Abwasserreinigung – wie sie funktioniert

 in Uncategorized

Jeder Bundesbürger verbraucht täglich 130 bis 150 Liter Wasser. Er nutzt es zum Duschen, Baden, Waschen und für die Toilettenspülung. Dadurch entsteht eine große Menge Schmutzwasser, das meist über Abwasserrohre zur nächsten Kläranlage geleitet wird. Was die Abwasserreinigung genau ist und welche Punkte Sie unbedingt beachten sollten, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Was versteht man unter Abwasserreinigung?

Als Abwasserreinigung bezeichnet man sämtliche Verfahren, die zur Beseitigung fremder Stoffe im Abwasser beitragen. Abwasser aus Häusern, öffentlichen Gebäuden und Gewerbebetrieben enthält organische und chemische Verbindungen, Schwermetalle, Medikamentenrückstände und Feststoffe. Zu diesen gehören beispielsweise Plastiksplitter, Toilettenpapier und Küchenabfälle. Die Fremdstoffe dürfen unter keinen Umständen in die Gewässer und ins Grundwasser gelangen. Daher muss das Schmutzwasser zuvor einer Abwasserreinigung unterzogen werden. Diese erfolgt in technischen Anlagen mithilfe mechanischer, biologischer und chemischer Verfahren. Das geklärte Abwasser leitet man dann in spezielle Gewässer (Vorfluter) oder mittels Versickerung ins Grundwasser.

Abwasser ist die Sammelbezeichnung für verschiedene Arten verunreinigten Wassers, die über Rohre vom Entstehungsort abgeleitet werden. Dazu gehören hauptsächlich Niederschlagswasser aus der Regenrinne und Schmutzwasser aus dem Haushalt (Waschwasser, Spülwasser, Fäkalien). Das Abwasser wird über unterirdische Rohrleitungen in die Kläranlage transportiert. Dort entfernt man in mehreren Reinigungsstufen sämtliche Fremdstoffe. Zu diesen zählen

  • organische Verbindungen (Eiweiße, Fette, Kohlenhydrate und andere Stickstoff- und Phosphorverbindungen)
  • Zehrstoffe (Glukose, Harnsäure)
  • Schadstoffe (Schwermetalle, Gifte, pathogene Mikroorganismen, Arzneimittel, Mikroplastik)
  • störende Stoffe (Sand, Ton, Salze)

Die biologisch abbaubaren Zehrstoffe und organischen Verbindungen verringern den Sauerstoffgehalt im Gewässer und können so ein verstärktes Algenwachstum bewirken. Außerdem kommt es durch sie oft zu störender Geruchsbildung.

Wie funktioniert Abwasserreinigung?

Abwässer aus Privathaushalten werden meist in kommunalen Kläranlagen gereinigt. Haushalte, die nicht an die öffentliche Kanalisation angeschlossen sind, verfügen heute oft über eigene biologische Kleinkläranlagen. Dies ist beispielsweise in abgelegenen Ortschaften der Fall. Bei den privaten Kleinkläranlagen sind neben den heute üblichen biologischen Klärwerken mit belüfteter Reinigungsstufe noch veraltete unbelüftete Systeme im Einsatz. Schmutzwasser aus Industriebetrieben wird in speziellen Kläranlagen aufbereitet.

Funktionsweise einer Kläranlage

Die moderne Kläranlage reinigt die Abwässer in drei Stufen. Die Vorklärung umfasst die mechanische Abwasserbehandlung. Bei dieser ersten Reinigungsstufe werden größere feste Stoffe durch mechanische Vorrichtungen wie Rechen und Sandfang aus dem Schmutzwasser gefischt. Die Abwasserbehandlung wird durch eine mechanische Entwässerung (Rechengutpresse) und anschließende Entsorgung fortgeführt. Der Sand setzt sich im Sandfang ab. Man wäscht ihn dann mechanisch in der Sandfanganlage. Anschließend lässt er sich wiederverwerten. Die feineren Feststoffe sinken auf den Boden des Vorklärbeckens und bilden dort den Klärschlamm. Dieser fließt über Leitungen abt, wenn er im Becken eine bestimmte Höhe erreicht hat. Danach entwässert man ihn und führt ihn dem Faulturm zur Wiederverwertung zu. Die Schwebstoffe leitet man über Überläufe ins zweite Klärbecken.

