Das sollte man wissen: Alles über Abwasserreinigung und Kleinkläranlagen (5)

Nach wichtigem Basiswissen zur Abwasserreinigung mit Kleinkläranlagen in den Teilen 1 und 2 unserer Wissen-Serie sowie der Erläuterung landläufiger Reinigungsverfahren und Anlagentypen in den Teilen 3 und 4 wird’s nun mit den fortschrittlichsten Systemen und Prozessen noch mal richtig spannend. Denn vor allem in Zeiten des Klimawandels kommt es auch bei der Abwasserreinigung auf Leistung, Sparsamkeit und Effizienz an - Wasserschutz ist schließlich Klimaschutz. Zeitgemäße Methoden der Abwasserbehandlung sind insofern angesagter denn je...

Membranbelebungsanlagen (#MBR)

#Membranbelebungsanlagen werden mit einer freischwebenden #Biomasse betrieben. Die Mikroorganismen schließen sich zu #Schlammflocken zusammen, die je nach #Belüftungsverfahren unterschiedliche Größen haben können. Die erforderliche Belüftung wird mit einem Verdichter erzeugt und über #Membranbelüfter in den #Bioreaktor geleitet. Ein #Nachklärbecken ist nicht erforderlich, da das Wasser aus dem Bioreaktor über #Membranfilter abgezogen wird.

Die Anlagen werden dort zugelassen, wo #Abwasser entkeimt werden muss bzw. eine #Entkeimung gefordert wird: Einleitung in Badeseen oder in #Wasserschutzgebiete sind einige Anwendungsfälle. Bei der #Abwasserreinigung können die #Ablaufklassen C (#Kohlenstoffabbau), N (#Nitrifikation) und H (#Hygienisierung) erreicht werden.

Besondere Systemmerkmale
Membranbelebungsanlagen haben aufgrund ihrer #Biomassestruktur eine sehr gute Ausnutzung des Reaktorvolumens in Bezug auf alle anderen Systeme - das Volumen des Bioreaktors ist im Vergleich zu anderen Systemen relativ klein. Es kann daher bei kurzzeitigen Belastungsstößen, die besonders bei #Kleinkläranlagen bis 8 EW vorkommen können, zu einer vorübergehenden Verschlechterung der Reinigungsleistung kommen. Die Belüftung muss so ausgelegt werden, dass sowohl der Sauerstoffbedarf der #Mikroorganismen gedeckt wird, als auch dauerhafte #Schlammablagerungen verhindert werden. Die Belüftung muss außerdem so ausgelegt sein, dass sie durch den Luftstrom die Filteroberflächen sauber halten kann. Im Gegensatz zu #Biofilmanlagen ist die Vermehrungsrate der Mikroorganismen wesentlich größer, sodass sich die Biomasse schneller an unterschiedliche Schmutzbelastungen anpassen kann. Mehrere Filterplatten werden zu Blöcken zusammengefasst. Das Filtermaterial besteht aus einem kunststoffbeschichteten Trägermaterial mit sehr feinen Poren, die auch in der Lage sind, schädliche Bakterien zurückzuhalten. Das abzuleitende #Wasser wird meist mittels Pumpen durch den Filter gesaugt. Der Filter muss mindestens einmal jährlich mit Chemikalien durch einen Wartungsdienst gereinigt werden.

Nach den bisherigen Erfahrungen müssen die Filterblöcke nach 5 Jahren komplett erneuert werden. Bei intaktem Filter werden auch #Trübstoffe aus dem Abwasser entfernt. Werden anstatt Keramikmodulen Filterplatten eingesetzt, sind die Aufwendungen für deren Reinigung geringer.

