Daniel Ballauf   Grenzstrasse 22   CH-8406 Winterthur   052 316 17 34   info@ballauf.ch   Impressum   

Wissen und Technik

Abwasser und dessen Reinigung

Einführung

Schon immer hat das Wasser auf unserer Erde eine ganz entscheidende Rolle gespielt. Für die Natur wie auch den Menschen ist Wasser lebenswichtig und wird für eine unzählige Anzahl von verschiedenen Funktionen benötigt. In unserer Zeit, mit einer stark wachsenden Bevölkerung und Industrialisierung, wird es immer wichtiger aber auch schwieriger, das überaus wertvolle Wasser vernünftig zu bewirtschaften. So haben etwa die Ausdehnung kommunaler Kanalisationsnetze, der Zusammenschluss von vielen kleinen und mittleren Gewerben zu grossen Unternehmungen und die Notwendigkeit von grossen Abfalldeponien die Abwässer derart belastet, dass deren Selbstreinigungskapazität weit überschritten wurde. Diese Entwicklung machte die Einführung von immer strenger wordenen Schutzmassnahmen nötig, um die Qualität des Wassers und die Bedürfnisse der Natur und des Menschen zu garantieren. Diese Entwicklung führte zum vermehrten Bau von Abwasserreinigungsanlagen, verbunden mit vielen Neuentwicklungen auf dem Gebiet der Reinigungsverfahren.

Entstehung und Ursprung von Abwasser

Natürliches Wasser besitzt die Eigenschaft, beinhaltende Stoffe mit Hilfe von Mikroorganismen und Sauerstoff zu Folgeprodukten abzubauen. Dieser natürliche Reinigungsvorgang, in seiner Kapazität beschränkt, erlaubt einerseits eine Vermehrung der Mikroorganismen, benötigt aber andererseits je nach Temperatur und Schadstoffbelastung bedeutende Mengen an Sauerstoff. In stehenden Gewässern, wo keine, oder nur eine ungenügende Bewegung des Wassers zustande kommt, ist der Sauerstoffeintrag aus der Luft sehr schnell ungenügend und vermag den Bedarf des mikrobiologischen Umsatzes nicht mehr zu decken. Unter solchen Bedingungen können höhere Lebewesen nicht mehr existieren, und es kommt z.B. zu Fischsterben. In der weiteren Entwicklung des Abbaues werden suspendierte Substanzen in einer sauerstoffarmen Umgebung angehäuft, was zu einem anaeroben Bakterienwachstum führt. Diese Mikroorganismen brauchen keinen Sauerstoff, bilden aber schlecht riechende und teilweise hochgiftige Stoffe. Abwässer können alle möglichen Ursprünge haben. So unterscheidet man Haushaltabwasser, Gewerbeabwasser, Abwasser der Industrie und der Landwirtschaft, Sickerwasser und Regenwasser. Auch gibt es kommunales Abwasser, entstanden durch die Vermischung von verschiedenen, oben erwähnten Abwässer in einer öffentlichen Kanalisation. Die Zusammensetzung der Abwässer kann demzufolge mehr oder weniger schädlich sein, je nach deren Ursprung und deren Benützung durch Menschen, Tiere oder Umwelt.

