Biologische Reinigung

Die Ursache für die Bedeutung der Bakterien in der Abwassertechnologie liegt in der hohen Stoffwechselaktivität, dem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und der großen Vermehrungsfähigkeit. Viele wichtige Bakterien haben eine Verdopplungszeit von nur 20 bis 40 Minuten. Der Abbau von organischen Stoffen erfolgt über zahlreiche enzymkatalysierte Reaktionen. Die Mikroorganismen sind in so genannte Belebtschlammflocken eingebunden und bestehen aus Partikeln mit einer Größe von etwa 50 bis 200 μm. Die Gesamtgröße der Flocken in konventionelle Behandlungssysteme beträgt zwischen 200 und 1000 μm und man ist darauf angewiesen, dass diese Flocken möglichst gut sedimentieren. Die Randzone der Belebtschlammflocken ist biologisch sehr aktiv und wird gut mit Nährstoffen versorgt.

Mikroorganismen im Inneren sind auf die Stoffwechselprodukte der Äußeren angewiesen und arbeiten überwiegend anaerob. Insgesamt sind etwa 67-70 % des Schlamms organisch. Der anorganische Teil besteht aus Siliziumoxid, Aluminium- und Eisenverbindungen sowie Kalziumphosphat.

Vergleich mit konventionellem Belebtschlammverfahren

Trotz der weiten Verbreitung sind Belebtschlammanlagen durch eine Reihe von Nachteilen gekennzeichnet:

Offene Becken bewirken die Emission von geruchsintensiven Stoffen und keimbelasteten Aerosolen. Neben den Gefahren schränkt dies die Standortwahl stark ein.
Um einen hohen Abbaugrad der Abwasserinhaltsstoffe zu gewährleisten, ist eine lange Verweilzeit notwendig. Deshalb sind große Becken notwendig, welche einen hohen Flächen- und Materialverbrauch nach sich ziehen.
Eine ausreichende physikalische Sauerstoffversorgung ist nur durch energieintensive Belüftungssysteme mit sehr niedrigem Wirkungsgrad möglich. Anoxische Zonen im System führen zu unkontrollierten Stoffwechselvorgängen und zur Bildung schwer abbaubarer Substanzen.
Eine gute bis sehr biologische Sauerstoffverfügbarkeit ist aufgrund der ausgeprägten Flockenstruktur nie gewährleistet. Mit dem Resultat, dass die spezifische Biomasseprodution sehr hoch ist und Selbstregulierende Mechanismen nicht stattfinden.

Für die effiziente sowie rückstandsreduzierte Abwasserbehandlung empfiehlt sich nach unserer Erfahrung die Verwendung von Hochleistungsbioreaktoren mit sehr hoher Raum-/Zeitausbeute. Durch hohe Turbulenz, eine hohe Gasblasendispergierung sowie geringe Flockengröße werden sehr gute Sauerstoffaustauscheigenschaften zwischen Gas- und Flüssigphase und damit ein optimaler Sauerstofftransfer ermöglicht.

Eigenschaften und Vorteile

Die von INNOCHEM eingesetzten Strahlschlaufenreaktoren zählen zur Klasse der Gas-Flüssig-Reaktoren ohne bewegliche Einbauten. Die gewünschte Gasblasendispergierung wird durch einen Flüssigkeitsstrahl erreicht. Luftsauerstoff und Flüssigkeit werden durch eine Zweistoffdüse in den Reaktor eingeströmt, wodurch eine Dispergierung der Gasblasen erfolgt.

In Strahlschlaufenreaktoren bilden sich i. d. R. sehr kleine sowie kompakte Flocken mit einer Größe 10 bis 100 μm. Bei einer Verweilzeit von weniger als einer Stunden (konventionell 8 bis zu 18 h) und einer CSB-Raumbelastung von 10 bis 30 kg/(m3∙d) wird ein CSB-Abbaugrad von 95 bis 99 % erreicht. Die CSB-Raumbelastung in konventionellen Systemen ist um das 10 bis 20-fache geringer.

Die INNOCHEM-Lösung weist energetisch ein äußerst günstiges Verhältnis zwischen Energiebedarf und Flüssigkeitsvolumen auf. Ein weiterer Vorteil ist das steuerbare Vermischungsverhältnis Luft - Flüssigkeit; welches stets eine optimale Abbauleistung aller biologisch-organischen Substanzen garantiert.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Die Investitionskosten einer biologischen Behandlungsstufe werden durch organische Zulauffracht (CSB und BSB) und dem angestrebten Reinigungsergebnis bzw. dem daraus resultierenden notwendigen Reaktionsvolumen beeinflusst. Je geringer die Fracht desto geringer das Reaktionsvolumen und damit die Investitionskosten. Das Reaktionsvolumen wird zudem durch die gewählten Betriebsparameter (TS-Gehalt, Ablaufkonzentration, Schlammstabilisierungsgrad usw.) sowie die Reaktorgeometrie und das Sauerstoffeintragssystem beeinflusst.