Was sollte besonders beachtet werden?
#Schlammabtrieb aus der #Vorklärung muss verhindert werden, da dieser die Zwischenräume der Filterplatten verstopfen kann. Mechanische Beschädigungen verhindern die #Keimfreiheit des ablaufenden Wassers. Bestimmte Substanzen im Abwasser, z.B. Fette, können zu einer frühzeitigen Verstopfung des Filtermaterials führen, sodass eine kostenintensive Reinigung in kürzeren Intervallen nötig werden kann. Damit eine zunehmende Verstopfung der Membrane frühzeitig erkannt wird, ist eigentlich eine entsprechende Mess-Einrichtung mit Alarmgebung, die den Unterdruck im Absaugsystem misst, selbstverständlich. Eine Beschädigung des Filtermaterials kann durch einen Druckabfall im Absaugsystem ebenfalls über diese Mess-Einrichtung erkannt werden. Ein Nachlassen der Luftleistung des Systems oder längeres Abschalten der Belüftung führt zum Zuwachsen der #Membranzwischenräume. Die #Membranplatten können dann meist nicht mehr gereinigt werden und sind daher zu erneuern.

Wie sehen Kontrollen aus?
Falls der Wasserstand im Bioreaktor zu hoch ist, könnte dies ein Zeichen für eine Verstopfung des Filtermaterials sein oder es ist überdurchschnittlich viel Abwasser in die #Kläranlage geflossen. Über einen meist vorhandenen Notüberlauf wird in solchen Fällen ein Rückstau ins Haus verhindert. Es gelangt jedoch wertvoller #Belebtschlamm oder ungereinigtes Abwasser aus der Vorklärung in den Ablauf, was Folgeschäden in Form von #Umweltverschmutzung nach sich ziehen kann. Bei einem zu hohen Wasserstand ist der Wartungsdienst zu informieren.

Belebungskläranlagen im Aufstaubetrieb (#SBR)?

Diese Anlagen werden mit einer freischwebenden Biomasse betrieben. Die Mikroorganismen schließen sich zu Schlammflocken zusammen, die je nach Belüftungsverfahren unterschiedliche Größen haben können. Im Gegensatz zum #Biofilm kann der Fachmann über Farbe, Form, Geruch, Menge und #Absetzverhalten der Schlammflocken den Zustand der Anlage mit bloßem Auge beurteilen. Die erforderliche Belüftung wird mit einem Luftverdichter erzeugt und über gelochte Membranbelüfter in den Bioreaktor geleitet. Weitere Belüftungsmöglichkeiten bieten Tauchmotor-, Injektor- und Oberflächenbelüfter. Je nach Anlagentyp sind eine oder zwei Pumpen für den Wassertransport erforderlich. Einige Hersteller verwenden zusätzlich noch Magnetventile. Bei dieser Art der Abwasserreinigung können die Ablaufklassen C (Kohlenstoffabbau), N (Nitrifikation) und D (#Denitrifikation) erreicht werden.

Besondere Systemmerkmale
SBR-Kläranlagen haben aufgrund ihrer Biomassestruktur eine sehr gute Ausnutzung des Reaktorvolumens im Vergleich zu Biofilmanlagen. Aufgrund der vorgeschriebenen Bemessung des Bioreaktors bei Kleinkläranlagen können diese Anlagen mindestens das Doppelte der Schmutzfracht verarbeiten, für die sie konzipiert sind. Die Belüftung und die mögliche hydraulische Mehrbelastung müssen jedoch auf diese Verhältnisse angepasst werden. Die Stärke der Belüftung muss so ausgelegt werden, dass sowohl der Sauerstoffbedarf der Mikrorganismen gedeckt wird, als auch dauerhafte Schlammablagerungen verhindert werden. Im Gegensatz zu Biofilmanlagen ist die Vermehrungsrate der Mikroorganismen wesentlich größer, sodass sich die Biomasse schneller an unterschiedliche Schmutzbelastungen anpassen kann. #Belebungskläranlagen sind in Bezug auf Schlammabtrieb aus der Vorklärung nicht so empfindlich. Aus diesem Grund kann in der Vorklärung mehr Schlamm als bei Biofilmanlagen gelagert werden. Das SBR-Verfahren ist gegenüber Belebungskläranlagen, die im Durchlaufverfahren arbeiten, unempfindlicher gegen kurzzeitig zufließende größere Wassermengen, da ein Puffervolumen vorhanden ist. Ein zusätzliches Nachklärbecken ist auch nicht erforderlich, da während einer zeitlich begrenzten Phase keine Belüftung erfolgt und der Belebtschlamm sich ungestört absetzen kann. Nach dieser Phase wird ein Teil des gereinigten Wassers aus dem oberen Bereich der Anlage in den Ablauf gepumpt. Nach Beendigung des Abpumpvorgangs wird der frei gewordene Raum im Bioreaktor mit dem vorgereinigten Abwasser aus der #Absetzgrube beschickt. Diese Anlagensysteme lassen sich meist einfach in vorhandenen #Klärbehältern nachrüsten.

