Biologische Abwasserbehandlung: aerob im Vergleich zu anaerob

 Drucken

ARTIKEL

Was ist biologische Abwasserbehandlung?

Die biologische Abwasserbehandlung ist ein Prozess, bei dem organische Verunreinigungen aus dem Abwasser entfernt werden. Sie ist Teil des sekundären Aufbereitungsprozesses, der nach mechanischen oder chemischen Prozessen stattfindet, bei denen Substanzen, Sand und Feststoffe aus dem Wasser entfernt werden.

Es gibt zwei Hauptarten von biologischen Abwasserbehandlungsprozessen:

  1. Aerob
  2. Anaerob

Die aerobe Abwasserbehandlung erfordert den Einsatz von Sauerstoff, die anaerobe dagegen nicht. Bei beiden Prozessen werden natürliche Organismen, wie Bakterien, genutzt, um die im Wasser verbleibenden organischen Abfallstoffe abzubauen.

Im Folgenden finden Sie weitere Informationen zu Abwasserbehandlung, zu aeroben und anaeroben Systemen und mehr:

 

So funktioniert der kommunale Abwasserbehandlungsprozess

Die kommunale Abwasserbehandlung umfasst in der Regel einen dreistufigen Prozess, um Verunreinigungen zu beseitigen, damit das Wasser recycelt, wiederverwendet oder in Gewässer abgegeben werden kann.

Die drei wichtigsten Schritte der Abwasserbehandlung sind:

  1. Erste Aufbereitungsstufe
    Der erste Schritt des Abwasserbehandlungsprozesses ist die Entfernung von Feststoffen. Dies geschieht in der Regel in einem großen Sammelbecken, in dem schwerere Feststoffe absinken und leichtere Feststoffe aufsteigen. Die Feststoffe werden mechanisch abgetrennt und das Wasser wird zum nächsten Prozessschritt geleitet.
  2. Zweite Aufbereitungsstufe
    Dieser Schritt wird auch als biologische Abwasserbehandlung bezeichnet, da er den Einsatz von Bakterien, Mikroorganismen und anderen biologischen Agentien umfasst, um biologisch abbaubare Verunreinigungen auf ein unproblematisches Niveau zu senken, sodass das Wasser abgegeben oder wiederverwendet werden kann.
  3. Dritte Aufbereitungsstufe
    Dieser dritte Schritt umfasst alle zusätzlichen Behandlungen, die erforderlich sein können, um Schadstoffe wie Schwermetalle und chemische Verbindungen zu entfernen, die mit biologischen Aufbereitungsmethoden nicht beseitigt werden können.
Die Anlagenautomatisierung wird durch Online-Analysefunktionen unterstützt, und Echtzeitsteuerung (RTC) ermöglicht den Bedienern in der Abwasserbehandlung unabhängig vom Kenntnisstand ein effektiveres proaktives Management der Prozesseffizienz.

Faktoren, die bei der Auswahl einer Methode für die sekundäre Abwasserbehandlung zu berücksichtigen sind

Bei der sekundären Abwasserbehandlung müssen bei der Entscheidung für eine Methode mehrere Aspekte berücksichtigt werden. Wie bereits erwähnt, gibt es zwei verschiedene Arten von Behandlungsmethoden – aerob und anaerob.

Die Entscheidung hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, zum Beispiel:

Aerobe Aufbereitung

Im Allgemeinen ist die aerobe Aufbereitung, die Sauerstoff erfordert, die bessere Wahl für Abwasserströme mit niedrigerem BSB oder einer niedrigeren Konzentration von Verunreinigungen.

Anaerobe Aufbereitung

Die anaerobe Aufbereitung wird für Ströme mit einer höheren Konzentration von Verunreinigungen und für warme Abwasserströme verwendet.

 

So funktionieren aerobe Abwasserbehandlungssysteme

Bei der aeroben Abwasserbehandlung fließt das Abwasser aus der ersten Aufbereitungsstufe in Becken, in denen es auf Mikroorganismen und Bakterien trifft, die Sauerstoff benötigen, um Abfallstoffe abzubauen.

Dem Becken wird Sauerstoff hinzuzufügt um die biologischen Prozesse der Bakterien zu unterstützen. Bei einer offenen Teichanlage ist die Oberfläche des Teichs in der Regel groß genug, so dass kein zusätzlicher Sauerstoff zugegeben werden muss.

Diese aerobe Abwasserbehandlung führt zur Bildung von Belebtschlamm sowie belüftetem Abwasser, das aerobe Mikroorganismen enthält, die sich unter kontrollierten Bedingungen entwickeln.