Während der zweiten Reinigungsstufe (biologische Abwasserreinigung) erfolgt der Abbau löslicher organischer Substanzen durch Bakterien. Der Abbau von Fäkalien, Essensresten und organischem Schmutz aus der Wäsche durch Bakterien ist nur unter Sauerstoffzufuhr möglich. Dieser wird als Druckluft direkt ins Abwasser geleitet. Die Bakterien verdauen Kohlenstoff und setzen dabei Wasser und CO2 frei. Außerdem erzeugen sie durch den Abbau biologischer Substanzen Energie. Da sie immer genügend Nahrung haben, vermehren sie sich dementsprechend stark und bilden den Belebtschlamm. Auf dieser Stufe der Abwasserbehandlung befinden sich nur noch 5 bis 10 % organische Substanzen, Phosphor- und Stickstoffverbindungen im vorgeklärten Wasser. Dieser Rest wird in der dritten Reinigungsstufe nahezu vollständig aus dem Wasser entfernt.

Sie umfasst die Verstoffwechselung von Stickstoff durch bestimmte Bakterienarten. Den Phosphor eliminiert man durch ein chemisches Verfahren. Zur Fällung verwendet man meist Aluminiumchlorid oder Eisensulfat. Diese Metallverbindungen machen den Phosphor wasserunlöslich, sodass er auf den Boden sinkt. Anschließend kann man ihn entsorgen. Manche Klärwerke filtern noch zusätzlich mit Aktivkohle Hormon- und Arzneimittelreste aus dem gereinigten Wasser. Zur Abtötung krank machender Mikroorganismen und Neutralisierung von Medikamenten setzt man vereinzelt Ozon ein.

Kleinkläranlagen

Für die wesentlich kleineren privaten Kläranlagen gelten besondere gesetzliche Vorgaben. Die biologischen Systeme funktionieren beispielsweise mittels Festbett- oder SBR-Verfahren, als Membranbelebungsreaktor oder Pflanzenkläranlage. Nach der biologischen Klärung leiten die Betreiber das Wasser in einen Vorfluter oder über Kanäle in die Vorflut. Biologische Kleinkläranlagen haben eine ähnliche Funktionsweise wie kommunale Abwasserreinigungsanlagen. Jede Stufe der Reinigung wird in einer eigenen Kammer umgesetzt. Ist die biologische Anlage außer zum Abbau von Kohlenstoff (Reinigungsklasse C) noch zum Abbau von Harnstoff und Eiweißen zu Nitrat geeignet, entspricht sie den Vorgaben für die Reinigungsklasse N.

Systeme, die mit dem Festbettverfahren arbeiten, erzeugen einen bakteriellen Biofilm, während bei SBR-Anlagen die Mikroorganismen im Abwasser schwimmen. Der für die biologische Reinigungsstufe benötigte Sauerstoff wird durch Einleiten von Luft ins Schmutzwasser zugeführt. Bei den Kleinkläranlagen werden Biofilm und Klärschlamm teilweise in die Vorklärkammer (erste Stufe) zurückgeleitet. Das zu 95 % gereinigte Wasser fließt dann über die Bodenoberfläche ab oder gelangt über Pumpen in die Kanalisation.

Besonders leistungsfähige vollautomatische Kleinklärwerke nehmen noch zusätzlich eine Denitrifikation (Reinigungsklasse D), Phosphatbeseitigung (Reinigungsklasse +P) und Hygienisierung (Reinigungsklasse +H) vor. Diese speziellen Anforderungen gelten üblicherweise für Systeme, die in Trinkwasserschutzgebieten Verwendung finden. Übrigens: Wissenschaftler fordern seit Jahren die Einführung einer vierten Behandlungsstufe bei öffentlichen und privaten Klärwerken. Der Grund: Mindestens hundert Arzneimittel lassen sich im Schmutzwasser nachweisen. Diese gelangen über die Gewässer ins Trinkwasser und in die Nahrungsmittel.

Was bringt eine Abwasserreinigung?

