Die biologisch aktivierte Filtration (BAF) ist ein Verfahren zur Wasser- und Abwasserbehandlung, das biologische und physikalische Prozesse kombiniert, um organische Stoffe, Nährstoffe (wie Stickstoff und Phosphor) und andere Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Filtrationssystemen, die rein physikalisch arbeiten, nutzt die biologisch aktivierte Filtration die Fähigkeit von Mikroorganismen, Schadstoffe im Wasser abzubauen. Diese Mikroorganismen sind auf einem speziellen Filtermedium angesiedelt und bilden einen Biofilm, der die Verunreinigungen im Wasser effizient abbaut.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
In einer biologisch aktivierten Filtration durchströmt das Wasser ein Filtermedium, das aus einem porösen Material besteht, auf dem Mikroorganismen wachsen und sich vermehren. Diese Mikroorganismen metabolisieren die organischen Stoffe und Nährstoffe im Wasser und wandeln sie in harmlose Endprodukte wie Kohlendioxid (CO₂), Stickstoffgas (N₂) und Wasser um. Der Filter wirkt dabei nicht nur als physikalische Barriere, sondern bietet auch eine ideale Oberfläche für die Besiedlung der Mikroorganismen.
Die biologisch aktivierte Filtration wird oft in Kombination mit anderen Verfahren, wie der Umkehrosmose oder Membranfiltration, eingesetzt, um die Restbelastung vor der Feinfiltration zu minimieren und das Risiko von Biofouling zu verringern.
Foto: Umkehrosmoseanlage ALMA BHU BiosS-Treat zur Gewinnung von Prozesswasser aus Abwasser
Funktionsprinzip
Das Herzstück einer biologisch aktivierten Filtrationsanlage ist das Filtermedium, das entweder aus synthetischen Materialien, Sand, Kieselgur oder aufbereiteten Tonperlen besteht. Das Filtermedium dient als Aufwuchsträger für Mikroorganismen, die sich in einem Biofilm auf der Oberfläche ansiedeln. Das zu behandelnde Wasser wird durch den Filter geleitet, und die Mikroorganismen bauen die im Wasser enthaltenen organischen Verbindungen und Nährstoffe ab.
Zu den zentralen biologischen Prozessen gehören:
Kohlenstoffabbau: Organische Substanzen, die im Wasser gelöst sind, werden von den Mikroorganismen metabolisiert und in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt.
Nitrifikation und Denitrifikation: In zwei aufeinander folgenden biologischen Prozessen wird Ammonium (NH₄⁺) zunächst in Nitrat (NO₃⁻) umgewandelt (Nitrifikation) und dann unter anoxischen Bedingungen zu Stickstoffgas (N₂) reduziert (Denitrifikation). Dies trägt zur effizienten Entfernung von Stickstoffverbindungen aus dem Wasser bei.
Anwendung der biologisch aktivierten Filtration
Die biologisch aktivierte Filtration findet in verschiedenen industriellen Bereichen und Anwendungsgebieten Einsatz, insbesondere bei der Abwasserbehandlung und der Prozesswasseraufbereitung. Sie wird in der Regel als Vorbehandlung für andere Technologien, wie Umkehrosmoseanlagen, verwendet, um die Restbelastung zu verringern und das Risiko von Membranverblockung und Biofouling zu minimieren.
Anwendungsbeispiele:
Wasserrecycling und Water ReUse: In der industriellen Wasseraufbereitung wird die biologisch aktivierte Filtration oft zur Herstellung von Prozesswasser aus Abwasser eingesetzt. Durch den gezielten Abbau organischer Reststoffe wird die Wasserqualität erheblich verbessert, bevor das Wasser zur Wiederverwendung in den Produktionskreislauf zurückgeführt oder als Vorbehandlung für Membranfiltrationssysteme genutzt wird.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Typische Abwässer, wie Brüdenkondensate aus der Lebensmittelverarbeitung, enthalten organische Restbelastungen, die durch die biologisch aktivierte Filtration effizient entfernt werden können. Dies ist besonders relevant für den wirtschaftlichen Betrieb von Umkehrosmoseanlagen in der Prozesswasseraufbereitung.