Was sollte besonders beachtet werden?
Liegt die Einleitungsstelle höher als der Kläranlagenablauf, kann bei Anlagen mit elektrisch betriebenen Pumpen auf einen zusätzlichen Pumpenschacht verzichtet werden. Funktion, Reinigungsleistung und Energieeinsparung sind weitestgehend von einer intelligenten Software abhängig. Die Funktion der Anlage ist nur sichergestellt, wenn alle Aggregate funktionstüchtig sind. Die Anzahl der eingebauten Pumpen, Verdichter und Magnetventile sind herstellerabhängig. Die Anzahl der elektrischen Aggregate liegt zwischen zwei und fünf.

Wie sehen Kontrollen aus?
Wenn alle Funktionsstörungen über Alarme erkennbar sind, müssen nur die gesetzlich vorgeschriebenen Betreiberkontrollen durchgeführt werden.

CBR-Anlagen

#CBR-Anlagen werden mit einer freischwebenden Biomasse betrieben. Die Mikroorganismen schließen sich zu Schlammflocken zusammen, die je nach Belüftungsverfahren unterschiedliche Größen haben können. Im Gegensatz zu Biofilmen kann der Fachmann über Farbe, Form, Geruch, Menge und Absetzverhalten der Schlammflocken den Zustand der Anlage mit bloßem Auge beurteilen. Die erforderliche Belüftung wird mit einem Luftverdichter erzeugt und über gelochte Membranbelüfter in den Bioreaktor geleitet. Bei der Abwasserreinigung können die Ablaufklassen C (Kohlenstoffabbau), N (Nitrifikation) und D (Denitrifikation) erreicht werden.

Besondere Systemmerkmale
#CBR-Kläranlagen haben aufgrund ihrer Biomassestruktur eine sehr gute Ausnutzung des Reaktorvolumens im Vergleich zu Biofilmanlagen. Aufgrund der vorgeschriebenen Bemessung des Bioreaktors bei Kleinkläranlagen können diese Anlagen mindestens das Doppelte der Schmutzfracht verarbeiten, für die sie konzipiert sind. Die Belüftung und die mögliche hydraulische Mehrbelastung müssen auf diese Verhältnisse angepasst werden. Die Stärke der Belüftung muss so ausgelegt werden, dass sowohl der Sauerstoffbedarf der Mikroorganismen gedeckt wird, als auch dauerhafte Schlammablagerungen verhindert werden. Im Gegensatz zu Biofilmanlagen ist die Vermehrungsrate der Mikroorganismen wesentlich größer, sodass sich die Biomasse schneller an unterschiedliche Schmutzbelastungen anpassen kann. Das CBR-Verfahren ist gegenüber Belebungskläranlagen, die im Durchlaufverfahren arbeiten, unempfindlicher gegen kurzzeitig zufließende größere Wassermengen, da ein Puffervolumen vorhanden ist. Die eingebaute #Drosselblende im #Ablaufseparator verhindert ein vorzeitiges Abfließen des gereinigten Abwassers. Der übliche Schlammrückhalt über ein Nachklärbecken entfällt. Diese Aufgabe übernimmt der wesentlich kleinere Ablaufseparator, der im Bioreaktor untergebracht ist. Das erforderliche Gesamtvolumen ist etwas geringer als bei einer SBR-Anlage. Der anfallende Überschussschlamm wird über einen automatischen Heber jeweils vor Beginn einer Belüftung abgezogen. Über den eingebauten #Schwimmerschalter wird der Zeitpunkt für einen Sparbetrieb festgestellt und der #Stickstoffabbau geregelt. Bei Anfall von unverhältnismäßig großen Wassermengen wird hierüber auch ein Alarmzustand ausgelöst. Die technische Ausstattung ist systembedingt sehr gering, sodass die Anlagensteuerung einfach gebaut werden kann. Das einzige elektrische Aggregat ist ein Luftverdichter, der über einen Schlauchbelüfter im Reaktor die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen sicherstellt. Diese Anlagensysteme lassen sich meistens einfach in vorhandenen Klärbehältern nachrüsten.

