Nitrifikation Biologie Becken 5 + 6  ⇒ ab 2016

Die technische Ausrüstung 2016: Nitrifikationsbecken 5 + 6

Kennzahlen Nitrifikationsbecken 5 + 6 nach der Sanierung im Betriebsjahr 2017

Bilder Inbetriebnahme nach der Erneuerung der Belüfterstreifen: Nitrifikationsbecken 5 und 6

Angeschlossene Belüfterstreifen im
Hochlastteil Nitrifikationsbecken 6
am 11.07.2016

Nitrifikationsbecken 6 Inbetriebnahme und
Kontrolle Belüfterstreifen Niederlast
am 18.07.2016

Erneuerung der Belüfterstreifen nach 10 Betriebsjahren:  ⇒  Die Wiederinbetriebnahme 2016

Gebläse mit Schallschutz offen
am 18.07.2016

Belüfterstreifen Nahaufnahme Funktion im Labor
am 18.07.2016

Was passiert in den Biologiebecken 5 + 6

In den 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 Belebtschlamm Verfahren

Sind Anlagen bei denen auf engstem Raum durch Belüften grosse Mengen von Belebtschlamm mit genügend Luftsauerstoff versorgt und gleichzeitig in der Schwebe gehalten werden.

• 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 Abwasser Inhaltsstoffe mit Hilfe von Sauerstoff, aus der zugeführten Luft, zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O).

• Der Stickstoffabbau erfolgt in zwei Stufen, der Nitrifikation in den Biologiebecken 5 + 6 und der Denitrifikation in den Biologie Becken 1 - 4.

• Die Elimination (Teilentfernung) des Phosphor wird mit der Simultanfällung erreicht.
  Bei beiden Verfahrensschritten wird mit Luftsauerstoff (aerob) oder ohne Luftsauerstoff (anaerob) eine biochemische Stoff Umwandlung 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 das Problem, dass viele Abbauschritte und somit Metabolite nicht immer ausreichend bekannt sind. Metabolite sind Abbauprodukte eines biochemischen Abbaus sowie die der Umbau in Zwischenprodukte.

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 Sauerstoffausschluss bei anaeroben Prozessen. Dabei entstehen durch Umwandlungsprozesse anorganische Verbindungen und Biomasse.

Das am häufigsten angewandte Verfahren, 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 Luftsauerstoff 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 Mikro Organismen

Wenn die oben aufgeführten Verfahrensabläufe, optimal ablaufen. Muss für ein optimales Wachstum der Mikro Organismen, ein möglichst ausgewogenes Nährstoffangebot vorhanden sein. Für die chemischen Zusammensetzung der Mikro Organismen 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 Abwasser Reinigungsanlage nur wenig beeinflusst werden.

Aerobe Abbauvorgänge

Aerobe Abbauvorgänge sind biochemische Umwandlungsprozesse. Die aerobe Abwasserreinigung erfolgt in der Belebungsanlage durch Mikro Organismen. Die benötigte Vielfalt der Biomasse bildet sich von selbst und passt sich an. Dieser Prozess braucht aber je nach Zusammenssetzung des neuen Abwassers viel Zeit und viel gelösten Sauerstoff.

Um diesen Vorgang technisch effizienter zu gestalten, wird die vorhandene Bakterienvielfalt aus den Nachklärbecken genutzt. Ein Teil der reichlich vorhandenen Mikro Organismenvielfalt wird zurückgeführt um das neu ankommenden Abwasser damit zu versorgen. Damit diese Biomasse am Leben bleibt wird der benötigte gelöste Sauerstoff zugeführt. Die vorhandenen Bakterien vermehren in den mit gelöste Sauerstoff versorgten Nitrifikationsbecken.

Um dies zu erreichen werden Membran Belüfterstreifen am Boden der Biologiebecken installiert. Diese sind in der Lage Millionen von feinperligen Blasen zu erzeugen. Für die Erzeugung der benötigten Prozessluft ist ein enormer Energieaufwand nötig.

Die Trockensubstanz der Biomasse, einer gut funktionierenden Abwasserreinigung, muss konstant bei zirka 2.5 - 3.5 g TS/l gehalten werden. Die Bildung, der Mikro Organismen und Bakterien die sich nicht immer gleichmässig vermehren, wird kontrolliert.

Dieses erreichen wir, weil wir die Belebtschlamm Konzentration und somit die Belebtschlammfracht, täglich kontollieren. Um die Belebtschlamm Menge 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 Stoff Umwandlungsreaktionen. Aus diesem Ablauf kann der Wertstoff 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 Milieuaansprüche, 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, gebildeten 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 biologischaktiven, 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 Schlammflocken gut absetzbar sein.

Gut absetzbarer Belebtschlamm: Schlammvolumenindex (SVI) von kommunalem Abwasser 80-120 ml/g.

Schlecht absetzbarer Belebtschlamm oder Blähschlamm: Schlammvolumenindex (SVI) grösser 150-200 ml/g.