Aerobe Biologische Verfahren

Belebtschlammbecken

Die aerobe Behandlung von Abwasser im Belebtschlammbecken ist das am weitesten verbreitete Aufbereitungsverfahren der Abwasserreinigung und hat sich über Jahrzehnte bewährt. Hierbei erfolgt ein Abbau der organischen und chemischen Verunreinigungen des Abwassers (BSB, CSB, Stickstoff und Phosphor) durch aerobe biologische Prozesse. Diverse Mikroorganismen, die für ihren oxidativen Stoffwechsel elementaren oder chemisch gebundenen Sauerstoff benötigen, schließen sich zu Schlammflocken zusammen und setzen die ungewollten Schadstoffe im Wasser zu CO₂ und weiterer Biomasse um.

Die Vorteile für unsere Kunden sind:

1. Hohe Prozesssicherheit, einfache und wartungsarme Verfahrenstechnik, geringe Investitions- und Betriebskosten, präzise Steuerung und Anpassung des Reinigungsprozesses an wechselnde Zulaufwerte.
2. In ausreichend bemessenen und sorgfältig betriebenen mechanisch-biologischen Kläranlagen können Abwässer so weit gereinigt werden, dass Fische zur Qualitätssicherung in Kontrollaquarium vor dem Ablauf in den Vorfluter, leben können.

 

SBR (Sequencing Batch Reactor)

Bei einem SBR handelt es sich um ein Belebtschlammbecken, welches diskontinuierlich befüllt wird. Alle Prozesse der biologischen Reinigung wie belüften, mischen und die Nachklärung finden in ein und demselben Tank statt.

Das Verfahren lässt sich in 5 aufeinander folgende Prozess-Stufen unterteilen:

1. Befüllung: Der Reaktor wird mit Abwasser und abzubauendem Substrat gefüllt. Belüftung / Mischen kann bereits stattfinden.
2. Belüftung/Mischen: Die sich im Reaktor befindende Biomasse setzt die hauptsächlich organischen Abwasserinhaltsstoffe um. Durch alleiniges Mischen kann Kohlen- und Stickstoffabbau stattfinden, wenn nötig wird Eisensalz zur Phosphor-Fällung zugegeben.
3. Absetzen: Die Trennung der Biomasse von Abwasser findet durch Sedimentation im selben Tank statt. Kein zusätzliches Nachklärbecken ist notwendig.
4. Ablauf: Das gereinigte sich an der Oberfläche befindende Abwasser wird abgezogen, um wieder Kapazitäten für den nächsten Füllvorgang zu schaffen.
5. Leerlauf/Schlammabzug: Es kann zu Stillstandszeiten kommen – vor allem bei mehreren in Reihe oder Serie geschalteten SBRs. In dieser Zeit kann beispielsweise Überschussschlamm aus dem Becken entfernt werden.

Es handelt sich um ein robustes, stabil laufendes und einfach zu bedienendes Verfahren, welches sich unter anderem sehr gut für die Behandlung von Abwässern aus der Soft-Drink-Industrie eignet.

 

Biologische Phosphorelimination

Phosphor ist ein essenzielles Element für Zellwachstum. Bakterien bestehen zu circa 1% ihrer Trockenmasse aus Phosphor. Einige Mikroorganismen können Phosphor in Form von Polyphosphaten in ihren Zellen speichern, wodurch diese einen Phosphortrockengehalt von bis zu 7% erreichen können. Durch eine Anlage, die das Wachstum dieser „Polyphosphate-accumulating organisms (PAOs)“ stimuliert, kann ein Großteil des enthaltenen Phosphors aus dem Abwasser entfernt werden. Die Stimulation erfolgt über eine rasche Abfolge von anaeroben und aeroben Phasen

 

Nitrifikation und Denitrifikation

Ähnlich wie Phosphor wird Stickstoff von allen Lebenswesen für das Zellwachstum benötigt. In der Natur ist der für Organismen zu Verfügung stehende Stickstoff oft ein limitierender Faktor. Um eine Überdüngung (Eutrophierung) und ein damit verbundenes unkontrolliertes Algenwachstum im Vorfluter zu verhindern müssen bestimmte Stickstoffgehalte im gereinigten Klarwasser eingehalten werden. Bei hohen Belastungen kann eine gezielte biologische Stickstoffelimination sinnvoll sein. Diese besteht aus zwei separaten biologischen Schritten: Der Nitrifikation und der Denitrifikation.

