Technologien

Belebtschlammverfahren (Belebungsverfahren)

Beim Belebtschlammverfahren findet die biologische Abwasserreinigung durch Mikroorganismen statt, die im Belebungsbecken frei schwimmen und Belebtschlammflocken bilden. Belebtschlammverfahren gibt es in verschiedenen Ausführungen bzw. Bauweisen. Grundsätzlich besteht eine Belebungsanlage aus einer Vorklärung, einer Biologiestufe und einer Nachklärung. Die Nachklärfunktion bei SBR-Anlagen erfolgt durch eine zeitliche Trennung im Bioreaktor. Nachfolgend werden die wichtigsten Verfahren kurz erläutert.

SBR-Anlagen (Sequencing-Batch-Reactor)

Die biologische Abwasserreinigung bei SBR-Anlagen erfolgt nach dem sequentiellen Belebtschlammverfahren. Für den Abbau der organischen Verschmutzungen im Abwasser benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff. Dieser wird durch technische Belüftungseinrichtungen zugeführt, was zusätzlich zur Belüftung eine Durchmischung bewirkt. Die Nachklärung erfolgt durch das Absinken des Schlammes auf den Beckenboden infolge der Schwerkraft. Das gereinigte Abwasser wird chargenweise aus dem Bioreaktor entweder durch Pumpen- oder Drucklufttechnik entfernt. Während der Nachklärphase erfolgt keine Belüftung oder Durchmischung. Wenn mehr Belebtschlamm vorhanden ist als benötigt, wird der Schlamm in die Vorklärung geführt, dort gespeichert und mit der Fäkalschlammabfuhr entsorgt.

Membranfiltration

Eine Membrananlage besteht mindestens aus zwei getrennten Kammern, wovon eine Kammer der Grobstoffentfernung und als Schlammspeicher dient und die zweite Kammer das Volumen für den biologischen Prozess und die Membranfiltration zur Verfügung stellt. Die biologische Abwasserreinigung erfolgt nach dem bekannten Prinzip des Belebungsverfahrens. Die Biomasse bildet sogenannte Belebtschlammflocken und baut die organischen Verbindungen im Abwasser ab. Neu bei der Membrantechnik ist die Trennung des gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm. Dies übernehmen getauchte Ultrafiltrationsmembranen, die Filtern gleichzusetzen sind. Durch die feinen Poren der Membran werden selbst Bakterien und nahezu alle Keime zurückgehalten. Damit erfüllen die Anlagen die Anforderungen an die Reinigungsklasse +H, das gereinigte Abwasser kann als Brauchwasser wiederverwendet werden. Die Membranen müssen regelmäßig rückgespült und gereinigt werden.

Kontinuierliches Belebungsverfahren

Das kontinuierliche Belebungsverfahren findet in einer separaten Vorklärung (Grobstoffabscheider) und in einem Haupttank statt. Das Abwasser gelangt nach der Grobstoffabscheidung direkt in die Belebungskammer der Anlage, durch Sauerstoffzufuhr findet hier eine biologische Reinigung statt. Die Feststoffe, die sich am Boden absetzen, werden durch eine Belüftungseinheit kontinuierlich wieder in die Belebungskammer zurück gefördert, wo sie weiter behandelt werden.

Die Nachklärung befindet sich ebenfalls im Haupttank und ist baulich mit der Belebungskammer verbunden. Absetzbare Feststoffe aus der Nachklärung setzen sich am Boden des Behälters ab, wo sie wiederum in die Belebungskammer zur Weiterbehandlung gelangen. Mit dem Zufluss von frischem Abwasser in die Belebungskammer fließt gereinigtes Abwasser in die Nachklärung und aus der Nachklärung über ein Wehr in den Ablauf.

Sonstige Belebungsverfahren

Die Anlagen bestehen aus einer Vorklärung, in der Schlamm zurückgehalten wird und einem Belebungsbecken zur biologischen Behandlung mit integriertem Schlammseparator. Durch eine direkte Verbindung zwischen Vorklärung und Belebung erfolgt automatisch die Beschickung des Belebungsbeckens bei gleichzeitigem Aufstau in beiden Becken. Eine Belüftung sorgt für die Sauerstoffanreicherung sowie für die Durchmischung des Abwassers, wodurch Mikroorganismen Belebtschlammflocken bilden und das Abwasser biologisch reinigen. In einer im Becken integrierten Trennvorrichtung können sich bei aussetzender Belüftung Belebtschlamm und gereinigtes Abwasser voneinander lösen. Das Klarwasser wird regelmäßig aus der Anlage abgelassen, während der überschüssige Schlamm wieder in die Vorklärung gefördert wird.

