Biologiebecken 5 + 6

Die technische Ausrüstung Belebtschlammbecken 5 + 6:

Kennzahlen Biologiebecken 5 und 6 nach der Sanierung im Betriebsjahr 2016

Bilder Inbetriebnahme nach der Erneuerung der Streifenbelüfter im Biologiebecken 6

Angeschlossene Streifenbelüfter im Hochlastteil Belebtschlammbecken 6 am 11.07.2016	Biologie Drehkolbengebläse 3 mit offener Schallschutzhaube am 18.07.2016	Biologiebecken 6 Inbetriebnahme und Kontrolle Streifenbelüfter Niederlast am 18.07.2016

Was passiert in den Biologiebecken 5 + 6

In diesen 2 Biologiebecken läuft die künstlich verstärkte Selbstreinigung des Abwassers ab. Die Biomasse wird mit Luftsauerstoff versorgt, wodurch eine schnelle Abwasserreinigung durch biochemischen Abbau erzielt wird.
Biologische Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren sind Anlagen bei denen auf engstem Raum durch Belüften grosse Mengen von Belebtschlamm mit genügend Luftsauerstoff versorgt und gleichzeitig in der Schwebe gehalten wird.

Unsere zwei Belebtschlammbecken 5 + 6 werden zur Nitrifikation genutzt.
In diesen zwei Becken werden hauptsächlich die 3 Grundstoffe Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Phosphor (P) in ihrer Zusammensetzung verändert. Hier oxidieren Bakterien die organischen Abwasserinhaltsstoffe mit Hilfe von Sauerstoff, aus der zugeführten Luft, zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O).
Der Abbau des Stickstoffes erfolgt in zwei Verfahrensstufen der Nitrifikation in den Belebungsbecken 5 + 6 und der vorgeschalteten Denitrifikation in den Belebungsbecken 1 - 4. Die Elimination (Teilentfernung) des Phosphor wird mit der Simultanfällung erreicht. Bei beiden Verfahrensschritten wird mit Sauerstoff (aerob) oder ohne Sauerstoff (anaerob) eine biochemische Stoffumwandlung erreicht. Erfolgt diese Stoffumwandlung durch Lebewesen zum Beispiel Bakterien (Belebtschlamm, Frischschlamm), so werden diese Abläufe biochemische Prozesse genannt. Um diese Prozesse verstehen zu können, sind Kenntnisse der wesentlichen Grundlagen der Chemie notwendig.

Biologische Abwasserreinigung

Eigentlich biochemische Abwasserreinigung, da neben biologischen Abbauprozessen parallel dazu auch chemische Reaktionen stattfinden. In der Abwasserreinigung besteht zudem das Problem, dass viele Abbauschritte und somit Metabolite nicht immer ausreichend bekannt sind. Metabolite sind Abbauprodukte eines biochemischen Abbaus sowie die Abbauzwischenprodukte.

Die im Abwasser enthaltenen organischen Verbindungen werden in der biologischen Abwasserreinigung einem Abbauprozess (Sekundärstoffwechsel) zugeführt. Der Abbau erfolgt im Wesentlichen durch Mikroorganismen. In Verbindung mit gelöstem Sauerstoff bei aeroben Abbauvorgängen. Oder unter Sauerstoff Ausschluss bei anaeroben Prozessen. Dabei entstehen durch Umwandlungsprozesse anorganische Verbindungen und Biomasse.

Das am häufigsten angewandte Verfahren in der biologischen Abwasserreinigung ist das Belebtschlammverfahren. Kontinuierlich durchflossene Biologiebecken, mit einem vorgeschalteten Vorklärbecken und nachgeschalteten Nachklärbecken eignen sich am besten für die aeroben Abbauvorgänge.

Die biologische Abwasserreinigung erfolgt in der Regel ohne Störungen oder Probleme. Solange die Kleinstlebewesen vor Säuren, Laugen und Giftstoffen geschützt sind und ihnen mit dem Abwasser stets neue Nahrung und genügend Sauerstoff zugeführt wird. In ausreichend bemessenen und sorgfältig betriebenen mechanisch-biologischen Kläranlagen können Abwässer so weit gereinigt werden, dass Fische im Vorfluter leben können.

