Abwasserbehandlung ist der Prozess der Entfernung von Schadstoffen aus Abwasser, das durch menschliche Aktivitäten wie häusliche, industrielle und landwirtschaftliche Praktiken erzeugt wird. Das Ziel der Abwasserbehandlung ist es, aufbereitetes Wasser zu erzeugen, das sicher in die Umwelt abgelassen oder wiederverwendet werden kann.
Die Abwasserbehandlung umfasst mehrere Stufen, die Folgendes umfassen können:
Vorbehandlung:
Die Vorbehandlung ist die erste Stufe der Abwasserbehandlung und umfasst die physikalische Entfernung von großen Feststoffen und Ablagerungen aus dem Abwasser. Dies geschieht, um nachgeschaltete Behandlungsprozesse zu schützen, ein Verstopfen von Rohren und Geräten zu verhindern und die Wirksamkeit nachfolgender Behandlungsstufen zu verbessern.
Die folgenden sind die üblichen Methoden, die in der Vorbehandlung verwendet werden:
Sieben: Das Abwasser fließt durch ein Sieb mit unterschiedlich großen Öffnungen, um große Gegenstände wie Stöcke, Lappen, Kunststoffe und andere Abfälle zu entfernen. Das gesammelte Material wird dann auf einer Deponie entsorgt.
Sandentfernung: Abwasser wird durch einen Sandfang geleitet, um anorganische Feststoffe wie Sand, Kies und andere schwere Materialien zu entfernen. Dies geschieht, um den Verschleiß nachgeschalteter Geräte zu verhindern.
Strömungsausgleich: Dies ist ein Verfahren, das hilft, Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers auszugleichen. Es beinhaltet die Verwendung eines Speichertanks, um Abwasser in Zeiten hoher Durchflussraten zu speichern und es in Zeiten niedriger Durchflussraten abzugeben.
Entfernung von Fett, Öl und Fett (FOG): FOG wird mithilfe eines Fettabscheiders entfernt, bei dem es sich um ein Gerät handelt, das FOG vom Abwasser trennt und sammelt. Dadurch wird verhindert, dass FOG Rohre und nachgeschaltete Geräte verstopft.
Nach der Vorbehandlung ist das Abwasser bereit für die weitere Behandlung durch sekundäre und tertiäre Behandlungsverfahren, um gelöste und suspendierte organische Materialien und schädliche Verunreinigungen zu entfernen, bevor es abgeleitet oder wiederverwendet wird.
Primäre Behandlung:
Die Primärbehandlung ist die zweite Stufe der Abwasserbehandlung und umfasst die physikalische und chemische Entfernung von absetzbaren und suspendierten Feststoffen aus dem Abwasser. Der Zweck der Primärbehandlung besteht darin, so viele organische und anorganische Feststoffe wie möglich zu entfernen, bevor das Abwasser einer Sekundär- oder Tertiärbehandlung unterzogen wird. Die folgenden sind die üblichen Methoden, die in der Primärbehandlung verwendet werden:
Sedimentation: Das Abwasser wird in einem Sedimentationsbecken oder Klärbecken gehalten, wodurch sich absetzbare Feststoffe am Boden des Beckens absetzen können. Die abgesetzten Feststoffe, Primärschlamm genannt, werden dann entfernt und einem Schlammbehandlungsprozess zugeführt. Die geklärte Flüssigkeit, Abwasser genannt, wird der weiteren Behandlung zugeführt.
Koagulation und Flockung: Bei diesem Verfahren werden dem Abwasser Chemikalien zugesetzt, um die Koagulation von Partikeln und die Bildung größerer Klumpen, sogenannter Flocken, zu unterstützen. Die Flocken können dann leichter durch Sedimentation oder Filtration entfernt werden. Zu den Chemikalien, die bei der Koagulation und Flockung verwendet werden, gehören Aluminiumsulfat (Alaun) und Eisenchlorid.
Ausgleich: Ausgleich ist der Prozess des Ausgleichens des Abwasserzuflusses zur Kläranlage. Dies geschieht durch die Verwendung eines Sammeltanks, um das Abwasser vorübergehend zu speichern, bevor es in den Behandlungsprozess eintritt. Dies trägt dazu bei, die Spitzenströme zu reduzieren und konstante Bedingungen für die nachgeschalteten Behandlungsprozesse aufrechtzuerhalten.
pH-Anpassung: Eine pH-Anpassung kann erforderlich sein, wenn der pH-Wert des Abwassers zu hoch oder zu niedrig ist. Die Zugabe von Säuren oder Basen kann helfen, den pH-Wert auf den optimalen Bereich für die Behandlung einzustellen.
Nach der Primärbehandlung wird das Abwasser einer Sekundärbehandlung unterzogen, bei der gelöste und suspendierte organische Materialien biologisch behandelt werden, oder einer Tertiärbehandlung, bei der fortgeschrittene Behandlungsverfahren zur Entfernung bestimmter Verunreinigungen durchgeführt werden.
