18:24 Unbehandeltes Abwasser kann Feststoffe, organische Schadstoffe, Nährstoffe und Krankheitserreger enthalten. Gelangen diese Schadstoffe in Flüsse oder ins Grundwasser, können sie Ökosysteme schädigen und Gesundheitsrisiken verursachen. Eine ordnungsgemäß ausgelegte Abwasserbehandlung Bei diesem Verfahren werden sie vor der Entsorgung oder Wiederverwendung Schritt für Schritt entfernt.
Die drei Stufen der Abwasserbehandlung sind die Vorreinigung, die Zweitreinigung und die Tertiärreinigung. Bei der Vorreinigung werden große und absetzbare Feststoffe physikalisch entfernt. Bei der Sekundärbehandlung werden biologisch abbaubare organische Stoffe mithilfe von Mikroorganismen abgebaut. Die Tertiärbehandlung sorgt durch Filtration, Nährstoffentfernung, Membranbehandlung und Desinfektion für eine weitergehende Reinigung, sodass das endgültige Abwasser strengere Anforderungen an die Einleitung oder die Wasserwiederverwendung erfüllen kann.
Was sind die drei Stufen der Abwasserbehandlung? Wie durchläuft das Abwasser die Vor-, Haupt- und Nachbehandlung?
Die drei Stufen der Abwasserbehandlung werden in der Regel wie folgt beschrieben:
Jede Stufe der Abwasserbehandlung bereitet das Wasser auf die nächste Stufe vor.
In der ersten Stufe werden Stoffe entfernt, die physikalisch abgetrennt werden können. Die zweite Stufe stützt sich in hohem Maße auf eine Mikroorganismenpopulation, die biologisch abbaubare Schadstoffe abbaut. Die dritte Stufe dient der Verbesserung der Qualität des Endabwassers, wenn strengere Anforderungen an die Wasserqualität gestellt werden.
Ein einfacher Ablauf sieht folgendermaßen aus:
Rohabwasser
↓
Rechen und Sandausscheidung
↓
Vorklärung
↓
Biologische Zweitbehandlung
↓
Tertiäre / fortgeschrittene Behandlung
↓
Desinfektion
↓
Einleitung oder WiederverwendungDer U.S. Geological Survey beschreibt die Vorbehandlung als Entfernung von etwa 60% an Schwebstoffen, während bei der Nachbehandlung unter typischen Bedingungen mehr als 90% an Schwebstoffen entfernt werden können.
Diese Prozentsätze sollten jedoch eher als allgemeine Richtwerte und nicht als garantierte Leistung für jede Kläranlage betrachtet werden.
Die tatsächliche Leistung hängt von der Zusammensetzung des Abwassers, der hydraulischen Belastung, der Temperatur, der Anlagenauslegung, dem Zustand der Anlagenkomponenten und der Betriebssteuerung ab.
Bevor die drei offiziellen Behandlungsphasen beginnen, sind die meisten Kläranlage Die Entwürfe sehen eine Vorbehandlung vor.
Dieser Abschnitt schützt nachgeschaltete Pumpen, Tanks, Membranen und biologische Anlagen.
Ungeklärtes Abwasser, das über die Kanalisation zugeführt wird, kann Folgendes enthalten:
Die Siebe entfernen zuerst die größeren Gegenstände.
Das Abwasser gelangt anschließend in einen Sandfang, wo sich schwere anorganische Stoffe wie Sand und Kies absetzen, während leichtere organische Stoffe weiterfließen.
Die EPA beschreibt die Vorreinigung, die primäre Klärung, die biologische Zweitbehandlung und die Desinfektion als gängige Verfahrensschritte in kommunalen Kläranlagen.
Normalerweise nicht.
Im gängigen dreistufigen Modell der Abwasserbehandlung werden das Sieben und die Sandausscheidung als Vorbehandlung bezeichnet.
Sie finden vor der Erstbehandlung statt.
Diese Unterscheidung ist für EPC-Auftragnehmer und Anlagenbetreiber von Bedeutung, da die vorinstallierten Anlagen einen erheblichen Einfluss auf die nachgelagerte Zuverlässigkeit haben. Eine unzureichende Vorabprüfung kann folgende Folgen haben:
Eine gute Behandlung beginnt bereits vor dem Start der biologischen Abwasserbehandlung.
Die Erstbehandlung basiert hauptsächlich auf physikalischer Trennung.
Nach der Vorreinigung gelangt das Abwasser in der Regel in einen Vorklärbecken oder Sedimentationsbehälter. Dort verlangsamt sich die Strömung, sodass schwerere Feststoffe sich am Boden absetzen, während Fett und schwimmende Stoffe an die Oberfläche steigen.
