Die Abwasserbehandlung ist ein mehrstufiger Prozess, der darauf abzielt, Schadstoffe und Verunreinigungen aus Abwässern zu entfernen, um das Wasser so aufzubereiten, dass es in die Umwelt eingeleitet oder wiederverwendet werden kann. Dieser Prozess ist sowohl im kommunalen als auch im industriellen Bereich von entscheidender Bedeutung, um gesetzliche Vorschriften einzuhalten, die Umwelt zu schützen und die Wasserressourcen zu schonen. Die Abwasserbehandlung umfasst mechanische, biologische, chemische und physikalische Verfahren, die aufeinander abgestimmt und je nach Herkunft und Belastung des Abwassers unterschiedlich kombiniert werden.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe und Stufen der Abwasserbehandlung
Die Abwasserbehandlung besteht in der Regel aus mehreren Stufen, die sich von der Grobklärung über biologische Abbauprozesse bis hin zur chemischen Endbehandlung erstrecken. Je nach den spezifischen Anforderungen wird das Abwasser in Kläranlagen unterschiedlich behandelt.
1. Mechanische Stufe – Vorbehandlung
Die mechanische Vorreinigung ist der erste Schritt der Abwasserbehandlung und dient dazu, grobe Feststoffe und Schwebstoffe aus dem Abwasser zu entfernen. Hierbei werden physikalische Methoden wie Rechen, Siebe, Sand- und Fettabscheider sowie Absetzbecken eingesetzt.
- Rechen und Siebe: Diese entfernen grobe Feststoffe wie Papier, Kunststoff oder organische Materialien, die das System verstopfen könnten.
- Sandfang: Hier werden Sand, Kies und andere schwerere Partikel abgetrennt, um die nachfolgenden Prozessschritte zu entlasten.
- Fettabscheider: Öle und Fette, die an der Wasseroberfläche schwimmen, werden in speziellen Abscheidern aufgefangen.
Die mechanische Reinigung sorgt dafür, dass das Abwasser in einem Zustand ist, der eine effektive Behandlung in den folgenden Stufen ermöglicht.
Foto: Beispiel eines belüfteten Sandfangs der sowohl die sedimentierenden groben Feststoffe als auch Schwimm- und Fettstoffe entfernt. Die Anlage ist Teil der Vorbehandlung von unserer ALMA BHU BIO Anlage
2. Biologische Stufe – Abbau organischer Stoffe
In der biologischen Stufe werden organische Verunreinigungen im Abwasser mithilfe von Mikroorganismen abgebaut. Dies ist ein zentraler Schritt in der Abwasserbehandlung, da ein Großteil der im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe biologisch abbaubar ist. Die am häufigsten eingesetzten biologischen Verfahren sind:
Belebtschlammverfahren:
Bei diesem Verfahren wird das Abwasser in Belüftungsbecken mit aktivem Belebtschlamm, bestehend aus Mikroorganismen, durchmischt. Diese Mikroorganismen bauen die organischen Stoffe unter Zufuhr von Sauerstoff ab.
Festbett- und Schwebebettreaktoren:
In diesen Reaktoren werden Mikroorganismen auf Trägermaterialien angesiedelt, die durch das Abwasser durchströmt werden. Diese Reaktoren bieten eine hohe biologische Reinigungsleistung bei geringerem Platzbedarf.
Denitrifikation und Nitrifikation:
Diese beiden biologischen Prozesse dienen dem Abbau von Stickstoffverbindungen. Bei der Nitrifikation wird Ammonium zu Nitrat oxidiert, während in der Denitrifikation Nitrat zu gasförmigem Stickstoff reduziert wird, der als ungefährliches Gas in die Atmosphäre entweicht.
Ein besonderes Beispiel für die biologische Stufe ist der Einsatz von Biogasanlagen wie unsere ALMA BHU GMR, die bei der anaeroben Faulung von Klärschlamm eingesetzt werden. Hier wird unter Luftausschluss Biogas (bestehend aus Methan und Kohlendioxid) erzeugt, das energetisch genutzt werden kann. Dies macht die Abwasserbehandlung teilweise energieautark.
Foto: Foto unserer biologisch aktivierten Filtration, ein Kombinationsverfahren aus mechanischer Reinigung und biologischem Abbau (ALMA BHU BAF)
3. Chemisch-physikalische Stufe – Schadstoffentfernung
In der chemisch-physikalischen Stufe werden spezifische Schadstoffe, die durch biologische Verfahren nicht oder nur schwer abbaubar sind, entfernt. Dies ist besonders wichtig für Industrieabwässer, die oft spezielle Schadstoffe wie Schwermetalle, organische Lösungsmittel oder andere chemische Verbindungen enthalten. Abwasserbehandlungsanlagen, die nach dem Prinzip der Fällung und Flockung arbeiten, werden umgangssprachlich häufig als CP-Anlagen (chemisch-physikalische Anlagen) bezeichnet.
