Abwasser

• Verfügbarkeit

• Zugänglichkeit

• Anwendbarkeit

• Akzeptanz

Rechtliche Vorgaben:

EG-Wasserrahmenrichtlinie (EU-Richtlinie 2000/60/EG) (EG-Kommunalabwasserrichtlinie 1991) .....guter chemischer und ökologischer Zustand der Gewässer.....

→ Integrierte Bewirtschaftung von Kanalnetz und Kläranlage

Ziel: Reduzierung der Gesamtemissionen aus dem gesamten System Kanal-Kläranlage und gleichzeitige Berücksichtigung der Immissionssituation im jeweiligen Gewässer

Abwasser ist

▪ das durch häuslichen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Eigenschaften veränderte Wasser und das bei Trockenwetter damit zusammen abfließende Wasser (Schmutzwasser) sowie

▪ das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen gesammelt abfließende Wasser (Niederschlagswasser).

Abwasserbeseitigung umfasst das Sammeln, Fortleiten, Behandeln, Einleiten, Versickern, Verregnen und Verrieseln von Abwasser sowie das Entwässern von Klärschlamm in Zusammenhang mit der Abwasserbeseitigung. Zur Abwasserbeseitigung gehört auch die Beseitigung des in Kleinkläranlagen anfallenden Schlamms.

(Wasserhaushaltsgesetz WHG § 54)

Vermeidung bzw. Verminderung von Schäden an Gewässern Abwasserinhaltsstoffe, die sich negativ auf ein Gewässer auswirken:

▪ sauerstoffzehrende Stoffe → Sauerstoffmangel-Situationen in Gewässern

▪ eutrophierend wirkende Stoffe (N und P) → übermäßiges Wachstum der Wasserpflanzen

▪ toxische Stoffe (z.B. Schwermetalle) → Vergiftungen der Wasserorganismen

▪ endokrin (=hormonell) wirkende Stoffe → Störung der hormonellen Aktivität. Z.B. Verweiblichung oder Vermännlichung von Wasserorganismen

▪ .....

4. Reinigungsstufe?? wie viele? Ziele? Guter ökologischer Zustand? Guter chemischer Zustand? Guter Zustand des Gewässers?

▪ Abwasser enthält mehrere 10.000 Substanzen

▪ vor allem polare bis mittelpolare Schadstoffe werden in Kläranlagen oft nicht eliminiert

▪ Mikroschadstoffe mit besonderer Bedeutung:

➢hohe biologische Aktivität,

➢Effekte im μg/L-Bereich und darunter,

➢verstärkt durch die Cocktail- und Metaboliten-Problematik

Beispiele: Inhaltsstoffe aus Arzneimitteln, Industriechemikalien, Pflanzenschutz- und Körperpflegemitteln

▪ stoffliche Belastungen (chemisch, physikalisch…)

▪ mengenmäßige Belastung

▪ strukturelle Belastung

▪ direkte biologische Belastungen

➢ punktuelle Quellen

➢ diffuse Einträge

➢ Spurenstoffe führen zu ökologischen Gewässerdefiziten im Nidda-Einzugsgebiet und tragen zur Verfehlung der Zielvorgaben der Wasserrahmenrichtlinie bei

➢ Grenzwerte (Umweltqualitätsnormen) schützen die Lebensgemeinschaften wahrscheinlich nicht ausreichend

➢ Für konventionell gereinigtes Abwasser liegt der kritische Anteil am mittleren Abfluss bei 12%

➢ Höhere Abwasseranteile verändern Lebensgemeinschaften

➢ Eintrag von Feinsedimenten als Belastungsfaktor (auch in renaturierten Bereichen ist zukünftig weiter zu untersuchen)

▪ eine Verschlechterung des Gewässerzustandes zu verhindern,

▪ die Gewässer (Flüsse, Seen, Übergangs-, Küstengewässer und Grundwasser) in einen guten ökologischen wie auch chemischen Zustand zu bringen,

▪ einen guten mengenmäßigen Zustand von Grundwasser zu erreichen,

▪ die Verschmutzung durch eine Reihe von Stoffen, die in der Wasserrahmenrichtlinie als höchst bedenklich eingestuft wurden, schrittweise zu reduzieren

▪ Verrieselung auf Böden

▪ Schwemmkanalisation – zentrale/dezentrale Reinigung in Kläranlagen

Bunzlau in Schleswig-Holstein: bereits seit 1531 Zwangsverrieselung der Abwässer auf den Feldern

große Rieselfelder z.B. in Berlin (bis in die 1950er Jahre)

Freiburg

Braunschweig heute – 220 ha (kombinierte Konzeption, Reinigung in der Kläranlage, Verregnung auf der Fläche, Anbau von Energiepflanzen)

▪ Bewältigung der Abwassermengen = Flächenbedarf

▪ Belastung des Bodens mit Schadstoffen (Anreicherung)

▪ Düngung des Bodens und der Umgebung

▪ hygienische Aspekte, pathogene Keime

▪ mikrobieller Abbau (welche Inhaltsstoffe?)

▪ Grundwasseranreicherung

▪ während des Rieselfeldbetriebs akkumulierte Nähr- und Schadstoffe sind im wesentlichen in der organischen Substanz des Bodens gebunden.

▪ aufgrund des veränderten Wasserhaushalts und chemischen Bodenzustands ist mit einem Abbau der organischen Substanz und mit einer Abnahme des Bindungsvermögens zu rechnen.

▪ gebundene Nähr- bzw. Schadstoffverbindungen können remobilisiert und ins Grundwasser bzw. in die angrenzenden Vorfluter ausgewaschen werden.

▪ Aufgabe der Rieselfelder hat zudem erhebliche Konsequenzen für den Gebietswasserhaushalt.

Allgemeine Folgen der Anlage von Abwasserkanälen

▪ Abstoffbeseitigung

▪ Abwasserzunahme

▪ Zunahme Partikelfracht

▪ Abwasser als Oberflächenabflusskomponente

▪ Flächenbedarf / Unterhalt

▪ Grundwasserbelastung durch Undichtigkeit

▪ Belastung des Klärschlamms

▪ ….

Die Anlage von Abwasserkanälen bezieht sich auf den Bau von unterirdischen Rohrsystemen, die Abwasser transportieren und zur Klärung weiterleiten. Abwasserkanäle sind ein wichtiger Bestandteil der Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden und dienen dazu, das Abwasser sicher und hygienisch zu entsorgen.

Regenwasserkanal

▪ großer Rohrquerschnitt aufgrund hoher Spitzenabflüsse

▪ nur frostfreie Überdeckung

▪ direkte Einleitung in entspr. dimensionierte Vorfluter möglich

Schmutzwasserkanal

▪ relativ kleiner Rohrquerschnitt aufgr. gleichbleibender Abflussmengen

▪ Anschluss von Kellerräumen im Freigefälle erfordert große Tiefe (>2.5m)

▪ Einleitung in Vorfluter nur über die Kläranlage

Vorteile

▪ kleiner S-Kanal ist leichter zu reinigen

▪ Regenwasser beeinflusst Kläranlage nicht

Nachteile

▪ Fehlanschlüsse möglich (Schmutzwasser an Regenwasserkanal od. umgekehrt)

▪ hohe Baukosten durch doppeltes Kanalrohrnetz

Mischwasserbewirtschaftung

Aufgaben:

▪ Hydraulische Entlastung der Kläranlage

▪ die stoßweise Belastung eines Gewässers (hydraulischer + stofflicher Stress) in Grenzen halten

▪ Reduzierung von Gesamtemissionen

▪ nicht oder nur gering verunreinigtes Niederschlagswasser sollte nicht in die Mischwasserkanäle geleitet werden!

