Nicht nur die Energiepreise sind in den vergangenen Jahren stark gestiegen. Auch hinsichtlich der Gebühren für Wasser und Abwasser wird ein drastischer Anstieg in Aussicht gestellt. Da das Wasser nicht nur das meist gebräuchlichste Betriebsmittel für die Industrie darstellt, sondern auch in den privaten Haushalten eine vielseitige und reichhaltige Verwendung findet, kann ein Gebührenanstieg sowohl die Gewerbebetreiber als auch die privaten Haushalte empfindlich belasten. Viele Industriebetriebe haben daher bereits eine eigene Abwasserbehandlungsanlage installieren lassen, die sich unter bestimmten Voraussetzungen bereits innerhalb weniger Jahren amortisiert. Aber auch für private Haushalte kann eine eigene Abwasserbehandlung lohnenswert sein, insbesondere für Zusammenschlüsse mehrerer Häuser.
Für die Behandlung der Abwässer aus einem großen Teil der Gewerbebetriebe und für das gesamte aus den Privathaushalten stammende Abwasser stellen die biologischen Abwasserreinigungsverfahren die kostengünstigsten und betriebssichersten Verfahren dar.
Da sich aber auch in dieser Branche nicht nur seriöse Anbieter befinden, ist es für die interessierten Personenkreise überaus wichtig, sich vor dem Erwerb einen Überblick über diese Verfahren zu verschaffen. Ferner ist die Kenntnis der Verfahrensgrundlagen für einen optimalen und störungsfreien Betrieb bereits vorhandener Anlagen von entscheidender Bedeutung.
In dieser Arbeit werden daher die naturwissenschaftlichen Grundlagen der biologischen Abwasserreinigung, sowie die Verfahren zur Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorelimination kurz dargestellt. Ferner werden die wichtigsten Abwasseranalysen und die Verfahren zur Vor- und Nachbehandlung der Abwässer beschrieben. Abschließend werden die üblichen Verfahren zur Behandlung des anfallenden Schlammes aufgeführt.
Diese Arbeit liefert einen Überblick über die Verfahren der biologischen Abwasserreinigung. Sie ist daher geeignet für Studenten, Schüler, Betreiber und Betreuer von kommunalen und industriellen Kläranlagen, private Haushalte und für alle Personen, die sich vor der Anschaffung einer solchen Anlage das notwendige Wissen aneignen möchten.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Prinzip der biologischen Abwasserreinigung
2.1 Allgemeines
2.2 Aerobe und anaerobe Abwasserreinigung
2.3 Voraussetzungen für eine biologische Abwasserreinigung
3. Abwasseranalytik und Betriebsparameter
CSB – Chemischer Sauerstoffbedarf
BSB5 – Biologischer Sauerstoffbedarf
Redox-Potential
Sauerstoffkonzentration
Absetzbare Stoffe
Ammonium-Stickstoff
TOC- Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff
4. Vorbehandlung des Abwassers
4.1 Mechanische / physikalische Behandlungsverfahren
4.2 Chemisch / physikalische Behandlungsverfahren
5. Hauptreinigung: Die biologische Abwasserbehandlung
5.1 Allgemeines
5.2 Die biologische Kohlenstoffelimination
5.2.1 Aerobe Kohlenstoffelimination
5.2.2 Anaerobe Kohlenstoffelimination
5.3 Die biologische Stickstoffelimination (Nitifikation und Denitrifikation)
5.4 Die biologische Phosphatelimination
6. Nachbehandlung des gereinigten Abwasser
7. Schlammbehandlung
8. Schluss
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit gibt einen fundierten Überblick über die Prinzipien der biologischen Abwasserreinigung und deren praktische Anwendung in Industriebetrieben. Das primäre Ziel ist es, Betrieben Möglichkeiten zur Kosteneinsparung bei Abwassergebühren und zur Ressourcenschonung durch Brauchwassernutzung aufzuzeigen und gleichzeitig die technischen Voraussetzungen sowie Methoden zur betriebseigenen Reinigung zu erläutern.
- Grundlagen und Wirkprinzipien der biologischen Wasserreinigung
- Methoden der Abwasseranalytik und Überwachung relevanter Betriebsparameter
- Techniken der Vor- und Nachbehandlung zur Optimierung des Reinigungsprozesses
- Biologische Hauptreinigungsverfahren (Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorelimination)
- Strategien zur Behandlung und Entsorgung des anfallenden Klärschlamms
Auszug aus dem Buch
2. Prinzip der biologischen Abwasserreinigung
Durch die biologische Abwasserreinigung werden die im Abwasser gelösten Schadstoffe durch Mikroorganismen abgebaut. Diese Stoffe verwerten die Mikroorganismen für ihre Lebenserhaltung und für ihre Vermehrung. Die Schadstoffe werden daher als Nährstoffe genutzt. Einige Schadstoff-Verbindungen sind für die Verwertung durch die Organismen zu komplex und zu langkettig. Die Bakterien können diese nicht unzerlegt aufnehmen. Daher setzen sie Enzyme ein, die diese Verbindungen in „kleinere Stücke zerschneiden“. Voraussetzung für deren Abbau ist die Wasserlöslichkeit und die Ungiftigkeit der Schadstoffe.