Ziel der Abwasserreinigung ist die Wiederherstellung der normalen Wasserqualität. Auf diese Weise verhindert man die Verschmutzung öffentlicher Gewässer durch ein Übermaß an eingeleiteten Nährstoffen und schädlichen Substanzen. Daher müssen auch industrielle Direkteinleiter bestimmte Grenzwerte einhalten. Bei Phosphor sind dies 2 mg/l, bei Stickstoffverbindungen 18 mg/l: Nur sauberes Wasser eignet sich als Trinkwasser.

Die im Klärschlamm der Anlagen lebenden Mikroorganismen reinigen das zugeführte Wasser nicht nur: Man kann sie sogar zur Stromerzeugung nutzen. Wie Wissenschaftler vor einigen Jahren feststellten, erzeugen metallreduzierende Bakterien Energie und fungieren als mikrobielle Brennstoffzellen. Sie produzieren beim Abbau der Schwermetalle Elektronen. Besiedeln Massen dieser Mikroorganismen Elektroden, fließt an diesen Strom. In 10 bis 20 Jahren sollen sie dann als große Biozellen den im Klärwerk benötigten Strom herstellen.

Auf 70 % Trockenmasse entwässerter Klärschlamm hat eine kohleartige Konsistenz. Daher eignet er sich schon heute zur Energieerzeugung durch Verbrennung. Die hydrothermale Karbonisierung spart gegenüber herkömmlichen Trocknungsverfahren 80 % Strom. Außerdem muss man bei seiner Wiederverwertung nur noch 25 Prozent des im Klärwerk anfallenden Faulschlamms entsorgen. Das bei der Entwässerung zurückbleibende Schlammwasser erzeugt Faulgas (Biogas) und lässt sich darüber hinaus zur Rückgewinnung von Phosphor nutzen. Die energiearm erzeugte Biomasse ersetzt zukünftig den aufwendig getrockneten Klärschlamm als Ersatz für fossile Brennstoffe.

Worauf muss man bei der Abwasserreinigung achten?

Bei der Abwasserreinigung unterscheidet man zwischen normalem Schmutzwasser, das in Wohngebäuden anfällt, und gewerblichem Abwasser, das während der Fertigung entsteht. Ersteres erfordert normalerweise keine gesonderte Behandlung. Abwässer aus Industrie- und Gewerbebetrieben beinhalten jedoch meist noch problematische Stoffe. Diese laufen zuvor in speziellen Vorrichtungen (Abscheidern) zusammen. Anschließend kommt es zur Trennung vom restlichen Abwasser.

Gastronomische Betriebe beispielsweise müssen ihr Schmutzwasser in Rohre ableiten, in denen sich ein Fettabscheider befindet. In dieser Vorrichtung sammeln sich sämtliche fettigen und sonstigen Speiseabfälle, bevor das Wasser zur Reinigung in die Kläranlage gelangt. Abwasserrohre an Tankstellen müssen mit Öl- und Benzinabscheidern ausgestattet sein. In der Metallindustrie fallen anorganische Verbindungen an, in Brauereien organische Stoffe. Mithilfe spezieller Verfahren erfolgt die Entfernung aus dem Schmutzwasser.

Die gewerbliche Abwasserreinigung erfolgt entsprechend den besonderen Eigenschaften des verunreinigten Wassers und dem Standort der Anlage. Membranverfahren machen eine Wasserwiederverwendung möglich, weil sie den hohen Anforderungen an die Wasserqualität entsprechen. Produzierende Unternehmen sind daran interessiert, die im Abwasser enthaltenen Wertstoffe zurückzugewinnen. Bei der Dekantierung trennt man die im Industrieabwasser befindlichen unterschiedlich großen Schmutzpartikel mit Rotationssieben durch Zentrifugalkraft. Sind im Schmutzwasser viele verschiedene Schwermetalle enthalten, wendet man die Hydroxidfällung an. Die entstandenen Metallsulfide lassen sich dann unproblematisch aus dem Wasser entfernen.

Letzte Beiträge

Hinterlassen Sie ein Kommentar!

Pin It on Pinterest

Share This
Warum die grüne Energie die Energie der Zukunft ist erfahren Sie in diesem Beitrag.Die Industrieabwasserbehandlung ist noch umfassender als die Klärung herkömmlicher Abwässer aus Privathaushalten. Weitere Informationen bekommen Sie hier.