Abwasserbehandlungsanlage

Die am häufigsten verwendeten Verbrauchsmaterialien in Kläranlagen

Im Rahmen der Abwasserbehandlung sollten folgende Mittel eingesetzt werden:

(1) Oxidationsmittel: flüssiges Chlor oder Chlordioxid oder Wasserstoffperoxid,

(2) Entschäumungsmittel: die Menge ist sehr gering;

(3) Flockungsmittel: Polyaluminiumchlorid oder anionisches und kationisches Polyacrylamid, auch bekannt als anionisches PAM oder kationisches PAM,

(4) Reduktionsmittel: Eisen(II)-sulfat-Hydrat usw.;

(5) Säure-Base-Neutralisation: Schwefelsäure, Branntkalk, Natronlauge usw.

(6) Chemische Phosphorentfernungsmittel und andere Mittel.

Physikalische Verfahren: Entfernung unlöslicher Schwebstoffe und Öl aus dem Abwasser durch physikalische oder mechanische Einwirkung; Filtration, Fällung, Zentrifugaltrennung, Flotation usw.

Chemische Methode: Zugabe chemischer Substanzen, durch chemische Reaktionen werden die chemischen oder physikalischen Eigenschaften von Schadstoffen im Abwasser verändert, sodass sich deren chemischer oder physikalischer Zustand ändert und sie anschließend aus dem Wasser entfernt werden; Neutralisation, Oxidation, Reduktion, Zersetzung, Flockung, chemische Fällung usw.

Physikalisch-chemische Verfahren: die kombinierte Anwendung physikalischer und chemischer Verfahren zur Abwasserreinigung; Strippen, Adsorption, Extraktion, Ionenaustausch, Elektrolyse, Elektrodialyse, Umkehrosmose usw.

Biologische Methode: Die Nutzung des mikrobiellen Stoffwechsels, die Oxidation und der Abbau organischer Schadstoffe im Abwasser zu unschädlichen Substanzen, auch bekannt als biochemische Behandlungsmethode, ist die wichtigste Methode zur Behandlung von organischem Abwasser; Belebtschlammverfahren, biologische Filter, Lebenddrehtisch, Oxidationsbecken, anaerobe Vergärung usw.

Die biologische Abwasserreinigung basiert auf der Umwandlung komplexer organischer Stoffe in einfachere und toxischer Substanzen durch Mikroorganismen mittels Enzymen. Je nach Sauerstoffbedarf der beteiligten Mikroorganismen unterscheidet man zwischen zwei Arten der biologischen Reinigung: der sauerstoffreichen und der anaeroben. Die sauerstoffreiche Reinigung findet in Gegenwart von Sauerstoff statt. Durch Oxidation, Reduktion, Synthese und andere Prozesse oxidieren Bakterien einen Teil der aufgenommenen organischen Stoffe zu einfachen anorganischen Verbindungen (CO₂, H₂O, NO₃⁻, PO₄³⁻ usw.), um die für Wachstum und Aktivität benötigte Energie zu gewinnen. Den anderen Teil der organischen Stoffe wandeln sie in Nährstoffe um, die die Organismen für ihr Wachstum und ihre Vermehrung benötigen. Die anaerobe Reinigung hingegen erfolgt unter Sauerstoffausschluss durch anaerobe Mikroorganismen. Beim Abbau organischer Stoffe durch anaerobe Bakterien benötigen diese Sauerstoff aus CO₂, NO₃⁻, PO₄³⁻ usw., um ihren eigenen Sauerstoffbedarf zu decken. Ihre Abbauprodukte sind daher CH₄, H₂S, NH₃ usw. Für die biologische Abwasserbehandlung muss zunächst die biologische Abbaubarkeit der Schadstoffe im Abwasser analysiert werden. Dabei sind im Wesentlichen drei Aspekte zu berücksichtigen: die biologische Abbaubarkeit, die Bedingungen der biologischen Behandlung und die zulässigen Grenzwerte für Schadstoffe, die die mikrobielle Aktivität im Abwasser hemmen. Die biologische Abbaubarkeit beschreibt, inwieweit sich die chemische Struktur von Schadstoffen durch die Lebensprozesse von Organismen verändern und somit deren chemische und physikalische Eigenschaften beeinflussen. Die biologische Behandlung unter optimalen Bedingungen bezieht sich auf die Möglichkeit der Umwandlung von Schadstoffen in CO₂, H₂O und biologische Substanzen durch Mikroorganismen über Zwischenprodukte und die Umwandlungsrate dieser Schadstoffe unter optimalen Bedingungen. Mikroorganismen können organische Schadstoffe nur unter bestimmten Bedingungen (Nährstoffversorgung, Umweltbedingungen usw.) effektiv abbauen. Die richtige Wahl der Nährstoff- und Umweltbedingungen kann den biologischen Abbauprozess reibungslos gestalten. Durch die Untersuchung biologischer Prozesse lässt sich der Bereich dieser Bedingungen, wie pH-Wert, Temperatur und das Verhältnis von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor, bestimmen.

In der Forschung zur Wiederverwertung von Wasserressourcen wird der Entfernung verschiedener Nano- und Mikrometer-Partikelverschmutzungen große Bedeutung beigemessen. Nano- und Mikrometer-Partikelverschmutzungen im Wasser bezeichnen Feinstpartikel mit einer Größe von weniger als 1 µm. Ihre Zusammensetzung ist äußerst komplex und umfasst beispielsweise verschiedene feine Tonminerale, synthetische organische Stoffe, Humus, Öl und Algenbestandteile. Feine Tonminerale adsorbieren aufgrund ihrer starken Adsorptionskraft häufig toxische Schwermetallionen, organische Schadstoffe, pathogene Bakterien und andere Verunreinigungen an ihrer Oberfläche. Humus und Algenbestandteile im natürlichen Wasser können bei der Chlordesinfektion im Rahmen der Wasseraufbereitung chlorierte Kohlenwasserstoffe bilden, die krebserregend sind. Das Vorhandensein dieser Nano- und Mikrometer-Partikelverschmutzungen hat nicht nur direkte oder potenzielle schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, sondern verschlechtert auch die Wasserqualität erheblich und erschwert die Wasseraufbereitung, beispielsweise bei der konventionellen Behandlung von kommunalem Abwasser. Infolgedessen steigen die Flocken im Absetzbecken nach oben, und der Filtertank wird leichter durchdrungen, was zu einer Verschlechterung der Abwasserqualität und steigenden Betriebskosten führt. Herkömmliche Aufbereitungstechnologien können diese Nano- und Mikrometer-Verunreinigungen im Wasser nicht effektiv entfernen, und fortschrittliche Verfahren wie Ultrafiltrationsmembranen und Umkehrosmose sind aufgrund hoher Investitions- und Kostenaufwendungen schwer flächendeckend einsetzbar. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Erforschung und Entwicklung neuer, effizienter und wirtschaftlicher Wasseraufbereitungstechnologien.