Das abgesetzte Material bildet den Primärschlamm.
Mechanische Schaber sammeln dieses Feststoffmaterial für die weitere Schlammbehandlung.
Schwimmendes Material kann von der Oberfläche abgeschöpft werden.
Das Wasser, das die Vorklärung verlässt, wird als Vorklärungsabwasser bezeichnet.
Es enthält weiterhin:
Daher reicht die Erstbehandlung allein selten aus, um die modernen kommunalen Einleitungsvorschriften zu erfüllen.
Ziel ist es, die Belastung vor der biologischen Abwasserbehandlung zu verringern.
Primärschlamm kann folgendermaßen beschaffen sein:
Bei der anaeroben Vergärung zersetzen Mikroorganismen organisches Material unter Ausschluss von Sauerstoff und können dabei Biogas erzeugen.
Dies ist ein wichtiger Bestandteil vieler Kläranlagen, gehört jedoch zur Schlammbehandlung und nicht zu den drei Hauptstufen der Abwasserbehandlung.
Was sind die drei Stufen der Abwasserbehandlung? Wie durchläuft das Abwasser die Vor-, Haupt- und Nachbehandlung?
Die Zweitbehandlung konzentriert sich hauptsächlich auf biologisch abbaubare organische Verunreinigungen, die nach der Erstklärung noch vorhanden sind.
In dieser Stufe kommt eine biologische Abwasserbehandlung zum Einsatz.
Mikroorganismen bauen organische Stoffe im Abwasser ab und wandeln einen Teil davon um in:
Eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren ist das Belebtschlammverfahren.
Zu den weiteren biologischen Technologien gehören:
Die Anforderungen der EPA an die Zweitbehandlung in kommunalen Kläranlagen werden anhand verschiedener Parameter festgelegt, darunter der biochemische Sauerstoffbedarf über fünf Tage, der Gehalt an Schwebstoffen und der pH-Wert.
Bei einem aeroben Abwasserreinigungsverfahren benötigen Mikroorganismen Sauerstoff, um organische Abfälle abzubauen.
Die Luftzufuhr erfolgt über Diffusoren oder mechanische Belüftungsanlagen.
Der biologische Reaktor muss daher ein Gleichgewicht herstellen:
Eine unzureichende Kontrolle kann die Wirksamkeit der Behandlung beeinträchtigen.
Beispielsweise kann ein Sauerstoffmangel den biologischen Sauerstoffbedarf im Endwasser erhöhen oder zu einer instabilen biologischen Leistung führen.
Das Belebtschlammverfahren ist eine der bekanntesten Technologien zur Zweitbehandlung.
Das Abwasser gelangt in einen Belüftungsbehälter und vermischt sich dort mit einer hohen Konzentration an Mikroorganismen, die als Belebtschlamm bezeichnet werden.
Luft liefert Sauerstoff, während die Durchmischung dafür sorgt, dass die Biomasse mit den Schadstoffen in Kontakt bleibt.
Die EPA beschreibt den Belebtschlammprozess als ein Verfahren, bei dem Abwasser und biologische Flocken vermischt und belüftet werden, damit gelöste und kolloidale Stoffe in eine Form umgewandelt werden können, die später abgetrennt werden kann.
Nach der Belüftung gelangt die Mischflüssigkeit in der Regel in die Nachklärbecken.
Die Biomasse setzt sich ab.
Ein Teil des Schlamms wird in den Belüftungsbehälter zurückgeführt, um eine gesunde Mikroorganismenpopulation aufrechtzuerhalten.
Überschussschlamm wird zur Aufbereitung abgeführt.
Der grundlegende Ablauf ist wie folgt:
Rohabwasser
↓
Belüftungsreaktor
↓
Nachklärbecken
↓
Gereinigtes Abwasser
↑
Rücklauf von BelebtschlammEine gut betriebene Belebtschlammanlage kann Folgendes reduzieren:
Modifizierte biologische Systeme können außerdem auf folgende Ziele ausgerichtet werden:
Aus diesem Grund hängt die Auslegung eines Sekundärreaktors stark von der geforderten Ableitungsnorm ab.
Die Tertiärbehandlung ist die fortgeschrittene Behandlungs- oder Verfeinerungsphase nach der Primär- und Sekundärbehandlung.
Sein Zweck besteht darin, Verunreinigungen zu entfernen, die nach einer herkömmlichen biologischen Behandlung noch vorhanden sind.
