Was kommt ins Abwasser?
Haushalt
Körperpflege + Hygiene:
Haare, Kot, Urin, Shampoo, Seife, Creme, Toilettenpapier, usw.
Spülabfälle:
Öl, Speisereste, Spülmittel
Wäsche waschen:
,,Schmutz" = Fett, Blut, Salz, Waschmittel
Betriebe:
Fett (Metzger), Mehl (Bäcker), Molke (Milchhof), Reinigungsmittel (alle)
Oberfläche:
Zeitungspapier, Zigarettenstummel, Kunststofffolien (Verpackungen), Sand, Laub, kleine Holzstücke, Streusalz, Regenwasser von Dächern und Straßen
Was soll aus dem Abwasser werden?
Trinkwasser
Hausarbeiten.de - Klaeranlage
Reinigung des Abwassers in einer 3-stufigen Kläranlage
1. Mechanische Reinigungsstufe - entfernt ungelöste Abwasserinhaltsstoffe
Durchlauf durch eine Rechenanlage >Grobrechen: größere Gegenstände z.B. Plastiktüten, Tierkadaver einrechen: Fremdkörper bis etwa Streichholzgröße
im Sandfang sinken schwere Stoffe bis zur Größe kleiner Steinchen zu Boden
im Vorklärbecken (dunkelblau) setzen sich 20 - 30% der Schwebstoffe ab und bilden eine Schlammschicht
2. Biologische Reinigungsstufe (grün) - entfernt gelöste Abwasserinhaltsstoffe
- im Belebtschlammbecken befinden sich spezialisierte aerobe Bakterien und Protozoen (der sog. Belebtschlamm), die sich von gewässerbelastenden organischen Stoffen (Kohlenstoffe, Phosphor und Stickstoff aus Waschmitteln oder Dünger) ernähren
- im Nachklärbecken (hellblau) werden die abgesetzten Stoffe und der überschüssige Belebtschlamm vom Reinwasser getrennt; ein Teil des Belebtschlammes wird ins Belebtschlammbecken zurückgeführt, um erneut Bakterien zu ,,züchten" und der andere Teil kommt mit dem Schlamm aus dem Vorkärbecken in Faultürme _ besser: Nachklärung wird durch Mikrofiltrationsstufe ersetzt, um den Anteil an Schwebstoffen und Mikroorganismen sehr gering zu halten, so dass eine idealere Voraussetzungen für eine weitergehende Aufbereitung des Reinwassers gegeben ist, aber im Moment sind die Investitions- und Betriebskosten noch zu hoch für diese Entwicklung
- in Faultürmen (braun) wird der Schlamm bei ca. 37°C durch anaerobe Bakterien ,,ausgefault" bis er geruchsam und chemisch-physikalisch stabilisiert ist > Wärme und Methangas (Energiequelle) werden erzeugt und ausgefaulter Schlamm kann als Dünger verwendet werden
>>>die Abfallstoffe sind zu etwa 90% entfernt, doch enthält das Abwasser immernoch gelöste Salze (z.B. Phosphate, Nitrate), die wie Dünger auf die Algen im Gewässer wirken können
3. Chemische Reinigungsstufe - entfernt einige der gelösten Salze
- durch ausflockende Fällungsmittel lassen sich bis zu 90% der Phosphate aus dem Abwasser entfernen
- durch Experimente versucht man auch die Nitrate zu entfernen, indem denitrifizierende Bakterien die Nitrate zu molekularem Stickstoff verarbeiten
- Industrien haben zusätzliche Reinigungsverfahren speziell für ihre Abwässer
>>>das gereinigte Wasser wird ins Gewässer (Vorfluter) geleitet
Großeinleiter
- Industriebetriebe müssen Starkverschmutzerzuschläge zahlen und fördern dadurch die Erweiterung von Kläranlagen, d.h. sie haben eine finanzielle Belastung im nicht-produktiven Bereich
- Alternative: anaerobe innerbetriebliche Vorreinigung (>weniger Energiebenötigung >Gewinnung von Biogas >hohe Stoffumsatzrate: 80 - 90% werden abgebaut >wenig Überschuss-Schlamm, dessen Nachbehandlung normalerweisemit hohem Energie- und Kostenaufwand verbunden ist)
- Nach der Vorreinigung wird das gereinigte Wasser entweder direkt in kommunale Kläranlagen geleitet oder es wird z.B. als Reinigungswasser wiederverwendet
Abwasserreinigung durch Sonnenlicht
- 1996: erste Experimente an der Plataforma Solar de Almería/Spanien nach zahlreichen Laborversuchen
- bei diesen Laborversuchen fand man heraus, dass die ,,Advanced Oxidation Processes" (AOPs) das OH- Radikal zur Oxidation mit organischen Verbindungen gebrauchen, aber um dieses herzustellen benötigen sie viel Energie
- zur Verfügung standen ein zweiachsiger Parabolrinnen-Heliostat (,,Helioman") und ein feststehender Compound Parabolic Collector (CPC)
- der ,,Helioman" konzentriert das Sonnenlicht um den Faktor 10, was zu hohen Reaktionsgeschwindigkeiten führt, ist technisch aber wesentlich aufwendiger
