Das Belebtschlammverfahren ist ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser und Abwässern, bei dem Bakterien (zum Abbau der biologisch abbaubaren organischen Stoffe) und Luft (Sauerstoff für die Atmung) eingesetzt werden.
Belebtschlamm ist ein Gemisch aus Mikroorganismen und suspendierten Feststoffen. Die Bakterienkultur wird im Klärprozess kultiviert, um organische Stoffe in Kohlendioxid, Wasser und andere anorganische Verbindungen abzubauen. Das typische Belebtschlammverfahren hat folgende Grundkomponenten:
1) Vorklärbecken zur Abtrennung der mit dem Abwasser mitgeführten Feststoffe
2) Reaktor, in dem die Mikroorganismen in Suspension gehalten werden, belüftet werden und mit den zu behandelnden Abfällen in Kontakt kommen
3) Flüssig-Fest-Trennung; und
4) ein Schlammrecyclingsystem zur Rückführung des Belebtschlamms an den Anfang des Prozesses.
Es gibt viele Varianten von Belebtschlammverfahren, einschließlich Variationen in der Belüftungsmethode und der Art und Weise, wie der Schlamm in den Prozess zurückgeführt wird.
Das Belebtschlammverfahren bietet eine effiziente Entfernung von BSB, CSB und Nährstoffen, wenn es professionell ausgelegt und ordnungsgemäß betrieben wird. Das Verfahren selbst ist flexibel, und es können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um spezifische Anforderungen zu erfüllen (z. B. für die Stickstoffentfernung).
Es ist eine komplexe Mischung aus Mikrobiologie und Biochemie, an der viele verschiedene Arten von Mikroben beteiligt sind. In der Belebtschlammanlage (ASP) scheiden Bakterien klebrige Substanzen aus, die die winzigen Partikel im Abwasser umhüllen. Die Partikel kleben zusammen und bilden Flocken aus gelartigem Material, auf und in denen Mikroben leben. Dies ist der schokoladenbraun gefärbte Belebtschlamm. Der Belebtschlamm wird belüftet, um Sauerstoff zu lösen, so dass die organischen Stoffe (BSB) von den Bakterien verwertet werden können. Die organische Substanz, also die Nahrung, bleibt am Belebtschlamm haften. Der im Wasser gelöste Sauerstoff ermöglicht es den Bakterien, die Nahrung (BSB) zu verwerten und auch das Ammoniak in Nitrat umzuwandeln. Das Becken sollte groß genug sein, um eine ausreichende Kontaktzeit (Verweilzeit) zwischen dem Abwasser und dem Belebtschlamm zu ermöglichen, damit alle chemischen Veränderungen stattfinden können.
Rücklaufbelebtschlamm (RAS)
Wenn der Belebtschlamm das Ende des Prozesses erreicht, ist er immer noch eine hochaktive Biomasse, aber jetzt mit gereinigtem Abwasser vermischt. Er wird in Absetzbecken (Nachklärbecken) geleitet, um eine Trennung vom gereinigten Abwasser zu ermöglichen, das in den Fluss oder in eine andere Form der Drittbehandlung geleitet werden kann. Die abgesetzte Biomasse, der so genannte Rücklaufschlamm (Return Activated Sludge, RAS), wird dann an den Anfang des Belüftungsprozesses zurückgeführt, wo sie frisches Abwasser aufnimmt und den Prozess erneut in Gang setzt. Auf diese Weise kann der Prozess als kontinuierlicher Kreislauf betrieben werden.
Überschussbelebtschlamm (SAS)
Da der RAS durch die Vermischung mit dem frischen Abwasser ein allmähliches Wachstum des vorhandenen Belebtschlamms hervorruft, ist es notwendig, jeden Tag eine bestimmte Menge zu verwerfen. Dieser überschüssige Belebtschlamm (SAS) wird entsorgt, indem kontinuierlich ein Teil des RAS für die Schlammentsorgung entnommen wird.
Nachfolgend ist ein typisches Fließschema dargestellt, das alle Komponenten des Belebtschlammverfahrens zeigt
Belüftungsverfahren:
Diffuse Belüftung: Die Abwasserflüssigkeit wird in tiefe Becken mit Diffusor-Gitter-Belüftungssystemen geleitet, die am Boden befestigt sind. Durch die Blöcke wird Luft gepumpt, und der sich bildende Blasenvorhang versorgt das Abwasser mit Sauerstoff und sorgt für die notwendige Durchmischung. Wenn die Kapazität begrenzt ist oder das Abwasser ungewöhnlich stark oder schwierig zu behandeln ist, kann anstelle von Luft auch Sauerstoff verwendet werden. In der Regel wird die Luft durch ein Gebläse oder einen Kompressor erzeugt.
Oberflächenbelüfter: Senkrecht montierte Rohre mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter, die von knapp über dem Boden eines tiefen Betontanks bis knapp unter die Oberfläche der Abwasserflüssigkeit reichen. Ein typischer Schacht kann 10 Meter hoch sein. Am oberen Ende ist das Rohr zu einem Kegel geformt, an dessen Innenseite schraubenförmige Schaufeln angebracht sind. Wenn das Rohr gedreht wird, schleudern die Schaufeln die Flüssigkeit nach oben und aus dem Kegel heraus und ziehen neue Abwasserflüssigkeit vom Boden des Tanks an. In vielen Werken befindet sich jeder Konus in einer separaten Zelle, die bei Bedarf für Wartungsarbeiten von den übrigen Zellen getrennt werden kann. Einige Werke haben zwei Kegel pro Zelle und einige große Werke haben 4 Kegel pro Zelle.
Zu den allgemeinen Überlegungen gehören: Abwassereigenschaften, örtliche Umgebungsbedingungen (einschließlich Temperatur), mögliches Vorhandensein von toxischen oder anderen hemmenden Substanzen (wird das Verfahren z.B. mit Industrieabwässern oder Fäkalien betrieben), Anforderungen an den Sauerstofftransfer und die Reaktionskinetik (Verweilzeit im System, abhängig von Qualität und Menge des ankommenden Abwassers, Anforderungen an das Abwasser, Anforderungen an die Schlammbehandlung und andere oben aufgeführte Faktoren).