Schadstoffe des Abwassers

Der Reinheitsgrad eines Gewässers wird von natürlichen und industriellen Verunreinigungen beeinflusst. Normalerweise ist der Einfluss von industriellen Verunreinigungen grösser und zeitlich länger anhaltend als der von natürlichen. Je nach Art und Menge seiner Belastung, kann Abwasser ein ganzes Ökosystem zerstören und damit natürlich auch landwirtschaftliche Rohstoff- und Nahrungsmittelproduktionen gefährden. Es kann auch zu anderen, indirekten Folgen einer Verschmutzung kommen, wie etwa zum Rückgang des Tourismus in einer stark belasteten Region. Die Verunreinigung der Gewässer stammt vorallem aus kommunalen- und industriellen Abwässern und hat eine starke Beeinflussung der Eigenschaften von natürlichem Wasser zur Folge. Es ist daher ausserordentlich wichtig Abwasser zu reinigen bevor es wieder in den natürlichen Kreislauf eingeleitet oder sonstwie wiederverwendet wird. In Abwässern, die schädliche Wirkungen in Bezug auf den Menschen und die Tiere zeigen, finden sich häufig folgende giftige Substanzen: organische Lösemittel organische Halogenverbindungen organische Phosphorverbindungen Schwefelwasserstoff Cyanide Fluoride Schwermetalle, speziell Quecksilber und Cadmium pathogene Keime und lebesfähige Eier von Parasiten Daneben kommt es auch noch zu anderen unangenehmen Folgen in belasteten Gewässern durch: dauernde Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes von natürlichen Gewässern ein Absetzen von Schlamm übermässiges Algenwachstum durch Einleiten von nahrungsreichem Abwasser (Stickstoff und Phosphor) Alle diese oben erwähnten Punkte, zeigen die Wichtigkeit einer wirkungsvollen Sammlung und anschliessenden Reinigung der Abwässer. Nur so ist ein natürlicher Regenerationspro-zess des Wassers aufrecht zu halten.

Verfahren zur Abwasser-Reinigung

Die Abwasserreinigung wird normalerweise in drei Stufen

durchgeführt:

1.

mechanische Reinigung

2.

chemische Reinigung

3.

biologische Reinigung

Man spricht auch von konventioneller Behandlung.

Die Eigenschaften des behandelten Wassers und des anfallenden

Schlammes hängen vom behandelten Abwasser, sowie auch von den

zu dessen Reinigung verwendeten Verfahren ab. Generell treten

während des typischen Reinigungsprozesses verschiedene Phasen

auf:

als erstes werden verunreinigende, giftige oder wiederverwendbare Materialien vom Wasser abgetrennt und zurückgehalten anschliessend muss das behandelte Abwasser und der anfallende Schlamm einzeln weiterbehandelt werden. Gereinigtes Abwasser kann wiederverwendet, oder direkt in einen Vorfluter eingeleitet werden. Auch der Schlamm kann wiederverwendet (Landwirtschaft), zu Dünger aufgearbeitet, deponiert oder verbrannt werden. Die Gründe, die für die Wahl eines speziellen Verfahrens oder einer Verwendungsart sprechen, können von vielen Faktoren abhängen. Für kommunale Abwässer werden die Verfahren nach der jeweiligen Abwasserbehandlungsmethode eingeteilt, unabhängig von der gewählten Schlammbehandlung. Für industrielle Abwasser haben die Behandlungsverfahren normalerweise das Ziel, wertvolles Material zurückzuhalten und einer Wiederverwendung zur Verfügung zu stellen. Dies ist der Grund dafür, dass die angewendeten Verfahren den industriellen Prozessen entsprechend ausgewählt werden müssen.

1. Mechanische Reinigungsstufe

Die mechanische Reinigung hat zum Zweck, die in Suspension anfallenden Feststoffe von der flüssigen Phase zu trennen. Sie begründet sich auf physikalische Eigenschaften und entspricht einem Zurückhalten des dekantierbaren Materials und dessen Stabilisierung.

2. Chemische Reinigungsstufe

Mittels einer chemischen Reinigungsstufe werden gelöste Stoffe zurückgehalten (gefällt) oder zuerst in fällbare Substanzen überführt. Man spricht von chemischer Stufe, weil man sich dabei chemischer oder physikalisch-chemischer Reaktionen bedient. Dabei werden folgende Ziele erreicht: Neutralisierung von sauren oder alkalischen Abwässern Abtrennung fester Bestandteile die mittels mechanischer Stufe nicht entfernt werden konnten Entfernung kolloidaler, normalerweise organischer Substanzen Entfernung gelöster anorganischer Substanzen Entfernung von Fett- und Ölrückständen Verbesserung des Reinigungsprozesses bei Flotations- und Filtrationsanlagen Entlastung der Biologie

