Biologische Abwasserreinigung: Belebtschlammverfahren & Faulturm

Kläranlage: Die Biologische Reinigungsstufe

Biologische Stufe: Grundlagen der Reinigung

Die Vorgänge in der biologischen Stufe laufen ähnlich wie bei der Selbstreinigung der Gewässer ab. Im Belüftungsbecken können aerobe Kleinstlebewesen (Bakterien, Hefen) unter ständiger Luftzufuhr die im Abwasser noch enthaltenen biologischen Verunreinigungen abbauen. In diesem Verfahrensteil werden durch Mikroorganismen die organischen Stoffe des Abwassers abgebaut und anorganische Stoffe teilweise oxidiert. Hierzu wird gezielt Luft in das Becken gepumpt.

Das Belebtschlammverfahren und das Belebungsbecken

Der Großteil der kommunalen Kläranlagen in Mitteleuropa wird nach dem Belebtschlammverfahren betrieben. Dabei werden in sogenannten Belebungsbecken durch Belüften des mit Belebtschlamm (Massen von flockig aggregierten Bakterien) versetzten Abwassers die Abwasserinhaltsstoffe biotisch-oxidativ abgebaut.

Wichtige Prozesse im Belebungsbecken:

• Kohlenstoffabbau: Aerobe (Sauerstoff verbrauchende) Bakterien und andere Mikroorganismen (z. B. Hefen) bauen Kohlenstoffverbindungen größtenteils zu Kohlenstoffdioxid ab und setzen sie teilweise zu Biomasse um.
• Stickstoffentfernung (Nitrifikation): Der Stickstoff aus den organischen Verbindungen wird durch andere Bakterien zunächst als Ammoniak abgespalten und dieses anschließend mit Sauerstoff zu Nitraten oxidiert (Nitrifikation).

Das Belebtschlammverfahren wird zumeist mit kontinuierlichem Durchlauf betrieben. Das heißt, in das Belebungsbecken läuft kontinuierlich Abwasser zu und kontinuierlich läuft im selben Maß Belebtschlamm enthaltendes Wasser ab.

Durch die Zugabe von Fällmitteln kann mittels chemischer Reaktionen außerdem der Nährstoff Phosphor entfernt werden, gegebenenfalls durch Simultanfällung.

Funktion des Nachklärbeckens (Trennung des Schlamms)

Das Nachklärbecken bildet eine Prozesseinheit mit dem Belebungsbecken. In ihm wird der Belebtschlamm durch Absetzen aus dem gereinigten Abwasser abgetrennt. Der größere Teil des Schlammes wird als Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt, um die Konzentration an Mikroorganismen ausreichend hoch zu erhalten. Anderenfalls wäre die Abbauleistung zu niedrig.

Klärschlammbehandlung im Faulturm (Anaerober Abbau)

Der durch den Abbau der Abwasserinhaltsstoffe entstehende Biomassezuwachs wird als Klärschlamm beseitigt. Meist wird dieser jedoch in sogenannten Faulbehältern (Faultürmen) unter anaeroben (sauerstofffreien) Bedingungen durch spezielle Bakterienstämme abgebaut.

Ergebnisse dieses anaeroben Abbaus:

• Faulschlamm: Stabilisierte Restmasse.
• Faulgas: Brennbares Gas (im Wesentlichen ein Gemisch aus Methan und Kohlenstoffdioxid), das zur Energiegewinnung genutzt werden kann.