Bio macht's möglich

Dr. Horst Reichardt, Lutz Haldenwang - Process 2008

Bei der Abwasserabgabe in die öffentliche Kanalisation oder in ein natürliches Gewässer müssen in Abhängigkeit von den örtlichen Bedingungen niedrige Grenzwerte für die gelöste organische Fracht eingehalten werden. Für zahlreiche Unternehmen ergibt sich daraus die Aufgabe, durch eine Vorbehandlung des betrieblichen Abwassers die Auflagen der Behörde zu erfüllen sowie Starkverschmutzerzuschläge einzusparen. Das einfache Verfahrensprinzip des TFR-Bioreaktors ermöglicht eine hohe stabile Abbauleistung bei sehr niedrigem Betriebsaufwand sowie eine optimale Anpassung an die gegebenen Bedingungen.

Prozessströme

Prozessströme der chemischen und pharmazeutischen Industrie gehören zu den Abwässern, die mit einer hohen Fracht unterschiedlicher organischer Substanzen belastet sind. Die meisten dieser gelöst im Wasser vorliegenden chemischen Verbindungen wirken nicht unmittelbar toxisch auf höhere Organismen, sondern verursachen mit der Senkung des Sauerstoffgehalts durch ihre mikrobiologisehe Veratmung eine massive Störung des biologischen Gleichgewichts im natürtichen Gewässer. Deshalb gelten sowohl bei der Abgabe in die Kanalisation als auch bei der Direkteinleitung von Abwasser niedrige Grenzwerte für die Summenparameter Chemischer und Biologischer Sauerstoffverbrauch (CSB/BSB).

Maßnahmen zur Abwasserreinigung haben nur selten einen unmittelbaren Einfluss auf die Produktion und werden deshalb oft hinter andere Investitionen zurückgestellt. Um Starkverschmutzergebühren einzusparen oder mit einer Mehrfachnutzung des Wassers den Frischwasserverbrauch zu senken, stehen dennoch viele Unternehmen vor der Aufgabe, das anlallende Abwasser am Ort der Entstehung vorzubehandeln oder vollständig zu reinigen. Bei der Entscheidung für den Bau einer eigenen Anlage bilden neben den Kosten für Errichtung und Betrieb der Bedien- und Wartungsaufwand sowie der Platzbedarf die entscheidenden Kriterien für die Auswahl der Technologie. Biologische Verfahren nutzen das große Potenzial und die Artenvielfalt der natürlich vorkommenden Mikroorganismen, um die organische Belastung (CSB- und BSB-Konzentration) auf die geforderten Grenzwerte abzusenken. Wegen des großen Einsatzbereichs, der Naturnähe sowie des im Vergleich zu physikalisch-chemischen Prozessen verhältnismäßig geringen Aufwandes ist es in jedem Anwendungsfall sinnvoll, zuerst die Wirtschaftlichkeit einer biologischen Abwasserbehandlung zu überprüfen. Diese hängt neben der Zusammensetzung und Bioverfügbarkeit der organischen Belastung entscheidend von der Auswahl der Technologie ab.

