Biologische Abwasser

Biologische Abwasser-Reinigung
A. Festbettreaktoren
Tropfkörper-Verfahren (1894 entwickelt von Corbett in England)
Entstanden aus locker aufgeschichteten Steinhaufen, über die das Abwasser
versprüht wird. Nach einiger Zeit bildet sich auf den Steinen (heute: Füllkörper)
ein dünner Film aus Bakterien und höheren Lebewesen, die den Bakterienrasen
„abweiden“.
Der „Tropfkörper-Rasen“ ist eine Lebensgemeinschaft aus
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Bakterien (Prokaryonten)
Pilzen
Protozoen (tierische Einzeller)
Kleinkrebsen
Würmern
Insekten-Larven
Evtl. Algen (aber Lichtbedarf)
Tropfkörper-Anlagen bestehen aus
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Mechanischen Stufen wie Rechen, Sandfang, Vorklärbecken (letzteres ist
unbedingt erforderlich)
Tropfkörper
Nachklärbecken (optional)
Füllung der Tropfkörper:
 Lava- und Tuffgestein mit hohem Oberflächen- und Hohlraumanteil
(40…60%).
 Heute zunehmend auch Kunststoff-Füllkörper mit großer Oberfläche
Keine Flutung der Füllkörper, sondern Rieselfilm.
Belüftung durch natürliche Konvektion („Kaminwirkung“)  Sommer-WinterEffekt.
Schmutzfracht
Bakterien,
Pilze
Zu hoher Substrat- bzw. Nährstoffgehalt im Wasser hat hohes
Mikrobenwachstum zur Folge  Verstopfungsgefahr.
Höhere
Organismen
(Würmer etc.)
Da das Abwasser oben auf die Schüttung aufgegeben wird, erhalten die Mikroben
in den obersten Schichten die höchste Nährstoffkonzentration, darunter siedelnde
Bakterien erhalten nur gelegentlich bei Belastungsstößen Nährstoffe.
Das heißt aber auch, dass Belastungsschwankungen gut ausgeregelt werden:
Wenn in der Grundlast nur die obersten Schichten für den Substratabbau
genügen, gibt es darunter ausreichend „wartende“ Mikroben, die Stöße hoher
Konzentration abfangen, so dass diese nicht unabgebaut auf den Ablauf
durchschlagen.
Tropfkörper eignen sich auch besonders gut für Wasser mit wechselnden
Inhaltsstoffen:
Sessile Organismen haben eine „Erinnerungsfähigkeit“, die Bakterienfilme
enthalten „Spezialisten“, sie benötigen wenig Zeit für Adaption auf einen seltener
auftretenden Inhaltsstoff.
Einzige Eingriffsmöglichkeit in den Betrieb der Tropfkörper besteht bei der
hydraulischen Belastung: Man kann einen Teilstrom des bereits geklärten
Abwassers in den Zulauf zurückführen und zusammen mit dem Abwasser
versprühen. Damit steigt die Strömungsgeschwindigkeit beim Durchlauf, der
Tropfkörper wird „frei gespült“.
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Schwach belastete Tropfkörper:
Mittel belastete Tropfkörper:
Hoch belastete Tropfkörper:
 175 mg O2/l
 875 mg O2/l
 3000 mg O2/l
Zum Vergleich: Kommunales Abwasser hat im Mittel 400 mgO2/l vor der
Vorklärungsstufe und ca. 270 mg O2/l nach der Vorklärstufe.
Tropfkörper brauchen unbedingt Vorklärstufen!
Weitere Arten von Reaktoren mit sessilen Organismen:
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Scheibentauchkörper
Tauchkörper („Filterkerzen“)
Freischwimmende Bewuchskörper
B. Belebungsverfahren
Entwickelt ca. 1913 (Ardern, Lockett) in England.
Verfahrenstechnische Aufgabe des Belebungsverfahrens:
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Anreicherung der Biomasse
Versorgung mit O2
Kontinuierlicher Betrieb
Belebungsverfahren sind aus der Sicht der
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Verfahrenstechnik: kontinuierliche beströmte Reaktoren
Biotechnik: Kontinuierliche Kultur
Kontinuierlicher Zulauf von Abwasser
 Kontinuierlicher Ablauf, Austrag von Biomasse
Hier aber: Auswaschrate D > Wachstumsrate µ
 Schlammabtrennung und Rückführung nötig.
Belebungsbecken und Nachklärbecken bilden verfahrenstechnisch gesehen
eine Einheit.
Bei Belebungsverfahren kann ggf. auf ein Vorklärbecken verzichtet werden,
ein Nachklärbecken ist zur Abtrennung der Biomasse vom Wasser und
Rückführung unbedingt erforderlich.
Beim Tropfkörper kann man in der Regel auf ein Nachklärbecken verzichten,
ein Vorklärbecken ist aber absolut nötig.
Zusammenfassung Vor- und Nachteile Tropfkörper:
C. Zusammenfassung wichtiger Begriffe der Abwassertechnik:
mlAbwasser
gTrockensubs tan z
Schlammvolumenindex ist „spezifisches Volumen“
Typische Werte: SVI = 80...120. Je niedriger, umso besser sedimentiert
Schlamm.
1. Schlammvolumenindex:
2. Schlamm-Alter: t d 
SVI 
QTS
Gesamt  Biomasse in BB und NB

Q TS abfließendeBiomasse (Überschuss  Schlamm)
3. Schlamm-Belastung: BTS 
4. Raumbelastung: BR 
kg ( BSB5 )
kg(TS )  d
kg ( BSB5 )
m3  d
5. Plateau-BSB = Gesamtgehalt leicht abbaubarer Verbindungen, ausgedrückt in
mgO2/l
6. OC-Wert: O2-Eintragsvermögen der Belüftungseinrichtung in reines Wasser
OC 
kg (O2 )
m3  d
kg(O2 )
OC OC
ist das Verhältnis von eingetragenem O2 zum


load BR kg( BSB5 )
nötigen O2, um das Substrat abzubauen. Stöchiometrie bedeutet OC/load = 1,
meist ist aber überstöchiometrischer Eintrag erforderlich.
7.
8. -OC: Tatsächliches O2-Eintragsvermögen in verschmutztes Abwasser
(Typisch:   0,65)