Biologische Verfahren

SBR (sequencing batch reactor)

frei ins Deutsche übersetzt: sequentielles biologisches Reinigungsverfahren

Dieses zu Beginn des Jahrhunderts entwickelte Verfahren wurde 1971 wieder aufgegriffen und konnte mit moderner Technik im großtechnischen Maßstab angewendet werden. Bis heute sind beispielsweise in den USA viele kommunale und industrielle SBR-Anlagen in Betrieb gegangen. In Deutschland beginnt sich diese Technologie seit Anfang der neunziger Jahre durchzusetzen.

Das SBR-Verfahren ist eine Variante des Belebtschlammverfahrens. Der Unterschied zum konventionellen Durchlaufverfahren liegt darin, dass die Verfahrensschritte nicht entlang einer Wegachse, wie es z. B. bei kaskadenförmig durchströmten Belebungsanlagen, sondern entlang einer Zeitachse geführt werden. Das bedeutet, dass beim SBR-Verfahren alle zur biologischen Reinigung des Abwassers notwendigen Schritte nicht in mehreren voneinander getrennten Reaktionsräumen stattfinden (anaerobe, aerobe, anoxische Zonen, Nachklärbecken), sondern in einer zeitlichen Abfolge im selben Behälter ablaufen.

Aufbau und Betrieb
Eine kleine SBR-Anlage besteht meistens aus einem zweikammerigen Aufnahmebehälter. Er übernimmt die mechanische Vorreinigung, also das Absetzen gröberer und schwererer Feststoffe und dient zur Pufferung von Abwassermenge und -konzentration. Von dort aus gelangt das Abwasser in vordefinierten Steuerungsintervallen in den eigentlichen Reaktorbehälter.
Es gibt verschiedene Steuerungsabläufe, z.B. wie folgt: Während des Füllens und für eine vorgegebene anschließende Zeit wird der Schlamm belüftet. Nach der Belüftung setzt sich der Schlamm auf den Grund des Reaktorbehälters ab. Von dort wird ein Teil des Belebtschlammes (Überschußschlamm) in die Vorklärkammer gepumpt, bevor das geklärte Wasser abfließt. Danach wird der jetzt noch zu ca. 30 bis 70% gefüllte Reaktor in festgelegten Abständen belüftet, bis wieder frisches Abwasser unter Belüftung hineingepumpt wird. Bei Nichtbelüftung wird ein Rührwerk eingeschaltet. Durch eine entsprechende Wahl der Rührintervalle kann bei Anlagen mit Nitrifikation eine Denitrifikation durchgeführt werden. Dafür wird während und nach dem Füllen ebenfalls gerührt, damit das im vorausgegangenen Zyklus gebildete Nitrat veratmet werden kann.

Wichtige Prozessphasen sind:
Füllphase Zeitintervall, in dem das zu reinigende Abwasser in den SBR- Behälter eingeleitet wird
Mischphase Zeitintervall, in dem der Behälterinhalt zur Einstellung ohne Sauerstoffzufuhr gemischt wird, sodass sich anaerober oder anoxischer Milieubedingungen einstellen
Belüftungsphase Zeitintervall, in dem der Behälterinhalt mit Luft und/oder technisch reinem Sauerstoff begast wird
Absetzphase Zeitintervall, in dem sich der Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser durch Sedimentation trennt
Überschussschlamm-Abzugsphase Zeitintervall, in dem der gebildete Überschussschlamm aus dem Becken abgezogen wird
Klarwasserabzugsphase Zeitintervall, in dem das sich über dem sedimentierten Belebtschlamm gebildete Klarwasser abgezogen wird
Stillstandsphase Zeitintervall, in dem der SBR-Behälter auf eine neue Befüllung wartet
Fazit: Es ist ein bewährtes, zuverlässiges Verfahren. Niedrige Investitionskosten aber etwas höhere Betriebskosten sind Kennzeichen für dieses System. In fast allen Fällen die richtige Wahl!

Tropfkörperverfahren

Das Topfkörperverfahren ist ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser. Das Verfahren wird schon seit der Jahrhundertwende in der Abwassertechnik eingesetzt. Ein Tropfkörper besteht meistens aus einem zylindrischen Behälter/Bauwerk und ist mit speziellen Füllkörper (z. B. Kunststoffelementen) gefüllt. Das Abwasser rieselt gleichmäßig verteilt über die Füllkörper, welche mit einem Biofilm (Biozönose) überzogen sind. Die Bakterien verarbeiten die gelösten Wasserinhaltstoffe im Idealfall zu Wasser und Kohlendioxid. Stickstoffverbindungen werden nitrifiziert (Nitrifikation).
Um ein Verstopfen des Tropfkörpers durch übermäßiges Bakterienwachstum und Feststoffe zu verhindern, ist eine gewisse Durchlaufmenge an Abwasser als Spülkraft nötig. In Abhängigkeit von der Abwasserkonzentration und dem Füllmaterial kann eine Rücknahme von gereinigtem Abwasser nötig sein.
Der erforderliche Sauerstoff wird vom Abwasser beim Durchrieseln des Tropfkörpers aus der Luft aufgenommen. Im Normalfall reicht die normale Umgebungsluft für die Bakterien, nur selten wird eine künstliche Belüftung benötigt.
Beim Durchfließen des Abwassers durch den Tropfkörper lösen sich Bakteriengruppen und verunreinigen das Ablaufwasser mit ungelösten Partikeln. Diese werden in nachgeschalteten Nachklärbecken oder Sieben abgeschieden.
Damit ein Tropfkörper nicht durch Grobstoffe und andere Partikel verstopfen, ist eine effektive Abwasservorbehandlung unbedingt nötig. Eine Tropfkörperanlage besteht deshalb meistens aus einer Vorbehandlungsstufe, dem Tropfkörper und einer Nachbehandlung.
Fazit: Es ist ein bewährtes, zuverlässiges Verfahren. Höhere Investitionskosten aber niedrige Betriebskosten sind bezeichnend für dieses System. Wird selten gewählt!

