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Donnerstag, 02 Dezember 2021 10:59

Faulprozesse in Abwasseranlagen

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Geschätzte Lesezeit: 3 - 5 Minuten
Abb. 1: a) Filtertuch mit Schlammresten  und verschmierten Poren Abb. 1: a) Filtertuch mit Schlammresten und verschmierten Poren

Der Bereich der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung stellt einen wichtigen Prozessschritt bei der Oberflächenbehandlung dar. Probleme, gar Stillstände, wirken sich schnell auf andere Abteilungen aus und können die Produktion beeinflussen.

Was kann ins Abwasser gelangen? Alles was sich in den Prozesschemikalien befindet sammelt sich natürlich auch im Abwasser an. Zusätzlich kommt es, durch gezielte Ablösungen (Beize) und Reinigungen der Kundenbauteile zum Eintrag von Metallen, Fetten und Ölen sowie von Oxidationsschichten. Durch chemische Reaktionen der einzelnen Inhaltstoffe können auch weitere Stoffe (z. B. Ammoniak nach der Oxidation von Cyaniden) entstehen, welche die Abwasserbehandlung stark beeinflussen.

 Abb. 1: b) Filtertuch mit schlecht filtrierbarem Schlamm Abb. 1: b) Filtertuch mit schlecht filtrierbarem Schlamm

 Abb. 1: c) FiltertuchAbb. 1: c) Filtertuch

Daher ist eine an die Anforderungen angepasste Abwasserbehandlung notwendig, um die Einleitkriterien erfüllen zu können. Durch chemische oder physikalische Methoden werden giftige und schädliche Stoffe aus dem Abwasser entfernt. Dadurch entsteht eine, für Mikroorganismen günstige, Umgebung. Hinzu kommt, dass sich durch jeden Behandlungsschritt die Verweildauer des Abwassers erhöht. Der Faktor Zeit verstärkt genauso wie die Reaktionsabwärme die Vermehrungsrate der Mikroorganismen. Nahrung enthält das Abwasser noch immer in Massen, z. B. als Phosphatverbindungen, Stickstoffverbindungen oder aus organischen Zusätzen. Mikroorganismen können sich unter günstigen Bedingungen innerhalb von 20 Minuten verdoppeln! Die nötigen Keime bringt das zu behandelnde Abwasser häufig mit. In den Belägen, Kalkablagerungen oder in den Wasserresten nach Umpumpvorgängen bleibt immer eine Teilmenge für die Neuinfektion der nächsten Charge zurück. Das Abwasser wird durch die entstandene Biomasse schlechter filtrierbar und der entstandene Schleim (Extrazelluläre Polymere Substanzen – EPS) verstopft die Filtertücher (s. Abb. 1a-c).

Der Wasseranteil im Filterkuchen steigt an, eine Entleerung der Kammerfilterpresse wird immer schwieriger. Schlamm bleibt an den Tüchern kleben und muss aufwändig abgekratzt oder abgewaschen werden! Die Abbildungen 2 a und b zeigen den nassen und klebrigen Schlamm nach der Entleerung der Kammerfilterpresse.

 gt 2021 11 0024

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 Abb. 2a und b: Nasser Schlamm lose (a) und im Schlammcontainer (b)

Das ist aber nicht der einzige Effekt. Häufig kommt es durch die Mikroorganismen auch zu Schwankungen im pH-Wert. Dadurch können sich schon gefällte Schwermetalle wieder auflösen. Ein Nitrit- oder Sulfid-Anstieg in der Endkontrolle, obwohl in der Charge nichts nachweisbar war, lässt dann alle Alarmglocken schrillen.

Abb. 3: Schwimmschlamm im Schrägklärer Abb. 3: Schwimmschlamm im Schrägklärer

Im Bereich von Schrägklärer und Dortmundbrunnen kann sich aufschwimmende Biomasse bilden, welche über die Rechen läuft und den Kiesfilter verstopft (Abb. 3). Falls kein Filter vorhanden ist, gelangen, über den aufschwimmenden Schlamm, Schwermetalle in den Kanal und Grenzwertüberschreitungen sind die Folge.