Je nach Projekt können zu den tertiären Prozessen gehören:
Die USGS definiert die tertiäre Abwasserbehandlung als zusätzliche biologische, physikalische oder chemische Trennung, die über die primären und sekundären Verfahren hinausgeht, um ein Abwasser von höherer Qualität zu erzielen.
Nicht jede Kläranlage wendet genau denselben tertiären Reinigungsprozess an.
Die erforderliche Ausrüstung hängt ab von:
Nein.
Einige Anlagen müssen lediglich die Einleitungsstandards für die Zweitbehandlung erfüllen.
Andere erfordern eine umfassende, fortgeschrittene Behandlung.
Soll das Endwasser als wiederaufbereitetes Wasser genutzt werden, ist möglicherweise ein wesentlich leistungsfähigeres Nachbehandlungs- und Desinfektionssystem erforderlich.
Aus diesem Grund bezeichnet der Begriff “Tertiärbehandlung” eher eine Behandlungsstufe als eine bestimmte Anlage.
Durch die Filtration werden feine Partikel entfernt, die nach der biologischen Behandlung und der Klärung noch vorhanden sind.
Zu den gängigen Optionen gehören:
Eine bessere Entfernung von Schwebstoffen verbessert auch die nachgelagerte Desinfektion, da Partikel Mikroorganismen mitunter vor Desinfektionsmitteln oder UV-Strahlung schützen können.
Bei der Desinfektion geht es dann darum, das Risiko durch Krankheitserreger zu verringern, bevor das aufbereitete Wasser eingeleitet oder wiederverwendet wird.
Zu den gängigen Methoden gehören:
Die EPA weist darauf hin, dass die Filtration in Verbindung mit einer geeigneten Desinfektion einen wichtigen Bestandteil der tertiären Aufbereitung von wiederaufbereitetem Wasser für Anwendungen darstellt, die eine strengere mikrobiologische Kontrolle erfordern.
Nicht von sich aus.
Die Desinfektion ist nur eine Schutzmaßnahme.
Die Aufbereitung von Trinkwasser oder sehr hochwertigem wiederaufbereitetem Wasser erfordert unter Umständen wesentlich fortschrittlichere Verfahren, wie zum Beispiel:
UF → RO → UV / Fortgeschrittene Oxidation → Endreinigung
Die endgültige Auslegung hängt von den geltenden Vorschriften und der beabsichtigten Wiederverwendung ab.
Was sind die drei Stufen der Abwasserbehandlung? Wie durchläuft das Abwasser die Vor-, Haupt- und Nachbehandlung?
Ein Membranbioreaktor (MBR) verbindet die biologische Abwasserbehandlung mit der Membrantrennung.
In einer herkömmlichen Belebtschlammanlage trennt ein Nachklärbecken die Biomasse vom geklärten Wasser.
Ein MBR ersetzt diesen Schritt der Schwerkraftabscheidung oder reduziert die Abhängigkeit davon erheblich, indem er die Membranfiltration nutzt.
Ein vereinfachter Vergleich sieht folgendermaßen aus:
| Herkömmliches Belebtschlammverfahren | MBR |
|---|---|
| Bioreaktor | Bioreaktor |
| Nachklärbecken | Membranmodul |
| Feststoffabscheidung durch Schwerkraft | Physikalische Membrantrennung |
| Möglicherweise ist eine Tertiärfiltration erforderlich | Erzeugt direkt Abwasser mit geringem Gehalt an Schwebstoffen |
MBR kann daher die herkömmliche Grenze zwischen Sekundär- und Tertiärbehandlung verwischen.
Im Reaktor findet der biologische Abbau statt, während die Membran eine wirksame Barriere gegen Feststoffe bildet.
Für Projekte mit begrenztem Platzangebot, strengen Anforderungen an die Abwasserbehandlung oder Zielen zur Wasserwiederverwendung kann die MBR-Technologie eine attraktive Option sein.
Als Hersteller von Hohlfaser-MBR-Membranen und Flachmembranen MBR-Membranen, und integriert Abwasserbehandlungsanlagen, dabei bewerten wir in der Regel:
Die Membran allein kann eine ordnungsgemäße biologische Verfahrenstechnik nicht ersetzen.
Ein leistungsfähiges MBR-System ist nach wie vor auf stabile Reaktorbedingungen angewiesen.
Kommunales Abwasser stammt hauptsächlich aus Haushalten, Gewerbegebäuden und öffentlichen Abwassersystemen.
Es enthält eine relativ bekannte Mischung aus:
In einer kommunalen Kläranlage können häufig bewährte biologische Verfahrenskonzepte zum Einsatz kommen.
