Belebtschlammverfahren: Wichtige Betriebsparameter, Fehlerarten und Ausrüstung

Nehmen Sie ein Glas mit gemischter Flüssigkeit aus einem gesunden Belüftungsbecken und das Ergebnis ist in wenigen Minuten sichtbar: braune, flauschige Flocken, die sich innerhalb einer halben Stunde zu einer klaren Schicht absetzen. Bei diesen lebenden Flocken handelt es sich um Belebtschlamm, das biologische Arbeitstier hinter den meisten industriellen und kommunalen Abwasseranlagen, der bei guter Bewirtschaftung routinemäßig mehr als 90 Prozent des ankommenden BSB entfernt.

Wenn es driftet, treten innerhalb weniger Tage die Warnzeichen auf: trübes Abwasser, eine Schlammdecke, die sich auf die Wehre zubewegt, und ein Gebläseplan, der keinen Sinn mehr ergibt. In diesem Leitfaden erfahren Sie, wie das Belebtschlammverfahren funktioniert, welche vier Betriebszahlen über seine Leistung entscheiden, welche Fehlerarten im Industriebetrieb am häufigsten auftreten und welche Ausrüstungsauswahl die Biologie stabil hält.

Was ist Belebtschlamm und warum sind die Flocken wichtig?

Belebtschlamm ist eine flockige Kultur aus Bakterien, Protozoen und anderen Mikroorganismen, die unter kontrollierter Belüftung gezüchtet und zum Abbau der organischen Schadstoffe im Abwasser und Industrieabwasser verwendet wird.

Der Name geht auf das Jahr 1914 zurück, als Edward Ardern und William Lockett in Manchester zeigten, dass belüftetes Abwasser für die Aussaat der nächsten Charge wiederverwendet werden kann und dass die Wiederverwertung dieser Biomasse die Behandlungszeit von Tagen auf Stunden verkürzt. Ein Jahrhundert später funktionieren noch immer die meisten biologischen Kläranlagen auf der Welt nach demselben Prinzip.

Die Flocken sind eher ein funktionierendes Ökosystem als eine Chemikalie. Heterotrophe Bakterien entfernen die kohlenstoffhaltige Fracht, die als BSB gemessen wird, nitrifizierende Bakterien wandeln Ammoniak in Nitrat um und Protozoen grasen frei schwimmende Zellen ab, was das Abwasser reinigt. Flockenbildner scheiden die klebrigen extrazellulären Polymere aus, die dafür sorgen, dass sich Partikel aggregieren, absetzen und verdichten, sodass jede Entscheidung, die ein Bediener trifft, tatsächlich eine Entscheidung über das Ökosystem ist.

Wie das Belebtschlammverfahren Schritt für Schritt funktioniert

Der Prozess funktioniert als kontinuierlicher Kreislauf: Der Durchfluss wird vorbehandelt, belüftet, abgesetzt, dann wird der Großteil der Biomasse zurückgeführt und der Überschuss wird verschwendet.

1. Vorbehandlung und Ausgleich. Siebe und Sandentfernung schützen Pumpen und Diffusoren, und ein Ausgleichsbehälter sorgt für eine gleichmäßigere Chargenentleerung bei Fabrikschichten. Ölige oder fetthaltige Industrieströme durchlaufen normalerweise zuerst eine Flotationsanlage mit gelöster Luft, da Ölbeschichtungen das Absetzen von Flocken verhindern.
2. Biologische Belüftung. Feine Blasen oder Oberflächenbelüfter führen dem Becken Sauerstoff zu, während Turbulenzen die Flocken in der Schwebe halten. Für die Kohlenstoffentfernung muss der Gehalt an gelöstem Sauerstoff über etwa 1,5 mg/L bleiben und näher bei 2 mg/L, wenn eine Nitrifikation erforderlich ist.
3. Sekundärklärung. Die gemischte Flüssigkeit fließt in ein ruhiges Klärbecken, wo die Flocken sinken und klares Wasser über die Wehre fließt. Die Oberflächenbelastung wird typischerweise unter etwa 1,2 Metern pro Stunde gehalten, um eine Verschleppung von Feststoffen zu verhindern.
4. Rückgabe und Verschwendung. Eine Rücklaufschlammpumpe (RAS) fördert abgesetzte Biomasse zurück zum Beckeneinlass, normalerweise bei 30 bis 80 Prozent des Zuflusses, während ein kontrollierter Abfallbelebtschlammstrom (WAS) das Schlammalter festlegt, in herkömmlichen Anlagen üblicherweise 5 bis 15 Tage.

