Das Hias® - Verfahren

Das wahrscheinlich weltweit kompakteste Verfahren zur biologischen Nährstoffelimination

Die Herausforderung

Eine sich verändernde Welt braucht Lösungen für morgen

Der Aufruf der Vereinten Nationen zum Klimaschutz und die dringende Notwendigkeit, nachhaltige Städte und Gemeinschaften zu entwickeln, spiegeln die enormen Herausforderungen wider, vor denen die Abwasserentsorger heute stehen.  Der Klimawandel wird Kläranlagenbetreiber dazu zwingen, ihre Anlagen in Bezug auf die sich häufenden Starkregenereignisse einzustellen und das Regenwassermanagement entsprechend anzupassen. Die zunehmende Urbanisierung wird zur Überlastung der aktuellen Abwasserinfrastruktur führen. Letztendlich wird dies unsere Fähigkeiten herausfordern, die Verfügbarkeit und die nachhaltige Bewirtschaftung von Wasser und der Sanitärversorgung für alle zu gewährleisten.

Um die Land- und Wasserökosysteme zu erhalten und zu schützen, muss die Nährstoffbelastung der Gewässer drastisch reduziert werden. Zeitgleich ist es notwendig, dass Versorgungsunternehmen den derzeitigen Einsatz umweltschädlicher Chemikalien weitestgehend einstellen.

Die UNO hat anerkannt, dass Abwasser eine noch viel zu ungenutzte Ressource ist. Abgesehen von Energie werden aktuelle kaum Ressourcen zurückgewonnen. In der EU könnten 20 % des importierten Phosphors durch wiedergewonnenen Phosphor aus Abwasser ersetzt werden. Es ist dringend notwendig, das altbekannte "Behandlungs- und Entsorgungssystem" zu verlassen und in die Ära der Wiederverwendung, des Recyclings und der Ressourcenrückgewinnung einzutreten. 

Die Lösung

Um diese Herausforderungen zu meistern, müssen wir die Planung, den Bau und den Betrieb von Kläranlagen neu denken und sie in Wasserressourcenrückgewinnungsanlagen (WRRF) umwandeln. Bestehenden Systeme sollten auf höhere Kapazitäten und Behandlungsstandards aufgerüstet werden. Die nicht genutzten Ressourcen im Abwasser müssen auf höchstmöglichem Niveau zurückgewonnen und genutzt werden.

Angesichts der bevorstehenden Herausforderungen begann das norwegische Versorgungsunternehmen „Hias IKS“ bereits im Jahr 2009 damit, seinen aktuellen Kläranalagenbetrieb zu überdenken. Schnell wurde klar, dass ihre Belebtschlammanlage aus dem Jahr 1974 deutliche Verbesserungen benötigte. Insbesondere in Bezug auf die biologische Reinigungsstufe.

Ein interner Strategieprozess kam zu dem Schluss, dass eine zukunftssichere Abwasseraufbereitungstechnologie mit folgenden Eigenschaften benötigt wird:

  • Erhöhung der Behandlungskapazität um 50% bei nur Nutzung von 50% des aktuellen Volumens

  • Phosphorelimination ohne den Einsatz von Al/Fe-basierten Fällmitteln

  • Größtmögliches Potential bezüglich der Phosphorrückgewinnung. 

Es wurde ein F&E-Team unter der Leitung von Dr. Torgeir Saltnes zusammengestellt, welches den Markt bezüglich potenzieller Technologien zu analysieren, welche die oben genannten Ziele erreichen könnten. Da kein geeignetes Verfahren verfügbar war, entschloss sich dieses Team schließlich ein eigenes Verfahren zu entwickeln, welches die Biologie der weitergehenden biologischen Phosphorelimination (EBPR) mit der ultrakompakten MBBR-Technologie (Moving Bed Biofilm Reactor) kombiniert: das Hias® Verfahren.

 

Von 2013 bis 2015 wurden erfolgreiche Pilotversuche durchgeführt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde 2016 eine 10.000 EW Demonstrationsanlage errichtet und in Betrieb genommen.

Das Hias® - Verfahren hat sich als sehr kompakt und belastbar erwiesen. Durch die enorme Platzeinsparung gegenüber herkömmlichen Verfahren, lassen sich sowohl das Regenwassermanagement als auch zukünftige Erweiterungen innerhalb des ursprünglichen Volumens realisieren. Die Phosphorentfernung erfolgt ohne den Einsatz von Fällmitteln. Im 4-Jahres-Durchschnitt wurden PO4-P Ablaufwerte von unter 0,2 mg/l erreicht.

Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie für ein norwegisches 100.000 PE-Retrofit-Projekt kam zu dem Schluss, dass der Hias®-Prozess eine Senkung der Lebenszykluskosten um 30 % gegenüber der zweitbesten Alternative in der Studie haben wird.