Industrielles Abwasser kann sehr viel unterschiedlichere Eigenschaften aufweisen.
In einer Textilfabrik können Farbstoffe und Chemikalien vorkommen.
Eine Lebensmittelfabrik kann eine hohe organische Belastung aufweisen.
Ein Chemiewerk kann Verbindungen enthalten, die die biologische Abwasserbehandlung beeinträchtigen.
Eine pharmazeutische Anlage erfordert unter Umständen eine spezielle Politur.
Das bedeutet, dass die industrielle Abwasserbehandlung auf einer tatsächlichen Abwasseranalyse basieren sollte.
Zu den wichtigen Parametern können gehören:
Eine industrielle Aufbereitungsanlage kann Folgendes umfassen:
Ausgleich
↓
pH-Einstellung
↓
Koagulation / Flockung
↓
Primärabscheidung
↓
Anaerober oder aerober Reaktor
↓
MBR
↓
UF / RO
↓
WiederverwendungEine andere Fabrik benötigt möglicherweise eine ganz andere Konstruktion.
Deshalb betrachten wir die Abwassertechnik als eine Aufgabe der Prozessintegration und nicht als bloße Auswahl von Anlagen aus einem Katalog.
Wenn das Ziel lediglich die vorschriftsmäßige Einleitung ist, kann eine sekundäre oder tertiäre Behandlung ausreichen.
Wenn das Ziel die Wasserwiederverwendung ist, kann der dafür erforderliche Prozess anspruchsvoller werden.
Die EPA definiert Wasserwiederverwendung als die Aufbereitung von Abwasser und dessen erneute Nutzung für sinnvolle Zwecke. Aufbereitetes Wasser kann den Bedarf an herkömmlichen Süßwasserquellen senken und Gemeinden sowie der Industrie zusätzliche Wasservorräte bereitstellen.
Zu den möglichen Anwendungsbereichen gehören:
Je sensibler die Anwendung, desto strenger fallen die Auflagen in der Regel aus.
Sekundärabwasser
↓
MBR oder UF
↓
Umkehrosmose
↓
Desinfektion
↓
Wasserspeicher für wiederaufbereitetes WasserFür eine Wiederverwendung mit geringerem Risiko ist eine Umkehrosmose möglicherweise nicht erforderlich.
Bei anspruchsvollen industriellen Wasserwiederverwendungsanwendungen kann eine Membran-Nachreinigung dazu beitragen, gelöste Schadstoffe zu kontrollieren.
Hier bieten integrierte Membrantechnologien Flexibilität.
MBR kann Schwebstoffe entfernen.
UF kann eine weitere Membranfiltration ermöglichen.
Durch Umkehrosmose lassen sich gelöste Salze entfernen.
Die richtige Reihenfolge hängt vom angestrebten Endziel für die Wasserqualität ab.
Ein effektives Abwasserbehandlungssystem beginnt mit den Daten zum Zulauf und den endgültigen Behandlungszielen.
Beginnen Sie nicht damit, einen Reaktor oder eine Membran auszuwählen.
Fangen Sie mit Fragen an.
Bestimmen Sie:
Ist das aufbereitete Wasser bestimmt für:
Der erforderliche Behandlungsumfang ändert sich drastisch.
Bedenken Sie Folgendes:
Moderne Kläranlagen können SPS- und SCADA-Steuerungen einsetzen, um Folgendes zu überwachen:
Bei internationalen EPC-Projekten können werkseitig gefertigte, auf Skids montierte oder in Containern untergebrachte Systeme die Installation und Inbetriebnahme vereinfachen.
Als technisch ausgerichteter Anbieter sind wir in der Lage, biologische Reaktoren, MBR-Membranen, UF, RO, Dosiersysteme, Pumpen, Behälter, elektrische Steuerungen und technische Dokumentation zu einem abgestimmten Aufbereitungssystem zu integrieren.
Das ist wichtig, denn ein erfolgreiches Werk ist nicht einfach nur eine Ansammlung von Maschinen.
Es ist ein Prozess.
Das Ziel einer wirksamen Abwasserbehandlung besteht nicht nur darin, eine Einleitungsprüfung zu bestehen.
Unzureichend gereinigtes Abwasser kann den Sauerstoffgehalt in den aufnehmenden Gewässern verringern, Krankheitserreger transportieren, Nährstoffe einbringen und giftige Schadstoffe einleiten.