Die Mikroorganismen benötigen für eine optimale Stoffwechseltätigkeit ein Kohlenstoff-Stickstoff-Phosphor-Verhältnis von rund 100:10:1. Dieses Verhältnis stellt die ungefähre Zusammensetzung der Organismen dar. Hierdurch begründet sich die gute Eignung der biologischen Abwasserreinigung für den Abbau organischer und anorganischer Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen, sowie zur Phosphoreliminierung.
Des weiteren werden Wasserstoff und Schwefel, sowie geringe Mengen an Mineralien gebraucht. Sollten nicht alle Nährstoffe im Abwasser enthalten sein, müssten sie zugegeben werden. Es kann in einigen Fällen auch hilfreich sein, verschiedene Abwässer zu mischen. Die Abwässer der Lebensmittelindustrie und der Kommunen sind zumeist sehr reichhaltig, so dass eine Zufuhr von weiteren Nährstoffen nicht erforderlich ist.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Das Kapitel erläutert die wirtschaftlichen Motive des produzierenden Gewerbes für eine eigene Abwasserbehandlung, insbesondere im Hinblick auf steigende Trinkwasserpreise und Abwassergebühren.
2. Prinzip der biologischen Abwasserreinigung: Hier werden die mikrobiologischen Grundlagen, die Unterscheidung zwischen aeroben und anaeroben Abbauprozessen sowie die notwendigen Voraussetzungen für die biologische Aktivität dargestellt.
3. Abwasseranalytik und Betriebsparameter: Dieses Kapitel führt zentrale Kennzahlen wie CSB, BSB5 und Redox-Potential ein, die für eine effektive Überwachung und Auslegung der Reinigungsanlagen unerlässlich sind.
4. Vorbehandlung des Abwassers: Es werden physikalische, mechanische und chemische Methoden beschrieben, die notwendig sind, um das Abwasser für den biologischen Prozess vorzubereiten.
5. Hauptreinigung: Die biologische Abwasserbehandlung: Dieses Kernkapitel behandelt verschiedene Anlagentypen wie Belebtschlamm- und Festbettverfahren sowie die spezifischen Prozesse zur Elimination von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor.
6. Nachbehandlung des gereinigten Abwasser: Das Kapitel beschreibt Verfahren zur Entfernung restlicher Trübstoffe und Biomasse aus dem bereits gereinigten Abwasser.
7. Schlammbehandlung: Hier werden Methoden zur Eindickung, Konditionierung und Stabilisierung des entstehenden Klärschlamms erläutert.
8. Schluss: Der Abschluss resümiert die vielseitige Anwendbarkeit der biologischen Verfahren und betont die Notwendigkeit standortspezifischer Anlagenkonzepte unter Berücksichtigung rechtlicher Vorgaben.
Schlüsselwörter
biologische Abwasserreinigung, Mikroorganismen, Belebtschlamm, Kohlenstoffelimination, Nitrifikation, Denitrifikation, Phosphorelimination, Abwasseranalytik, CSB, BSB5, Klärschlamm, Vorbehandlung, aerobe Verfahren, anaerobe Verfahren, Betriebsparameter
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit behandelt die theoretischen Grundlagen und die praktische Umsetzung der biologischen Abwasserreinigung in Industriebetrieben.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Schwerpunkte liegen auf der Mikrobiologie, der Abwasseranalytik, den verschiedenen Reinigungstechnologien sowie der Schlammbehandlung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, einen Überblick über kosteneffiziente Methoden der Abwasserreinigung zu geben, die es Betrieben ermöglichen, Einsparpotenziale bei Entsorgungsgebühren zu nutzen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es handelt sich um eine verfahrenstechnische Übersichtsarbeit, die auf anerkannten Grundlagen der Wasserwirtschaft und biologischen Abbauprinzipien basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Analytik, die Vor- und Nachbehandlung sowie detaillierte biologische Hauptreinigungsstufen zur Nährstoff- und Schadstoffelimination.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Dokument?
Wichtige Begriffe sind insbesondere die verschiedenen Reinigungsstufen (aerob/anaerob), die Stickstoff- und Phosphorelimination sowie die prozesstechnische Schlammbehandlung.
Warum ist die Vorbehandlung für biologische Prozesse so wichtig?
Vorhandene unlösliche oder toxische Stoffe können die empfindliche Biologie der Reinigungsanlage hemmen, weshalb eine physikalische oder chemische Vorreinigung zwingend erforderlich ist.
Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die aerobe Reinigung?
Mit steigender Temperatur sinkt die Sauerstofflöslichkeit im Wasser, was die Effizienz der aeroben Reinigung beeinträchtigen kann und eine angepasste Belüftung erfordert.
Was ist das Besondere an anoxischen Verfahren?
Anoxische Verfahren dienen der Denitrifikation; hierbei entziehen Bakterien dem Nitrat den gebundenen Sauerstoff, wodurch gasförmiger Stickstoff entsteht.
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- Dipl.-Ing. Olaf Czitrich (Author), 2005, Grundlagen der biologischen Abwasserreinigung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/44366