• o Die Leistungsfähigkeit einer Kläranlage ist hydraulisch begrenzt (üblicherweise das 2-fache des Trockenwetterabflusses),

• o bei Regenwetter muss daher ein Teil des Mischwassers über sogenannte Regenentlastungsanlagen abgeschlagen werden.

• o irreführend, da unbehandeltes Mischwasser abgeschlagen wird, das zu einer erheblich höheren Belastung der Gewässer führt .

➢ Begrifflich besser wäre daher Mischwasserüberlauf (Combined Sewer Overflow), wie er im englischsprachigen Raum verwendet wird.

Für das Einleiten von Mischwassereinleitungen aus z.B. Regenüberlaufbecken gibt es keine gesetzliche Regelung (wäre sie praktikabel?)

▪ Zuständigkeit ist Ländersache

▪ In der Regel an den Grundsätzen des ATV-Arbeitsblatts A128 orientiert

▪ Emissionsbezogen

▪ Immissionsbezogen nur bei besonderen Schutz- und Bewirtschaftungszielen EG-WRRL!!

Die Mischwasserentlastung ist eine Methode der Abwasserentsorgung, die in vielen älteren Städten und Gemeinden verwendet wird. Bei dieser Methode wird Regenwasser und Abwasser in einem gemeinsamen Kanalsystem gesammelt und dann zur Klärung weitergeleitet. In Zeiten von starkem Regen oder Schneeschmelze kann jedoch das Kanalsystem überlastet werden, was zu einer Mischwasserentlastung führt. Dabei wird unbehandeltes Abwasser in Flüsse oder andere Gewässer abgeleitet, um eine Überlastung des Systems zu vermeiden.

Es gibt jedoch eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Mischwasserentlastung:

1. Umweltverschmutzung: Die unbehandelten Abwässer, die in Gewässer entlassen werden, können eine erhebliche Umweltverschmutzung verursachen. Es kann dazu führen, dass Gewässer mit schädlichen Stoffen belastet werden, die für die Gesundheit von Mensch und Tier schädlich sein können.

2. Verlust von wertvollem Wasser: Durch die Entlastung von unbehandeltem Abwasser wird auch wertvolles Wasser verschwendet, das für die Bewässerung und andere Zwecke verwendet werden könnte.

3. Gesundheitsrisiken: Unbehandeltes Abwasser enthält eine Vielzahl von Bakterien und Krankheitserregern, die ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko für diejenigen darstellen können, die mit dem kontaminierten Wasser in Kontakt kommen.

4. Finanzielle Belastung: Die Mischwasserentlastung erfordert regelmäßige Wartung und Reparatur, was zu erheblichen Kosten führen kann. Die Sanierung und Modernisierung von Abwassersystemen kann ebenfalls sehr teuer sein.

Insgesamt ist die Mischwasserentlastung eine Methode der Abwasserentsorgung, die mit einer Reihe von Problemen verbunden ist. Es ist wichtig, alternative Methoden der Abwasserentsorgung zu entwickeln, um die Umwelt und die öffentliche Gesundheit zu schützen.

Um die biologischen Becken zu entlasten, aber eine zumindest grobe Reinigung bei Niederschlagsereignissen zu erzielen, w(e)urden auch (zusätzliche) Vorklärbecken als temporärer Speicher verwendet.

▪ Die DOC-Konz. nimmt ab, da Regenwasser das Mischwasser verdünnt. Die Konz. an Feststoffen nimmt zu, da Mobilisierung im Kanal stattfindet.

▪ Danach muss aber Wasser entlastet werden (entspricht aber weitgehend dem vor dem Regen zugeführten).

➢ Folge: die Fracht bei DOC ist größer im Ablauf als im Zulauf.

➢ Bei den Feststoffen wirkt die Vorreinigung.

DOC steht für "dissolved organic carbon" (gelöster organischer Kohlenstoff) und ist eine wichtige Kennzahl in der Abwasserreinigung. Es bezeichnet den Anteil an organischen Verbindungen im Abwasser, die gelöst und damit in der Regel schwer abbaubar sind.

In der Abwasserreinigung wird der DOC-Wert genutzt, um die Belastung des Abwassers mit organischen Verbindungen zu bestimmen. Diese können zum Beispiel aus Abwasser von Haushalten, Industrie oder Landwirtschaft stammen und müssen vor der Einleitung in Gewässer entfernt werden, um Umweltschäden zu vermeiden.

Es gibt verschiedene Verfahren in der Abwasserreinigung, um den DOC-Wert zu reduzieren. Dazu gehören biologische Verfahren wie die Belebtschlamm- oder Biofilmtechnologie, aber auch chemische Verfahren wie die Zugabe von Fällungsmitteln oder Aktivkohle. Eine effektive DOC-Reduktion ist entscheidend für eine wirksame Abwasserreinigung und den Schutz von Gewässern und der Umwelt.

Hohe Ammoniumgehalte können bei geringer pH-Änderung bereits zu schädlichen Ammoniak-Gehalten führen. Hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab und ob ggfalls die Verdünnung durch das Regenwasser wirkt.

▪ Schmutzwasser (analog zum Trockenwetteranfall)

▪ Verunreinigungen des Regenwassers

▪ Straßen-, Platz- und Dachentwässerung mit Abschwemmung der akkumulierten Schmutzstoffe

▪ Abschwemmungen aus Gärten und Feldern durch sehr intensive Niederschläge, Versickerungskapazität wird überschritten

▪ Ausschwemmung von Schmutzstoffen aus Einlaufschächten (Gully), insbesondere bei Starkregenereignissen

▪ Erosion von Sedimenten und der Sielhaut in der Kanalisation

Regenwassereinleitungen können ein Gefährdungspotential für die Umwelt und die öffentliche Gesundheit darstellen, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden oder unerwünschte Substanzen enthalten. Hier sind einige mögliche Gefahren, die mit Regenwassereinleitungen verbunden sein können:

1. Verunreinigung von Gewässern: Regenwasser kann verschiedene Schadstoffe enthalten, wie zum Beispiel Sedimente, Öle, Düngemittel, Pestizide oder Tierkot. Wenn das Regenwasser in ein Gewässer eingeleitet wird, können diese Schadstoffe das Wasser verschmutzen und negative Auswirkungen auf die Wasserqualität und die Ökosysteme haben.

2. Überlastung von Abwassersystemen: Wenn Regenwasser in das Abwassersystem eingeleitet wird, kann es zu einer Überlastung führen, insbesondere bei starkem Regen oder Schneeschmelze. Dies kann zu einer Mischwasserentlastung führen, bei der unbehandeltes Abwasser in Flüsse oder andere Gewässer abgeleitet wird.

3. Gesundheitsrisiken: Regenwasser kann auch verschiedene Bakterien und Viren enthalten, die ein Gesundheitsrisiko für Menschen darstellen können. Zum Beispiel können Regenwassereinleitungen aus landwirtschaftlichen Betrieben mit Salmonellen, E. coli oder anderen gefährlichen Mikroorganismen kontaminiert sein, die bei Menschen Krankheiten auslösen können.

