Die biologische Abwasserbehandlung ist ein entscheidender Schritt bei der Wasserreinigung, der den Abbau organischer Schadstoffe mithilfe von Mikroorganismen ermöglicht. Unter den Abwasserbehandlungstypen werden mehrere biologische Verfahren häufig in Kläranlagen eingesetzt.
Aktivschlamm
Wie wird es verwendet?
Das Aktivschlammverfahren ist ein Behandlungsverfahren für kommunales und industrielles Abwasser. Es gehört zu den am weitesten verbreiteten Abwasserbehandlungstypen. Diese Technologie, die zu Beginn des letzten Jahrhunderts entwickelt wurde, ist auch heute noch wirksam.
Die Designs unterscheiden sich von anderen Arten der biologischen Behandlung, aber das Modell bleibt oft unverändert:
- Es gibt ein Belüftungsbecken, das als biologischer Reaktor fungiert;
- Ein Absetzbecken ermöglicht die Trennung von Feststoffen, Aktivschlamm und behandeltem Abwasser;
- Eine Belebtschlamm-Rückführeinrichtung, um den Belebtschlamm zum Eingang des Belüftungsbeckens zu befördern.
Prozess der Bedienung
Der Prozess der Verwendung von Belebtschlamm ist recht einfach. Es gehört zu den am häufigsten verwendeten Abwasserbehandlungstypen. Atmosphärische Luft wird in das Abwassergemisch eingeleitet. Dieses Abwasser enthält Organismen, die in der Lage sind, einen biologischen Flock zu bilden. Diese Flocken werden zum zukünftigen Belebtschlamm.
Die Effektivität des Entsorgungsprozesses hängt von mehreren Faktoren ab:
- Die hydraulische Verweilzeit im Belüftungstank. Sie wird berechnet, indem das Volumen des Belüftungsteichs durch den Durchfluss geteilt wird;
- Die Zulaufbelastung, d.h. seine Eigenschaften, wie sein COD, Stickstoffkonzentration, sein Kohlenstoffgehalt, usw.;
- Die Bedingungen im Belüftungstank (Verhältnis Nahrung/Mikroorganismen) ;
- Belüftungsbedingungen ;
- Temperatur usw.
Nach der Behandlung setzt sich der Flock am Boden des Absetzbeckens ab. Das gereinigte Wasser kann einer zusätzlichen Behandlung unterzogen oder in die Natur zurückgeführt werden, wenn es den Normen entspricht.
Die abgesetzten Schwebstoffe (TSS) werden zu Beginn des Belüftungsbeckens für einen neuen Behandlungszyklus zurückgeführt. Aufgrund des biologischen Wachstums bildet sich jedoch ein Überschuss, genannt Überschussschlamm. Dieser Überschuss kann das Verhältnis zwischen Biomasse und Nährstoffen aus dem Gleichgewicht bringen. Um dies zu vermeiden, wird dieser Überschuss entfernt, bevor die TSS wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden. Dieser Schritt gewährleistet eine optimale Wasserreinigung.
Der restliche Belebtschlamm wird in separaten Behältern aufbewahrt. Dort wird er entweder aerob oder anaerob behandelt, bevor er ordnungsgemäß entsorgt wird .
Es gibt verschiedene Anlagen, die die Belebtschlammtechnologie anwenden, jede mit ihren eigenen spezifischen Techniken.
MBBR
Bevor die Membran erreicht wird, entfernt ein Sieb Sand und Fett, um eine Verstopfung zu verhindern. Es werden nur Partikel unter 3 mm durchgelassen, und auch eine manuelle Siebung ist zulässig. Um die Zersetzung von Verunreinigungen zu erreichen. MBBR verwendet nur Bakterien.
Die MBBR-Technologie basiert auf Partikeln, die Kolonien von Bakterien beherbergen. Diese Bakterien bilden einen Biofilm auf diesen beweglichen Partikeln und spielen eine Schlüsselrolle bei der Wasserreinigung.