3. Biologische Reinigungsstufe

In der biologischen Reinigungsstufe macht man sich die Aktivität einiger spezifischer Mikroorganismen zu Nutze. Organisches und anorganisches Material wird dabei oxidiert, oder mineralisiert. Bei totalem Abbau bildet sich Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser. Man unterscheidet zwischen Aerobiern, welche bei Gegenwart von Sauerstoff tätig sind und Anaerobiern, die sich auch bei Abwesenheit von Sauerstoff vermehren und dabei Material abbauen können.

Reinigungsgrad

Die verschiedenen Reinigungsverfahren können je nach erwünschtem Reinigungsgrad entsprechend adaptiert werden. Mit steigender Komplexität, d.h. steigendem Reinigungsgrad nehmen natürlich auch die Investitionskosten zu. Ein hoher Reinigungsgrad wird zum Beispiel angestrebt durch: Abscheidung des Phosphors und des Stickstoffs, Nährsubstanzen deren Anwesenheit zu einem starken Wachstum von Mikroorganismen und Algen führen.

Fazit

Allgemein kann gesagt werden, dass Abwasserreinigung heute nicht mehr nur als Beseitigung oder Vernichtung von unerwünschten Nebenprodukten der menschlichen Lebenstätigkeit anzusehen ist, sondern zu einem Rohstoff geworden ist oder wertvolle Rohstoffe enthält. In einem ökologisch richtigen Verhalten sollten diese Rohstoffe in die Stoffkreisläufe der Wirtschaft oder umgebender ökologischer Systeme zurückgeführt werden. Dieser Vorgang ist sicher kurzfristig nicht immer gewinnbringend, sehr oft jedoch billiger als herkömmliche Abwasserbehandlung und durch die Verhinderung der Vergiftung des Lebensraumes langfristig ökonomisch sinnvoll.
DANIEL BALLAUF
ABWASSER-TECHNIK
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Daniel Ballauf
Abwasser-Technik

Wissen und Technik

Abwasser und dessen Reinigung

Einführung

Schon immer hat das Wasser auf unserer Erde eine ganz entscheidende Rolle gespielt. Für die Natur wie auch den Menschen ist Wasser lebenswichtig und wird für eine unzählige Anzahl von verschiedenen Funktionen benötigt. In unserer Zeit, mit einer stark wachsenden Bevölkerung und Industrialisierung, wird es immer wichtiger aber auch schwieriger, das überaus wertvolle Wasser vernünftig zu bewirtschaften. So haben etwa die Ausdehnung kommunaler Kanalisationsnetze, der Zusammenschluss von vielen kleinen und mittleren Gewerben zu grossen Unternehmungen und die Notwendigkeit von grossen Abfalldeponien die Abwässer derart belastet, dass deren Selbstreinigungskapazität weit überschritten wurde. Diese Entwicklung machte die Einführung von immer strenger wordenen Schutzmassnahmen nötig, um die Qualität des Wassers und die Bedürfnisse der Natur und des Menschen zu garantieren. Diese Entwicklung führte zum vermehrten Bau von Abwasserreinigungsanlagen, verbunden mit vielen Neuentwicklungen auf dem Gebiet der Reinigungsverfahren.