Unkompliziert soll es sein

Die Bedingungen für die Behandlung von Industrieabwasser im Praxisbetrieb sind in den meisten Fällen mit der Abwicklung definierter Prozesse in der Produktion nicht vergleichbar und erfordern ein weitgehend unkompliziertes und robustes Regime. Die notwendigen Einrichtungen sollten automatisiert sein und einen möglichst niedrigen Personalaufwand sowie wenig Raum beanspruchen. In den letzten Jahren wurde ein Verfahrensprinzip entwickelt und auf dem Markt eingeführt, welches einen wartungsarmen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht und optimale Bedingungen für die mikrobiologische Aktivität, gewährleistet. Der TFR-Bioreaktor vereinigt das einfache Belüftungsprinzip des klassischen Tropfkörpers mit der hohen Biomassekonzentration moderner Trägerbiologien, indem eine Schüttung eines kleinkörnigen Aufwuchsträgermaterials für Mikroorganismen von dem zu behandelnden Abwasser durchrieselt und gleichzeitig in Gegenrichtung mit Umgebungsluft durchströmt wird. Durch eine vielfache Kreislaufführung des kontinuierlichen Rohwasserzulaufs erfolgt unabhängig von der jeweiligen Aufgabenstellung eine gleichmäßige Verteilung des zu behandelnden Abwassers innerhalb der Trägermaterialschüttung. Die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser liegt in Abhängigkeit von der Temperatur weit unter zehn Milligramm pro Liter und steht damit im krassen Gegensatz zu der für eine biologische Behandlung der meisten Industrieabwässer notwendigen Sauerstoffmenge von mehreren Tausend Milligramm pro Liter. Weil Kapazität und Wirtschaftlichkeit aerober Verfahren häufig durch die Sauerstoffnachlieferung begrenzt werden, erfolgt nach dem Stand der Technik die biologische Behandlung von Abwässern mit einer CSB-Konzentration größer als 5000 mg/l mit betriebsaufwändigen anaeroben Verfahren. Im Gegensatz dazu zeigt der stabile Betrieb einer Anlage zur Behandlung eines mit 60.000 mg/l CSB belasteten Abwasserteilstroms aus der Lebensmittelproduktion, dass die TFR-Technologie auch unter extremen Bedingungen eine ausreichende Belüftung gewährleistet. Eine hohe Konzentration aktiver Biomasse und kurze Stoffübergangswege gewährleisten optimale Bedingungen für den Stoffaustausch. Das technologische Prinzip ist nicht an eine bestimmte Abwasserart gebunden. Es eignet sich für alle Stoffströme, welche biologisch abbaubare Verbindungen enthalten und nicht durch extreme Konzentrationen an Schwermetallen, Desinfektionsmitteln oder anderer die Bioaktivität hemmender Faktoren belastet sind.

Spezialisten am Werk

Viele Substanzen, welche im Bereich der chemischen und pharmazeutischen Produktion als Hilfsmittel oder Zwischenprodukte spezieller Synthesen ins Produktionsabwasser gelangen, kommen in der Natur selten vor oder sind an begrenzte Standorte gebunden. Sie können nur von bestimmten, meist langsam wachsenden Mikroorganismenarten verwertet werden. Im TFR-Bioreaktor wird die Biomasse mit einer periodischen Regenerierung verjüngt, aber nie vollständig ausgetauscht. Damit bildet sich eine an die gegebenen Bedingungen optimal angepasste Mischpopulation unterschiedlicher Spezialisten heraus, welche parallel zu der leicht abbaubaren Fracht auch schwer verwertbare Verbindungen weitestgehend eliminiert.

Freiheit in den Abmessungen

Die verhältnismäßig große Toleranz gegenüber Schwankungen der Konzentration und der Zusammensetzung des Abwassers zeigt sich an weiteren Praxisbeispielen, in welchen für die biologische Aktivität ungünstige Bedingungen vorherrschen. Eine Anlage, welche in einem großen Kraftwerk für den Abbau von Ameisensäure und anderen biologisch schwer verwertbaren Verbindungen im Abwasser aus der Rauchgasentschwefelung eingesetzt ist, arbeitet trotz einer Chloridkonzentration von mehr als 15 Gramm pro liter mit einer Leistung, welche noch erheblich über der Abbaugeschwindigkeit konventioneller Anlagen für kommunales Abwasser liegt. Das gereinigte Abwasser wird, ohne dass eine weitere Stufe notwendig ist, mit der von der Behörde geforderten niedrigen CSB-Konzentration kleiner als 60 mg/l direkt in die Spree eingeleitet. Das vergleichsweise sehr niedrige Gewicht dei Bioreaktoren in allen Betriebszuständen sowie die Möglichkeit alle Behälterabmessungen frei variieren zu können, bildeten dabei die Voraussetzungen, die Anlage wunschgemäß auf der Zwischendecke einer vorhandenen Halle aufzubauen.