Am Ende dieses Prozesses ist das Wasser gereinigt, aber es bleibt Schlamm übrig, der behandelt werden muss. Dafür wird ein Bioreaktor mit Lamellentechnologie zur Absetzung verwendet. MBBR ist langlebig mit günstigeren Teilen und bietet eine wirtschaftliche Option im Vergleich zu MBR.
IFAS
IFAS, eine aufstrebende Technologie, verbessert die Behandlung durch die Zugabe eines Wachstumsträgers in ein Belebtschlammbecken. Diese Methode boostet die Biomasse und kann bestehende Anlagen ohne große Umbaumaßnahmen modernisieren.
Die Stärke der IFAS ist, dass sie die Weiterentwicklung der fortgeschrittenen Schlammmethode ist. Sie lässt sich daher leicht in bereits bestehende Anlagen integrieren.
Das Hinzufügen eines Bettes, das entweder feststehend oder beweglich sein kann, bietet zudem viele Vorteile:
- Diese Konfiguration ermöglicht zwei verschiedene biologische Populationen, die synergetisch wirken.
- Die wirkstoffreiche Mischlauge beseitigt den Großteil der Abfallstoffe. Und: Der Biofilm mit seinen nitrifizierenden Bakterien kümmert sich um den Stickstoff.
- Biofilmprozesse verschmelzen anaerobe, aerobe und anoxische Bereiche in einem einzigen Schritt. Bei IFAS-Systemen wird die zusätzliche Biomasse an einer stabilen Oberfläche angelagert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, den Belebtschlamm zu entfernen, und es wird vermieden, dass die schwebenden Populationen unnötig ansteigen.
- Die Entscheidung für das IFAS-System ist kostengünstiger als herkömmliche Belebtschlammanlagen. Festbettsysteme wie das IFAS benötigen oft weniger Platz als herkömmliche Methoden. Wenn Sie das IFAS in Ihr bestehendes System integrieren, steigern Sie dessen Effizienz ohne die Kosten für eine Erweiterung.
IFAS-Technologie
IFAS, oder „„integrierter Festfilm-Aktivschlamm““, gehört zu den innovativsten Abwasserbehandlungstypen. Obwohl von traditionellen Aktivschlamm-Methoden inspiriert, ist diese Technologie effizienter. Der Hauptunterschied zwischen IFAS und MBBR liegt in der Art und Weise, wie der Aktivschlamm wiederverwendet wird. Sie bietet somit einen modernen und vorteilhaften Ansatz zur Wasserreinigung.
IFAS ist eine Technologie, die sich für bereits bestehende Belebtschlammanlagen in der biologischen Behandlung eignet. Sie bietet den Vorteil, dass kompaktere Becken verwendet werden können. Diese Becken sind speziell für die Aufnahme von Medien ausgelegt, sowohl für disperse als auch für feste Medien. Wenn Sie sich für ein disperses Medium entscheiden, sollten Sie zusätzliche Schirme in Betracht ziehen, um eine höhere Effizienz zu erzielen.
Diese IFAS-Technologie bietet zahlreiche Vorteile gegenüber bereits vorhandenen Technologien. Bevor Sie jedoch ein IFAS-System in eine bestehende Station einbauen, sollten Sie einige Beobachtungen machen:
- Überprüfen Sie die Belüftungskapazität Ihres Systems.Ihr System muss den erhöhten Sauerstoffgehalt mit der neuen Biomasse verkraften, wenn es auf IFAS umgestellt wird.
- Planen Sie die Einführung des Mediums sorgfältig. Sie müssen sicherstellen, dass die Becken für die Aufnahme der von Ihnen gewählten Art von Medien geeignet sind.
MBR
MBR, oder Membranbioreaktor, ist eine anspruchsvolle Technologie im Vergleich zu anderen biologischen Behandlungsverfahren.