4. Schäden an Infrastruktur: Regenwassereinleitungen können auch zu Schäden an Infrastrukturen führen, insbesondere wenn sie nicht ordnungsgemäß entworfen oder gewartet werden. Übermäßige Mengen an Regenwasser können dazu führen, dass sich Straßen überschwemmen oder dass Gebäude und andere Infrastrukturen beschädigt werden.

Es ist daher wichtig, Regenwassereinleitungen ordnungsgemäß zu entwerfen, zu bauen und zu warten, um sicherzustellen, dass sie keine Gefahren für die Umwelt und die öffentliche Gesundheit darstellen. Regenwasser sollte nach Möglichkeit wiederverwendet oder in einer Kläranlage behandelt werden, bevor es in Gewässer eingeleitet wird.

▪ weitergehende Mischwasserbehandlung

o Retentionsbodenfilter

o Schrägklärer, Lamellenabscheider

o Rechen, Siebe im Überlauf

▪ Kanalnetzbewirtschaftung – Steuerung

➢ Trockenwetter: Spülung – Regenwetter: Rückhalt

▪ Gesamtentwässerungsplan

▪ Regenwasserbewirtschaftung

▪ Schmutzfrachtbemessung Regenwasser

• Reduzierung von Abflüssen:

▪ Versiegelung vermeiden

▪ Flächen möglichst durchlässig gestalten

▪ Entsiegelung

▪ Regenwasser für Bewässerungszwecke verwenden

• Versickerung vor Ort

▪ großflächig

▪ Mulden oder andere Retentionsflächen für Versickerung

• Einleitung in Oberflächengewässer

▪ Retention und gedrosselte Einleitung

▪ Kommunales bzw. häusliches Schmutzwasser

▪ Gewerbliches bzw. industrielles Schmutzwasser (Direkt- und Indirekteinleiter)

➢ Schmutzwasserabfluss

▪ + Fremdwasser (aus diffusen Quellen)

➢ Trockenwetterabfluss

▪ + Niederschlagswasser (behandlungsbedürftig)

➢ Mischwasserabfluss

Gute Kenntnis der Abwasserbeschaffenheit und der hydraulischen Belastung ist Voraussetzung für die ausreichende Dimensionierung.

Für den Ausbau von Kläranlagen sind Angaben zu der Belastung mit Schmutzstoffen erforderlich.

Einwohnerzahl (EZ)

Die Maßzahl steht für die Anzahl der Personen, die an eine Kläranlage angeschlossen sind.

Einwohnerwert (EW)

im Mittel rechnet man einen biochemischen Sauerstoffbedarf von 60 Gramm je Tag (60 g/d).

d.h. der EW60 steht für den Verbrauch eines Einwohners von 60g BSB5 pro Tag.

o Vergleichswert für die in Abwässern enthaltenen Schmutzfrachten

o ergibt die Belastung einer Kläranlage

Einwohnergleichwert ist ein Konzept, das in der Stadtplanung und Stadtentwicklung verwendet wird, um die Auswirkungen von Bevölkerungsdichte und -struktur auf die städtischen Ressourcen und Dienstleistungen zu bewerten. Es ist eine Methode zur Umrechnung der Bevölkerungszahl in eine Einheit, die die Belastung der städtischen Infrastruktur besser abbildet.

Maß für die Schmutzfracht, die mit gewerblichem Abwasser in eine Kläranlage gelangt.

vergleicht die Schmutzfracht eines gewerblichen Abwassers mit der aus dem häuslichen Abwasser. verwendet man den BSB5 , teilt man die mittlere tägliche Schmutzfracht im gewerblichen Abwasser eines Betriebes durch die 60 g/d, die eine Einzelperson durchschnittlich pro Tag verursacht.

Menge und Inhaltsstoffe variieren stark, je nach Art des Betriebes

Einwohnerwerte (EW)

Vergleich der Abwasserlast eines Betriebes zu einer Kommune und eines anderen Betriebes Definition: BSB5 -Fracht eines Einwohners = 60 g/d

Beispiel: eine Brauerei mit 2000 m3 /d Abwasser und einer mittleren BSB5– Konzentration von 1100 g/m3

Aus der errechneten Fracht 2000 m3 /d x 1100 g/m3 = 2 200 000 g/d ergibt sich ein Einwohnerwert von 2 200 000 / 60 = 36 667 EW

BSB5 steht für "Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen" und ist ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Qualität von Abwasser oder Oberflächenwasser. Es misst die Menge an Sauerstoff, die von Mikroorganismen benötigt wird, um organische Stoffe in einer Wasserprobe zu zersetzen, und wird als Indikator für die biologische Abbaubarkeit von organischen Verbindungen verwendet.

BSB5 wird typischerweise in Milligramm pro Liter (mg/L) gemessen und kann durch eine Reihe von Tests und Verfahren bestimmt werden. Eine Wasserprobe wird mit einer bestimmten Menge von Mikroorganismen und Sauerstoff versetzt und dann über einen Zeitraum von 5 Tagen in einer konstanten Temperatur gehalten. Am Ende des Tests wird die Menge an Sauerstoff gemessen, die von den Mikroorganismen verbraucht wurde, um die organischen Stoffe in der Probe abzubauen.

Ein hoher BSB5-Wert deutet darauf hin, dass das Wasser viele biologisch abbaubare organische Stoffe enthält, die von Mikroorganismen abgebaut werden können. Dies kann ein Hinweis auf eine erhöhte Belastung des Wassers mit Abwasser oder anderen organischen Verbindungen sein. Ein niedriger BSB5-Wert bedeutet, dass das Wasser weniger biologisch abbaubare organische Verbindungen enthält und daher eine geringere Belastung aufweist.

BSB5 ist ein wichtiger Parameter zur Überwachung der Wasserqualität und zur Bewertung der Effektivität von Abwasserbehandlungsanlagen. Es kann auch zur Bestimmung von Abwasserabgaben und zur Überwachung der Einhaltung von Umweltvorschriften verwendet werden. Ein hoher BSB5-Wert kann auf eine Verschmutzung des Wassers hinweisen und erfordert möglicherweise eine bessere Abwasserbehandlung oder andere Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität.

▪ absetzbare Stoffe

▪ Schwebstoffe

▪ gelöste mineralische und organische Stoffe

▪ Schwimmstoffe

▪ hygienische Parameter (harmlose, aber auch verdächtige Bakterien, pathogene Keime)

▪ Temperatur des Abwassers!

(Einfluss auf die Sinkgeschwindigkeit, wichtig für alle chemischen, biologischen und biochemischen Prozesse)

▪ Säurekapazität

Summenbestimmungsmethoden (BSB, CSB, TOC, AOX)

Als Maßzahlen für die Schmutzstoffbelastung gelten der

▪ Biochemische Sauerstoffbedarf BS𝐁𝟓 und der

▪ Chemische Sauerstoffbedarf CSB

→indirekte Methoden zur Bestimmung der gelösten, sauerstoffzehrenden Schmutzstoffe im Abwasser

→Summarische Wirkungskenngrößen in mg O2 / L

CSB ist immer größer als BSB5, da biologisch nicht oder schwerabbaubare Stoffe ebenfalls erfasst werden.

Im häuslichen Abwasser rechnet man etwa die doppelte Menge an CSB im Vergleich zum BSB.