Die USGS weist darauf hin, dass verrottende Feststoffe Sauerstoff verbrauchen, den Wasserpflanzen und -tiere benötigen, während Abwasser zudem Krankheitserreger und Metalle in die Umwelt einbringen kann.
Die Behandlung trägt zum Schutz bei:
Außerdem kann es Abwasser in eine Ressource umwandeln.
Wenn Abwasser ausreichend gereinigt wird, können Industrie und Kommunen wiederaufbereitetes Wasser nutzen, anstatt vollständig auf die Frischwasserversorgung angewiesen zu sein.
Dadurch wird Abwasser nicht mehr als Entsorgungsproblem, sondern als potenzielle Ressource betrachtet.
Die drei Hauptstufen sind die Vorbehandlung, die Zweitbehandlung und die Drittbehandlung. Bei der Vorbehandlung werden absetzbare Feststoffe entfernt, bei der Zweitbehandlung werden biologisch abbaubare Schadstoffe mithilfe biologischer Prozesse beseitigt, und die Drittbehandlung dient der weitergehenden Reinigung, beispielsweise durch Filtration, Nährstoffentfernung und Desinfektion.
Das Screening wird in der Regel eher als Vorbehandlung denn als Primärbehandlung eingestuft.
Es filtert große Gegenstände heraus, bevor das Abwasser in die Vorklärung gelangt.
Es gibt keine einzelne Phase, die am wichtigsten ist.
Jede Stufe dient dem Schutz oder der Vorbereitung der nächsten. Die Vorreinigung reduziert die Feststoffbelastung, die biologische Zweitbehandlung beseitigt organische Verunreinigungen, und die Drittbehandlung erfüllt strengere Anforderungen an das Abwasser oder an dessen Wiederverwendung.
Die Zweitbehandlung ist im Wesentlichen ein biologischer Prozess.
Mikroorganismen bauen biologisch abbaubare Schadstoffe im Abwasser ab. Zu den gängigen Technologien zählen Belebtschlammverfahren, Biofilmreaktoren, Sequenz-Batch-Reaktoren und MBR-Anlagen.
MBR vereint Funktionen aus beiden Bereichen.
Sein biologischer Reaktor führt die sekundäre biologische Reinigung durch, während seine Membran eine hochwirksame Fest-Flüssig-Trennung ermöglicht, wodurch ein wesentlich saubereres Abwasser entsteht als bei herkömmlicher sekundärer Klärung.
Die endgültige Einstufung nach den behördlichen Vorschriften hängt vom Behandlungsziel und den geltenden Standards ab.
Ja.
Ordnungsgemäß behandeltes Abwasser, das den vorgeschriebenen Standards entspricht, kann für Anwendungen wie Bewässerung, industrielle Prozesse, Kühlung, Reinigung und andere zugelassene Zwecke wiederverwendet werden.
Der Umfang der erforderlichen Weiterbehandlung hängt vom Verwendungszweck und den örtlichen Vorschriften ab.
Die Antwort auf die Frage “Welche drei Arten der Abwasserbehandlung gibt es?” ist einfach:
Primär → Sekundär → Tertiär
Die Planung einer zuverlässigen Anlage ist jedoch komplexer.
Bei der Vorbehandlung werden feste Stoffe entfernt.
Bei der Zweitbehandlung werden biologische Prozesse eingesetzt, um die organische Belastung zu verringern.
Die Tertiärbehandlung verbessert die Qualität des Endwassers durch fortgeschrittene Schadstoffentfernung, Membranfiltration, Nährstoffkontrolle und Desinfektion.
Jede Phase bildet die Grundlage für die nächste.
Moderne Anlagen können Technologien zudem auf neue Weise kombinieren. MBR beispielsweise vereint biologische Abwasserbehandlung und Membrantrennung. UF und RO können dann hinzugefügt werden, wenn wiederaufbereitetes Wasser oder eine Wiederverwendung in höherer Qualität erforderlich ist.
Für EPC-Auftragnehmer, kommunale Projekte, Industrieanlagen, Umwelttechnikunternehmen und Systemintegratoren hängt der optimale Prozess daher von den Abwassereigenschaften, den Einleitungsgrenzwerten, den Wiederverwendungszielen, dem Platzbedarf, dem Automatisierungsgrad und den Betriebskosten ab.
Als Hersteller und technisch ausgerichteter Anbieter von MBR-Membranen, UF-Membranen, RO-Membranen, EDI-Modulen, Kläranlagen und integrierten Membransystemen betrachten wir jedes Projekt aus der Perspektive des gesamten Prozesses – und nicht nur aus der Perspektive eines einzelnen Produkts.
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