Der vorgeschaltete Schlammpuffer ermöglicht diesem System :
- weniger Schlamm zu produzieren, so dass dieser nicht behandelt werden muss
- auch eine hohe Platzersparnis zu haben
Das MBR-System ist zwar effizienter als FBBR oder MBBR, kann aber zu hohen Wartungskosten führen. Bei diesem System befinden sich die Bakterien auf einer Membran, wobei die Konzentration fünfmal höher ist als bei anderen Methoden.
Mit angepassten Poren filtert die Membran Keime aus dem Wasser und entfernt sie.
Um diese Ergebnisse zu erzielen, ist ein Unterdruck unerlässlich, um das Abwasser zirkulieren zu lassen. Dieser Prozess verbraucht viel Energie, was die Kosten erhöht.
Außerdem muss die Membran regelmäßig ausgetauscht und gereinigt werden. All diese Eingriffe erfordern qualifizierte Arbeitskräfte.
FBBR
Das FBBR-System, oder Festbett-Biofilm-Reaktor, gehört zu den wirtschaftlichsten Abwasserbehandlungstypen. Es ähnelt eher dem MBBR als dem MBR, mit der Besonderheit eines festen Substrats, das die Tankwände bedeckt. Dank dieser Konfiguration ermöglicht es die Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten, was es wirtschaftlich sehr vorteilhaft macht.
Die biologische Schicht wandelt Schadstoffe über aerobe Organismen, die Sauerstoff verwenden, in Sedimentmaterial um. Dieser Sauerstoff stammt aus einer Schicht unterhalb des Substrats und sorgt für einen aufsteigenden Luftstrom. Dieses selbstregulierende System ist nicht nur effizient, sondern im Vergleich zum MBR auch kostengünstig in Bezug auf die Teilekosten. Allerdings muss, wie beim MBBR, der Schlamm behandelt werden.
SBR
SBR (Sequencing Batch Reaktoren) gehören zu den effizientesten Abwasserbehandlungstypen. Sie verwenden einen separaten Vorbehandlungsbereich, um Feststoffe mechanisch zurückzuhalten. Hinzu kommen ein Belüftungsbecken und ein biologisches Absetzbecken.
Kleine SBR-Abwasserbehandlungssysteme reinigen das Abwasser. Hier sind einige Zeilen, die die Funktionsweise der SBR-Technologie erklären.
- Zuerst durchläuft das Abwasser eine Erstbehandlung, entweder mechanisch oder chemisch, um Feststoffe zu entfernen. Nach diesem Vorgang wird das Abwasser in den zweiten Behälter geleitet. Dort wird es mit der SBR-Methode behandelt.
- Die Wirksamkeit dieser Behandlung beruht auf einer kontrollierten Belüftung mithilfe von spezialisierten Mikroorganismen. Beim SBR-Verfahren wird zwischen kurzen Belüftungsphasen und Ruhezeiten gewechselt. Und während dieser Phasen bildet sich der Belebtschlamm.
- Nach wechselnden Ruhe- und Belüftungszyklen folgt eine lange Ruhephase. Während dieser Zeit setzt sich der Schlamm am Boden des Beckens ab, wobei gereinigtes Wasser an der Oberfläche verbleibt.
- Dieses Wasser wird dann vom Gemisch getrennt, und der Schlamm kehrt in das erste Becken zurück. Gemäß den Normen kann das gereinigte Wasser entweder abgeleitet werden oder eine zusätzliche Behandlung erhalten, um seine Reinheit zu gewährleisten.