➢ der anteilige Wert pro Einwohner für die Kläranlagenbelastung wäre damit 120 g CSB/E * d.

Der CSB dient u.a. auch zur Festsetzung der Abgaben entsprechend dem Abwasserabgabengesetz.

CSB-Messungen sind mittlerweile gängiger in der Routinemessung von Abwässern auf Kläranlagen.

1) naturnahe Verfahren

▪ Abwasserteiche (belüftet/unbelüftet),

▪ Pflanzenbeete bzw. Pflanzenkläranlagen (horizontal/vertikal durchströmt)

▪ ….

2) technische Anlagen

▪ Belebungsanlagen

▪ Biofilmanlagen (Tropfkörper, getauchtes Festbett, Rotationstauchkörper, Wirbelbett)

Das Belebungsverfahren ist ein biologisches Reinigungsverfahren, bei dem das Abwasser in einer Belüftungsanlage in Kontakt mit Mikroorganismen kommt, die organische Verbindungen abbauen. Die Mikroorganismen vermehren sich in einer biologischen Masse, die als Belebtschlamm bezeichnet wird. Der Belebtschlamm wird dann in einem Sedimentationsbecken von dem gereinigten Wasser abgetrennt und kann für die weitere Behandlung und Wiederverwendung verwendet werden.

Das Biofilmverfahren ist ein weiteres biologisches Reinigungsverfahren, bei dem Mikroorganismen auf einer festen Oberfläche wachsen, die als Trägermaterial bezeichnet wird. Das Abwasser fließt über das Trägermaterial, und die Mikroorganismen bauen die organischen Verbindungen ab. Der Biofilm kann auch als Biologischer Filter bezeichnet werden.

Die biologische Stufe in einer Kläranlage dient der biologischen Reinigung des Abwassers und ist eine wichtige Komponente zur Entfernung von organischen Verbindungen, Stickstoff und Phosphor. Eine Möglichkeit, die Effizienz der biologischen Stufe zu erhöhen, ist die Verwendung von Kaskadenverfahren.

Das Kaskadenverfahren ist ein biologisches Reinigungsverfahren, bei dem das Abwasser über mehrere Stufen von belüfteten Becken geleitet wird. Jede Stufe besteht aus einem belüfteten Becken, in dem Mikroorganismen die organischen Verbindungen abbauen und Nährstoffe entfernen.

Das gereinigte Wasser fließt dann in das nächste Becken und wird erneut belüftet und gereinigt. In jedem Becken steigt die Konzentration der Mikroorganismen an, was zu einer effizienteren Reinigung des Abwassers führt.

Das Kaskadenverfahren kann auch mit weiteren Verfahren, wie zum Beispiel einer Sandfiltration oder einer chemischen Reinigung, kombiniert werden, um eine noch höhere Effizienz bei der Abwasserreinigung zu erreichen.

Insgesamt trägt das Kaskadenverfahren dazu bei, dass das Abwasser effektiv und effizient gereinigt wird und die Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen von Abwasser geschützt wird.

Die Schlammbehandlung ist ein wichtiger Bestandteil der Abwasserbehandlung und bezieht sich auf die Behandlung und Entsorgung von Schlamm, der als Nebenprodukt der Abwasserreinigung anfällt.

Schlamm besteht aus festen Bestandteilen wie Mikroorganismen, die bei der biologischen Reinigung des Abwassers verwendet werden, sowie ungelösten Verbindungen, die während der chemischen Reinigung des Abwassers entfernt werden. Der Schlamm wird in der Regel in einem Sedimentationsbecken von dem gereinigten Wasser getrennt und in einen Schlammbehälter gepumpt.

Es gibt verschiedene Methoden zur Behandlung von Schlamm, darunter:

1. Stabilisierung: Bei diesem Verfahren wird der Schlamm aufbereitet, um ihn zu stabilisieren und zu desinfizieren, um ein Wiederverwendungs- oder Entsorgungspotential zu schaffen. Dazu werden verschiedene Technologien wie Aerobe Stabilisierung, Anaerobe Stabilisierung und Kompostierung eingesetzt.

2. Entwässerung: Der Schlamm wird bei diesem Verfahren entwässert, um Wasser zu entfernen und den Schlamm in eine stabilere Form zu bringen, die leichter transportiert und entsorgt werden kann. Die Entwässerung kann durch verschiedene Methoden wie Zentrifugation, Filterpressen oder Schlammtrocknung erfolgen.

3. Entsorgung: Nach der Stabilisierung und Entwässerung wird der Schlamm entsorgt. Die Entsorgung kann auf verschiedene Arten erfolgen, wie zum Beispiel auf Deponien, durch landwirtschaftliche Nutzung, oder thermische Behandlung durch Verbrennung.

Insgesamt ist die Schlammbehandlung ein wichtiger Teil der Abwasserbehandlung, da sie dazu beiträgt, die Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen von Abwasser zu schützen und die Wiederverwendung von Ressourcen zu fördern.

1. Mechanische Reinigung

▪ Rechenanlage, Sandfang, Fettabscheider, Vorklärung (Sedimentationsbecken) – grobe und feine Partikel

2. konventionelle biologische Reinigung: Abbau der sauerstoffzehrenden Substanzen (C-Verb.)

▪ Belebungsbecken mit Nachklärung oder Tropfkörperanlage mit Nachklärung, Scheibentauchkörper

3. weitergehende Reinigung: Festbettreaktoren, durchmischte Becken, Fällung

▪ Nitrifikation/Denitrifikation (biologisch)

▪ Phosphat (biologisch - wechselnd anaerob/aerob)

▪ Phosphat / Schwermetalle (chemisch, physikalisch)

4. Spezielle Verfahren

▪ pathogene Keime, Parasiten - Desinfektion (UV-Bestrahlung)

▪ feinste Schwebstoffe - Filtration

▪ organische Verbindungen (Oxidation, Aktivkohle, Filtration…)

▪ Ziel der biologischen Abwasserreinigung ist die Entfernung von sauerstoffzehrend oder eutrophierend wirkenden Substanzen,

▪ geschieht durch Anreicherung von Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, die zu Belebtschlammflocken oder Biofilmen akkumulieren.

▪ der Schlamm nimmt die organischen Schmutzstoffe auf und zerlegt sie theoretisch in die Bestandteile Kohlendioxid u. Wasser, es entsteht Energie und Biomasse.

▪ Umsetzung von Ammonium zu Nitrat (Nitrifikation)

▪ Umwandlung zu elementarem Stickstoff (Denitrifikation)

▪ Speicherung von Phosphat

▪ Weitere Schadstoffe wie Schwermetalle können in die Biomasse eingelagert werden.

▪ Im nachgeschalteten Nachklärbecken wird die gebildete Biomasse dann vom gereinigten Abwasser abgetrennt.

Das Tropfkörper-Verfahren ist ein Biofilm-Verfahren, das in der Abwasserbehandlung eingesetzt wird. Es handelt sich um ein biologisches Reinigungsverfahren, bei dem das Abwasser über einen Körper tropft, auf dem sich eine Schicht von Mikroorganismen bildet, die als Biofilm bezeichnet wird.

Das Verfahren besteht aus einem Zulaufbecken, in dem das Abwasser durch Belüftung und Mischen vorbehandelt wird, bevor es in die Tropfkörperkammern geleitet wird. Die Tropfkörper bestehen aus Kunststoff- oder Naturstein-Körpern, die eine große Oberfläche für die Anhaftung des Biofilms bieten. Das Abwasser wird dann auf diese Körper verteilt, wo es durch den Biofilm fließt und von den Mikroorganismen gereinigt wird.