Was sollte besonders beachtet werden?
Liegt die Einleitungsstelle höher als der Kläranlagenablauf, muss über eine zusätzliche Pumpe der Höhenunterschied überbrückt werden. Der einfache Anlagenbetrieb erfordert lediglich ein Nachregulieren der Belüftungszeiten (bei Veränderung der dauerhaft anwesenden Einwohner) durch den Wartungsbetrieb.

Wie sehen Kontrollen aus?
Es müssen nur die gesetzlich vorgeschriebenen Betreiberkontrollen durchgeführt werden.

Anlagen mit zusätzlicher UV-Entkeimung

Der #UV-Entkeimung ist meist eine #SBR-Kläranlage vorgeschaltet. Mit dieser Anlagenkonstellation können erstmals die Ablaufklassen C (Kohlenstoffabbau), N (Nitrifikation), D (Denitrifikation) und H (Hygienisierung) erreicht werden. Die Anlagen werden überall dort zugelassen, wo eine Entkeimung des Abwassers gefordert wird. Einleitung in Badeseen oder in Wasserschutzgebieten sind einige Anwendungsfälle.

Besondere Systemmerkmale
Während des Abpumpvorgangs aus der SBR-Anlage wird das Wasser durch ein Rohrsystem an einer UV-Lampe vorbei geleitet, die eine Wellenlänge von 254 nm abstrahlt. Der Wasserdurchsatz ist so eingestellt, dass schädliche Bakterien durch die UV-Einwirkung abgetötet werden. Da die volle Leistung der UV-Lampe erst nach einer Brenndauer von 5 Minuten erreicht ist, wird diese rechtzeitig vor dem Abpumpvorgang gezündet und schaltet danach wieder ab. Im Verhältnis zur MBR-Anlage ist der Stromverbrauch hier relativ gering. Die UV-Einrichtung kann in einem Freiluftschrank oder im Schacht der Kläranlage untergebracht werden. Die Lebensdauer der Lampe beträgt - abhängig vom Lampentyp - mehrere Jahre. Die Röhre der UV-Lampe muss bei jeder Wartung gereinigt werden. Da bei diesem System kein Filter eingesetzt wird, ist die Gefahr durch Rückstau bei der Ableitung des gereinigten Abwassers nicht gegeben.

Was sollte besonders beachtet werden?
Die UV-Lampe sollte so angebracht werden, dass sie zur Reinigung mit wenigen Handgriffen ausgebaut werden kann. Eine Warneinrichtung zur Erkennung des rechtzeitigen Lampenwechsels ist vorgeschrieben. Zur optimalen Entkeimungsleistung ist der Wasserdurchsatz nach Vorgabe des Herstellers über einen Schieber zu drosseln.

Wie sehen Kontrollen aus?
Keine.

Das war nun der fünfte und letzte Teil unserer Serie „Alles über Abwasserreinigung und Kleinkläranlagen“ - von Grundsätzlichem bis zu einzelnen Reinigungsverfahren und Anlagentypen, vom Basiswissen bis zu Prozessen und Systemen, die gerade in Zeiten des Klimawandels angeraten sind.