Sekundäre Behandlung:
Die Zweitbehandlung ist die dritte Stufe der Abwasserbehandlung und beinhaltet die biologische Entfernung von gelösten und suspendierten organischen Stoffen aus dem Abwasser. Zweck der Zweitbehandlung ist es, das vorbehandelte Abwasser weiter zu behandeln und für die Einleitung oder Wiederverwendung vorzubereiten. Die folgenden sind die üblichen Methoden, die in der Sekundärbehandlung verwendet werden:
Belebtschlammverfahren: Bei diesem Verfahren wird das Abwasser mit einer Kultur von Mikroorganismen vermischt, darunter Bakterien und Pilze, die das organische Material im Abwasser verbrauchen und abbauen. Das als Belebtschlamm bezeichnete Gemisch wird dann in Absetzbecken vom behandelten Wasser getrennt. Das behandelte Wasser kann dann einer weiteren Behandlung zugeführt oder entsorgt werden.
Tropfkörper: Bei diesem Verfahren wird das Abwasser über ein Bett aus Steinen oder Kunststoffmedien gesprüht, auf dem sich ein Biofilm aus Mikroorganismen gebildet hat. Die Mikroorganismen verbrauchen das organische Material im Abwasser, wenn es über die Medien rieselt. Das behandelte Wasser wird dann am Boden des Filters gesammelt und der weiteren Behandlung zugeführt.
Rotierender biologischer Kontaktor: Bei diesem Verfahren wird das Abwasser über eine rotierende Scheibe oder Trommel gesprüht, die mit einem Biofilm aus Mikroorganismen bedeckt ist. Während sich die Scheibe dreht, verbrauchen die Mikroorganismen das organische Material im Abwasser. Das behandelte Wasser wird dann gesammelt und der weiteren Behandlung zugeführt.
Sequential Batch Reactor: Bei diesem Verfahren wird das Abwasser chargenweise behandelt, wo es mehrere Stufen der biologischen Reinigung durchläuft. Jede Stufe umfasst eine andere Gruppe von Mikroorganismen, die das organische Material im Abwasser abbauen. Das behandelte Wasser wird dann gesammelt und der weiteren Behandlung zugeführt.
Nach der Sekundärbehandlung wird das Abwasser normalerweise einer Tertiärbehandlung unterzogen, die fortgeschrittene Behandlungsverfahren zur Entfernung bestimmter Verunreinigungen umfasst. Dies geschieht, um sicherzustellen, dass das behandelte Abwasser die erforderlichen Qualitätsstandards für die Einleitung oder Wiederverwendung erfüllt.
Tertiäre Behandlung:
Das Belebtschlammverfahren ist ein gängiges biologisches Behandlungsverfahren, das in Kläranlagen eingesetzt wird, um organische Stoffe, Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen. Es handelt sich um eine Art Sekundärbehandlung, die auf die Primärbehandlungsprozesse wie Sieben, Sandentfernung und Sedimentation folgt.
Beim Belebtschlammverfahren wird das Abwasser in einem Belebungsbecken mit einer mikrobiellen Kultur, dem so genannten „Belebtschlamm“, vermischt. Der Belebtschlamm ist eine Mischung aus Mikroorganismen wie Bakterien, Protozoen und Pilzen, die die organische Substanz im Abwasser verbrauchen und sie in mikrobielle Biomasse, Kohlendioxid und Wasser umwandeln.
Der Belüftungstank ist typischerweise mit diffusen Belüftungsvorrichtungen oder mechanischen Belüftern ausgestattet, um den Mikroorganismen Sauerstoff zuzuführen und so ihr Wachstum und ihre Aktivität zu fördern. Der Belüftungsprozess dauert in der Regel mehrere Stunden und erfordert einen hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff, um den aeroben Stoffwechsel der Mikroorganismen zu unterstützen.
Nach dem Belüftungsprozess wird das Abwasser in ein Nachklärbecken oder Absetzbecken geleitet, wo sich der Belebtschlamm und eventuell verbleibende Schwebstoffe absetzen können. Der abgesetzte Schlamm wird dann in das Belebungsbecken zurückgeführt, um den Behandlungsprozess fortzusetzen, während das geklärte Wasser weiteren Behandlungsprozessen wie einer dritten Behandlung oder Desinfektion zugeführt wird, bevor es abgelassen oder wiederverwendet wird.
Um die Wirksamkeit des Belebtschlammverfahrens aufrechtzuerhalten, muss die Mikrobenkultur sorgfältig überwacht und kontrolliert werden. Faktoren wie die gelöste Sauerstoffkonzentration, die Nährstoffverfügbarkeit, der pH-Wert und die Temperatur müssen in einem bestimmten Bereich gehalten werden, um das Wachstum und die Aktivität der Mikroorganismen zu fördern und ein qualitativ hochwertiges Abwasser sicherzustellen. Zusätzlich muss überschüssiger Schlamm periodisch aus dem Prozess entfernt werden, um die Ansammlung von inerten Feststoffen zu verhindern und die gewünschte mikrobielle Population aufrechtzuerhalten.
Nach der Behandlung wird das Abwasser in der Regel in einen Vorfluter eingeleitet oder für nicht trinkbare Zwecke wie Bewässerung oder industrielle Prozesse wiederverwendet.
Die Abwasserbehandlung ist ein wichtiger Prozess zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt. Die richtige Behandlung trägt dazu bei, die Ausbreitung von durch Wasser übertragenen Krankheiten zu verhindern, die Verschmutzung der Wasserstraßen zu verringern und die Wasserressourcen zu schonen.