Optimale Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen

Um die oben aufgeführten Verfahrensabläufe optimal ablaufenzulassen, muss für ein optimales Wachstum der Mikroorganismen, auch ein möglichst ausgewogenes Nährstoff-Angebot vorhanden sein. Auf Grund der chemischen Zusammensetzung der Mikroorganismen sollten die folgenden Stoffverhältnisse im vorgeklärten Abwasser vorhanden sein:

BSB₅  :  Ammonium (NH₄)  :  Phosphor (POP₄)  =   50   :   4   :   1

Leider kann dieses optimale Verhältnis durch den Betreiber der Abwasserreinigungsanlage nur wenig beeinflusst werden.

Aerobe Abbauvorgänge

Aerobe Abbauvorgänge sind biochemische Umwandlungsprozesse, bei denen der im Wasser gelöste Sauerstoff durch die vorhandenen Bakterien verbraucht wird. Um den Abbauvorgang aufrecht zu erhalten muss daher immer genügend Sauerstoff zugeführt werden. Die aerobe Abwasserreinigung erfolgt in der Belebungsanlage durch Mikroorganismen unter Zuführung von Luft-Sauerstoff. In der Abwasserreinigung muss den Mikroorganismen ausreichend Luftsauerstoff zugeführt werden, damit sie möglichst schnell viele Schadstoffe abbauen. Um dies zu erreichen werden Streifenmembranbelüfter am Boden des zu belüftenden Biologiebeckens angebracht. Diese sind in der Lage Millionen von feinperligen Blasen zu erzeugen. Für die Erzeugung der benötigten Prozessluft ist ein enormer Energieaufwand nötig.

Allerdings vermehren sich die Bakterien dabei und es wird aus einem Teil ihrer organischen Substanz neue Biomasse. Die Biomasse in einer gut funktionierenden Abwasserreinigung muss konstant gehalten werden. Dieses Ziel erreicht das Betriebspersonal indem es zu jedem Zeitpunkt weiss, wie viel Belebtschlamm in welchen Biologiebecken vorhanden ist. Um die Belebtschlammmenge in den verschiedenen Biologiebecken konstant zu halten, muss aus dem jeweiligen Becken soviel Belebtschlamm als Überschussschlamm aus der Anlage abgezogen werden, wie zuwächst.

Bakterien

Bakterien spielen bei der biologischen Reinigung von Abwasser eine herausragende Rolle. Sie bewerkstelligen vielfältige Stoffumwandlungsreaktionen. Als deren Ergebnis können Wertstoffe wie Methangas (CH₄) entstehen. Aus der übrigen Biomasse (Klärschlamm), organische Endprodukte wie Essigsäure (CH₃) oder mineralische Endprodukte wie Kohlendioxid oder Kohlensäure (CO₂), Stickstoff (N₂) oder Wasser (H₂O). Jede Bakterienart hat spezielle Stoffwechselfähigkeiten, die genutzt werden können. Aber auch Milieuansprüche, die befriedigt werden müssen, um die speziellen Fähigkeiten der Art auszunutzen.

Bakterien bestehen gemessen am Trockengewicht zu 70 bis 85% aus Wasser und der Rest zu 50% aus Proteinen. Die Zellwand macht 10 bis 20% aus, die DNS 3 bis 4%, die RNS 10 bis 20%. Dazu kommen Lipide und andere Substanzen mit ca. 10%.

Belebtschlamm (Biomasse)

Die bei der aeroben biologischen Abwasserreinigung durch den Abbau der Abwasserinhaltstoffe im Belebungsbecken gebildete Biomasse samt anorganischen und organischen Anteile, wird als Belebtschlamm bezeichnet. Der Belebtschlamm liegt in der Regel in Form von Flocken vor, die neben lebender und toter Biomasse organische und mineralische Anteile enthalten. Belebtschlammflocken bestehen im Idealfall aus einem bräunlich gefärbten mineralischen Kern, in dem anaerobe Bedingungen herrschen und aus einer biologisch aktiven, aeroben grauen Randzone aus Mikroorganismen. Das Sedimentationsverhalten der Belebtschlammflocken ist von grosser Bedeutung für die Funktion der biologischen Reinigungsstufe. Damit die Biomasse ohne Probleme vom gereinigten Abwasser getrennt und nach Bedarf als Rücklaufschlamm in die Biologiebecken zurückgeführt werden kann, müssen die Flocken gut absetzbar sein.

Gut absetzbarer Belebtschlamm Schlammvolumenindex ISV von kommunalem Abwasser 80-120 ml/g.

Schlecht absetzbarer Belebtschlamm oder Blähschlamm Schlammvolumenindex ISV grösser 150-200 ml/g.

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