Dort, wo der Klärer den Engpass darstellt, schaffen geneigte Rohrmodule eine effektive Absetzfläche innerhalb der vorhandenen Tankfläche, was sie zu einer der am wenigsten störenden Upgrades macht, die für eine laufende Anlage verfügbar sind.

Schrägrohr-Sedimentationstank für Klärbecken-Upgrades Geneigte Rohrmodule vergrößern die effektive Absetzfläche innerhalb der vorhandenen Tankgrundfläche, sodass sich Partikel schneller absetzen können als die Aufwärtsströmungsgeschwindigkeit. Für Anlagen, in denen die Kläranlage die Kapazität begrenzt, handelt es sich um eine störungsarme Aufrüstung. Produkt anzeigen →

Die vier Betriebszahlen, die über die Leistung von Belebtschlamm entscheiden

Vier Zahlen, MLSS, gelöster Sauerstoff, F/M-Verhältnis und SVI, beschreiben fast alles, was in einem Belebtschlammsystem passiert, und alle vier können durch routinemäßige tägliche Probenahme verfolgt werden.

Gemischte suspendierte Feststoffe (MLSS) sind die Menge an Biomasse, die die Arbeit verrichtet. Das Futter-zu-Masse-Verhältnis (F/M) vergleicht den eingehenden BSB mit dieser Biomasse: Bei einem Wert über 0,5 lösen sich die Flocken auf und verteilen sich, bei einem Wert unter 0,1 verhungern die Flocken und es entstehen Flocken mit Klärverlusten. Gelöster Sauerstoff unter etwa 0,5 mg/L in jeder Zone lockt fadenförmige Organismen wie Sphaerotilus an, während Sauerstoff weit über 4 mg/L einfach die Gebläseleistung verbrennt.

Gleiche Biologie, unterschiedliche Konfigurationen

Die gleiche Schleife tritt bei vielen Pflanzenarten auf, und die Konfiguration verändert hauptsächlich die Menge an Biomasse, die das Becken transportiert. Sequencing Batch Reactors (SBR) führen den gesamten Zyklus in einem einzigen Tank durch, erweiterte Belüftungsanlagen halten mehr Schlamm länger und der Membranbioreaktor (MBR) ersetzt den Klärer durch Membranfiltration, sodass er ein Vielfaches des herkömmlichen MLSS transportieren kann.

Passen Sie die Konfiguration an Ihr Lastprofil und Ihre Personalrealität an und nicht an die größte Zahl in einem Datenblatt. Da Gebläse die Stromrechnung dominieren, ist die Sauerstoffübertragung in der Regel die schnellste Amortisation in der Anlage: Durch den Austausch abgenutzter grobblasiger Gitter oder alter Oberflächenbelüfter durch feinblasige Diffusoren wird routinemäßig ein zweistelliger Anteil der Belüftungsenergie eingespart, während der DO-Sollwert beibehalten wird.

Mikroporöser Scheibenbelüfter für Belebungsbecken Mikroporöse Belüfter vom Membrantyp setzen feine Blasen mit einer großen Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche frei und verbessern so die Effizienz der Sauerstoffübertragung. Durch den Austausch abgenutzter Grobblasen- oder Oberflächenbelüfter kann die Belüftungsenergie reduziert und gleichzeitig der DO-Sollwert beibehalten werden. Produkt anzeigen →

Wenn Belebtschlamm schiefgeht: Blähungen, Schaumbildung und aufsteigender Schlamm

Bei den meisten Belebtschlammstörungen handelt es sich eher um Absetzfehler als um biologische Fehler, und sie lassen sich auf eine kurze Liste von Ursachen zurückführen: Filamente, Nährstoffungleichgewicht, Sauerstoffmangel und Lastschwankungen.

Die häufigsten Grundursachen

• Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sinkt in einem Teil des Beckens unter 0,5 mg/L, häufig am Einlassende
• Nährstoffmangel, da viele Industrieabfälle weitaus weniger Stickstoff oder Phosphor enthalten als das klassische BSB-zu-Stickstoff-zu-Phosphor-Verhältnis von 100:5:1
• Septischer Zufluss, der Sulfide aus langen, anaeroben Abwasserkanälen transportiert
• Große Schwankungen bei Beladung, pH-Wert oder Temperatur aufgrund der Chargenproduktion
• Chronische Unterbelastung in übergroßen Becken, die die Flockenbildner aushungert

Aufsteigender Schlamm ist der Schwindler in dieser Liste: Der Schlamm setzt sich gut ab, denitrifiziert dann im Klärbecken und schwimmt auf Stickstoffblasen wieder auf. Die Lösung ist betriebsbedingt, mehr Verschwendung, eine höhere Rücklaufquote oder eine kürzere Verweildauer im Becken, keine chemische Lösung.

