Lösungen zur biologischen Abwasserreinigung
Ein umfassendes Know-how gepaart mit zahlreichen erfolgreich umgesetzten Kundenprojekten – die biologische Behandlung von Abwässern gehört seit über 15 Jahren zum Kerngeschäft der DAS EE.
Auch Dank unseres breiten Portfolios an biologisch aeroben und aneroben Abwasserreinigungsverfahren, können wir stets individuell auf die jeweiligen Gegebenheiten unserer Kunden eingehen und so die bestmögliche Abwasserbehandlungsanlage für Sie errichten.
Unsere Lösungen werden erfolgreich in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, der Halbleiterfertigung und der Energiewirtschaft eingesetzt. Auch in der Zellstoff- und Papierindustrie, in Wäschereien und der Textilproduktion sowie in Unternehmen der Lebensmittel und Landwirtschaft, sind biologische Verfahren meist die beste Lösung.
Funktionsweise & Einsatz biologischer Abwasserbehandlungen
Die biologische Behandlung von industriellen Abwässern ermöglicht es, organische Abwasserinhaltsstoffe bspw. Proteine, Fette und Zucker sowie Ammonium und Nitratbelastungen effektiv aus industriellen Abwässern zu entfernen. Mit Hilfe von Milliarden Mikroorganismen werden bei der biologischen Reinigung die im Abwasser gelösten Stoffe in eine feste, absetzbare Biomasse umgesetzt. Diese wird in einem Folgeprozess durch Sedimentation vom Wasser getrennt und anschließend teilweise in den Behandlungsprozess zurückgeführt.
Ohne Beeinträchtigungen für die Umwelt kann das gereinigte Wasser nach einer biologischen Behandlung in Gewässer zurückgeführt oder mit entsprechender Weiterbehandlung im Produktionsprozess wiederverwendet werden.
Biologisch-aerobe und ‑anerobe Abwasserbehandlung
Bei der biologischen Behandlung von Abwässern wird zwischen zwei Hauptarten von Prozessen unterschieden: dem aerob- und dem anerob-Verfahren. Die Unterscheidung ist sehr einfach. Während bei der aeroben Abwasserbehandlung der Einsatz von Sauerstoff notwendig ist, wird dieser beim aneroben Verfahren nicht benötigt.
Beide Varianten haben einige deutliche Vor- und Nachteile, welche je nach Kundenanforderung beachtet werden müssen. Während bei der aeroben Behandlung meist eine geringere Geruchsbelästigung besteht und auch die Nährstoffentfernung häufig effektiver ist, muss durch die Sauerstoffanreicherung und die Entsorgung von Biomasse mit einem deutlich höheren Gesamtenergieverbrauch sowie mit erhöhten Betriebs- und Wartungskosten gerechnet werden.
Anerobe Abwasserbehandlungsverfahren sind häufig meist kostengünstiger, flexibler und das entstehende Biogas kann als Quelle für erneuerbare Energien genutzt werden. Nicht selten werden jedoch beide Abwasserbehandlungsverfahren in einer Abwasserbehandlungsanlage eingesetzt, um eine energie- und kosteneffiziente Aufbereitung unter Beachtung der jeweiligen behördlichen Anforderungen zur Einleitung zu gewährleisten.
MBBR-Verfahren (Moving Bed Biofilm Reactor)
Flexibel, zuverlässig & wirtschaftlich im Betrieb – DAS-Komplettlösungen für die biologische Abwasserreinigung mit dem MBBR-Verfahren
Das MBBR-Verfahren (Wirbelbettverfahren) ist eine Technologie zur biologischen Abwasserreinigung. Bei diesem Verfahren werden Mikroorganismen als Biofilm auf Trägermaterial kultiviert. Diese Mikroorganismen sind für den Abbau sowohl von organischen Abwasserinhaltsstoffen als auch von Stickstoffverbindungen verantwortlich. Aufgrund der in Biofilmen lebenden Mikroorganismen ist der MBBR-Behandlungsprozess sehr robust und wesentlich stabiler als andere biologische Behandlungstechnologien.
