der Waschpresse, Typ WAP (vgl. Abb. 4), werden die Funktionen Auswaschen der Fäkalien, Entwässern, Kompaktieren und Pressen des Rechengutes in einer geschlossenen Anlage kombiniert. Hierbei wird zweckmäßigerweise das Rechengut direkt vom Rechen der Waschpresse zugeführt. Je nach Maschinentyp wird als Waschwasser Brauch- oder Abwasser eingesetzt.
Ein gutes Intensivreinigungsverfahren zur Fäkal- und Organikauswaschung stellt die Waschpresse, Typ WAP/SL, dar (vgl. Abb. 5). Hierbei werden sämtliche suspendierbaren organischen Stoffe mittels einer intensiven Spülung und gleichzeitiger mechanischer Beanspruchung ausgewaschen und gepresst.
Mit der Hochdruckwaschpresse, Typ WAP/HP (vgl. Abb. 6) kann zusätzlich zur Wäsche der volumetrische Rechengutanfall mit einem automatisch geregelten Hydraulikkonus noch weiter gesenkt werden, so dass sich Trockensubstanzgehalte von bis zu 60 % erreichen lassen. Damit kann dann sogar das Rechengut in ein heizwertreiches Material überführt werden.

Je nach Waschpressentyp sind Trockensubstanzgehalte zwischen 30 und 60 % erreichbar. Das behandelte Rechengut wird anschließend über ein Steigrohr in einen Container verbracht. Das Waschwasser, dass stark mit Fäkalien und suspendierten organischen Kohlenstoffverbindungen belastet ist, kann der Denitrifikationszone zugeführt werden. Die Rechengutmenge wird je nach Waschpresse um etwa 55 bis 85 % verringert (vgl. Abb. 7).
In Abbildung 8 sind die Unterschiede zwischen unbehandeltem (links) und behandeltem (rechts) Rechengut optisch deutlich erkennbar.
Um ein völlig geruchsfreies Produkt zu erhalten, sind im Anschluss an die Auswaschung und Pressung weitere verfahrenstechnische Schritte erforderlich (vgl. Abb. 9). Um keimreduzierenden Stoffe mit dem Rechengut zu vermischen, ist zunächst eine Dekompaktierung (vgl. Abb.10) der ausgepressten Stoffe notwendig. Anschließend können dem Rechengut keimreduzierende Stoffe beigemischt werden. Hierdurch ist gewährleistet, dass geruchsbeladenes Rechengut erst gar nicht entsteht, so dass auch auf eine aufwendige Abluftbehandlung weitestgehend verzichtet werden kann.

Zusammenfassung und Ausblick

  • Bei der Vermeidung von Gerüchen in der mechanischen Behandlungsstufe einer Abwasserreinigungsanlage kommt der Rechengutbehandlung eine maßgebende Rolle zu. Bedingt durch die enthaltenen Fäkalien und sonstigen organischen Inhaltsstoffe kommt es ohne eine weitere Behandlung zu erheblichen Geruchsbildungen im Rechenhaus, beim Transport sowie im Bunker der Verbrennungsanlagen. Ebenso lässt die Ästhetik des unbehandelten Rechengutes, gerade beim Handling, zu wünschen übrig.
  • Gleichzeitig führt die Entsorgung von Rechengut zu sehr hohen Kosten, so dass eine Minimierung dieses Materials grundsätzlich anzustreben ist. Infolge der gesetzlichen Regelungen wird der Kostendruck auf die Betreiber künftig wohl noch weiter ansteigen.
  • Mit der Rechengutwaschpresse, Typ WAP, kann das Rohrechengut einfach und sicher gewaschen und bis auf Trockensubstanzgehalte von 45 % kompaktiert werden.
  • Mit der technisch ausgereiften Intensiv-Waschpresse, Typ WAP/SL, kann das Rechengut nahezu vollständig von den Fäkalien und den suspendierbaren organischen Bestandteilen befreit und gleichzeitig bis auf 50 % Trockensubstanz gepresst werden.
  • Die innovative Rechengutwaschpresse, Typ WAP/HP, kann das Rechengut waschen und mit einem integrierten, hydraulischen Hochdruckpressteil auf TS-Gehalte bis 60 % entwässern. Natürlich kann diese Maschine auch mit der Intensivwäsche ausgestattet werden.
  • Durch die Zugabe von Hygienisierungs- oder Desinfektionsmitteln kann im weiteren Behandlungsverlauf das gewaschene Rechengut hygienisiert oder von diversen Keimen befreit werden. Somit ist dann eine weitere thermische Verwertung oder Beseitigung des hygienisierten Materials ohne Geruchsprobleme möglich.

Literatur
Dritte Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz (TA Siedlungsabfall); Technische Anleitung zur Verwertung, Behandlung und sonstigen Entsorgung von Siedlungsabfällen vom 14. Mai 1993; Bundesanzeiger, Jahrgang 45, Nr. 99 a)
Schüßler, H. (2000)
Rechengutzerkleinerung und –verwertung auf der Kläranlage; Korrespondenz Abwasser ; Heft 47 Nr. 1
Seyfried C. F.; Lohse, M.; Bebendorf G.; Schüßler H. (1985)
Vergleich der Reinigungsleistung von Rechen , Sieben und Siebrechen sowie deren Einfluss auf die weiteren Reinigungsstufen; Veröffentlichung des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der Universität Hannover, Heft 58.

Von Dieter Hilligardt
und Wolfgang Branner

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