Der im Abwasser vorkommende Stickstoff wird zum Großteil als Ammonium (NH₄) oder in organischem Material gebundenen in die Kläranlage eingetragen. Während der Nitrifikation wird dieser Stickstoff unter aeroben Bedingungen in Nitrat (NO₃) umgewandelt und teilweise im Belebtschlamm gebunden. Das während der Nitrifikation entstandene Nitrat kann in einem anoxischen Prozess (unter Ausschluss von gelöstem Sauerstoff) in gasförmigen Stickstoff (N₂) umgewandelt werden. Der Stickstoff wird im Überschussschlamm oder als Gas aus dem Abwasser entfernt und auch hohe Anforderungen an das Klarwasser können eingehalten werden. Über die Jahre wurden viele verschiedene Methoden für die Kombination der zwei Klärungsschritte entwickelt. Die biologische Stickstoffreduktion kann sowohl in einem oder mehreren Belebtschlammbecken oder SBRs vollzogen werden. Hierdurch richten wir in der Planung die Anlage perfekt auf Ihre Bedürfnisse aus.

 

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

Beim MBBR-Verfahren haftet die belebte Biomasse an sich im Bioreaktor befindenden Aufwuchskörper aus Kunststoff. Eine hohe spezifische Oberfläche der Kunststoffkörper zwischen 300 und 5500 m²/m³ erlaubt eine hohe aktive Biomassendichte und damit einhergehend verkleinerte Beckenvolumina. Die Kunststoffkörper werden für einen optimalen Kontakt von Biomasse und Substrat anhand von Belüftern oder Rührwerken in Schwebe gehalten. Eine gezielte Stickstoffelimination ist aufgrund des hohen Schlammalters möglich. Entstehender Überschussschlamm verlässt in suspendierter Form die Bioreaktoren und wird durch Lamellenscheider, Flotationsanlagen oder konventionellen Nachklärbecken vom Abwasser abgetrennt.

Weitere Vorteile des MBBRs sind eine robuste biologische Biozönose die gut pH-, Temperatur- und organische Belastungsschwankungen standhält als auch ein vermindertes Schlammwachstum, welches zu geringeren Entsorgungskosten des Überschussschlammes führt.

Das MBBR Verfahren eignet sich ebenfalls sehr gut für die Nachrüstung von Bestandskläranlagen. Durch Zugabe von Aufwuchskörpern in das Belebtschlammbecken kann entweder die Ablaufqualität verbessert werden oder die Behandlungskapazität der Bestandskläranlage erweitert werden.

 

Rotationsscheibentauchkörper Reaktor (RSR)

Bei einem Rotationsscheibentauchkörper Reaktor wird, wie beim MBBR, ein auf Aufwuchskörpern wachsender Biofilm zur Abwasserklärung verwendet. Der Biofilm befindet sich auf großen horizontal fixierten Scheiben, die zu circa 1/3 im Abwasser versenkt sind. Durch eine langsame Rotation dieser Scheiben wird der Biofilm regelmäßig aus dem Abwasser gehoben und anschließend wieder eingetaucht. Durch den Kontakt zwischen Luft und Biofilm muss das Abwasser nicht zusätzlich belüftet werden, um aerobe Prozesse zu stimulieren. Hierdurch sind der Energieverbrauch und die Betriebskosten eines RSR gering. Da jedoch eine große Biofilmoberfläche gewährleistet werden muss, eignet sich ein RSR vor allem für geringere Abwassermengen.

 

Tropfkörperreaktor

Bei einem Tropfkörperreaktor wird wie beim MBBR ein auf Aufwuchskörpern wachsender Biofilm (oft Lavaschlacke oder Kunststoffkörper) zur Abwasserklärung verwenden. Im Gegensatz zum MBBR sind die Aufwuchskörper jedoch nicht in das Abwasser eingetaucht, sondern wird das Abwasser über ein Bett aus Tropfkörpern gesprenkelt. Das Abwasser sickert langsam zum Boden des Reaktors und wird dort abgezogen. Durch den Kontakt mit der Umgebungsluft muss ein Tropfkörperreaktor nicht zusätzlich belüftet werden und werden Kosten gespart. Nachteile sind ein großer Platzbedarf und vergleichsweise hohe Investitionskosten.