Künstliche Abwasserreinigung: Technologien und Prozesse

Die künstliche Abwasserreinigung umfasst verschiedene Techniken, die als konventionelle oder kostengünstige Technologien bezeichnet werden. Diese Systeme nutzen eine Reihe von Prozessen zur Wasseraufbereitung.

Vorbehandlung

Ziel der Vorbehandlung ist die Vorbereitung des Abwassers für die nachfolgenden Kläranlagenprozesse. Sie umfasst die Beseitigung von groben Feststoffen, Kies, Sand und Fett. Die Vorbehandlung besteht aus drei Hauptprozessen:

Taper

Hierbei werden große Feststoffe durch Filtration und Roste entfernt.

Entsandungsanlagen

Diese Anlagen dienen zur Beseitigung von Kies, Sand und anderen kleinen Gegenständen. Die sedimentierten Objekte werden zur Entsorgung gewaschen.

Entfettung

Bei der Entfettung werden Fette und Öle entfernt, indem die Fließgeschwindigkeit des Wassers reduziert wird, wodurch die Fette und Öle an die Oberfläche steigen.

Primäre Behandlung

Nach der Vorbehandlung wird das Abwasser einer Reihe von Prozessen unterzogen, um den Gehalt an Schwebstoffen zu reduzieren. Zu diesen Prozessen gehören:

• Beseitigung von Toxinen
• Neutralisation
• Koagulation und Flockung
• Dekantieren

Eliminierung der Toxizität

Toxine werden in der Regel durch Verdünnung entfernt.

Neutralisation

Die Neutralisation erfolgt, wenn der pH-Wert des Abwassers außerhalb des Bereichs von 6,5 bis 8,5 liegt. Alkalische Stoffe werden verwendet, um den pH-Wert anzupassen.

Koagulation und Flockung

Koagulationsmittel neutralisieren die Ladung von kolloidalen Partikeln, wodurch diese sich zusammenlagern können. Flockungsmittel gruppieren die Partikel zu größeren Clustern, die sich leichter absetzen.

Dekantieren

Beim Dekantieren werden die Feststoffe durch Absetzenlassen entfernt. Die Sedimentation erfolgt in Dekantern, die in der Regel konisch geformt sind, um die Ansammlung von Klärschlamm zu erleichtern. Der Schlamm wird dann zur weiteren Behandlung abgepumpt.

Sekundäre Behandlung

Bei der sekundären Behandlung wird das Abwasser mit zusätzlichen Bakterien und Mikroorganismen in Kontakt gebracht, um den Abbau organischer Stoffe zu beschleunigen. Optimale Bedingungen für Sauerstoffversorgung, pH-Wert und Temperatur werden geschaffen. Die biologisch abbaubaren organischen Bestandteile werden in Biomasse umgewandelt.

Belebtschlammverfahren

Beim Belebtschlammverfahren wird dem Abwasser Sauerstoff zugeführt und es wird gerührt. Ein Teil des Klärschlamms, der eine aktive Bakterienpopulation enthält, wird dem Abwasser wieder zugeführt. Nach einer Verweilzeit von 4 bis 8 Stunden wird das Abwasser in einen sekundären Dekanter geleitet, wo große Mengen an Feststoffen entfernt werden.

Sekundäres Dekantieren

Das sekundäre Dekantieren ähnelt dem primären Dekantieren und dient dazu, die Keimzahl im Wasser um bis zu 90 % oder mehr zu reduzieren.

Tertiäre Behandlung

Die tertiäre Behandlung dient der weiteren Verbesserung der Wasserqualität durch die Entfernung von spezifischen Verunreinigungen. Dazu gehören:

Desinfektion

Pathogene Keime werden durch UV-Strahlung entfernt.

Schlammbehandlung

Der Schlamm, der bei den verschiedenen Dekantationsprozessen anfällt, wird behandelt, um sein Volumen zu reduzieren, seine Handhabung zu verbessern und die Transportkosten zu senken. Zu den Prozessen gehören:

• Konzentration
• Verdichtung
• Flotation
• Zentrifugation
• Aerobe und anaerobe Stabilisierung
• Konditionierung mit chemischen Reagenzien
• Dehydrierung
• Trocknung
• Filtration

Verdickung

Die Schlammverdickung erfolgt durch Sedimentation, ähnlich wie bei der Entfettung. Luft wird von unten eingeblasen, wodurch die Schlammpartikel an die Oberfläche steigen.

Verdauung

Die Verdauung dient der Stabilisierung des Schlamms durch den Abbau organischer Stoffe. Die anaerobe Verdauung erfolgt ohne Sauerstoff.

Dehydrierung

Die Dehydrierung dient der Entfernung von Wasser, um das Gewicht und das Volumen des Schlamms zu reduzieren. Der Schlamm kann dann wiederverwendet, verbrannt oder deponiert werden.

Schicksal des Klärschlamms

Der Klärschlamm kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. als Dünger, Kompost oder zur Rückgewinnung wertvoller Stoffe.

Kostengünstige Reinigungstechnologien

Zu den kostengünstigen Reinigungstechnologien gehören:

• Aufstauung
• Grünfilter
• Torfbetten
• Rotierende biologische Schütze

Aufstauung

Bei der Aufstauung wird das Abwasser in Teichen stabilisiert. Die biologische Behandlung erfolgt aerob oder anaerob. Vorteile sind geringe Kosten, geringer Energieverbrauch und lange Schlammabsetzzeiten. Nachteile sind der hohe Flächenbedarf und die mögliche Eutrophierung.

Grünfilter

Grünfilter verwenden bepflanzte Flächen zur Reinigung des Abwassers. Das Wasser wird über den Boden geleitet, der mit schnell wachsenden Bäumen bepflanzt ist. Das gereinigte Wasser kann zur Bewässerung verwendet werden.

Torfbetten

Bei Torfbetten wird das Abwasser über Torf geleitet, der als Filtermedium dient.

Verwendung von gereinigtem Wasser und Schlamm

Das gereinigte Wasser und der Schlamm können für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. für die Bewässerung, die Landwirtschaft, die Bepflanzung von Grünflächen, den Bau von künstlichen Seen und die Grundwasseranreicherung.

Reinigung von Abwasser in Gemeinden

Die Reinigung von Abwasser in Gemeinden erfolgt häufig durch septische Tanks oder Imhoff-Tanks. Diese Tanks dienen der Dekantierung und der anaeroben Vergärung. Die entstehenden Gase werden durch Entlüftung entfernt.