Der Begriff aerob beschreibt Prozesse, die in Anwesenheit von Sauerstoff (O₂) ablaufen. In der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung bezieht sich dies auf biologische Prozesse, bei denen Mikroorganismen organische Verbindungen unter Sauerstoffzufuhr abbauen. Diese Prozesse sind besonders effizient in der Entfernung von organischen Verunreinigungen und werden in verschiedenen Technologien genutzt, um die Wasserqualität zu verbessern und Umweltauflagen zu erfüllen.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
Aerobe Mikroorganismen nutzen Sauerstoff als Elektronenakzeptor, um organische Substanzen zu oxidieren. Dies führt zur Umwandlung der Verunreinigungen in harmlosere Produkte wie Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O). In der Wasser- und Abwasseraufbereitung wird dieser Prozess gezielt genutzt, um Schadstoffe abzubauen und die biologische Reinigungsleistung von Anlagen zu steigern. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt durch mechanische Belüftungssysteme wie Belüftungsbecken, Trickling Filter oder Membranbioreaktoren (MBR), die sicherstellen, dass ausreichend gelöster Sauerstoff im Wasser vorhanden ist.
Anwendungen von aeroben Prozessen in der Praxis
1. Belebungsverfahren
Im Belebungsverfahren wird Abwasser in Belebungsbecken mit Mikroorganismen belüftet. Diese oxidieren die organischen Stoffe im Wasser. Dieses Verfahren wird weltweit zur biologischen Abwasserreinigung eingesetzt und führt zu einer erheblichen Reduktion von organischen Schadstoffen im Abwasser.
Foto: Belebungsbecken von unserer ALMA BHU BIO
2. Trickling Filter
In einem Trickling Filter wird Abwasser über eine festgelegte Oberfläche geleitet, die mit einem bioaktiven Film bedeckt ist. Dieser Film besteht aus aeroben Mikroorganismen, die das Abwasser reinigen, während es durch das Filtermaterial tropft.
3. Membranbioreaktoren (MBR)
In MBR-Anlagen werden biologische Abbauprozesse und Membranfiltration kombiniert, um Feststoffe und Mikroorganismen effizient zurückzuhalten und eine hohe Abwasserreinigungsleistung zu erzielen. Diese Anlagen sind besonders für anspruchsvolle Abwasserströme geeignet, wie sie in der Pharma- oder Lebensmittelindustrie vorkommen.
Foto: Kompakter Membranbioreaktor (ALMA BIO MBR) in modularer Containerbauweise (ALMA MODUL)
4. Biologisch aktivierte Filtration – ALMA BHU BAF und ALMA BioFil Compact
Die biologisch aktivierte Filtration ist eine spezielle Form der aeroben Wasserbehandlung, bei der geringe Restbelastungen organischer Stoffe aus großen Wasserströmen entfernt werden. Die ALMA BHU BAF-Technologie wurde für Wasserströme bis 1.000 m³/h entwickelt, während ALMA BioFil Compact für Abwasserströme bis zu 50 m³/h geeignet ist. Diese Technologien werden vor allem zur Behandlung von Brüdenkondensaten in der Lebensmittelindustrie, insbesondere in Molkereien, eingesetzt. Sie ermöglichen es, Restbelastungen zu entfernen, die sonst zu Biofouling in Umkehrosmoseanlagen führen könnten. Durch die Verringerung der Restbelastungen wird das Wasserrecycling erleichtert und der wirtschaftliche Betrieb von Umkehrosmoseanlagen unterstützt.
Foto: 3D-Konstruktion unserer ALMA BioFil Compact mit Kohlenstoffabbau, Nitrifikation und Denitrifikation
Einflussfaktoren auf aerobe Prozesse
Sauerstoffgehalt:
- Der Sauerstoffgehalt im Wasser muss ausreichend hoch sein, um den mikrobiellen Abbau sicherzustellen. Ein Gehalt von 1,5 bis 2 mg/L ist für viele Systeme ideal.
Temperatur und pH-Wert:
- Optimale Temperaturen liegen zwischen 20 °C und 35 °C, während der pH-Wert zwischen 6,5 und 8,5 liegen sollte.
Nährstoffe:
- Mikroorganismen benötigen eine ausreichende Zufuhr von Stickstoff und Phosphor, um den Abbauprozess aufrechtzuerhalten.
Vorteile und Herausforderungen
Vorteile:
- Effektive Entfernung organischer Verunreinigungen.
- Umweltfreundliche Technologie durch Nutzung natürlicher mikrobieller Prozesse.
- Flexibel und skalierbar für verschiedene Anwendungen.
Herausforderungen:
- Hoher Energiebedarf für die Belüftung.
- Regelmäßige Schlammbehandlung und Entfernung erforderlich.
Fazit
Aerobe Prozesse sind entscheidend in der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung. Technologien wie das klassische Membranbioreaktoren (ALMA BIO MBR) oder unserer Biofiltration ALMA BHU BAF und ALMA BioFil Compact ermöglichen eine besonders effiziente Behandlung von geringen Restbelastungen, was die Wasserqualität verbessert und den Betrieb von Umkehrosmoseanlagen im Rahmen von Wasserrecycling wirtschaftlich macht.