Entstehung und Ursprung von Abwasser

Natürliches Wasser besitzt die Eigenschaft, beinhaltende Stoffe mit Hilfe von Mikroorganismen und Sauerstoff zu Folgeprodukten abzubauen. Dieser natürliche Reinigungsvorgang, in seiner Kapazität beschränkt, erlaubt einerseits eine Vermehrung der Mikroorganismen, benötigt aber andererseits je nach Temperatur und Schadstoffbelastung bedeutende Mengen an Sauerstoff. In stehenden Gewässern, wo keine, oder nur eine ungenügende Bewegung des Wassers zustande kommt, ist der Sauerstoffeintrag aus der Luft sehr schnell ungenügend und vermag den Bedarf des mikrobiologischen Umsatzes nicht mehr zu decken. Unter solchen Bedingungen können höhere Lebewesen nicht mehr existieren, und es kommt z.B. zu Fischsterben. In der weiteren Entwicklung des Abbaues werden suspendierte Substanzen in einer sauerstoffarmen Umgebung angehäuft, was zu einem anaeroben Bakterienwachstum führt. Diese Mikroorganismen brauchen keinen Sauerstoff, bilden aber schlecht riechende und teilweise hochgiftige Stoffe. Abwässer können alle möglichen Ursprünge haben. So unterscheidet man Haushaltabwasser, Gewerbeabwasser, Abwasser der Industrie und der Landwirtschaft, Sickerwasser und Regenwasser. Auch gibt es kommunales Abwasser, entstanden durch die Vermischung von verschiedenen, oben erwähnten Abwässer in einer öffentlichen Kanalisation. Die Zusammensetzung der Abwässer kann demzufolge mehr oder weniger schädlich sein, je nach deren Ursprung und deren Benützung durch Menschen, Tiere oder Umwelt.

Schadstoffe des Abwassers

Der Reinheitsgrad eines Gewässers wird von natürlichen und industriellen Verunreinigungen beeinflusst. Normalerweise ist der Einfluss von industriellen Verunreinigungen grösser und zeitlich länger anhaltend als der von natürlichen. Je nach Art und Menge seiner Belastung, kann Abwasser ein ganzes Ökosystem zerstören und damit natürlich auch landwirtschaftliche Rohstoff- und Nahrungsmittelproduktionen gefährden. Es kann auch zu anderen, indirekten Folgen einer Verschmutzung kommen, wie etwa zum Rückgang des Tourismus in einer stark belasteten Region. Die Verunreinigung der Gewässer stammt vorallem aus kommunalen- und industriellen Abwässern und hat eine starke Beeinflussung der Eigenschaften von natürlichem Wasser zur Folge. Es ist daher ausserordentlich wichtig Abwasser zu reinigen bevor es wieder in den natürlichen Kreislauf eingeleitet oder sonstwie wiederverwendet wird. In Abwässern, die schädliche Wirkungen in Bezug auf den Menschen und die Tiere zeigen, finden sich häufig folgende giftige Substanzen: organische Lösemittel organische Halogenverbindungen organische Phosphorverbindungen Schwefelwasserstoff Cyanide Fluoride Schwermetalle, speziell Quecksilber und Cadmium pathogene Keime und lebesfähige Eier von Parasiten Daneben kommt es auch noch zu anderen unangenehmen Folgen in belasteten Gewässern durch: dauernde Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes von natürlichen Gewässern ein Absetzen von Schlamm übermässiges Algenwachstum durch Einleiten von nahrungsreichem Abwasser (Stickstoff und Phosphor) Alle diese oben erwähnten Punkte, zeigen die Wichtigkeit einer wirkungsvollen Sammlung und anschliessenden Reinigung der Abwässer. Nur so ist ein natürlicher Regenerationspro-zess des Wassers aufrecht zu halten.

