C-N-P - Konzept - ganzheitliches Konzept zur Energie- und Treibhausgaseinsparung/ Klärschlammreduktion

Das Verfahrensprinzip des C-N-P – Konzeptes stützt sich auf die Regulierung der Atmungsaktivität der Mikroorganismenpopulation. Dadurch lässt sich der Sauerstoffeintrag stark limitieren, so dass sich das Verhältnis C : N : P im Schlamm verändert. Verfolgt man die Massenbilanz des Kohlenstoffs unter "konventioneller" Verfahrenstechnologie, so bläst man die Abwasserinhaltstoffe durch hohe "Atmungsaktivität" als CO2 in die Luft, während nur wenig C über den Zellaufbau etc. in den Überschussschlamm eingebaut wird. Bei hohem Überschuss an eingeblasenen Luftsauerstoff nimmt auch der Überschussschlamm viel Sauerstoff in die Zellen und in die umgebende Schleimhaut (EPS) auf.

Vergleich der Zusammensetzung eines konventionellen Belebtschlamm mit einem unter C-N-P - Bedingungen

Das Szenario ändert sich unter C-N-P – Konzept: Der Sauerstoffgehalt im Schlamm sinkt nach mehreren Schlammaltern. Stattdessen steigt der Gehalt an Kohlenstoff an. Da dieser Prozess überproportional verläuft, sinkt insgesamt die Masse des abgezogenen Überschussschlamms. Zudem ändert sich die Schlammeigenschaft von hydrophil zu hydrophob – es resultiert eine bessere Absetzbarkeit der Schlämme (Vorteil in der Nachklärung und in der Eindickung, Verbesserung Schlammindex).
Dafür benötigt die C-N-P – Technologie einen speziellen Hilfsstoff aus der Entec® - Serie. Die sehr große hydrophobe innere Oberfläche der Polyaluminium – Grundsubstanz bewirkt:

• Den Transport organischer Verbindungen in den Schlamm
• Die Förderung anspruchsvoller langlebiger Mikroorganismen durch Bildung einer Siedlungsfläche (fluides Festbett)
• Den Ausgleich von Belastungsspitzen durch reversible Bindung an die Schlammmatrix
• Ein sinnvolles Kohlenstoff/ Stickstoffmanagement, welches bei geschicktem Einsatz die vielfach auftretende Probleme bei der Stickstoffelimination in Schwachlastzeiten vermeidet
• Eine Veredlungskomponente im Entec® - Produkt bewirkt durch kompetitive Hemmung der enzymatischen Reaktion das Zurückdrängen der unerwünschten Schlammautolyse – damit ergibt sich ein gleichmäßigerer Abbau der Abwasserinhaltstoffe, der nun auch mit geringerem Sauerstoffeintrag auskommt

Die enzymatische Hemmung bewirkt bei einem reduzierten O2 Angebot, dass die Stickstoffelimination möglicherweise nicht mehr komplett über das Nitrat (Nitrifikation), sondern über weniger Sauerstoffverbrauch nur noch über die Nitritstufe (Nitritation) und dann direkt zum elementaren Stickstoff verläuft. Anzeichen sind die oft sehr niedrigen NO3-N Gehalte beim C-N-P – Konzept im Ablauf einer Kläranlage.

Unter C-N-P - Bedingen lassen sich sehr niedrige Stickstoffkonzentrationen im Ablauf realisieren

Unter C-N-P - Konditionen gelingt es, das Schlammalter bei nahezu gleichbleibenden TS - Gehalten zu erhöhen (siehe Bild oben). Die Voraussetzung dafür ist der sich sehr schnell stabil einstellende SVI ≤ 100 ml/g. Damit stellt sich eine verbesserte hydraulische Belastbarkeit ein. Der Hauptgrund ist allerdings, dass sich die spezifische Überschussschlammproduktion vermindert und dadurch das rechnerische Schlammalter erhöht. Bei Kläranlagen ohne Faulung kann man bei gleichzeitiger Volumenreduktion die Kläranlage auf maximalen Klärschlammreduktion fahren (u.a. auch mit einer gleichzeitigen Anhebung des TS - Gehalts).

Unter C-N-P - Bedingungen nimmt die produzierte ÜS-Masse im System ab - gleichzeitig steigt der C - Gehalt

Reduziert man unter C-N-P - Konditionen die spezifische Überschussschlammmasse, so steigert sich langsam der Kohlenstoffgehalt. Bei Kläranlagen mit Faulung muss man vorsichtig mit der Anhebung des Schlammalters sein. Bei gleichzeitig starken Überschussschlammabzug kann die transferierte TS - Masse in den Faulturm zu gering werden. Zwischen beiden Maßnahmen muss ein Gleichgewicht gefunden werden, damit sich die Faulgasausbeute nicht vermindert, sondern eher ansteigt.