Fällung und Flockung:
Hierbei werden chemische Fällungsmittel, wie Aluminiumsalze oder Eisenchlorid, zugesetzt, die gelöste Stoffe in feste Partikel umwandeln. Diese Partikel bilden Flocken, die durch Sedimentation oder Flotation entfernt werden.
Flotation:
Fein verteilte Luftblasen binden an Schwebstoffe und bringen sie an die Oberfläche, wo sie abgeschöpft werden. Die Flotation eignet sich besonders zur Entfernung von Fetten, Ölen und feinsten Feststoffen.
In der Fachsprache werden Flotationsanlagen als Druckentspannungsflotation bezeichnet, da das Wasser zunächst unter Druck mit Luft gesättigt und anschließend entspannt wird. Bei diesem Entspannungsprozess entstehen feine Luftbläschen, die an den Schadstoffen haften und diese zum Aufschwimmen (Flotieren) bringen. Ein Beispiel für eine solche Flotationsanlage ist unsere ALMA NeoDAF.
Neutralisation:
Hierbei wird der pH-Wert des Abwassers reguliert, um es auf einen Wert zu bringen, der für die Einleitung oder weitere Behandlungsstufen geeignet ist. Säuren, Basen, Rauchgas oder CO2 werden zugegeben, um das Abwasser zu neutralisieren.
Ein Beispiel für eine Neutralisationsanlage ist unsere ALMA Neutra.
Oxidation:
In dieser Stufe werden hartnäckige organische Schadstoffe durch den Einsatz von Oxidationsmitteln wie Ozon oder Wasserstoffperoxid in weniger schädliche Verbindungen umgewandelt.
Foto: Beispiel einer CP-Anlage zur Entfernung von Schwermetallen, AOX und Kohlenwasserstoffen (ALMA CHEM MCW)
4. Membranverfahren – Feinreinigung
Moderne Abwasserbehandlungsanlagen setzen häufig Membranverfahren ein, um feinste Partikel, Mikroorganismen und gelöste Schadstoffe aus dem Abwasser zu entfernen. Zu den gängigsten Verfahren zählen:
Mikrofiltration und Ultrafiltration:
Diese Verfahren trennen Feststoffe und Kolloide vom Wasser durch feine Membranen, die nur Wassermoleküle und sehr kleine Verunreinigungen hindurchlassen.
Umkehrosmose:
Bei der Umkehrosmose wird Wasser durch eine semipermeable Membran gedrückt, die nahezu alle gelösten Stoffe zurückhält, einschließlich Salzen und organischen Molekülen. Umkehrosmose kommt oft in der Wiederaufbereitung von Abwässern und in der Prozesswassergewinnung aus Abwasser zum Einsatz.
Foto: Beispiel einer unser Umkehrosmoseanlagen für das Herstellen von Prozesswasser aus Abwasser (ALMA BHU BiosS-Treat)
5. Tertiär- und Quartärstufe – Entfernung von Mikroschadstoffen
In der tertiären und quartären Stufe wird das Abwasser weiter gereinigt, um Mikroschadstoffe wie Arzneimittelrückstände, Pestizide und Hormonverbindungen zu entfernen. Hier kommen Aktivkohlefiltration, Ozonierung oder UV-Behandlung zum Einsatz. Diese Verfahren zielen darauf ab, kleinste Spurenstoffe, die selbst nach der biologischen und chemischen Reinigung im Wasser verbleiben, abzubauen.
Foto: Aktivkohlefilter ausgeführt in GFK Tanks (ALMA Fil AK)
Arten von Abwasseranlagen und Anwendungsbeispiele
Kommunale Kläranlagen:
Kommunale Anlagen behandeln Abwässer aus Haushalten, Gewerbe und kleineren Industrien. Sie bestehen in der Regel aus den beschriebenen Stufen und bieten eine umfassende Behandlung des Abwassers, bevor es in Flüsse oder Seen eingeleitet wird.
Industrielle Abwasserbehandlungsanlagen:
Industrielle Anlagen sind oft spezialisierte Systeme, die auf die jeweilige Art des Abwassers abgestimmt sind. So erfordern Abwässer aus der Lebensmittelproduktion, der Galvanik oder der Petrochemie spezifische chemische und physikalische Verfahren, um Schadstoffe zu entfernen. Hier kommen oft chemisch-physikalische Anlagen (CP-Anlagen) und Flotationsanlagen (ALMA NeoDAF) zum Einsatz.
Wasserrecyclinganlagen:
Diese Anlagen bereiten Abwasser so auf, dass es in industriellen Prozessen wiederverwendet werden kann. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Kreislaufwirtschaft und tragen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs bei.
Fazit
Die Abwasserbehandlung ist ein hochkomplexer Prozess, der eine Kombination aus mechanischen, biologischen, chemischen und physikalischen Verfahren umfasst. Abhängig von der Art des Abwassers und den gesetzlichen Anforderungen werden verschiedene Technologien und Verfahren kombiniert, um eine sichere Einleitung oder Wiederverwendung des Wassers zu gewährleisten.
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