Umgang mit Abfallbelebtschlamm, bevor dieser das Budget übersteigt

Abfallbelebtschlamm ist verdünnt, instabil und teuer im Transport. Daher ist die Eindickung und Entwässerung vor Ort fast immer günstiger als der nasse Abtransport per LKW.

Sekundärschlamm ist außerdem schwieriger zu entwässern als Primärschlamm, da biologische Flocken das Wasser in feinen Kapillaren halten. Nach der Polymeraufbereitung können Sie mit etwa 16 bis 22 Prozent Feststoffen aus einer Schneckenpresse oder Bandfilterpresse bei Abfallbelebtschlamm rechnen, im Vergleich zu höheren Werten bei Primärmaterial. Bemessen Sie daher die Kuchenbehandlung für den biologischen Strom und nicht für den Durchschnitt.

Die Wahl der Ausrüstung ist genauso wichtig wie die Chemie. Ein detaillierter Vergleich der Konstruktionen von Schneckenpressen und Bandfilterpressen zeigt Kompromisse bei der Auffangrate, dem Waschwasserbedarf und der Aufmerksamkeit des Bedieners: Schneckenpressen laufen kontinuierlich mit minimaler Wäsche, während Bandpressen bei manchen Schlämmen einen trockeneren Kuchen liefern können, aber eine ständige Bandreinigung erfordern.

Der Kauf beider Stufen von einem Lieferanten vereinfacht auch die Leistungsgarantien. Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd., ein 2015 gegründeter Hersteller von industriellen Abwasseranlagen, baut Schneckenpressen, Bandfilterpressen und Dekanter-Zentrifugen-Entwässerungsmaschinen sowie Belüfter, Kläranlagen und Siebsysteme und verfügt über Zertifizierungen nach ISO 9001, Umweltmanagement sowie Arbeits- und Gesundheitsschutz in seiner gesamten Design- und Produktionskette.

Schneckenpresse-Schlammentwässerungsmaschine Durch die Verwendung fester und beweglicher Ringe mit einem selbstreinigenden Schneckenmechanismus entwässert diese Maschine Schlamm von 2.000 auf 50.000 mg/L, ohne dass das Filtertuch verstopft. Eine praktische Wahl für die Handhabung von Schlammmengen, die bei biologischen Behandlungsstufen entstehen. Produkt anzeigen →

Häufig gestellte Fragen zu Belebtschlamm

Wie unterscheidet sich Belebtschlamm von einem Biofilmverfahren wie MBBR?

Belebtschlamm hält die Mikroorganismen als Flocken in der Schwebe und pumpt sie aus dem Klärbecken zurück. Ein Bewegtbett-Biofilmreaktor (MBBR) züchtet sie auf Kunststoffträgern, die im Becken verbleiben, wodurch Lastschwankungen besser toleriert werden und kein Rückpumpen erforderlich ist, während suspendierter Belebtschlamm bei strengerer Prozesskontrolle im Allgemeinen einen niedrigeren BSB im Abwasser erreicht.

Welcher SVI-Wert weist auf einen gesunden Belebtschlamm hin?

Behandeln Sie 70 bis 150 ml/g als gesunden Bereich. Zwischen 150 und 200°C driftet der Schlamm und die Kläranlage sollte stündlich überwacht werden; über 200 ml/g befinden Sie sich im Bereich der Massebildung und Feststoffverluste sind innerhalb weniger Tage wahrscheinlich.

Wie lange dauert die Inbetriebnahme einer Belebtschlammanlage?

Durch die Aussaat mit 10 bis 20 Prozent des geplanten MLSS einer benachbarten Pflanze verkürzt sich die Inbetriebnahme normalerweise auf zwei bis drei Wochen. Ohne Samenschlamm ist mit vier bis sechs Wochen vor der Stallentfernung zu rechnen, bei kaltem Wasser länger.

Kann Belebtschlamm hochkonzentriertes Industrieabwasser behandeln?

Ja, vorausgesetzt, dass der Strom ausgeglichen wird, die Nährstoffe auf ein ungefähres Verhältnis von BSB zu Stickstoff zu Phosphor von 100:5:1 ausgeglichen werden und toxische Stoßbelastungen stromaufwärts abgeschirmt werden. Genau auf dieser Basis betreiben Chemie-, Textil-, Leder- und Papierfabriken erfolgreich Belebtschlamm.