Biologische Abwasserreinigung

Bei der biologischen Reinigung ernähren sich Mikroorganismen (Kleinstlebewesen) vom Abwasser. Die als Nahrung geeigneten, biologisch abbaubaren Inhaltsstoffe werden von den Organismen aufgenommen und somit aus dem Abwasser entfernt.Biologische Verfahren:

Belebungsverfahren: mehr Sauerstoff->mehr Bakterien und wandeln organische Stoffe

Tropfkörperverfahren: Wasser fließt durch Schotterlückenraum dadurch finden Reinigungsvorgänge statt. Belüftung erfolgt automatisch man benötigt aber großes Volumen von Abwasser zu reinigen

Pflanzenkläranlagen: bis 1000 Einwohner sinnvoll, werden aber nur für kleine Systeme eingesetzt.

BelebungsverfahrenIst das am häufigsten eingesetzte Verfahren der mit geringem Flächen- und Volumsbedarf der beste Erfolg erzielt werden kann.

Im Belebungsbecken : Belebtschlamm

Mikroorganismen(lebende Biomasse) Feine organische Faserstoffe die mechanische nicht

entfernt werden konnten

Das mechanisch gereinigte Wasser kommt ins Belebungsbecken. Im Belebungsbecken befinden sich Mikroorganismen welche die Inhaltsstoffe des Wasser als Nahrung aufnehmen. Dazu ist Sauerstoff notwendig, welcher in Form und Luft eingebracht wird.Die Mikroorganismen vermehren sich durch Zellteilung. Die organischen Inhaltstoffe des Wasser werden in Belebtschlamm umgewandelt(lebende Biomasse).Im Belebtschlamm sind feine organische Faserstoffe die mechanisch nicht entfernt werden konnten vorhanden.Im Belebungsbecken werden Kohlehydrate in CO2 umgewandelt und Eiweiße wandeln sich in NO3 um.Der Belebtschlamm wird ständig in Bewegung gehalten und in das Nachklärbecken geleitet. Mit einem Räume wird das Material von der Sohle abgezogen und über eine

Pumpe zum Belebungsbecken zurückgeführt. Dadurch werden die Organismen im System gehalten.Zwischen Belebtschlammung im Belebungsbecken und den zulaufenden Rücklaufschlamm und dem zufließenden Wasser(Q) muss optimal in Verhältnis stehen. Die Zufuhr des Schlamms muss den schwankenden Wassermengen die zufließen angepasst werden. Wann mehr schlamm anfällt, als benötigt wird, wird dieser als Überschlussschlamm abgeführt.Belüftungssyteme1) Oberflächenbelüfter :Wichtig ist eine große Wasser- Luft- Oberfläche. Besser sind kleine, kugelförmige Wassertröpfchen. Diese haben die größte Oberfläche.Die Wasseroberfläche wird vergrößert, indem die Tröpfchen eingesprüht werden. Rührwerke greifen in das Wasser ein, setzen es in Bewegung und versprühen es.

Kreiselbelüfter: das Rührwerk dreht sich um eine vertikale Achse

Sauerstoff Eintrag wird über Eintauchtiefe geregelt -> WasserstandregelungNachteil: -begrenzte Tiefenwirkung(3- 3,5m)

-nicht Gleichmäßig belüften(Totzonen bei Rechteckigen)

Walzenbelüfter: die Rührstäbe sind um eine horizontale Achse angeordnet und bewegen sich um diese.

Üblicherweise werden Walzenbelüfter in Umlaufbecken verwendet.

Sauerstoff Eintrag wird durch Eintauchtiefe geregelt oder über die Anzahl der eingeschalten Belüfter oder über die Drehzahl der Belüfter. Leitwand gegen Totzonen.

Nachteil: -aerosol Bildung(feine Tröpfchen werden durch dem Wind fortgetragen und sind Krankheits-…..

-im Winter die Luft ist zu kalt.2)Tiefenbelüfter:

Mit dem Kompressor wird Druckluft über eine Leitung zum Beckenboden geleitet.Spezifische Oberfläche der Luftbläschen umso großer ist je kleiner die Bläschen sind. Bläschengröße hängt von Porengroße der Belüfter und von der Tiefe der Belüfter. Je höher die Wassersäule, umso kleiner die Bläschen. Je länger die Luft im Wasser ist, umso mehr Sauerstoff kann den Bläschen entnommen werden.Wann Kompressor ist abgeschaltet besteht Verstopfungsgefahr durch feinen Schlamm.Tiefen von 6 -7 m sind üblich. Hoher Energieaufwand.

Belüftungstypen:

Tellerbelüfter: um die Öffnungen vor Schmutz zu schützen befindet sich auf der Platte eine Membran.

Rohrbelüfter: die Löcher befinden sich auf dem Rohr

Plattenbelüfter: von er Funktion wie Tellerbelüfter, jedoch größer.

Verfahren zum Erreichen dieser Ziele:

a) Entfernung des Stickstoffes:

Wenn das Wasser ca. 10° C hat, ist es möglich, sämtlichen Stickstoff in Nitrat umzuwandeln.Organische Stickstoffverbindung werden durch Bakterien über NH4 zu Nitrit und weiter zu NO3

- umgewandelt.( NH4+ -> N02

- -> NO3- ) -> Nitrifikation. Dazu ist

Sauerstoff erforderlich, welcher im Belebungsbecken ausreichend zugeführt wird. Der Stickstoff( Nitrat) kann auf biologischen Weg abgebaut werden, indem man das Nitrathältige Abwasser und den Belebtschlamm in eine Sauerstofffreie Zone bringt. Viele Bakterien sind in der Lage beim Mangel am Luftsauerstoff Nitrat aufzuspalten und dessen Sauerstoff zu verwenden.

Chemisch vereinfacht (Denitrifikation). Dieser Vorgang kann gesteigert werden, indem man den Bakterien Nahrung in Form von Abwasser, Inhaltstoffen( bei Trinkwasser: Methanol oder Ethanol) zugeführt.

Vorgeschaltete Denitrifikation:

Das DNB wird dem Belebungsbecken vorgeschalten. Im DNB ist ein Rührwerk erforderlich. Im BB benötigt man einen Belüfter.Der Grund warum man das DNB vorgeschaltet ist, dass vor dem DNB Abwasser zur Verfügung steht, das man zum Bakterienwachstum benötigt wird.

Simultane Denitrifikation:

Die Sauerstoffmesssonden dienen zur Überwachung und Regulierung der Sauerstoffzufuhr. Der Zulauf befindet sich in der Sauerstoffarmen Zone. Eine ausreichende Denitrifikationszone ist erforderlich. Der interne Kreislauf fällt weg, da alle Vorgänge in einem Becken stattfinden.Notwendig ist, dass das Abwasser in idealer Temperatur vorliegt, sonst funktioniert die Denitrifikation nicht!

b) Entfernung des Phosphors (PO43- ):

Der Phosphor ist in großer Problem als Dünger.(ist jedoch meist ein Minimumfaktor). Es ist ein niedriger Grenzwert erforderlich.Zwei Möglichkeiten zur Entfernung:

Biologisch: Einbau im Belebtschlamm ->kompliziert(Steigerung des biologisches Anteils sehr Aufwändig)

Chemische Fällung: mit FeCl2, FeCl3, Al3(SO4)2, organische Fällungsmittel -> -> Eisenchloride, Aluminiumsulfat.

Es entsteht Eisenphosphat oder Aluminiumphosphat, dieses sinkt zu Boden(Belebtschlamm) und wird mit dem Belebtschlamm ausgetragen.