Bei der Zugabe zu Rohabwasser oxidiert Belebtschlamm die organischen Feststoffe und trennt damit alle Feststoffe ab, die sich in dem Abwassergemisch befinden, sodass anschließend eine einfachere Filtration ermöglicht wird.

Aerobe Aufbereitung von Abwasser in einem Belüftungsbecken einer Aufbereitungsanlage

 

Sauerstoff in der aeroben und anaeroben Abwasserbehandlung

Aerobe und anaerobe Abwasserbehandlung sind ähnliche Prozesse zur Beseitigung von Verunreinigungen im Abwasser, es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede.

Aufgrund des Sauerstoffbedarfs im aeroben Faulungsprozess kann die anfängliche Investition in den Bau eines solchen Systems höher sein. Ein aerobes Abwasserbehandlungssystem muss entweder über große, flache Teiche verfügen, die den Kontakt von Mikroorganismen im Wasser mit der Luft ermöglichen, oder über Becken, die mit Belüftungspumpen Sauerstoff in das Wasser einleiten.

Der anaerobe Faulungsprozess hingegen erfordert keine Zufuhr von Sauerstoff, was bedeutet, dass er in geschlossenen Behältern durchgeführt werden kann. Die Einrichtung kann daher kostengünstiger sein als ein aerobes System, der Prozess ist aber auch langsamer. Darüber hinaus kann bei der anaeroben Aufbereitung Biogas – in der Regel Methan – erzeugt werden, das auf verschiedene Arten genutzt werden kann, beispielsweise als Fahrzeugkraftstoff oder für die Erzeugung von Strom.

 

So funktionieren anaerobe Abwasserbehandlungssysteme

Bei der anaeroben Abwasserbehandlung wird ein anderer biologischer Prozess angewendet, um Verunreinigungen abzubauen – hierbei muss kein Sauerstoff zugeführt werden. Bei diesem Prozess fließt das Abwasser aus der ersten Aufbereitungsstufe direkt in geschlossene Becken oder Abwasserteiche, in denen biologische Organismen, die keinen Sauerstoff benötigen, die Verunreinigungen abbauen.

Dieser Prozess führt auch zur Bildung von Belebtschlamm, jedoch in einer viel geringeren Menge als bei aeroben Verfahren.

 

Hauptunterschiede: Aerober Prozess im Vergleich zu anaerober Abwasserbehandlung

Aerobe und anaerobe Abwasserbehandlung sind ähnliche Prozesse zur Beseitigung von Verunreinigungen im Abwasser, es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede in den Systemen.

Aufgrund des Sauerstoffbedarfs im aeroben Faulungsprozess kann die anfängliche Investition in den Bau eines solchen Systems höher sein. Ein aerobes Abwasserbehandlungssystem muss entweder über große, flache Becken verfügen, die den Kontakt von Mikroorganismen im Wasser mit der Luft ermöglichen, oder über Becken, die mit Belüftungspumpen Sauerstoff in das Wasser einleiten.

Der anaerobe Faulungsprozess hingegen erfordert keine Zufuhr von Sauerstoff, was bedeutet, dass er in geschlossenen Systemen durchgeführt werden kann. Die Anlage kann daher kostengünstiger sein als ein aerobes System. Der Prozess ist aber auch langsamer. Darüber hinaus kann bei der anaeroben Aufbereitung Biogas (in der Regel Methan) erzeugt werden, das auf verschiedene Arten verwendet werden kann, beispielsweise als Fahrzeugkraftstoff oder für die Erzeugung von Strom.

Aerobe Aufbereitung

  • Anforderungen:
    Erfordert Sauerstoff für den Ablauf des biologischen Prozesses.
  • Energieeffizienz: 
    Benötigt Energie, um Sauerstoff in den Prozess einzuleiten.
  • Geeignet für:
    gering bis mittelstark verschmutztes Abwasser, z.B. kommunales Abwasser und Raffinerieabwasser.
  • Produktion:
    relativ große Mengen Belebtschlamm; kein Biogas.
  • Eingesetzte Geräte und Technologien:
    Tropfkörper, rotierende Bioreaktoren, Oxidationsgräben.

