Arten von aeroben Abwasserbehandlungssystemen und ihre Vorteile

Kurz gesagt: Fast 80 % des weltweiten Abwassers werden immer noch unbehandelt eingeleitet. Die aerobe Abwasserbehandlung nutzt sauerstoffabhängige Mikroorganismen, um organische Schadstoffe, Stickstoff und Phosphor in der zweiten Reinigungsstufe abzubauen. Die Luftzufuhr erfolgt dabei mittels Gebläsen oder Kompressoren. Die drei wichtigsten Systeme sind das konventionelle Belebtschlammverfahren, Membranbioreaktoren (MBR) und Wirbelbettbioreaktoren (MBBR). Im Vergleich zur anaeroben Behandlung erzeugen aerobe Systeme weniger Gerüche, wandeln Ammoniak in Nitrat um und reduzieren Methanemissionen.

Im Jahr 2024 wird die Nachfrage nach effizienter und nachhaltiger Abwasserbehandlung so hoch sein wie nie zuvor. Gründe hierfür sind steigende industrielle Abwassereinleitungen, Herausforderungen im Bereich des städtischen Abwassers und strengere Umweltauflagen.

Laut dem Wasserbericht der Vereinten Nationen werden fast 80 % der weltweiten Abwässer unbehandelt eingeleitet , was zu einer gravierenden Wasserverschmutzung führt.

Da sich Regierungen und Industrie auf dezentrale Abwasserbehandlungslösungen konzentrieren, haben biologische Behandlungsmethoden – insbesondere die aerobe Abwasserbehandlung – aufgrund ihrer Effizienz beim Abbau von Schadstoffen bei gleichzeitiger Reduzierung der Schlammproduktion und der Treibhausgasemissionen an Bedeutung gewonnen.

Normalerweise durchläuft eine Abwasseraufbereitungsanlage drei wichtige Prozesse: Primär-, Sekundär- und Tertiärphase, wobei die biologische Behandlungsphase in die Sekundärphase fällt.

Es gibt hauptsächlich zwei Arten der biologischen Behandlungsphase: aerobe Behandlung und anaerobe Behandlung.

Bei der aeroben Abwasserbehandlung wird Sauerstoff zum Abbau organischer Schadstoffe und anderer Schadstoffe wie Stickstoff und Phosphor genutzt.

Ein mechanisches Belüftungsgerät, beispielsweise ein Gebläse oder ein Kompressor, erzeugt Luftblasen, die zwei Hauptzwecken dienen: Belüftung und Bewegung.

Durch die Belüftung wird dem Abwasser Sauerstoff zugeführt, der von den aeroben Mikroben genutzt wird, die den Abbau des Abwassers beschleunigen.

Die Menge an gelöstem Sauerstoff, die aerobe Organismen benötigen, um organische Stoffe in kleinere Moleküle zu zerlegen, wird als biologischer Sauerstoffbedarf oder BSB bezeichnet.

Es wird häufig verwendet, um den Abbau organischer Schadstoffe durch diese Mikroben zu quantifizieren.

Die Zufuhr von Schadstoffen wie Industrieabwässern, häuslichen Fäkalien oder Düngemittelabfluss kann zu hohen BSB-Werten führen, was auf eine erhöhte Konzentration biologisch abbaubarer Stoffe im Abwasser hinweist.

Da diese Organismen Sauerstoff benötigen, müssen aerobe Systeme eine Möglichkeit haben, die Biomasse mit Sauerstoff zu versorgen.

Dies kann durch den Einbau von Abwasseraufbereitungsteichen erreicht werden, die eine große Oberfläche für die Belüftung des Abwassers bieten, oder durch den Einbau mechanischer Belüftungsvorrichtungen.

Nachdem wir den Zweck einer Abwasseraufbereitungsanlage verstanden haben, analysieren wir nun die Funktionsweise des Aufbereitungssystems.

Wie funktionieren aerobe Abwasserbehandlungssysteme?

Ein biologisches Abwasserbehandlungssystem kann je nach chemischer Zusammensetzung des Abwassers und dem Abwasserbedarf aus mehreren Verfahren und einer großen Vielfalt an Mikroorganismen bestehen.

Darüber hinaus benötigen sie spezielle Betriebssysteme, die sich je nach den erforderlichen Umgebungsbedingungen ändern, um die für bestimmte Mikrobenpopulationen idealen Biomassewachstumsraten aufrechtzuerhalten.

Beispielsweise ist es oft notwendig, die Belüftung zu überwachen und anzupassen, um einen konstanten Gehalt an gelöstem Sauerstoff aufrechtzuerhalten und dafür zu sorgen, dass sich die Bakterien im System im richtigen Tempo vermehren, um die Abwassernormen einzuhalten.

Zusätzlich zum gelösten Sauerstoff müssen in biologischen Systemen häufig Durchfluss, Belastung, pH-Wert, Temperatur und Nährstoffe ausgeglichen werden.

Nachdem wir nun wissen, wie sie funktionieren, wollen wir uns mit den verschiedenen Arten aerober Abwasserbehandlungssysteme befassen.

Arten von aeroben Abwasserbehandlungssystemen

Konventioneller Belebtschlamm

Die Abwässer aus der primären Behandlungsphase gelangen in ein Belüftungsbecken, wo Belebtschlammverfahren stattfinden.