Wie bei anderen biologischen Verfahren fällt auch bei der Abwasserreinigung mit MBBR-Bioreaktoren Überschussschlamm an. Die Menge ist jedoch deutlich geringer als bei herkömmlichen Belebtschlammverfahren mit ähnlicher Kapazität. Dennoch muss das gereinigte Abwasser in der Regel nach Behandlung im MBBR vom anfallenden Schlamm getrennt werden. Dies kann beispielsweise in einem Nachklärbecken per Sedimentation erfolgen. Bei Indirekteinleitung in eine weitere Kläranlage kann auch der Verzicht auf eine Schlammabtrennung erwogen werden, wenn die Kapazität und die Gestaltung der Kläranlage dies erlauben und unerwünschte Sedimentationsvorgänge auf dem Transportweg ausgeschlossen werden können.
Es ist auch möglich, das Wirbelbettverfahren anaerob einzusetzen – in diesem Falle erfolgt die Durchmischung mit Hilfe von Pumpen oder mit einem Rührwerk.
Alle MBBR-Systeme bieten folgende Vorteile:
- Kompakter biologischer Behandlungsprozess
- Hohe Leistung
- Einfacher Betrieb
- Hohe Stabilität auch unter schwierigen Betriebsbedingungen
- Geringer Anfall an Überschussschlamm
- Keine Rückführung von Biomasse
Vorteile des MBBR-Verfahrens gegenüber dem Belebtschlamm-Verfahren:
Dicke und Beschaffenheit des Biofilms auf dem Trägermaterial werden sowohl durch die im Bioreaktor herrschenden Scherkräfte als auch durch die Inhaltsstoffe des Abwassers beeinflusst: Je höher der Gehalt an organischen Substanzen im Abwasser, desto schneller wächst auch der Biofilm. Belebtschlamm-Verfahren haben den Nachteil, dass beim Abzug von Überschussschlamm regelmäßig auch ein Teil der Mikroorganismen, die darin in Suspension vorliegen, entfernt wird.
Trotz Rückführung von Rezirkulationsschlamm aus der Nachklärung erreichen die Mikroorganismen insgesamt nur ein relativ geringes Alter. Beim MBBR-Verfahren können die immobilisierten Mikroorganismen auf den Trägern eine wesentlich längere Lebenszeit aufweisen. So können sich im Biofilm Mikroorganismen etablieren, die sich auf schwer abbaubare Verbindungen spezialisiert haben, aber sehr lange Generationszeiten aufweisen. Insgesamt ist die Stabilität des Reinigungsprozesses höher als bei Belebtschlammanlagen, und Belastungsspitzen werden besser aufgefangen.
Die DAS Environmental Expert GmbH verwendet ein Trägermaterial, das eine sehr hohe spezifische Oberfläche aufweist und so besonders kompakte MBBR-Bioreaktoren ermöglicht. Durch die Form der Füllkörper wird zudem ein Verblocken des Trägermaterials zuverlässig verhindert und eine durchgehend hohe Raumabbauleistung erzielt. Unsere MBBR-Anlagen können als Kompaktanlage oder als modulare Bioreaktoren ausgelegt werden. Die modularen Reaktoren benötigen deutlich weniger Platz als herkömmliche Belebungsanlagen. Auf Tiefbauarbeiten kann verzichtet werden. Durch entsprechende verfahrenstechnische Gestaltung kann unser MBBR sogar als Denitrifikationsreaktor ausgelegt und betrieben werden.
Biologische Abwasseraufbereitung mit dem Membran-Bioreaktor (MBR)
Zur Oxidation und Nitrifikation von organischen Substanzen in Abwässern kann auch der Membran-Bioreaktor (MBR) eingesetzt werden. Der Schadstoffabbau findet dabei in einem belüfteten Belebungsbecken mit sehr hoher Schlammkonzentration statt. Die Abtrennung des geklärten Abwassers vom Belebtschlamm erfolgt bei diesem Reaktor mit Hilfe von Membranen per Ultrafiltration. Ein solches Membranfiltermodul kann auch in bestehende biologische Behandlungsstufen getaucht integriert werden; ein separater Reaktor lässt sich allerdings wesentlich besser warten.
Das MBR-Verfahren eignet sich für die biologische Behandlung hochbelasteter Industrie-Abwässer. Es wird zudem oftmals zur Nachklärung von sanitären Abwässern und zur Aufbereitung von Grau‑, Regen- und Oberflächenwasser eingesetzt. Durch die geringe Porenweite der Membran können Bakterien und Viren den Membranfilter nicht passieren, so dass Keime zurückgehalten werden. Die Wasserqualität im Kläranlagenablauf erfüllt somit die EU-Badegewässerrichtlinie. Aufgrund der kompakten Bauform können MBR-Anlagen auch in Containerbauweise als vollständig mobile Lösung konzipiert werden. Damit eignen sie sich besonders gut für zeitlich befristete Einsätze.