Verfahren zur Abwasser-Reinigung

Die Abwasserreinigung wird normalerweise in drei Stufen durchgeführt: 1. mechanische Reinigung 2. chemische Reinigung 3. biologische Reinigung Man spricht auch von konventioneller Behandlung. Die Eigenschaften des behandelten Wassers und des anfallenden Schlammes hängen vom behandelten Abwasser, sowie auch von den zu dessen Reinigung verwendeten Verfahren ab. Generell treten während des typischen Reinigungsprozesses verschiedene Phasen auf: als erstes werden verunreinigende, giftige oder wiederverwendbare Materialien vom Wasser abgetrennt und zurückgehalten anschliessend muss das behandelte Abwasser und der anfallende Schlamm einzeln weiterbehandelt werden. Gereinigtes Abwasser kann wiederverwendet, oder direkt in einen Vorfluter eingeleitet werden. Auch der Schlamm kann wiederverwendet (Landwirtschaft), zu Dünger aufgearbeitet, deponiert oder verbrannt werden. Die Gründe, die für die Wahl eines speziellen Verfahrens oder einer Verwendungsart sprechen, können von vielen Faktoren abhängen. Für kommunale Abwässer werden die Verfahren nach der jeweiligen Abwasserbehandlungsmethode eingeteilt, unabhängig von der gewählten Schlammbehandlung. Für industrielle Abwasser haben die Behandlungsverfahren normalerweise das Ziel, wertvolles Material zurückzuhalten und einer Wiederverwendung zur Verfügung zu stellen. Dies ist der Grund dafür, dass die angewendeten Verfahren den industriellen Prozessen entsprechend ausgewählt werden müssen. 1. Mechanische Reinigungsstufe Die mechanische Reinigung hat zum Zweck, die in Suspension anfallenden Feststoffe von der flüssigen Phase zu trennen. Sie begründet sich auf physikalische Eigenschaften und entspricht einem Zurückhalten des dekantierbaren Materials und dessen Stabilisierung.

2. Chemische Reinigungsstufe

Mittels einer chemischen Reinigungsstufe werden gelöste Stoffe zurückgehalten (gefällt) oder zuerst in fällbare Substanzen überführt. Man spricht von chemischer Stufe, weil man sich dabei chemischer oder physikalisch-chemischer Reaktionen bedient. Dabei werden folgende Ziele erreicht: Neutralisierung von sauren oder alkalischen Abwässern Abtrennung fester Bestandteile die mittels mechanischer Stufe nicht entfernt werden konnten Entfernung kolloidaler, normalerweise organischer Substanzen Entfernung gelöster anorganischer Substanzen Entfernung von Fett- und Ölrückständen Verbesserung des Reinigungsprozesses bei Flotations- und Filtrationsanlagen Entlastung der Biologie

3. Biologische Reinigungsstufe

In der biologischen Reinigungsstufe macht man sich die Aktivität einiger spezifischer Mikroorganismen zu Nutze. Organisches und anorganisches Material wird dabei oxidiert, oder mineralisiert. Bei totalem Abbau bildet sich Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser. Man unterscheidet zwischen Aerobiern, welche bei Gegenwart von Sauerstoff tätig sind und Anaerobiern, die sich auch bei Abwesenheit von Sauerstoff vermehren und dabei Material abbauen können.

Reinigungsgrad

Die verschiedenen Reinigungsverfahren können je nach erwünschtem Reinigungsgrad entsprechend adaptiert werden. Mit steigender Komplexität, d.h. steigendem Reinigungsgrad nehmen natürlich auch die Investitionskosten zu. Ein hoher Reinigungsgrad wird zum Beispiel angestrebt durch: Abscheidung des Phosphors und des Stickstoffs, Nährsubstanzen deren Anwesenheit zu einem starken Wachstum von Mikroorganismen und Algen führen.

Fazit

Allgemein kann gesagt werden, dass Abwasserreinigung heute nicht mehr nur als Beseitigung oder Vernichtung von unerwünschten Nebenprodukten der menschlichen Lebenstätigkeit anzusehen ist, sondern zu einem Rohstoff geworden ist oder wertvolle Rohstoffe enthält. In einem ökologisch richtigen Verhalten sollten diese Rohstoffe in die Stoffkreisläufe der Wirtschaft oder umgebender ökologischer Systeme zurückgeführt werden. Dieser Vorgang ist sicher kurzfristig nicht immer gewinnbringend, sehr oft jedoch billiger als herkömmliche Abwasserbehandlung und durch die Verhinderung der Vergiftung des Lebensraumes langfristig ökonomisch sinnvoll.