Biologischer Behandlungsprozess: Belebtschlammverfahren und Rieselfilter
Einige der wichtigsten Prozesse der sekundären oder biologischen Behandlung sind wie folgt: (i) Aktivierungsschlammverfahren (ii) Rieselfilter.
Der biologische Prozess des Abwassers ist eine Sekundärbehandlung, bei der sehr feine Schwebstoffe und festsitzende Abwässer entfernt, stabilisiert und unschädlich gemacht werden, die auch nach der Primärbehandlung verbleiben.
Da ein Großteil des organischen Materials im Abwasser kolloidal oder gelöst sein kann, sind die primären Aufbereitungsprozesse zum Entfernen weitgehend unwirksam. Das organische Material stellt immer noch einen hohen Bedarf an Sauerstoff dar, der weiter reduziert werden muss, damit das Abwasser für die Einleitung in die Wasserkörper geeignet wird.
Bei der biologischen Behandlung wird Sauerstoff, der den Bakterien zugeführt wird, unter kontrollierten Bedingungen verbraucht, so dass der größte Teil des BSB in der Behandlungsanlage und nicht im Wasserlauf entfernt wird. Daher sind die Hauptanforderungen an ein Verfahren zur Behandlung biologischer Abfälle eine angemessene Menge an Bakterien, die sich mit dem im Abwasser vorhandenen organischen Material ernähren, Sauerstoff und einige Mittel, um einen Kontakt zwischen den Bakterien und den organischen Stoffen zu erreichen.
Zwei der am häufigsten verwendeten Systeme zur Behandlung biologischer Abfälle sind das Belebtschlammsystem und das biologische Filmsystem. In dem Belebtschlammsystem wird das Abwasser mit einer vielfältigen Gruppe von Mikroorganismen in Form einer flockigen Suspension in einem belüfteten Tank in Kontakt gebracht, wohingegen in dem biologischen Filmsystem, das auch als Rieselfilter bezeichnet wird, das Abwasser eingebracht wird Kontakt mit einer gemischten mikrobiellen Population in Form eines Schleimfilms, der an der Oberfläche eines festen Trägersystems haftet. In beiden Fällen wird das organische Material in stabilere anorganische Formen umgewandelt.
(i) Belebtschlammverfahren:
Die wesentlichen Merkmale des Belebtschlammverfahrens sind: eine Belüftungsstufe, eine Feststoff-Flüssigkeits-Trennung nach der Belüftung und ein Schlammrückführungssystem. Das Abwasser gelangt nach der Erstbehandlung in ein Belüftungsbecken, in dem die organischen Stoffe mit dem Schlamm aus dem Nachklärbecken in engen Kontakt gebracht werden. Dieser Schlamm ist stark mit Mikroorganismen beladen, die sich im aktiven Wachstumszustand befinden. Luft wird entweder in Form von Blasen durch Diffusoren oder durch Oberflächenbelüfter in den Tank eingeleitet.
Die Mikroorganismen nutzen den Sauerstoff in der Luft und wandeln das organische Material in stabilisierte, energiearme Verbindungen wie NO 3, SO 4 und CO 2 um und synthetisieren neue Bakterienzellen. Das Abwasser aus dem Belüftungsbecken, das die flockende mikrobielle Masse enthält und als Schlamm bezeichnet wird, wird in einem Absetzbecken getrennt, das manchmal als sekundärer Absetzer oder Klärer bezeichnet wird. Im Absetzbecken tritt der abgeschiedene Schlamm ohne Kontakt mit der organischen Substanz aus und wird aktiviert.
Ein Teil des Belebtschlamms wird als Saatgut in den Belüftungsbehälter zurückgeführt. der Rest ist verschwendet. Wenn der gesamte Belebtschlamm recycelt wird, steigt die Bakterienmasse bis zu dem Stadium, in dem das System mit Feststoffen verstopft ist. Es ist daher notwendig, einige Mikroorganismen zu "verschwenden", und dieser vergeudete Schlamm ist der, der verarbeitet und entsorgt wird.
Das Prozessfließbild für eine typische Belebtschlammanlage ist in Abb. 5.16 dargestellt:
1: Vorbehandlung
2: Primärklärer,
3: Belüftungsbecken
4: Sekundärklärer,
5: Thickner,
6: Schlammaufschluss (- - - → Schlammströmung) (→ Flüssigkeitsströmung)
(ii) Rieselfilter:
Das zweite häufig verwendete Verfahren zur Behandlung biologischer Abfälle ist das Rieselfilterverfahren. Rieselfilter werden auch als Perkolationsfilter bezeichnet. Es ist gut anpassungsfähig, um Stoßbelastungen zu bewältigen, und kann nach kurzer Zeit zufriedenstellend funktionieren.
Milchverarbeitung, Papierfabrik und pharmazeutische Abfälle gehören zu denjenigen, die mit Trickfiltern behandelt werden. Herkömmliche Rieselfilter bestehen normalerweise aus einem bis zu drei Meter tiefen Felsbett mit genügend Öffnungen zwischen den Felsen, damit die Luft leicht zirkulieren kann.
Der Zufluss wird über die Bettpackung gestreut (siehe Abb. 5.17), die mit einem biologischen Schleim überzogen ist. Während die Flüssigkeit über die Packung rieselt, diffundieren Sauerstoff und das gelöste organische Material in den Film, um von den Mikroorganismen in dieser Schleimschicht metabolisiert zu werden. Endprodukte wie NO 3, CO 2 usw. diffundieren wieder aus dem Film heraus und erscheinen im Filterabwasser.
Wenn die Mikroorganismen das organische Material nutzen, steigt die Dicke des Schleimfilms bis zu einem Punkt an, an dem er nicht mehr auf dem festen Medium getragen werden kann und sich von der Oberfläche löst. Dieser Vorgang wird als Ablösen bezeichnet. Ein Absetzbehälter nach dem Tropfkörper entfernt den abgelösten Bakterienfilm und etwas Schwebstoff.
Die Handhabung und Entsorgung von Schlamm aus biologischen Kläranlagen ist ein wichtiges Problem und macht etwa die Hälfte der Kosten der meisten Kläranlagen aus.
Die Feststoffkonzentration im primären Klärschlamm beträgt etwa 5 Prozent; der Belebtschlamm enthält weniger als 1% Feststoffe; Schlamm aus Tropfkörpern hat einen Feststoffgehalt von etwa 2 Prozent. Die üblichen Vorgänge der Schlammbehandlung und -entsorgung umfassen Aufkonzentrieren oder Eindicken, Aufschluss, Konditionierung, Entwässerung, Oxidation und sichere Entsorgung.
