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Bakterien halten Wasser sauber

Membran-Bioreaktor zur Abwasseraufbereitung
Bakterien halten Wasser sauber

Schematische Darstellung des Membran-Bioreaktorverfahrens
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Durch die Verknüpfung eines Bioreaktors mit einer Membranfiltereinheit können Abwasserbehandlungsanlagen sehr kompakt gebaut werden und sind somit auch bei beengten Platzverhältnissen gut einsetzbar. Des Weiteren zeichnen sich die Anlagen durch ein robustes Betriebsverhalten sowie eine hohe Abbaurate der organischen Abwasserinhaltstoffe und somit eine hohe Qualität des ablaufenden Wassers aus.

Schematische Darstellung des Membran-Bioreaktorverfahrens

Durch die Verknüpfung eines Bioreaktors mit einer Membranfiltereinheit können Abwasserbehandlungsanlagen sehr kompakt gebaut werden und sind somit auch bei beengten Platzverhältnissen gut einsetzbar. Des Weiteren zeichnen sich die Anlagen durch ein robustes Betriebsverhalten sowie eine hohe Abbaurate der organischen Abwasserinhaltstoffe und somit eine hohe Qualität des ablaufenden Wassers aus.
Die Abbildung stellt den Aufbau des Membran-Bioreaktorverfahrens schematisch dar. Die beiden wesentlichen Bestandteile dieses Verfahrens, der Bioreaktor und die Membranfiltereinheit, sind bei Abwassermengen, wie sie üblicherweise aus industrieller Produktion anfallen, räumlich getrennt. Das zu behandelnde Abwasser wird über eine Pumpe (1) kontinuierlich in den Bioreaktor (2) gefördert. Dort wandeln spezielle Bakterienstämme die organischen Inhaltsstoffe (CSB / BSB5) sowie reduzierte Stickstoffverbindungen unter Einblasen von Luftsauerstoff über ein Düsensystem (3) in CO2, Stickstoff, Wasser und Biomasse um. Die überschüssige Luft wird oben am Reaktor abgezogen und abgeleitet. Da unter diesen Bedingungen stets eine Nitrifikation erfolgt, lassen sich bei einem hohen Stickstoffgehalt im Abwasser durch spezielle Einbauten sowie ein spezielles Design der Belüftung zusätzliche Denitrifikationszonen schaffen. Die Suspension aus Biomasse und Wasser wird kontinuierlich über eine Pumpe (4) durch die Filtrationseinheit (5) mit Ultrafiltrations-Membranen geführt. Das Permeat ist frei von Feststoffen und Bakterien. Die aufkonzentrierte Biomasse wird aus der Membraneinheit in den Reaktor zurückgeführt.
Lange Verweilzeit
Die Anlage kann mit einer hohen Biomasse-Konzentration von 20 g/l und gefahren werden, was zu geringeren Abmessungen führt. Durch die hohe Verweilzeit der Biomasse im Reaktor lassen sich spezielle, auf die jeweilige Abwasserqualität optimal angepasste Bakterienstämme bilden, die auch schwer abbaubare Verbindungen umsetzen. An den Membranen werden nicht nur Biomasse sondern auch höhermolekulare organische Verbindungen zurückgehalten und mit dem Schlamm in den Reaktor zurückgeführt. Durch die Abtrennung an der Membrane wirkt sich die Absetzbarkeit der Biomasse nicht auf die Leistung der Anlage aus. Zudem ist das System weniger anfällig für die Entstehung von Blähschlamm. Die Produktion an Überschussschlamm ist bei einem Membran-Bioreaktor sehr viel geringer als bei herkömmlichen aeroben Behandlungssystemen. Infolge der hohen Biomassen-Konzentration ergibt sich eine niedrige spezifische Schlammbelastung. Die Biomasse liegt im Reaktor so fein verteilt vor, dass die Bakterien sie sehr gut mineralisieren können. Unterstützt wird der Abbau durch die im Vergleich zu konventionellen Systemen höheren Temperaturen.
Hohe Wasserqualität
Das aus den Ultrafiltrationsmembranen ablaufende Wasser (Permeat) ist sowohl frei von Schwebstoffen als auch frei von Bakterien und Viren, die mit dem Abwasser in den Reaktor eingetragen werden. Diese Abwasserqualität ermöglicht den direkten Wiedereinsatz im Abwasser erzeugenden Betrieb. Die bereits gute Wasserqualität kann durch die Nachschaltung weiterer Behandlungsstufen nochmals verbessert werden. Die Salzfracht zum Beispiel lässt sich durch eine Umkehrosmose senken, Keime können durch eine Behandlung mit UV zerstört werden. Mit dieser Qualität wird aus ehemaligem Abwasser neues Brauchwasser.
Durch den Einsatz spezieller Bakterienstämme kann das System sowohl unter mesophilen (Temperatur bis 35 °C) als auch unter thermophilen Bedingungen (Temperatur bis 60 °C) betrieben werden. Dies bietet den Vorteil, dass bei heißen Abwasserströmen zum einen die Kühlung des zu reinigenden Abwassers weniger aufwändig ist und zum anderen mit dem gereinigten Abwasser ein heißes Prozesswasser zur Verfügung steht, das direkt in den Prozess zurückgeführt werden kann. Das Membran-Bioreaktor-Verfahren kann auf die jeweilige Abwassersituation optimal angepasst werden. In Labor- und Pilotanlagen werden die optimalen Verfahrensparameter bestimmt und danach die Anlage ausgelegt.
www.wig-eg.de
Dipl.-Ing. Bernd Letmathe, M. Sc. Lex van Dijk
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