Das Versorgungsunternehmen „Hias IKS“ rüstet derzeit seine gesamte 195.000 EW-Anlage mit dem Hias-Prozess um. Die vollständige Inbetriebnahme ist für den Herbst 2021 geplant.  

Bereits im Jahr 2015 beschloss „Hias IKS“, den Hias®-Prozess mit dem Rest der Welt zu teilen. So wurden alle Rechte an geistigem Eigentum und wichtige Ressourcen auf das Tech-Unternehmen „Hias How2O AS“ übertragen, welches die Technologie nun umfassend anbietet.

Der Hias-Prozess leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der UN-Nachhaltigkeitsziele.

Die Technologie

Das Hias® - Das wahrscheinlich weltweit kompakteste Verfahren zur biologischen Nährstoffelimination

Das Hias®-Verfahren

       Im Vergleich zum bisher eingesetzten Belebtschlammverfahren, können wir mit der Hias®-Technologie eine um die 3,5-fache höhere BSB5-Belastung mit weniger als 50 % des bisherigen Volumens gewältigen.

- Morten Finborud, CEO, Hias IKS

Das patentierte Hias®-Verfahren kombiniert die Biologie der weitergehenden biologischen Phosphorelimination (EBPR) mit der ultrakompakten MBBR-Technologie (Moving Bed Biofilm Reactor). Es entfernt zuverlässig organische Stoffe, Phosphor mittels der erweiterten biologischen Phosphorelimination (EBPR) sowie Stickstoff und Phosphor durch simultane Nitrifikation und Denitrifikation und P-Entfernung (SND-P). Eine weitere Intensivierung wird dadurch erreicht, dass Biofilmschlamm leicht durch mechanische Filtration abgetrennt werden kann, wodurch große Sedimentationsvolumina entfallen.

Die schematische Sicht des Hias-Prozesses veranschaulicht die schlanke Umsetzung des Konzepts. Das Abwasser gelangt im mechanisch durchmischten anaeroben Teil in den Reaktor, wo es mit Biofilmträgern vermischt wird. Dann fließen Abwasser- und Biofilmträger im freien Durchlauf durch die anaeroben und aeroben Zonen. Am Ende des Reaktors verlassen behandeltes Abwasser und abgeschliffener Biofilm den Reaktor, während die Biofilmträger zurück in die erste Kammer transportiert werden. Das gereinigte Abwasser wird mechanisch durch Filtration vom und Schlamm getrennt. Je nach Behandlungsanforderungen kann das behandelte Abwasser direkt abgeleitet oder bei Bedarf in eine weitergehende Abwasserreinigung überführt werden.

Unser Wertversprechen

Effizienz

  • Einhaltung strengster Ablaufanforderungen

  • Die kostengünstigste Möglichkeit der Phosphorelimination

  • 100% Funktionalität – auch bei Starkregenereignissen

  • Schlamm mit exzellenter Entwässerbarkeit 

Kompaktheit

  • Kapazitätserweiterung im Anlagenbestand 

  • Schaffung zusätzlicher Kapazitäten für Regenwassermanagement

Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft

  • Elimination bzw. Minimierung des Einsatzes von Fällmitteln

  • Signifikante Reduzierung des CO2-Fußabdrucks 

  • Phosphorrückgewinnungspotential von 95%

  • Nährstoffreiche P-Rezyklate 

  • Vereinfachung der Rückgewinnung von Phosphor aus Asche

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Unsere Leistungsparameter

Die Hias®-Technologie ist ein ganzheitliches Abwasseraufbereitungsverfahren. Es ermöglicht neben der weitergehenden biologischen Nährstoffelimination auch die Elimination von Kohlenstoffverbindungen. Die Nutzung der MBBR-Technologie ermöglicht ein sehr kompaktes Design. Dieses wird durch die mechanische Filtration des Schlammes nochmals intensiviert. Es werden keine zusätzlichen Volumina für die Sedimentation benötigt. Das Verfahren ist beliebig skalierbar.

In einem einzigen, kontinuierlich betriebenen Reaktor ohne Verwendung von Fällmitteln oder externen Kohlenstoffquellen,  erreicht der Hias®-Prozess folgende Ablaufwerte:

Phosphorrückgewinnung

Da beim Hias®-Verfahren der Phosphor ohne den Einsatz von metallbasierten Fällmitteln erfolgt, beträgt des P-Rückgewinnungspotential 95%. Bis zu 50% des Phosphors können z.B. als Struvit zurückgewonnen werden. Der im Restschlamm verbleibende Phosphor verfügt zudem über eine hervorragende Pflanzenverfügbarkeit

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