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Biologische Abwasserreinigung – Erste Ergebnisse bei der Entwicklung eines neuen biologischen Reinigungsverfahrens

Die Hauptprobleme bei der biologischen Abwasserreinigung

Die große Herausforderung bei der biologischen Abwasserreinigung (Oxidation und Nitrifikation) ist die Intensivierung des natürlichen Reinigungsprozesses.

Eine weitere Intensivierung ist möglich, indem den Organismen Oberflächen (Trägermaterialien) zur Verfügung stehen, auf denen sie wachsen können (Biofilmbildung). Belüftete und getauchte Festbettreaktoren (FBR) nutzen diesen Ansatz. Im Gegensatz zu klassischen Klärverfahren, wie der Belebtschlammbiologie, erreicht diese Technologie eine höhere Keimkonzentration. Membranbioreaktoren (MBR) sind hier nicht geeignet, da die immobilisierten Mikroorganismen fest installierte Wachstumsträger benötigen, die einen stabilen und verstopfungsfreien Prozess gewährleisten.

Mit keiner der genannten Methoden lässt sich die Zusammensetzung der Biomasse und die damit verbundene Stoffwechselleistung gezielt beeinflussen. Andererseits stellen Abwässer, bei denen der Stickstoffgehalt überproportional hoch ist, die Kläranlagenbiologie vor eine unlösbare Aufgabe.

Diese Herausforderungen haben vor allem landwirtschaftliche Betriebe, bei denen vermehrt Gülle, Gärreste und Oberflächenabwässer anfallen. Aufgrund der Sättigung der landwirtschaftlichen Flächen mit stickstoffhaltigen Verbindungen fehlen den Landwirten und Anlagenbetreibern die Möglichkeiten, diese Abfälle zu entsorgen. Die Düngemittelverordnung begrenzt den Stickstoffeintrag pro Fläche.

Forschungsprojekt ClearFox® BioComps – neue biologische Abwasserreinigungstechnologie in der Entwicklung

Ziel dieses Forschungsprojektes war die Entwicklung und Herstellung eines intensiven Nitrifikationsmoduls. Dabei handelte es sich um ein innovatives, biologisches Reinigungsverfahren für Abwässer, die eine ungünstige Zusammensetzung aufweisen. Diese Abwässer lassen sich nicht mit den üblichen Verfahren verarbeiten. Das Verfahren basiert auf der Entkopplung des limitierenden Stoffwechsels, sodass es sich, unabhängig von den anderen Klärtechnologien, einfach integrieren lässt. Die Universität Bayreuth entwickelte dafür eine Biokomposittechnologie. Fasern, die in einer speziellen Form vorliegen, stabilisieren die Mikroorganismen. Ihre Nährstoffversorgung ist dadurch optimiert, zudem sind sie vor rauen Umwelteinflüssen wie hohen Salzbelastungen geschützt.

In Kombination mit dem bewährten FBR entwickelte die PPU Umwelttechnik GmbH eine völlig neue Reinigungstechnologie.

Erste Ergebnisse des Forschungsprojekts ClearFox® BioComps

Die ersten Ergebnisse aus den Versuchen in der PPU-Laboranlage lagen vor. Dabei erarbeitete das ClearFox®-Team relevante Parameter wie Beladung, Konzentrationen, Abfluss und Belüftung für den Betrieb. Die Forschungsabteilung nutzte verschiedene Abwasserzusammensetzungen auf Basis von synthetischem Abwasser nach DIN 38412 Teil 26. Sie stellte verschiedene Nitritkonzentrationen ein, um die Nitritbehandlungsrate des Festbettes im Vergleich zur Bikomponentenfaser zu testen.

Auch andere Industriebereiche profitieren von dieser neuen, biologischen Abwasserreinigungstechnologie

In einem nächsten Schritt überprüfte das ClearFox®-Team die Umsetzung des Verfahrens in einer Pilotanlage. Hier testeten die Verfahrenstechniker den gesamten Prozess der Abwasserreinigung auf Basis der Laborversuche. Die Ergebnisse daraus nutzten sie  später für den tatsächlichen Einsatz, auch in anderen Industriezweigen. Dies sind neben landwirtschaftlichen Betrieben auch Unternehmen, in denen komplexe Abwässer mit einer, für die Mikroorganismen unausgewogenen Nährstoffzusammensetzung anfallen. Darüber hinaus ermöglicht die schützende Polymerfaser auch die Behandlung von Abwässern mit wachstumshemmenden Verunreinigungen, wie hohen Salzgehalten aus Ölbohrungen.

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