Das Festbett-Verfahren

Belüftete Festbett-Kleinkläranlagen benötigen für die Reinigung des Abwassers drei getrennte Kammern in einer oder mehreren Gruben: für die Vorklärung, für die biologische Reinigung und für die Nachklärung. Das Funktionsprinzip dieser Anlagen ist vergleichbar mit dem großer Kläranlagen, bei denen dem Abwasser zum Schadstoffabbau gezielt Luft und damit Sauerstoff zugeführt wird.
Fazit: Es ist ein bewährtes Verfahren, jedoch wegen der erhöhten (schwierigerer Einbau) Kosten und der begrenzten Anschlusszahl an Einwohnern, nur mehr eine Randerscheinung.

Allgemein
So wie jede moderne Heizungsanlage regelmäßig inspiziert werden muss, so ist auch eine vollbiologische Kleinkläranlage in bestimmten Zeitabständen zu warten. Nur dadurch bleibt schließlich auf Dauer gewährleistet, dass die Anlage einen nachhaltigen Beitrag zum Schutz unserer Gewässer und damit vor allem unseres Trinkwassers leistet.
Die DIN 4261, Blatt 4, und länderspezifische Verordnungen schreiben deshalb den Abschluss eines Wartungsvertrages mit einem geeigneten Fachbetrieb oder der Herstellerfirma vor. Dieser Wartungsvertrag umfasst die Überprüfung der maschinellen Anlagenteile, eine generelle Reinigung und Kontrolle des Betriebszustandes, sowie die Funktionsprüfung aller Einzelteile der Anlage in regelmäßigen Abständen.
Zudem wird die Funktionsfähigkeit der Kleinkläranlage durch die Analyse einzelner Abwasserproben belegt. Eine Überprüfung des baulichen Zustandes der Anlage gibt Ihnen als Betreiber die Sicherheit, dass nichts ungeklärt ins Erdreich versickern kann und Sie also auch nicht für Umweltschäden zur Verantwortung gezogen werden können.
Über die Ergebnisse der Wartungsarbeiten wird Ihre zuständige Behörde durch IWC-Umwelttechnik GmbH auf Anfrage informiert.
Der generelle Umfang der Wartungsarbeiten Kleinkläranlagen ist in der DIN 4261, Teil 4, explizit geregelt. Ein geschulter Partner kann all diese Arbeiten besonders effizient ausführen. Weil er eben ganz genau weiß, an welcher Stelle worauf zu achten ist. Und weil er genauso gut weiß, an welcher Stelle nichts übersehen werden darf. Zu seinen Aufgaben gehören im Einzelnen:

Allgemeine Wartungsarbeiten
Reinigungsarbeiten durchführen
Überprüfen des baulichen Zustandes der Anlage (Korrosion bzw. Betonfraß, Zugänglichkeit)
Funktionskontrolle der Anlagentechnik, insbesondere des Belüfters und der Schlammrückführung
Für diese Arbeiten besteht eine detaillierte Checkliste, die Punkt für Punkt sauber abgearbeitet werden muss. Insgesamt benötigt der geschulte Fachmann dafür nur ca. 20 Minuten.

Chemische und physikalische Untersuchungen
Im Rahmen der normalen Wartung führt die IWC-Umwelttechnik GmbH diverse Messungen durch, die ebenfalls sehr detailliert protokolliert werden müssen. Zum Beispiel:
Ablaufkontrolle inkl. Temperatur-Messung vor Ort
Kontrolle der absetzbaren Stoffe
pH-Wert-Messung vor Ort
Probenentnahme zur CSB-Wert-Bestimmung mittels eines preiswerten, aber zuverlässigen Schnellverfahrens
Probenentnahme zur BSB5-Wert-Bestimmung im Abwasserfachlabor (wenn CSB-Wert > 150)
Geruchsprüfung
Farbprüfung des Abwassers
Sichttiefe (Vor-Ort-Messung)
Die Ergebnisse all dieser Wartungsarbeiten werden vom Wartungspersonal ins Wartungsprotokoll eingetragen und Ihnen als Betreiber der Anlage mitgeteilt. Bei behördlichen Anfragen sind Sie dann dazu verpflichtet, die Werte an die entsprechende Behörde weiterzuleiten. Allerdings nimmt Ihnen Ihr IWC-Umwelttechnik GmbH-Partner diese Arbeit im Rahmen des Wartungsvertrages gerne ab.
Die Reinhaltung und damit der Schutz von Gewässern ist eine unserer vordringlichen Aufgaben.
Im ländlichen oder schwachbesiedelten Gebieten ist der Bau von Abwasserkanalisation oder großen Sammelkläranlagen ökonomisch meist nicht sinnvoll.
Die Aufgaben der häuslichen Abwasserentsorgung gehen dann auf den Nutzer über. Dementsprechend besteht dann eine Verantwortung für eine sachgemäße Entsorgung. Fehlverhalten kann als Umweltstraftat geahndet werden.


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