Kühlwasseraufbereitung: Auch in Kühlwasserkreisläufen kann die biologisch aktivierte Filtration eingesetzt werden, um organische und anorganische Verbindungen zu entfernen, die das Risiko von Biofouling oder Korrosion erhöhen.
ALMAWATECH-Lösungen: ALMA BHU BAF und ALMA BioFil Compact
ALMAWATECH bietet zwei spezialisierte Biofiltrationslösungen an, die zur biologisch aktivierten Filtration eingesetzt werden:
1. ALMA BHU BAF
Die ALMA BHU BAF (Biologisch Aktivierte Filtration) ist eine großtechnische Lösung für Wasserströme bis zu 1.000 m³/h. Diese Anlage eignet sich besonders für industrielle Anwendungen mit hohen Wasseraufbereitungsanforderungen und wird in Betonbauweise realisiert. Sie bietet eine effiziente biologische Vorbehandlung, die das Risiko von Biofouling reduziert und die Membranlebensdauer bei nachgeschalteten Membranverfahren verlängert.
Foto: Biofiltration ALMA BHU BAF, Verfahrensschema
2. ALMA BioFil Compact
Die ALMA BioFil Compact ist eine kompakte Biofiltrationslösung für Abwasserströme bis zu 100 m³/h. Sie eignet sich ideal für kleinere Anlagen und spezifische Anwendungen, bei denen organische Reststoffe und Stickstoffverbindungen entfernt werden müssen. Diese Anlage ist häufig als Vorbehandlung zu Umkehrosmoseanlagen im Einsatz und trägt zur Vermeidung von Membranverschmutzung und zur Erhöhung der Effizienz des Wasserrecyclingprozesses bei.
Foto: Biofiltrationsanlage ALMA BioFil Compact, 3d-Konstruktion
Vorteile der biologisch aktivierten Filtration
Effiziente Entfernung organischer und anorganischer Stoffe: Durch die Kombination von biologischem Abbau und Filtration können organische Reststoffe und Stickstoffverbindungen effektiv aus dem Wasser entfernt werden. Dies führt zu einer verbesserten Wasserqualität und ermöglicht den wirtschaftlichen Betrieb nachgeschalteter Anlagen wie Umkehrosmose oder Nanofiltration.
Vermeidung von Biofouling: Durch den gezielten Abbau organischer Substanzen vor der Membranfiltration reduziert die biologisch aktivierte Filtration das Risiko von Biofouling. Dies verlängert die Lebensdauer der Membranen und senkt die Reinigungskosten.
Niedrigere Betriebskosten: Da die biologisch aktivierte Filtration weitgehend auf natürlichen biologischen Prozessen beruht, ist der Einsatz von Chemikalien deutlich geringer als bei rein chemischen Behandlungsverfahren. Dies reduziert die Betriebskosten und minimiert die Belastung der Umwelt.
Kombinierbarkeit mit anderen Technologien: Die biologisch aktivierte Filtration lässt sich nahtlos in bestehende Wasseraufbereitungsprozesse integrieren und kann als Vorbehandlung für Membranverfahren oder als eigenständige Reinigungsstufe verwendet werden.
Fazit
Die biologisch aktivierte Filtration ist eine bewährte und nachhaltige Methode zur Behandlung von Abwasser und zur Prozesswasseraufbereitung. Durch den gezielten Einsatz von Mikroorganismen zur Eliminierung organischer Stoffe und Nährstoffe trägt diese Technologie dazu bei, die Wasserqualität zu verbessern und nachgeschaltete Anlagen wie Umkehrosmose und Nanofiltration vor Biofouling zu schützen.
Mit Produkten wie der ALMA BHU BAF und der ALMA BioFil Compact bietet ALMAWATECH maßgeschneiderte Lösungen für verschiedene Anwendungsbereiche und Wasserströme. Die biologisch aktivierte Filtration ermöglicht eine kosteneffiziente und umweltfreundliche Wasseraufbereitung, die den steigenden Anforderungen an Wasserrecycling und Prozesswasseraufbereitung gerecht wird.
