Anaerobe biologische Behandlung: Merkmale und Einflussfaktoren

Einführung

Die anaerobe biologische Behandlung ist ein Prozess, der organische Schadstoffe in Abwesenheit von Sauerstoff zersetzt. Dabei werden anaerobe Mikroorganismen eingesetzt, um komplexe organische Verbindungen in Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂) umzuwandeln. Diese Methode wird häufig in hochkonzentrierten Abwasserbehandlung und Schlammstabilisierung aufgrund seiner Energieeffizienz, der geringen Schlammproduktion und der Fähigkeit, hartnäckige organische Stoffe abzubauen.

Hauptmerkmale

1. Niedriger Energieverbrauch: Anaerobe Systeme benötigen keine Sauerstoffzufuhr und produzieren Methangas mit hohem Heizwert.
2. Geringe Schlammausbeute: Anaerobe Mikroben wachsen langsamer als aerobe Mikroben. Aerobe Systeme produzieren 250–600 g Schlamm pro kg entferntem CSB₅, während anaerobe Systeme nur 20–180 g liefern.
3. Abbau widerspenstiger organischer Stoffe: Anaerobe Prozesse können bestimmte makromolekulare organische Stoffe vollständig oder teilweise abbauen, die von aeroben Systemen nicht abgebaut werden können.
4. Hohe Empfindlichkeit gegenüber Umweltfaktoren: Anaerobe Mikroorganismen reagieren empfindlicher auf Temperatur- und pH-Schwankungen, was den Betrieb und die Verwaltung des Systems schwieriger macht.

Einflussfaktoren

1. Temperatur: Es gibt zwei optimale Bereiche: thermophil (~55 °C) und mesophil (~35 °C).

2. pH: Der ideale pH-Bereich liegt zwischen 6,8 und 7,2.

3. Organische Laderate (OLR): Anaerobe Systeme verwenden typischerweise CSB₅ zur Analyse (im Gegensatz zu aeroben Systemen, die auf BSB₅ basieren). Die volumetrische Belastungsrate kann 5–10 kg CSB₅/(m³·d) erreichen und ist damit 10-mal höher als bei aeroben Systemen.

4. Nährstoffe: Das empfohlene C:N:P-Verhältnis beträgt (200–300):5:1. Methanogene benötigen Spurenelemente (z. B. Fe, Ni, Co, Mo) und Sulfid (optimal: 11,5 mg/l).

5. Oxidations-Reduktions-Potenzial (ORP): Nicht-Methanogene tolerieren ORP

6. Alkalinität: Bikarbonat-Alkalinität stabilisiert den pH-Wert. Zusätzliche Alkalität (z. B. NaHCO₃, Kalk) kann erforderlich sein.

7. Giftige Substanzen: Schwermetalle, Sulfide, Ammoniak, chlorierte organische Stoffe und synthetische Verbindungen können in geringen Konzentrationen die mikrobielle Aktivität hemmen.

8. Hydraulische Verweilzeit (HRT): Höhere Aufwärtsströmungsgeschwindigkeiten verbessern die Durchmischung, müssen aber die Schlammrückhaltung ausgleichen.

Abschluss

Die anaerobe Behandlung ermöglicht Energierückgewinnung und geringe Schlammausbeute, erfordert jedoch eine präzise Kontrolle von Temperatur, pH-Wert und Nährstoffen. Das Verständnis dieser Faktoren gewährleistet eine stabile und effiziente Systemleistung.