Die Mikroorganismen im Biofilm bauen organische Verbindungen im Abwasser ab und wandeln sie in Nitrate, Kohlendioxid und Wasser um. Die Körper werden durch Belüftung mit Sauerstoff versorgt, um die Aktivität der Mikroorganismen aufrechtzuerhalten.

Nach der Reinigung durch den Biofilm fließt das Abwasser in ein Nachklärbecken, wo die verbleibenden Feststoffe aus dem Wasser entfernt werden, bevor es in den Ablauf geleitet wird.

Das Tropfkörper-Verfahren hat den Vorteil, dass es einfach zu betreiben und zu warten ist, und es erfordert nicht viel Energie. Es ist auch eine robuste Technologie, die in der Lage ist, schwankende Belastungen im Abwasser effektiv zu bewältigen. Allerdings ist die Reinigungsleistung des Verfahrens begrenzt, und es ist nicht in der Lage, alle Arten von Verschmutzungen im Abwasser zu entfernen.

Tropfkörperverfahren gehören zu den ältesten Ansätzen der biologischen Abwasserreinigung (bis ca. 1960 in D vielfach errichtet) Abwasser wird nach der mechanischen Vorklärung mit Hilfe eines Pumpwerkes auf der Oberfläche des Tropfkörpers versprüht, durchsickert das Füllmaterial bei gleichzeitigem biologischen Abbau, in der Nachklärung Abtrennung des mitgeführten Schlamms.

Erhöhung der Organismenmasse durch Vergrößerung der Aufwuchsfläche künstliche Vergrößerung der Grenzfläche Wasser/Luft durch Porenöffnungen das Abwasser rieselt in dünner Schicht über den Biofilm → guter Kontakt zwischen Biomasse, Abwasser und Luft

→ für Leistungszunahme spezifische Oberfläche erhöhen

Vorteile:

▪ hohe Differenzierung der Biozönose im Vertikalprofil → Abbau von schwer abbaubaren Stoffen möglich

▪ geringer Energiebedarf

Nachteile:

▪ keine gezielte Steuerung des Reaktors möglich - „black-box“

▪ Verstopfungsgefahr

▪ Stoßbelastungen von Giftstoffen kann Biozönose zerstören

▪ starke Abkühlung im Winter

▪ rel. hohe Baukosten

Das Belebungsverfahren ist ein biologisches Verfahren zur Abwasserreinigung und wird auch als Belebtschlammverfahren bezeichnet. Dabei wird das Abwasser in einem Becken (Belebungsbecken) mit belebten Mikroorganismen (Belebtschlamm) vermischt. Diese Mikroorganismen bauen die im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe ab und verwandeln sie in Kohlendioxid, Wasser und Biomasse.

Das Belebungsbecken ist mit Belüftungsanlagen ausgestattet, um den Mikroorganismen den notwendigen Sauerstoff zu liefern. Durch das Einbringen von Luft wird auch eine Durchmischung des Abwassers erreicht, um eine optimale Kontaktzeit zwischen Mikroorganismen und Abwasser zu gewährleisten. In einem separaten Absetzbecken wird der Belebtschlamm von gereinigtem Abwasser getrennt. Ein Teil des Belebtschlamms wird als sogenannter Überschussschlamm abgezogen, um den Abbau der organischen Substanzen zu gewährleisten. Der überschüssige Schlamm wird dann entweder zur Schlammbehandlung oder als Düngemittel in der Landwirtschaft eingesetzt.

Das Belebungsverfahren ist ein effektives Verfahren zur Abwasserreinigung, das aufgrund seiner hohen Flexibilität und Robustheit in vielen verschiedenen Situationen eingesetzt werden kann. Es ermöglicht eine hohe Reinigungsleistung und eine effektive Entfernung von Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser. Auch ist das Verfahren energieeffizient, da die von den Mikroorganismen verbrauchte Energie durch den Abbau von organischen Stoffen im Abwasser freigesetzt wird.

Biomasse suspendiert

Schlammflocken 0,1 – 1 mm Durchmesser, durch Turbulenz in Schwebe gehalten

▪ Hydraulische Verdrängung des Schlamm-Abwasser-Gemisches in das Nachklärbecken

→ der Schlamm muss ins Belebungsbecken zurückgeführt werden

▪ der belebte Schlamm wird 20 – 50 mal im Kreis geführt

→ Biomassekonzentration im Belebungsbecken wird erhöht

▪ der Überschussschlamm wird aus dem System abgezogen

→ Gleichgewicht mit Schlammproduktion

▪ bei erhöhter hydraulischer Belastung (bei Regenwetter) wird Schlamm verstärkt ins Nachklärbecken verlagert

→ Leistungszunahme - suspendierte Biomasse aufkonzentrieren

Vorteile:

▪ gute Kontrolle der Reinigung durch Änderung der Biomassenkonzentration im Reaktor (Rücklaufschlamm)

▪ zahlreiche Variationsmöglichkeiten zur Anpassung an bestimmte Abwasserverhältnisse (Industrieabwässer)

▪ relativ geringe Baukosten

Nachteile:

▪ Schlammauftrieb in der Nachklärung (Blähschlamm, Schwimmschlamm, Schaum) möglich

→ Sekundärverunreinigung des Ablaufs

▪ Abbau von schwer abbaubaren Stoffe unzureichend (Erweiterung des Verfahrens nötig)

▪ hohe Energiekosten durch die Belüftung

Nitrifikation ist ein wichtiger Prozess in der biologischen Abwasserbehandlung. Dabei werden im Abwasser enthaltene Ammoniumionen (NH4+) von spezialisierten Bakterien in Nitrit (NO2-) und anschließend in Nitrat (NO3-) umgewandelt. Diese Prozesse finden in zwei aufeinanderfolgenden Schritten statt:

1. Ammoniumoxidation: Bei der Ammoniumoxidation wird Ammonium (NH4+) unter aeroben Bedingungen von Bakterien der Gattungen Nitrosomonas und Nitrosococcus zu Nitrit (NO2-) oxidiert. Die Reaktion verläuft wie folgt:

NH4+ + 2O2 -> NO2- + 2H2O + 2H+

1. Nitritoxidation: Bei der Nitritoxidation wird Nitrit (NO2-) unter aeroben Bedingungen von Bakterien der Gattungen Nitrobacter und Nitrospira zu Nitrat (NO3-) oxidiert. Die Reaktion verläuft wie folgt:

NO2- + 0,5O2 -> NO3-

Die Nitrifikation ist ein wichtiger Prozess, da das Nitrat als Nährstoff für höhere Pflanzen dient und so zur Eutrophierung von Gewässern beiträgt. Daher ist es wichtig, das Nitrat in der Abwasserbehandlung weiter zu entfernen, um die Umweltbelastung zu minimieren. Dies kann durch zusätzliche Prozesse wie die Denitrifikation erreicht werden, bei der Nitrat durch den Einsatz von denitrifizierenden Bakterien unter anaeroben Bedingungen in Stickstoff und Sauerstoff umgewandelt wird.

▪ Nitrosomonas und Nitrobacter sind Nitrifikanten.