Nach der Belüftung wird das organische Material zersetzt und von suspendierten (frei schwimmenden) aeroben Mikroorganismen aufgefressen, wodurch biologische Feststoffe entstehen, die zu größeren Klumpen oder Flocken ausflocken.

Nach dem Eintritt in ein Absetzbecken oder Klärbecken wird das Abwasser durch Sedimentation von den suspendierten Flocken getrennt.

Die entwickelte Biomasse wird durch die Rückführung des Belebtschlamms in das Belüftungsbecken kontrolliert, während zusätzliche Feststoffe als Schlamm entsorgt werden.

Belebtschlammbehandlungsanlagen benötigen oft mehr Fläche und produzieren große Mengen Schlamm, was mit Entsorgungskosten verbunden ist.

Dennoch sind ihre Kapital- und Wartungskosten im Vergleich zu alternativen Lösungen relativ gering.

Membranbioreaktor (MBR)

MBRs sind hochmoderne biologische Abwasserbehandlungstechnologien, die konventionellen Schwebstoffschlamm mit Membranfiltration statt Sedimentation kombinieren, um die Schwebstoffe abzutrennen und zu recyceln.

Ein typischer MBR kann aus aeroben (oder anaeroben in einem anaeroben System) Behandlungstanks, einem Belüftungssystem, Mischern, einem Membrantank, einem Clean-in-Place-System und entweder einer Hohlfaser- oder Flachfolien-Ultrafiltrationsmembran bestehen.

Aufgrund der vielen Teile und Reinigungsprozesse sind sie für ihre hohen Kapital-, Betriebs- und Wartungskosten bekannt.

Bewegtbett-Bioreaktoren (MBBRs)

MBBRs bestehen typischerweise aus Belüftungsbecken, die mit winzigen, sich bewegenden Polyethylen-Biofilmträgern gefüllt sind, welche durch Medienrückhaltesiebe im Behälter gehalten werden.

Aufgrund der schwebenden, beweglichen Biofilmträger ermöglichen MBBRs die Behandlung von Abwässern mit hohem BOD-Gehalt auf einer kleineren Fläche ohne Verstopfung.

Nach MBBRs werden üblicherweise Nachklärbecken eingesetzt, es wird jedoch kein Schlamm in den Prozess zurückgeführt.

Überschüssiger Schlamm setzt sich ab und wird in einer Aufschlämmung gesammelt und als fester Abfall abtransportiert, oder die Aufschlämmung wird mit einem Saugwagen entfernt.

Nachdem Sie die drei Prozesse aerober Abwassersysteme verstanden haben, wissen Sie nun, welche Vorteile die Installation dieses Systems in Ihrer Kläranlage bietet?

Vorteile aerober Abwasserbehandlungssysteme

Die aerobe Behandlung erfordert die Zufuhr von Sauerstoff, um aerobe Mikroorganismen zu erhalten.

Im Vergleich zur anaeroben Behandlung bietet die Belüftung die Vorteile einer geringeren Geruchsentwicklung, der Nitrifikation von Ammoniak zu Nitrat (wodurch die Ammoniakemissionen potenziell verringert werden), einer für die Nutzpflanzen leicht verfügbaren Stickstoffform, jedoch auch einer größeren Anfälligkeit für Auswaschung, und einer Verringerung der Treibhausgase, vor allem Methan.

Es handelt sich um einen zuverlässigen, unkomplizierten und effizienten Prozess, der dazu beiträgt, die Abwasserqualität zu verbessern und es nutzbar zu machen.

Der entstehende Schlamm ist geruchlos und kann als organischer Dünger in der Landwirtschaft wiederverwendet werden.

Manchmal kann es jedoch zu Fehlfunktionen dieser Systeme kommen, wenn die Mikroben nicht in der Lage sind, das Abwasser zu reinigen.

Um solche Probleme zu lösen, haben wir jahrelange Forschung betrieben und Lösungen entwickelt, die die Gesamtfunktion der Kläranlage verbessern können, ohne größere Änderungen am bestehenden System vornehmen zu müssen.

Der mikrobielle Stamm trägt dazu bei, hohe CSB/BSB-Werte zu senken, das Schlammvolumen zu reduzieren, hohe TSS-Werte zu senken und die Effizienz der Anlage zu verbessern.

Mit dieser Technologie wurden weltweit über 10 Milliarden Liter Abwasser behandelt.

Wir unterstützen weiterhin Branchen wie die Chemie-, Molkerei-, Pharma-, Farbstoff-, Textilindustrie und andere dabei, ihre Abwässer mit der richtigen Technologie zu behandeln.

Möchten Sie mehr über aerobe und anaerobe Technologie und ihre Bedeutung in der Abwasserindustrie erfahren?

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Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Was ist eine aerobe Behandlung?

Die aerobe Behandlung ist ein biologisches Abwasserreinigungsverfahren, bei dem sauerstoffabhängige Mikroorganismen organische Schadstoffe, Stickstoff und Phosphor abbauen. Gebläse oder Kompressoren versorgen das Abwasser mit Sauerstoff und sorgen für die Durchmischung. Sie ist Teil der zweiten Reinigungsstufe, erzeugt weniger Geruch als die anaerobe Behandlung und hinterlässt einen Klärschlamm, der als Dünger wiederverwendet werden kann.