Biofilmverfahren

Beim Biofilmverfahren findet die biologische Abwasserreinigung durch Mikroorganismen statt, die sich auf einem Aufwuchskörper vermehren und dort einen Biofilm bilden. Biofilmverfahren gibt es in verschiedenen Varianten bzw. Bauweisen. Sie können als Einbehälteranlagen mit integrierter Vorklärung und Nachklärung oder auch als Zwei- und Mehrbehälteranlagen mit Nachklärung ausgeführt werden.

Anlagen mit freibeweglichen Aufwuchskörpern

Bei diesen Anlagen werden in der biologischen Stufe freibewegliche Aufwuchskörper aus Kunststoff verwendet, die durch eine Rückhalte- / Fangvorrichtung auch in dieser verbleiben. Für den Abbau organischer Verschmutzungen im Abwasser wird Sauerstoff benötigt. Durch eine am Beckenboden liegende Druckbelüftungseinrichtung wird dieser dem Abwasser zugeführt. Die aufströmende Luft bewirkt zusätzlich, dass sich ein Teil der Mikroorganismen von den Aufwuchskörpern lösen und als Überschussschlamm mit dem Durchfluss in die Nachklärung gelangen. Hier erfolgt die Trennung des Überschussschlamm-Abwasser-Gemisches durch Absinken des Schlamms infolge der Schwerkraft auf den Beckenboden. Das gereinigte Abwasser fließt über eine Ablaufvorrichtung in Höhe des Wasserspiegels ab. Der abgesunkene Schlamm wird in die Vorklärung befördert, dort gespeichert und mit der Fäkalschlammabfuhr entsorgt.

Es gibt auch Bauweisen, wo in der biologischen Reinigungsstufe die Nachklärung in Form eines Trichters integriert ist. Hier wird gleichzeitig über eine Zulaufdrossel die Nachklärung von hydraulischen Frachtspitzen entlastet.

Belüftete Biofilteranlagen

Belüftete Biofilteranlagen kombinieren die Vorklärung mit einer aeroben Biofiltration des vorgeklärten Abwassers über ein Filtermaterial. Nach einer Vorklärung gelangt das vorgereinigte häusliche Abwasser durch einen Überlauf in den Biofilter. Der Biofilter besteht aus zwei Filtrationsetagen und einer dazwischenliegenden Belüftungsetage. Die natürliche Belüftung erfolgt stromlos über den sogenannten Kamineffekt. Das vorgereinigte Abwasser wird mittels einstellbarer Verteilungsrohre auf die Oberfläche der ersten Filtrationsetage verteilt und biologisch gereinigt. Dann rieselt das Wasser aus der ersten Filtrationsetage durch Kunststoffelemente der Belüftungsschicht in die zweite Filtrationsetage. In der Belüftungsschicht wird das Wasser mit Sauerstoff angereichert. In der zweiten Etage erfolgt die zweite Stufe der biologischen Abwasserreinigung.

Bodenkörperfilteranlagen

Eine Bodenkörperfilteranlage besteht aus mehreren übereinandergeordneten Filtertassen. Diese sind mit einem speziellen Filtermaterial gefüllt. An der Oberfläche des Füllmaterials siedeln sich aerobe Bakterien an und reinigen das häusliche Abwasser. Der Ablauf der Mehrkammergrube ist mit einer mechanischen Abflussdrossel versehen, um hydraulische Spitzenbelastungen abzupuffern. Mittels einer Verteilerwippe, die von der hydraulischen Kraft des Wassers angetrieben wird, verteilt sich das Abwasser auf der obersten Filtertasse und sickert allmählich auf den Boden der untersten Tasse.