▪ Nitrifikanten benötigen keine organische Substanz als Kohlenstoffquelle

→ Autotrophie

▪ Nitrifikation findet im belüfteten Belebungsbecken statt.

▪ Hoher Sauerstoffverbrauch und Erniedrigung der Säurekapazität des Abwassers - 4.6 g O2 /g NH4 -N und 2mol H+ /mol NH4 -N bzw. 2 mol HCO3 - zur Neutralisation.

▪ Nitrifikanten sind „empfindlicher“ als heterotrophe Bakterien, wachsen langsam, brauchen min. 10°C, pH 7.2-8.0.

▪ Einflussgrößen: Substratkonzentration, Temperatur, Sauerstoffkonzentration, pH, hemmende Stoffe

▪ Reduktion oxidierter Stickstoffverbindungen (Nitrat, Nitrit) zu elementarem Stickstoff (N2 ist gasförmig und entweicht)

▪ Nitrat-Ion: „Sauerstoffersatz“ (Nitrat-Atmung)

▪ viele Bakterien können bei anoxischen Verhältnissen auf Denitrifikation „umschalten“

▪ Sauerstoffatmung ist ca. 10 % effizienter als Denitrifikation → keine Denitrifikation im aeroben Milieu

→für die Denitrifikation wird ein unbelüfteter Bereich und ein großer Anteil leicht abbaubarer Substanzen benötigt

Einflussgrößen:

o Nitratkonzentration

o Substratkonzentration (Energiequelle)

o Temperatur

o pH

o Sauerstoffkonz. (Hemmung)

Nachgeschaltete Denitrifikation

▪ Denitrifikation zwischen Belebungsbecken und Nachklärbecken → logische Reihenfolge: erst Oxidation zu Nitrat und dann Reduktion zu elementaren Stickstoff

▪ Nachteil: leicht abbaubare Substanzen wurden schon im Belebungsbecken abgebaut und stehen für die Denitrifikation nicht mehr zur Verfügung → limitierende Umsetzung

▪ Zudosierung leicht abbaubarer Substanzen (z.B. Methanol) nötig

▪ nachgeschaltete Denitrifikation hat sich nicht durchgesetzt

Vorgeschaltete Denitrifikation

▪ Denitrifikationszone vor dem Belebungsbecken → die gesamte BSB-Fracht kann genutzt werden

▪ Ammonium-Verbindungen passieren die Zone

▪ Zu Nitrat oxidiertes Ammonium gelangt mit dem Rücklaufschlamm wieder in die Denitr.-Zone

▪ Interner Rücklauf vom Ende des Belebungsbeckens in die Denitr.- Zone

Für die Bemessung einer biologischen Reinigungsanlage ist die BSB5 - Schlammbelastung [kg BSB5 /kg TS . d) bzw. das Schlammalter tTS [d) der wichtigste Wert. (TS = Trockensubstanz, d = Tag)

Die Belebungsanlage muss so ausgelegt sein, dass das Schlammalter größer als der reziproke Wert des tatsächlichen Nitrifikantenwachstums (Wachstumsrate abzüglich Sterberate) ist. Da sich die Nitrifikanten nur im aeroben Teil des Belebungsbeckens vermehren können, wurde der Begriff "aerobes Schlammalter" tTS eingeführt.

ungewollter Prozess bei hohem Nitrat-Gehalt und/oder BSB-Belastung kann Denitrifikation in der Nachklärung auftreten der abgesetzte Schlamm wird durch den produzierten Stickstoff nach oben getrieben → Schwimmschlamm

fast immer durch einen hohen Anteil von fadenförmigen Mikroorganismen verursacht

= Schlammvolumenindex von >150 ml/g

Ursachen meist

▪ zu geringe Schlammbelastung bzw. Zulaufkonzentration

▪ Einseitige Belastung von Abwässern

▪ Schwankungen im Zulauf

Folge:

➢ schlechte Sedimentationseigenschaften

➢ Reinigungsleistung im Belebungsbecken sinkt, v.a. wenn bei längerer Dauer Mikroorganismen „verloren“ gehen (Nitrifikanten, Spezialisten…), mehrwöchige Betriebsstörungen können auftreten!

➢ bereits gereinigtes Abwasser wird durch die Schlammflocken kontaminiert

Der Schlammindex ist eine Messgröße, die in der Abwasserbehandlung verwendet wird, um die Qualität und Eigenschaften des während des Behandlungsprozesses erzeugten Schlamms zu bestimmen. Der Schlammindex wird typischerweise durch Messung der Menge an produziertem Schlamm über einen bestimmten Zeitraum und Vergleich mit der Menge an Feststoffen im Einlaufabwasser berechnet.

Ein höherer Schlammindex zeigt eine höhere Konzentration von Feststoffen im Schlamm und somit ein höheres Potenzial für die Verwendung des Schlamms für weitere Behandlung oder Entsorgung an. Der Schlammindex ist ein wichtiger Parameter für das Design und den Betrieb von Kläranlagen, da er die Effizienz und Wirksamkeit des Behandlungsprozesses sowie die Umweltauswirkungen der Anlage beeinflusst.

Die Nachklärung ist ein wichtiger Schritt in der Abwasserbehandlung, der nach der biologischen Reinigung und der Vorklärung durchgeführt wird. Bei der Nachklärung wird das gereinigte Abwasser in ein Nachklärbecken geleitet, wo die restlichen Feststoffe und Schwebstoffe durch Sedimentation abgetrennt werden.

Im Nachklärbecken setzt sich der Klärschlamm am Boden ab, während das geklärte Abwasser oben abfließt. Der abgesetzte Klärschlamm wird dann abgezogen und in einem weiteren Schritt weiterbehandelt oder entsorgt.

Die Nachklärung ist ein wichtiger Schritt in der Abwasserbehandlung, da sie dazu beiträgt, den Anteil an Feststoffen im gereinigten Abwasser zu reduzieren und somit die Qualität des Abwassers weiter zu verbessern. Ein gut funktionierendes Nachklärbecken ist daher für eine effektive und effiziente Abwasserbehandlung unerlässlich.

Die Phosphoreliminierung ist ein Verfahren in der Abwasserbehandlung, das darauf abzielt, den Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen. Phosphor ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen und Tiere, aber wenn er in zu großen Mengen im Abwasser vorkommt, kann dies zu Umweltproblemen wie Eutrophierung führen.

Es gibt verschiedene Methoden zur Phosphoreliminierung, darunter chemische, biologische und physikalische Verfahren. Eine häufige Methode ist die Zugabe von Metallsalzen wie Eisen- oder Aluminiumsalzen, die den Phosphor im Abwasser binden und in Form von festen Partikeln ausfällen lassen. Diese Partikel können dann durch Sedimentation oder Filtration aus dem Abwasser entfernt werden.

Eine andere Methode ist die biologische Phosphoreliminierung, bei der spezielle Bakterien eingesetzt werden, um den Phosphor im Abwasser zu entfernen. Diese Bakterien können den Phosphor aus dem Abwasser aufnehmen und in ihren Zellen speichern, wo er dann bei der Abtrennung des Überschussschlammes aus der biologischen Stufe entfernt wird.

Die Phosphoreliminierung ist ein wichtiger Schritt in der Abwasserbehandlung, da sie dazu beiträgt, den Phosphor-Eintrag in die Umwelt zu reduzieren und somit das Risiko von Umweltproblemen zu verringern.