Abb. 4: Ablagerungen in Endkontrolle    Abb. 4: Ablagerungen in Endkontrolle Die klebrige EPS bildet im Leitungssystem immer dickere Schichten die bis zur Verstopfung führen können. In Abbildung 6 kann man die Beläge im Endkontrollschacht gut erkennen. Ähnliche Beläge bilden sich auch im Leitungssystem. Austauscherharze, welche von einem Biofilm umschlossen sind, können keine Schwermetalle aufnehmen und müssen regeneriert werden obwohl die Harze noch nicht erschöpft/beladen sind. Die EPS-Filme kann man auch gut an den Auslaufstutzen der Kammerfilterpresse erkennen (Abb. 5). Greift man hier mit den Finger in die Auslaufstutzen kann man den schmierigen Belag ertasten, der sich ähnlich wie eine Seifenlauge anfühlt. Je nach Abwasserzusammensetzung kann sich zu den EPS-Film auch eine Kalkkruste bilden (Abb. 4). Kalkbeläge sind immer porös und in den Zwischenräumen vermehren sich die Mikroorganismen.

Der Kalkpanzer bietet so den Mikroorganismen einen geschützten Rückzugsort [4–6]. Um dagegen vorzugehen gibt es grob drei Ansatzpunkte welche beim Kampf gegen die Mikroorganismen helfen:

Was dient den Mikroorganismen als Nahrung?

Wenn die Prozesschemikalien auf Produkte mit weniger Organikanteil umgestellt werden können, beruhigt sich häufig der Bereich. Ein Entfernen von Fetten und Ölen vor der Abwasserbehandlung (z.B. Öl- Skimmer, demulgierende Entfettung, getrennter Entsorgungsweg) vereinfacht die Abwasseraufbereitung ungemein. Man kann auch versuchen, über aktivkohlehaltige Fäll- und Flockungsmittel die Organik im Schlamm zu binden. Dadurch verringert sich der CSB- oder AOX-Wert des Abwassers.

Wo sind die Besiedelungsflächen der Mikroorganismen?

Abb. 5: Biofilm wächst aus den Auslaufstutzen   Abb. 5: Biofilm wächst aus den Auslaufstutzen Ein komplettes Entleeren der Sammelbehälter vor Betriebspausen, speziell alle Bereiche nach der Chargenbehandlung, nimmt den Keimen den Wohnraum weg. Im Trockenen können sie sich nicht vermehren. Kalkverkrustungen sind ebenfalls ein Rückzugsort für die Mikroorganismen und sollten regelmäßig entfernt oder abgebeizt werden. Das häufig eingesetzte polymere Flockungshilfsmittel kann schon im Ansatzbehälter verkeimen – dieser wird eher selten gereinigt. Bei jeder Dosierung wird in Folge dessen das Abwasser mit den Keimen geimpft! Polymere Flockungshilfsmittel bleiben teilweise an den Wandungen kleben und bieten so eine erste klebrige Schicht – ähnlich der EPS. Hier siedeln sich anschließend Keime an, welche sich schnell vermehren und aufwachsen. Günstig gegen Mikroorganismen wirken höhere pH-Werte. Dadurch kommt es zum Verseifen der Keime und die Probleme verringern sich. Zu beachten sind hierbei aber Rücklösungen von Zink, Aluminium oder Chrom! Ein gezieltes Einblasen von Luft kann anaerobe Bereiche verhindern und so einfach einer Entstehung von Sulfid vorbeugen.

Chemische Keule?

Abb. 6: Biofilm in Endkontrollschacht  Abb. 6: Biofilm in Endkontrollschacht Eine regelmäßige Systemreinigung (halbjährig) zum Entkalken und Entkeimen der Behälter und Leitungssysteme kann viele der geschilderten Probleme verhindern. Im Einzelfall kann auch eine Dosierung von Bioziden sinnvoll sein, um z. B. der Nitritbildung entgegen zu wirken. Ein Biozidstoß in den Ansetzbehälter des polymeren Flockungshilfsmittels verhindert das ständige Impfen des Abwassers mit Keimen aus dieser Station. Biozide dürfen aber nur nach Herstellerangaben und nur im Einklang mit wasserrechtlichen Vorgaben eingesetzt werden!

Gerade in der Abwasserbehandlung ist jedes zu behandelnde Abwasser verschieden. Daher bedarf es immer einer genauen Analyse der Gegebenheiten, um die passende Behandlungsmethode festzulegen. Überwachen der Behandlungsabläufe und rechtzeitiges Eingreifen des Bedienpersonals sichern die Prozesse. Ein schon ausgearbeiteter Plan B für die Mitarbeiter schont die Nerven und hilft in Problemsituationen.

Mikroorganismen gibt es überall, sie lassen sich nicht vermeiden. Selbst auf der menschlichen Haut leben unzählige Mikroben und Bakterien – werden sie alle entfernt führt das zu Allergien und Krankheiten! Wir müssen in dem Zusammenhang noch viel lernen und sollten offen für neue Erkenntnisse sein.

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 11
  • Jahr: 2021
  • Autoren: Alois Kinateder

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