- der CPC benutzt das Sonnenlicht ohne zusätzliche Konzentration, ist aber bei Bewölkung nicht so wirkungsvoll als Modellabwasser dienten verschiedene Lösungen, deren Schadstoffe im ,,Helioman" in weniger als 5 min. abgebaut wurden und im CPC in 10 min.; reales Abwasser wurde auf diese Weise auch mit gutem Erfolg abgebaut
Abwasserreinigung durch Pflanzenkläranlagen
- künstliche Feuchtgebiete, in denen das Zusammenspiel von biotischen und abiotischen Kräften genutzt wird >Vorbild war das Röhricht auf Nasswiesen oder Gräben
- Röhricht bietet den Mikroorganismen ein günstiges Milieu: mit seinen Wurzeln sorgt es für gute Durchlässigkeit und Durchlüftung des Bodens
- Mikroorganismen besiedeln Pflanzenwurzeln und Bodenpartikel und nutzen die Abwasserinhaltsstoffe als Substrat zum Aufbau zelleigener Biomasse; Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen werden vollständig zu CO² und N² abgebaut
- Pflanzenwurzeln entziehen dem Abwasser Nährstoffe
- Phosphor wird im Wurzelraum dauerhaft an Metalle gebunden; erst nach 10 Jahren, wenn die Bindungskapazität für Phosphor erschöpft ist, muss das Bodensubstrat der Anlage erneuert werden
- Siebwirkung des Bodens
- Lebensraum für zahlreiche Insekten und Vogelarten (Nahrungsquelle, Schutz- und Brutraum)
- bei diesen Laborversuchen fand man heraus, dass das OH-Radikal die Verschmutzungsstoffe völlig abbaut; aber um dieses OH-Radikal herzustellen, brauchte man sehr viel Energie, die man aus der Sonne bezog
Quellen:
Häufig gestellte Fragen
Was kommt ins Abwasser?
Abwasser enthält Stoffe aus Haushalten (Körperpflege, Spülabfälle, Wäsche), Betrieben (Fett, Mehl, Molke, Reinigungsmittel) und von Oberflächen (Papier, Zigarettenstummel, Plastik, Sand, Laub, Streusalz, Regenwasser).
Was soll aus dem Abwasser werden?
Das Ziel ist, Abwasser so zu reinigen, dass es Trinkwasserqualität erreicht.
Wie funktioniert die Reinigung des Abwassers in einer 3-stufigen Kläranlage?
1. Mechanische Reinigungsstufe: Entfernt ungelöste Abwasserinhaltsstoffe durch Rechenanlagen (Grobrechen und Feinrechen), Sandfang und Vorklärbecken.
2. Biologische Reinigungsstufe: Entfernt gelöste Abwasserinhaltsstoffe mithilfe von aeroben Bakterien und Protozoen im Belebtschlammbecken und Nachklärbecken.
3. Chemische Reinigungsstufe: Entfernt einige der gelösten Salze durch Fällungsmittel (Phosphate) und Versuche mit denitrifizierenden Bakterien (Nitrate).
Was geschieht mit dem Schlamm aus der Kläranlage?
Der Schlamm aus dem Vorklärbecken und dem Nachklärbecken wird in Faultürmen bei ca. 37°C durch anaerobe Bakterien "ausgefault". Dabei entstehen Wärme und Methangas (Energiequelle), und der ausgefaulte Schlamm kann als Dünger verwendet werden.
Was sind Großeinleiter und welche Rolle spielen sie?
Großeinleiter sind Industriebetriebe, die Starkverschmutzerzuschläge zahlen müssen. Sie fördern dadurch die Erweiterung von Kläranlagen oder setzen auf eine anaerobe innerbetriebliche Vorreinigung.
Was ist die anaerobe innerbetriebliche Vorreinigung?
Eine Vorreinigungsmethode für Industriebetriebe, die weniger Energie benötigt, Biogas gewinnt, eine hohe Stoffumsatzrate (80-90%) aufweist und wenig Überschussschlamm produziert.
Wie funktioniert die Abwasserreinigung durch Sonnenlicht?
Experimente an der Plataforma Solar de Almería/Spanien nutzen "Advanced Oxidation Processes" (AOPs) mit OH-Radikalen, die durch Sonnenlicht erzeugt werden. Es kommen ein zweiachsiger Parabolrinnen-Heliostat ("Helioman") und ein feststehender Compound Parabolic Collector (CPC) zum Einsatz.
Wie funktioniert die Abwasserreinigung durch Pflanzenkläranlagen?
Pflanzenkläranlagen sind künstliche Feuchtgebiete, die das Zusammenspiel von biotischen und abiotischen Kräften nutzen. Röhricht bietet Mikroorganismen ein günstiges Milieu, und Pflanzenwurzeln entziehen dem Abwasser Nährstoffe. Phosphor wird im Wurzelraum dauerhaft an Metalle gebunden.
Welche Vorteile haben Pflanzenkläranlagen?
Neben der Abwasserreinigung bieten sie einen Lebensraum für zahlreiche Insekten und Vogelarten und sind somit eine Nahrungsquelle, ein Schutz- und Brutraum.
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- Inka (Author), 2000, Die Kläranlage, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/98408