Biologische Abwasserreinigung mit dem Rieselstromreaktor
Bei der Abwasserbehandlung mit einem Rieselstromreaktor (Trickle-Flow-Reactor – TFR) wird das Abwasser über ein Festbett verrieselt. Dieses besteht aus einem kleinkörnigen, sehr leichten Trägermaterial, welches innerhalb weniger Tage mit einer hochaktiven und an die jeweiligen Bedingungen angepassten Mischpopulation umwächst.
Das Wasser läuft kontinuierlich von oben nach unten durch das Füllmaterial; in Gegenrichtung wird der Anlage Umgebungsluft über einen Ventilator zugeführt. Da sich die Trägermaterialschüttung nicht innerhalb eines geschlossenen Wasserkörpers befindet, wird dafür nur wenig Druck benötigt. Somit ist bei der TFR-Technologie eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen mit wenig Aufwand möglich. In regelmäßigen Intervallen findet eine vollautomatische Regenerierung statt, durch welche die mikrobielle Mischpopulation verjüngt und überschüssige Biomasse aus dem System ausgewaschen wird, ohne dass eine spürbare Leistungsabnahme eintritt. Der Dünnschlamm kann weiter entwässert und in Abhängigkeit von den örtlichen Bedingungen an Anlagen zur Kompostierung oder Vererdung abgegeben werden.
Die Reaktoren der DAS Environmental Expert GmbH sind sehr leicht und wartungsarm. Sie benötigen zudem wenig Platz und arbeiten sehr energieeffizient. In der Regel erreicht dieses Verfahren dank der hochaktiven Biomasse bereits nach 10 Tagen mehr als 90 Prozent der geforderten Abbauleistung.
Biologische Abwasserbehandlung mit dem SBR-Verfahren
Die sequenzielle biologische Reinigung (Sequenced Batch Reactor – SBR) ist eine Belebtschlamm-Technologie zur Abwasseraufbereitung auf der Grundlage von zwei separaten Anlagenteilen. Eine Vorklärung wird zunächst zum mechanischen Rückhalt der Grobstoffe eingesetzt. Sie dient auch als Sammelbecken, aus dem dann das belastete Abwasser in ein biologisches Belebungs- und Nachklärbecken befördert wird, das sogenannte SBR-Becken.
Dort wird das zufließende Abwasser in einem zyklisch verlaufenden Prozess gereinigt. Dazu wird der sogenannte Belebtschlamm genutzt, der eine sehr hohe Anzahl von Mikroorganismen enthält, die organische Substanzen aus dem Abwasser beseitigen. Um eine gute Durchmischung und Sauerstoffversorgung zu gewährleisten, wird das Abwasser dabei in regelmäßigen Abständen durch Luftzufuhr umgewälzt.
Auf diese Belüftungsphase folgt eine Ruhephase ohne Belüftung. Dabei setzt sich der Belebtschlamm am Boden der Anlage ab. Im oberen Teil des SBR-Beckens hingegen bildet sich eine Klarwasserzone. Aus diesem Bereich wird schließlich das gereinigte Abwasser abgezogen und in einen Vorfluter oder in eine Versickerungsanlage eingeleitet. Vom Boden des Reaktors wird der sogenannte Überschussschlamm abgepumpt. Er wird in die Vorklärung zurückgeführt. Danach beginnt der Reinigungsprozess erneut.
Biologisch-anaerobe Abwasserreinigung mit dem UASB-Prozess
Die Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)-Methode wird häufig zur biologischen Behandlung von Industrieabwässern eingesetzt. Mit diesem Verfahren lassen sich auch größere Mengen von organischen Wasserinhaltsstoffen, also gelösten Zuckern, Eiweißen und Fetten, aus dem Abwasser entfernen.
Sie werden in einem speziellen Reaktor in Abwesenheit von Luftsauerstoff durch Mikroorganismen chemisch umgesetzt und dabei in Biogas umgewandelt. Biogas ist ein Gasgemisch, das in erster Linie Methan und Kohlendioxid enthält. Es kann als Energiequelle in der Produktion genutzt werden; üblicherweise wird damit in einem Blockheizkraftwerk Strom und Wärme erzeugt. Eingesetzt wird diese spezielle Version einer Biogas-Anlage vor allem zur Behandlung von Abwässern in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Papier- und Zellstoffherstellung.
