Elemente und Moleküle, Schulbuch

125 6.3 WaSSer Faulturm Verbrennungs- ofen Klärschlamm Methan Rauchgas ausgefaulter Klärschlamm Asche Deponie Abb. 125.1: Verarbeitung von Klärschlamm Abb. 125.2: Industrielle Kläranlage – („Hochbiologie“) ■ 125.1: Erkundig dich in deiner Heimatgemein- de, wie dort die Abwässer geklärt wer- den! ■ 125.2: Welches Ion gelangt bei der Phosphatfäl- lung anstelle des Phosphat-Ions ins Ab- wasser? ÜBUNGeN der Kläranlage dienen (Pumpen, Rührwerke, Kompressoren). Der ausgefaulte Schlamm wird weiter entwässert, das anfallende Schlammwasser wieder dem Vorklärbecken zugeführt. So behandelter Schlamm aus vor allem häuslichen Abwässern kann als Düngemittel eingesetzt werden. Ist das Abwasser durch gewerbliche Einleiter mit Schwermetallen belastet, so muss der Schlamm deponiert oder verbrannt werden. Dazu ist eine weitere Entwässerung not- wendig. Die dazu nötige Energie wird weitgehend durch die Verbrennungs- wärme gedeckt. (Abb. 125.1) Zu diesem System der Klärung gibt es zahlreiche Varianten. Bei kleineren Ab- wassermengen kann eine Klärung über den Wurzelraum von Sumpfpflanzen erfolgen (Pflanzenkläranlagen). In manchen Fällen ist es günstiger, ohne Vorklärung, aber mit zwei biologi- schen Stufen zu arbeiten, wobei in der ersten, hoch belasteten Stufe eine Adsorption vieler organischer Verunreinigungen an die Belebtschlammflocke erfolgt (Adsorptionsbelebungsverfahren). Statt Luft kann reiner Sauerstoff verwendet werden, was zu einem rascheren Abbau und damit zu kürzerer Verweilzeit führt. Durch das dabei verwendete geschlossene System vermeidet man Geruchsbelästigungen. Kläranlagen haben einen ziemlich hohen Platzbedarf. Daher wurden vor allem von der deutschen chemischen Industrie neue Systeme entwickelt (Tiefstrom- belüftungsanlagen mit bis zu 200 m tiefen Schächten, Bayer-Turmbiologie und der Biohochreaktor von Hoechst). Allen diesen Systemen ist gemeinsam, dass sie geschlossen sind (keine Geruchsbelästigung) und dass der Prozess genau kontrollierbar und optimierbar ist. Solche großindustriellen Kläranlagen ent- sorgen auch das Abwasser der angrenzenden Kommunen mit. (Abb. 125.2) Ein Problem für konventionelle Kläranlagen sind Salze. Sie werden von den Bakterien nicht aufgenommen und verbleiben großteils im geklärten Wasser. Stickstoffhältige Salze können in einem Belebungsbecken mit guter Luftfüh- rung zu Nitraten oxidiert werden (Nitrifikation). Durch Einbau sauerstofffrei- er Bereiche in das Belebungsbecken kann das Nitrat von Mikroorganismen als Sauerstoffträger herangezogen werden. Durch diese biogene Denitrifika- tion wird der Stickstoff in seine elementare Form überführt und entweicht. Phosphate können gefällt werden. Dies erreicht man durch Zugabe von Eisen- oder Aluminiumsalzen, die schwer lösliche Phosphate bilden. (Kap. 5.2) In konventionellen Anlagen werden diese Fällungsmittel entweder in den Zulauf oder in den Ablauf der Belebungsstufe zugegeben. Dadurch erreicht man eine Phosphatentfernung von 70 – 80 %. Bessere Wirkungsgrade erzielt man mit einer 3. Reinigungsstufe. Dazu sind weitere Fällungs- und Absetzbecken er- forderlich. Durch die Phosphatfällung und die Zugabe von Flockungsmitteln kann man nicht nur 98 % des Phosphates entfernen, sondern erreicht auch eine weitgehende Abscheidung von Bakterien, Viren und kolloidal gelösten Stoffen, die sich der biologischen Reinigung entzogen haben. In Österreich sind Kläranlagen mit einer 3. Reinigungsstufe bislang leider nicht in Betrieb. Die größte Kläranlage Österreichs ist die Hauptkläranlage der Stadt Wien in Simmering. Sie wurde in den Jahren 2000 bis 2005 auf eine Entsorgungska- pazität von 4 Millionen Einwohnergleichwerten ausgebaut und an den aller- letzten Stand der Technik angepasst. Sie reinigt neben den häuslichen Ab- wässern auch die Abwässer von Gewerbe- und Industriebetrieben. Die Anlage wurde als zweistufige biologische Kläranlage nach dem Bele- bungsverfahren ausgebaut. In der ersten biologischen Stufe wird der Großteil der organischen Verschmutzung abgebaut, in der zweiten biologischen Stufe werden die Stickstoffverbindungen nitrifiziert und denitrifiziert. Der organi- sche Kohlenstoff wird mit diesem Verfahren zu mehr als 95 % eliminiert, der Stickstoffentfernungsgrad liegt bei 85-90 %. Phosphate und organischer Phosphor werden durch Zugabe von Eisensalzen zu mehr als 91 % aus dem Abwasser entfernt. Der anfallende Klärschlamm wird sofort entwässert und in der Klärschlammverbrennung der Fernwärme Wien in Wirbelschichtöfen mit Rauchgasreinigung verfeuert. Die Asche wird deponiert. Druckluft Abwasser Gereinigtes Abwasser Abluft Überschuss- schlamm Rücklauf- schlamm Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv