Wie funktionieren biologische Kläranlagen?

Wie funktionieren biologische Kläranlagen?

 

Unabhängig vom eingesetzten System, funktionieren biologische Kläranlagen immer nach demselben Prinzip. Sowohl in biofilmbasierten Systemen, wie dem Verfahren des getauchten und belüfteten Festbetts, dem Rotationstauchkörper und dem Tropfkörper oder auch in schlammbasierten Systemen, wie SBR-Anlagen, durchläuft das Abwasser zunächst eine mechanische Vorklärung. Dort sinken schwere Feststoffe zum Boden im Behälter, Fette, Öle und andere leichte Stoffe schwimmen auf.
Das sauberste Wasser der Vorklärung befindet sich zwischen der Schicht am Boden (Bodenschlamm) und der Schicht, welche auf dem Wasser schwimmt (Schwimmschlamm) und wird von dort für die nächste Stufe entnommen bzw. fließt im Freigefälle in die nächste Kammer. Diesen Prozess macht sich übrigens auch jeder Abscheider und jedes traditionelle Mehrkammersystem, die sogenannte Ausfaulgrube zunutze.

Eine biologische Kläranlage entfernt darüber hinaus noch die gelösten Schadstoffe aus dem Abwasser. Diese biologische Reinigung übernehmen Bakterien, die natürlicherweise schon im Abwasser vorhanden sind. Damit die biologische Abwasserreinigung auf verhältnismäßig kleinem Raum funktioniert, müssen den Bakterien gute Bedingungen für den Stoffwechsel und die Vermehrung angeboten werden. Dies erfolgt in einer biologischen Kläranlage nach der Vorklärung in einer separaten Kammer, dem biologischen Reaktor, in dem je nach Verfahren unterschiedliche Einbauten bzw. Füllungen vorhanden sind. In Biofilmverfahren wird den Bakterien eine möglichst große Oberfläche durch verschiedenste Füllkörper angeboten, die sowohl fest im Reaktor verankert sein können (= Festbett) oder sich frei im Reaktor bewegen können (= Schwebebett). Durch das Bewachsen der Füllkörper mit Bakterien (= Biofilm) kann eine hohe Dichte an Bakterien im Reaktor gehalten werden. Im Belebtschlammverfahren hingegen wird versucht, die Bakterien selbst in Schwebe zu halten und deren Austrag aus der Kammer zu verhindern oder aus einer nachgeschalteten Absetzkammer wieder in den Reaktor zurück zu führen, um so eine möglichst hohe Dichte an Baketrien im Reaktor zu erhalten.   
Die Bakterien benötigen für ihren Stoffwechsel viel Sauerstoff, einer der Hauptgründe warum Abwasserreinigung im technischen Maßstab überhaupt nötig ist, da dieser Sauerstoff sonst den natürlichen Gewässern entzogen würde. Damit die Bakterien arbeiten können, muss also Luft in das Wasser eingebracht werden. Dies erfolgt in der Regel über einen
Kompressor, der Luft von außen ansaugt und durch eine röhren- oder tellerförmige Membran feinblasig im biologischen Reaktor verteilt.
Da die Bakterien sich vermehren, entsteht zusätzliche Biomasse, die wiederum aus dem Abwasser entfernt werden muss. Dies geschieht in der Nachklärung, die im Prinzip genauso funktioniert wie die Vorklärung, nämlich durch Schwerkraft.

Die meisten Arten von Kläranlagen werden kontinuierlich durchflossen. Eine Ausnahme stellen SBR Kleinkläranlagen dar. Wie der Name schon sagt (SBR = Sequencing Batch Reactor), funktionieren SBR Anlagen sequenziell. Dafür muss das Wasser zwischen zwei Kammern hin- und her gepumpt werden. Das geklärte Abwasser kann in einen Vorfluter eingeleitet oder einer Versickerung auf dem eigenen Grundstück zugeführt werden.

Auf dem Markt  gibt es Angebote für verschiedenste Technologien (unter anderem SBR, Tropfkörper, Festbett, Schwebebett und Kompaktfilter), sowohl als Komplettanlage inklusive Behälter, als auch für zur Nachrüstung alter 3-Kammer-Gruben mit einem Bausatz. Egal ob mit SBR oder Biofilmverfahren, hat die Nachrüstung den Vorteil, dass der alte Behälter weiter genutzt werden kann. Dies macht sich natürlich in den Kosten für die Investion bemerkbar. Dieser Aspekt kann allerdings auch gleichzeitig ein beträchtlicher Nachteil sein, da der alte Betonbehälter schon etliche Jahre der Korrosion durch agressives Abwasser ausgesetzt war und die Bausubstanz häufig mangelhaft und für eine Nachrüstung nicht geeignet ist. Zudem ist zu beachten, dass in kompletten Anlagen natürlich die Behälterform von vornherein für die eine biologische Behandlung ausgelegt wurden und daher perfekt aufeinander abgestimmt sind. Im Zweifelsfall ist der Neubau einer Anlage die langlebigere und nachhaltigere Variante.