Festbettanlagen (getaucht)

Bei Festbettanlagen werden die Aufwuchskörper fest im Behälter installiert. Diese bestehen aus Kunststoff und sind ständig getaucht. Für den Abbau organischer Verschmutzungen im Abwasser benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff. Dieser wird durch eine Druckbelüftung, die sich unterhalb des Festbettes befindet, zugeführt. Auf diese Weise werden die Sauerstoffversorgung und die Durchmischung sichergestellt. Die aufströmende Luft bewirkt zusätzlich, dass sich abgestorbene Mikroorganismen vom Aufwuchskörper lösen und in die Nachklärung gelangen. Hier erfolgt die Trennung des Überschussschlamm-Abwasser-Gemisches durch Absinken des Schlamms auf den Beckenboden infolge der Schwerkraft. Das gereinigte Abwasser fließt auf Höhe des Wasserspiegels ab. Der abgesunkene Schlamm wird in die Vorklärung befördert, dort gespeichert und mit der Fäkalschlammabfuhr entsorgt.

Rotationstauchkörper

Rotationstauchkörper tauchen als Walzen teilweise in eine vom Abwasser durchflossene Wanne ein und drehen sich langsam. Der auf dem Tauchkörper haftende Biofilm wird während der Drehung abwechselnd der Luft und dem Abwasser ausgesetzt.

Rotationstauchkörper werden angeboten als:

  • Scheibentauchkörper
    Sie bestehen aus mehreren glatten oder strukturierten Kunststoffscheiben, die auf einer horizontalen Welle im Abstand von ca. 2 cm parallel zueinander angeordnet sind.
  • Walzentauchkörper
    (auch bezeichnet als Käfig- oder Lamellentauchkörper) Sie bestehen aus miteinander verschweißten Kunststoffgitterröhren, die parallel zur Achse angeordnet sind oder aus profilierten Kunststoffbahnen, die um eine horizontale Achse gewickelt sind.
Tropfkörperanlagen

Bei Tropfkörperanlagen besteht das Material des Aufwuchskörpers aus Lavaschlacke, Kunststoffteilen oder Festbettkörpern. Das Tropfkörperbett wird vom vorgeklärten Abwasser, das gleichmäßig über die Tropfkörperoberfläche verteilt wird, in vertikaler Richtung durchrieselt. Für den Abbau organischer Verschmutzungen im Abwasser benötigen die Bakterien Sauerstoff. Dieser wird den Mikroorganismen durch eine Belüftung (Kamineffekt) zur Verfügung gestellt. Der abgesunkene Schlamm wird in die Vorklärung befördert, dort gespeichert und mit der Fäkalschlammabfuhr entsorgt. Zur Verbesserung der Reinigungsleistung und Steigerung der Spülwirkung sowie Vergleichmäßigung der Abwassermengen und –frachten wird das Abwasser zumeist mehrfach über den Tropfkörper geleitet (Rezirkulation von der Nachklärung in die Vorklärung).

Kombinationsverfahren

Die kombinierten Verfahren basieren auf einem gemeinsamen Einsatz von Belebungsverfahren und Biofilmsystem. Die zusätzlich im Belebungsbecken installierten rotierenden, schwebenden und ortsfesten Aufwuchsflächen dienen der Erhöhung der Biomassekonzentration bei gleichbleibender oder eventuell sogar sinkender Belastung der Nachklärung. Die eingesetzten Aufwuchskörper bestehen überwiegend aus Kunststoff.

Naturnahe Verfahren

Pflanzenkläranlagen

Pflanzenkläranlagen sind bewachsene Bodenfilter, die zur voll biologischen Reinigung von häuslichem Abwasser eine vorgeschaltete Mehrkammergrube nach DIN 4261 Teil 1 benötigen. Der Bodenkörper besteht aus sandig-kiesigem Material, das eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit sicherstellen soll. Der Bodenkörper muss gegen den natürlichen Untergrund abgedichtet werden. Die biologische Abwasserreinigung erfolgt durch die im Boden lebenden Mikroorganismen, die einen Biofilm im Bodenkörper bilden. Je nach Bauart durchströmt das vorgeklärte Abwasser den Filter horizontal oder vertikal. Für den Abbau organischer Verschmutzungen im Abwasser benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff. Die Belüftung erfolgt maßgeblich über die Art der Beschickung und über die Pflanzen. Als Bewuchs für den Bodenfilter werden Sumpfpflanzen, wie z.B. Schilf oder Röhricht eingesetzt. Die Pflanzenwurzeln dienen der Auflockerung des Bodengefüges und der Sauerstoffversorgung. In Drainagerohren sammelt sich das gereinigte Abwasser und wird in den Probenahmeschacht (Kontrollschacht) geleitet.