Die chemische Phosphateliminierung ist ein Verfahren in der Abwasserbehandlung, das darauf abzielt, den Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen, indem chemische Verbindungen hinzugefügt werden. Es handelt sich dabei um eine der häufigsten Methoden zur Phosphoreliminierung.

Das Verfahren besteht darin, Metallsalze wie Aluminiumsulfat oder Eisenchlorid in das Abwasser zu geben. Diese Metallsalze reagieren mit dem Phosphat im Abwasser und bilden unlösliche Partikel, die dann durch Sedimentation oder Filtration aus dem Abwasser entfernt werden können.

Die chemische Phosphateliminierung ist effektiv, einfach zu bedienen und kann schnell große Mengen an Phosphor entfernen. Allerdings hat es auch Nachteile, wie zum Beispiel die hohen Kosten für den Kauf der Chemikalien und den Betrieb der Anlagen. Außerdem kann es bei unsachgemäßer Anwendung zu einer Überdosierung der Chemikalien kommen, was zu einer Überlastung des Klärschlamms führen kann.

Trotzdem wird die chemische Phosphateliminierung häufig in größeren Abwasserbehandlungsanlagen eingesetzt, um den Phosphoreintrag in die Umwelt zu reduzieren und die Qualität des gereinigten Abwassers zu verbessern.

Biologische Phosphateliminierung

▪ relativ neue Möglichkeit zur Phosphateliminierung

▪ bestimmte Mikroorganismen speichern größere Mengen Phosphat (durch Stress induziert)

▪ Vorteile: Material- und Abfallvermeidung

Weitergehende Reinigung Einhaltung besonders niedriger BSB5 , CSB u. NH4 -N-Ablaufkonzentrationen

– Vergleichmäßigung des Ablaufs

– Rückhaltung von Schwebstoffen

– Weitergehende Stickstoff- und Phosphorentfernung

– Reduzierung der Keimzahl

z.B.

– Konventionelle Stufe mit nachgeschaltetem bepflanzten Bodenfilter

➢für ländliche Gebiete, kleinere Anlagen

– Membranbelebungsverfahren (Membranbioreaktor – MBR)

– Anaerobtechnik

– Membranfiltration

Das Membranbelebungsverfahren ist ein biologisches Verfahren zur Abwasserbehandlung, das eine spezielle Membrantechnologie einsetzt. Im Wesentlichen ist das Verfahren eine Kombination aus der biologischen Reinigung und der Filtration.

Das Abwasser wird in einen biologischen Reaktor geleitet, in dem Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze das organische Material im Abwasser abbauen. Dabei entstehen Kohlenstoffdioxid, Wasser und Biomasse. Im Membranbelebungsverfahren werden jedoch keine Sedimentationsbecken für die Abtrennung des Klärschlamms verwendet. Stattdessen wird eine Membran aus Kunststoff oder Keramik eingesetzt, die das gereinigte Abwasser von den Mikroorganismen trennt.

Diese Membranen haben sehr kleine Poren, die nur das gereinigte Abwasser durchlassen, während die Biomasse und die restlichen Feststoffe zurückgehalten werden. Das gereinigte Abwasser wird dann aus dem Reaktor gepumpt und als hochwertiges Wasser für die Wiederverwendung oder für die Einleitung in den Vorfluter verwendet.

Das Membranbelebungsverfahren hat den Vorteil, dass es sehr effektiv bei der Entfernung von organischen Stoffen und anderen Schadstoffen ist. Es ist auch sehr flexibel und kann für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich der Behandlung von kommunalem Abwasser, industriellen Abwässern und Recyclingwasser. Der Nachteil des Verfahrens sind jedoch die hohen Investitions- und Betriebskosten aufgrund der hohen Kosten für die Membrantechnologie.

Die Membranfiltration ist ein Verfahren zur Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen durch den Einsatz von Membranen. Membranen sind dünne, halbdurchlässige Barrieren, die Flüssigkeiten und gelöste Stoffe trennen können.

In der Abwasserbehandlung wird die Membranfiltration verwendet, um Feststoffe, organische Stoffe, Viren, Bakterien, Keime und andere Verunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen. Das Abwasser wird durch eine Membran geleitet, die die Verunreinigungen zurückhält, während das gereinigte Wasser durch die Membran hindurchfließt. Es gibt verschiedene Arten von Membranen, einschließlich Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose.

Die Membranfiltration ist ein sehr effektives Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen und hat viele Vorteile gegenüber anderen Verfahren wie der Sedimentation und der Chemikalienzugabe. Zum Beispiel ist die Membranfiltration effektiver bei der Entfernung von Bakterien und Viren als andere Verfahren. Außerdem benötigt sie weniger Platz und ist einfacher zu betreiben und zu warten.

Ein Nachteil der Membranfiltration ist jedoch, dass sie teuer ist, da sie viel Energie benötigt und häufig eine vorbehandelte Flüssigkeit erfordert. Darüber hinaus können Membranen durch Verstopfung oder Beschädigung beeinträchtigt werden, was zu höheren Betriebs- und Wartungskosten führt.

Entstehungsort – dezentral:

✓ Spurenstoffe gelangen gar nicht erst in den Wasserkreislauf

✓ Spurenstoffe liegen weniger verdünnt im Abwasser vor und sind somit leichter zu entfernen

− Teuer und sehr aufwendig, da unterschiedliche Lösungen für verschiedene Spurenstoffe gefunden werden müssen

− nur für große Gebäudekomplexe (Krankenhäuser, Altenheime etc.) oder Trennkanalisation mit großzügigen Platzverhältnissen möglich

Kläranlage – zentral („end-of-pipe“):

✓ Spurenstoffe gelangen nur geringfügig in den Wasserkreislauf (Entlastungen)

✓ u. U. weniger teuer, da bestehende Kläranlagen ausgebaut werden können

− Spurenstoffe liegen verdünnt in der gesamten Kläranlage vor

Trinkwasseraufbereitung – zentral:

− Spurenstoffe sind bereits im Wasserkreislauf bzw. in den Gewässer angekommen

Adsorptive Verfahren mit Aktivkohle

• • Durch die große Oberfläche gelingt es gelöste Stoffe geringer Konzentration an die Aktivkohle zu binden: Pulveraktivkohle / granulierte Aktivkohle

Oxidative Verfahren (UV/Peroxid; Ozon)

• • Chemische Oxidation der Spurenstoffe

Membranverfahren

• • Membranfilter werden meist mit großem Druck beschickt, kleinere Moleküle passieren die Membrane, während langkettigere Moleküle zurückgehalten werden. Je nach Porengröße der Membran wird dabei zwischen Ultra- und Nanofiltration unterschieden.

Pro:

▪ allgemeiner Vorsorge- und Besorgnisgrundsatz, Multibarrierenprinzip

▪ herkömmliche Reinigungstechniken für Spurenstoffe nicht ausreichend

▪ Vielfalt an unterschiedlichen Spurenstoffen

▪ Verringerung von Mikroverunreinigungen im Gewässer, weitere Verbesserung der Bedingungen für das aquatische Leben

▪ Verbesserung der Trinkwassergewinnung und möglicher Belastungen der Nahrungskette

Cons:

▪ signifikante Steigerung des Energieverbrauchs

▪ mögl.weise Bildung von kritischen Transformationsprodukten

▪ deutliche, gebührenrelevante Steigerung des Aufwands

▪ als „End-of-Pipe“-Lösung wenig ursachenbezogen

• Organisch hoch belastete (Industrie)-Abwässer werden biologisch in einem sauerstofffreien Milieu gereinigt. Die Bakterien bauen aufgrund des Sauerstoffmangels das Substrat weitgehend zu CO2 und Methan ab. Der anaerobe Abbau wird in vier Abbauphasen unterteilt.