Anaerobe Aufbereitung

  • Anforderungen:
    Nutzt einen biologischen Prozess, der keinen Sauerstoff benötigt.
  • Energieeffizienz:
    Es muss kein Sauerstoff zu den Sammelbecken hinzugefügt werden, was zu einer höheren Energieeffizienz als bei aeroben Behandlungen führt.
  • Geeignet für:
    mittelstark bis stark verschmutztes Abwasser, z.B. Abwasser in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
  • Produktion:
    Biogas (Methan und Kohlendioxid); relativ geringe Mengen Belebtschlamm.
  • Eingesetzte Geräte und Technologien:
    Anaerobe Abwasserteiche, Faulgruben, Biogasanlagen, Rührkesselreaktoren, UASB-Technologie (Upflow Anaerobic Sludge Blanket).

 

 

Warum genaue Messungen bei der biologischen Abwasserbehandlung von entscheidender Bedeutung sind

Wenn Sie ein biologisches Abwasserbehandlungssystem betreiben, sind genaue Messungen der Schlüssel zur Aufrechterhaltung einer effizienten Arbeitsweise.

Es gibt eine Reihe von Details, die berücksichtigt werden müssen, um den ordnungsgemäßen Betrieb eines Aufbereitungssystems zu gewährleisten. Wenn das Ziel darin besteht, ein effizientes System ohne Geld- oder Energieverschwendung zu betreiben, darf keines davon übersehen werden.

Gelöster Sauerstoff und Abwasser

Eines dieser Details ist gelöster Sauerstoff (DO) Die DO-Werte müssen genau überwacht werden, damit die Aufbereitungsanlage optimal arbeitet und die regulatorischen Vorgaben für den Ablauf einhält.

Die zur Aufrechterhaltung eines aeroben Aufbereitungssystems erforderliche Energie ist ein weiterer Bereich, in dem eine präzise Überwachung wichtig ist. Die Versorgung des Belüftungssystems in einem aeroben Aufbereitungsprozess kann bis zu 70 % der Energiekosten in einer Abwasserbehandlungsanlage ausmachen. Anlagen, die ständig belüften, erzeugen möglicherweise ein höheres DO-Niveau, als sie benötigen, was Geld und Energie verschwendet.

Überwachung von gelöstem Sauerstoff (DO)

Eine sorgfältige Überwachung des DO erhöht die Effizienz der Belüftungsbecken. Online-Messungen des DO können dazu beitragen, die Belüftung in der Anlage an die organische Belastung anzupassen.

Durch kontinuierliche Messung und Anpassung des DO wird sichergestellt, dass die Mikroorganismen über ausreichend Sauerstoff verfügen, um organische Substanzen abzubauen. Eine Überbelüftung wird vermieden

 

 

Empfohlene verwandte Produkte


pH- und Redox-Sensoren

Hach bietet eine Vielzahl von analogen und digitalen pH-Sensoren sowie Redox-Sensoren, um Ihre Anforderungen an die Online-pH- oder Redox-Überwachung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten zu erfüllen.

Jetzt kaufen

LDO 2 sc lumineszenzbasierte Sensoren für gelösten Sauerstoff

Die neue Generation an LDO® Sonden von Hach ist für die gesamten zwei Jahre Lebensdauer der Sensorkappe kalibrierungsfrei, wodurch sie sofort zur Messung von gelöstem Sauerstoff von 0 bis 20 ppm eingesetzt werden können.

Jetzt kaufen

N-ISE sc Nitrat-Sensoren

Die digitale, ionenselektive N-ISE sc Sonde von Hach dient zur Bestimmung der Nitratkonzentration direkt im Medium.

Jetzt kaufen

Nitratax sc Nitrat-Sensoren

Die Nitratax sc Serie von Hach umfasst digitale, optische Sonden zur hochpräzisen Bestimmung der Nitrat-Konzentration direkt im Medium.

Jetzt kaufen

Amtax sc Ammonium-Analysator

Der Amtax sc Online-Analysator von Hach mit sensitiver Elektrode wird zur hochpräzisen Bestimmung der Ammoniumkonzentration direkt am Aufbereitungsprozess (Installationen im Außenbereich) eingesetzt.

Jetzt kaufen

LCK Küvetten-Test-System

Das Hach LCK Küvetten-Test-System bietet schnelle und genaue Messungen.

Jetzt kaufen
RTC-N and N/DN Software

RTC-N- und N/DN-Software

Belüftungsprozess, Nitrifikations-/Denitrifikationskontrolle

Optimiert Nitrifikationsprozesse durch Anpassung der DO-Konzentration in Echtzeit durch kontinuierliche Messung der Ammoniakbelastung.

Speziell entwickelt für Oxidationsgräben und SBR-Reaktoren (Sequencing Batch Reactor).

Jetzt kaufen