Typen der Abwasserbehandlung
Zusätzlich zu den vorgestellten Technologien ist es unerlässlich, die Bedeutung der Wahl einer Lösung hervorzuheben, die an die Eigenschaften der zu behandelnden Abwässer und die lokalen Gegebenheiten angepasst ist. Zum Beispiel zeichnet sich MBBR durch seine einfache „„Wartung““ und seine Effizienz auf engem Raum aus, während MBR eine überlegene „„Abwasserqualität““ gewährleistet, obwohl „„es eine spezialisiertere Wartung erfordert““. „„IFAS““ wiederum stellt eine ideale Option dar, um bestehende Infrastrukturen ohne größere Arbeiten zu modernisieren. Schließlich kann die Kombination mehrerer Technologien, wie die „„Integration““ von MBBR und SBR, optimale Leistungen bieten, indem die Vorteile jeder Methode kombiniert werden. Diese technologischen Entscheidungen, oft motiviert durch Umwelt- und Wirtschaftsziele, stärken die Nachhaltigkeit und „„Effizienz““ von Abwasserbehandlungssystemen.
FAQ
Was sind die Unterschiede zwischen Systemen mit freier Biomasse und Systemen mit fixierter Biomasse?
Systeme mit freier Biomasse, wie Aktivschlamm, verwenden Mikroorganismen in Suspension im Wasser, um organische Stoffe abzubauen. Im Gegensatz dazu lassen Systeme mit fixierter Biomasse, wie Biofilter oder Biofilm-Reaktoren, Mikroorganismen auf festen Trägermaterialien (fest oder mobil) wachsen. Letztere bieten eine bessere Beständigkeit gegenüber Lastschwankungen und einen geringeren Platzbedarf, was sie für kompakte oder hochdurchsatzfähige Anlagen interessant macht.
Warum sollte man eine Membranfiltration in eine biologische Behandlung integrieren?
Die Integration von Membranen in eine biologische Behandlung – wie in Membranbioreaktoren (MBR) – ermöglicht die Kombination von biologischem Abbau und fortgeschrittener physikalischer Trennung. Sie verbessert die Abwasserqualität (Partikelfreiheit, geringe Trübung, Pathogenretention), was besonders nützlich für Anwendungen zur Wasserwiederverwendung oder Einleitungen in sensible Umgebungen ist. Zudem entfällt die Notwendigkeit eines Nachklärbeckens.
Inwiefern verbessern Hybridtechnologien die Leistung einer bestehenden Kläranlage?
Hybridtechnologien, wie IFAS- oder BAGI-Verfahren, ermöglichen es, die biologische Behandlungskapazität zu erhöhen, indem Biofilm-Trägermaterialien in bestehende Becken hinzugefügt werden. Dies kombiniert die Vorteile von Suspensionskulturen (Flexibilität) und Festbettkulturen (hoher Wirkungsgrad), ohne die Infrastruktur radikal zu verändern. Es ist eine ideale Lösung, um eine veraltete Anlage zu modernisieren oder auf eine erhöhte Belastung ohne große Bauarbeiten zu reagieren.
Kann sich die biologische Behandlung an komplexe Industrieabwässer anpassen?
Ja, bestimmte biologische Verfahren sind speziell für Industrieabwässer mit hoher organischer Belastung oder spezifischen Verbindungen geeignet. Zum Beispiel ermöglichen Fließbetten und dynamische Nitrifikation die effiziente Behandlung von hochkonzentriertem Wasser. Darüber hinaus bieten die Optimierung der Parameter (pH, Temperatur, COD/BOD) und der Einsatz anaerober Verfahren mit Biogasgewinnung eine sowohl leistungsstarke als auch nachhaltige Lösung.
Was sind die Umweltvorteile der Wiederverwendung von behandeltem Abwasser?
Die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser ermöglicht die Schonung von Süßwasserressourcen, insbesondere in wasserarmen Gebieten. In der Landwirtschaft liefert es nährstoffreiches Wasser, was den Bedarf an chemischen Düngemitteln reduziert. Es trägt auch zur Reduzierung der Umweltverschmutzung in Vorflutern bei und fügt sich in eine Kreislaufwirtschaftslogik ein, wo Wasser zu einer wiederverwendbaren Ressource wird, anstatt nur ein Abfallprodukt zum Ableiten zu sein.