➢ Phase I, Hydrolyse:

wasserunlösliche Substanzen wie Zellulose, Eiweiße und Nukleinsäuren werden durch Exoenzyme in wasserlösliche Monomere gespalten.

➢ Phase II, Versäuerung oder Acidogene Phase:

Durch unterschiedliche Mikroorganismen findet der weitere Abbau, die Versäuerung statt. Es entstehen Alkohole, organische Säuren, Kohlenstoff und Wasserstoff.

➢ Phase III, Acetogene Phase:

Die Gährungsendprodukte der zweiten Phase, die Säuren und Alkohole, werden von acetogenen Bakterien unter Abspaltung von Wasserstoff zu Essigsäure umgesetzt.

➢ Phase IV, Methanogene Phase:

Das verbliebenen Abbauprodukte Ameisensäure

▪ Geringer Energieverbrauch und damit geringe Betriebskosten, da die energieaufwändige Belüftung/ Sauerstoffversorgung entfällt

▪ Hochlastreaktoren ermöglichen kleine Behandlungsvolumina

▪ platzsparende schlanke Bauform der Hochlastreaktoren

▪ Kostengünstige Realisierung und Verfahrensweise

▪ Um bis zu 90 % geringerer Schlammanfall im Vergleich zu aerober Abwasserbehand-lung, kein Faulturm notwendig bzw. wesentlich geringere Schlammentsorgungskosten

▪ Direkte Wiedernutzung der behandelten Abwässer z.B. zur Bewässerung in der Landwirtschaft (nährstoffreich)

▪ Entstehung von energiereichem Biogas (Methangehalt zwischen 60 und 80 % und Heizwert von ca. 6 – 8 kWh/m3 zur thermischen und/ oder elektrischen Nutzung)

▪ Steigende Energiepreise? >> Anaerobtechnik wird an Bedeutung gewinnen

• • Anaerobverfahren ist i. d. R. nur ein Vorbehandlungsverfahren

• • Hohe organische Kohlenstoffkonzentration und eine hohe Fracht notwendig für einen optimalen Betrieb

• • Geringer Schlammanfall bedeutet lange Phasen der Inbetriebnahme

• • Keine Elimination von Stickstoff und Phosphor, sondern lediglich Inkorporation in Biomasse. Damit Verschiebung des C:N-Verhältnisses für nachfolgende Aerobstufe und damit problematische Denitrifikation möglich.

• • Empfindlichkeit gegenüber Temperatur, pH-Wert und Belastungsschwankungen sowie hemmenden bzw. toxischen Abwasserinhaltsstoffen oder Zwischenprodukten

• • Unter Umständen komplexe Verfahrenstechnik (u. a. wegen verschiedener Biozönosen)

• • Getränkehersteller (Safthersteller, Brauereien, Brennereien usw.)

• • Lebensmittelproduktion (Milchverarbeitung, Schlachtbetriebe/Fleischverarbeitung, Obst-/Gemüseverarbeitung, Backware-/ Feinkost-/Süßwareproduktion usw.)

• • Papierfabriken, Betriebe der chemischen Industrie

• • Oberflächenwässer auf landwirtschaftlichen Betrieben und Biogasanlagen

• • tropische Länder! Da gleichbleibend hohe Temperaturen.

▪ Siebung zur Entfernung von Störstoffen

▪ Eindickung durch Aufkonzentrieren der Feststoffe ▪ Entseuchung zur Abtötung von Krankheitserregern

▪ Entwässerung durch mechanisches Abtrennen von Wasser

▪ Trocknung durch thermisches Abtrennen (Verdunsten) von Wasser

▪ Verbrennung durch thermische Oxidation der organischen Stoffe

Synonyme: Schlammstabilisierung, Schlammfaulung Faultürme

Faulung: biologische Prozesse unter Sauerstoffausschluss (anaerob) Biogasgewinnung

auf größeren Kläranlagen finden sich typische ovale Faulbehälter

▪ der eingedickte Rohschlamm wird eingeleitet

▪ in den Behältern wird er auf eine Idealtemperatur für Mikroorganismen von 36 – 37 Grad Celsius erwärmt und durch Rührwerke oder Pumpen ständig umgewälzt

▪ in ovalen „Eiern" lässt sich Schlamm besser umwälzen als in eckigen Konstruktionen

▪ Bakterien zersetzen die organischen Bestandteile, wobei hauptsächlich Methangas anfällt

▪ wird im Faulgasbehälter gesammelt und dann z.B. in Blockheizkraftwerken in Strom und Wärme umgewandelt.

▪ nach dem Ausfaulungsprozess (Verweildauer in den Faulbehältern: bis zu 20 Tage) wird der Schlamm entnommen, weiter eingedickt (statische Entwässerung durch Sedimentation) und

maschinell entwässert (Zentrifugen, Kammerfilterpresse, Siebbandpresse). Danach wird er hauptsächlich verbrannt.

▪ Rohschlamm aus Anlagen ohne Faulbehälter wird entweder direkt entwässert und entsorgt oder den Faulbehältern einer anderen Kläranlage zugeführt.

Mitverbrennung im Zementwerken

▪ (ausschließlicher) Einsatz von getrocknetem Klärschlamm (>90% TS)

▪ zu hoher Phosphorgehalt kann die Qualität des Zementes beeinträchtigen

▪ Erhöhter Quecksilbereintrag muss berücksichtigt werden (vgl. 17.BImSchV)

▪ Lange Revisionszeiten im Winter (Entsorgungssicherheit) 178

Grenzen der Mitverbrennung in Müllverbrennungsanlagen

▪ Gefahr des „Durchrieseln“ bei getrockneten Schlamm auf dem Rost

▪ max. 20% Schlammanteil im Abfall, da sonst der Klärschlamm zusammenklumpen und nicht ausbrennen kann

▪ erhöhte Staub- und SO2 -Fracht im Rohabgas

➢ Schaffung neuer Mono-Verbrennungskapazitäten notwendig

➢ Entwicklung hin zu kleineren dezentralen Anlagen

➢ Vorrang der Rückgewinnung mit ggfalls Zwischenlagerung der Asche

➢ Einschränkung der Mitverbrennung wahrscheinlich

▪ Wie gut ist die Düngewirkung von Sekundärphosphaten? Hinweise, dass diese von der Rückgewinnung aus der flüssigen Phase über die aus Klärschlämmen bis hin zur Klärschlammasche abnimmt.

▪ Kosten der Rückgewinnung? Aus der flüssigen Phase oder auch dem Faul- bzw. Klärschlamm wäre günstiger gegenüber der Asche, auch in der Gesamtbilanz. Dazu wären aber z.B. Bio-P-Eliminierung sinnvoll bzw. erforderlich.

▪ Konzentration von P im Klärschlamm. Was ist noch wirtschaftlich? Bei <20g/kg ist keine Rückgewinnung vorgeschrieben.

▪ Bei nicht thermischen Verfahren: können Schwermetalle oder organischen Schadstoffe aus dem Dünger freigesetzt werden?