Abwasserreinigung: Wie wird reines Wasser gewonnen?
Abwässer müssen gereinigt werden, bevor man sie in offene Gewässer einleiten kann. Auf welche Weise das geschieht und wie die Kläranlagen auszulegen sind, das hängt von der Art der Abwässer ab. Hausabwässer sind vor allem mit organischen Verschmutzungen und gelösten Stoffen belastet. Abwässer aus Industrie und Gewerbe sind dagegen gewöhnlich zwar stark, aber einseitig verschmutzt, z. B., je nach Art des Betriebes, mit mineralischen Stoffen oder organischen Substanzen. Säuren und Laugen treten ebenso auf wie hohe Temperaturen und Färbungen. Kommunales Abwasser ist eine undefinierte Mischung aus Haus- und Industrieabwasser. Durch die unterschiedliche Zusammensetzung kann eine Klärung eventuell schwieriger sein als bei einem hochgiftigen Industrieabwasser, dessen Beschaffenheit man genau kennt.
Kläranlagen
Abwasser transportiert Schmutz von ganz unterschiedlicher Beschaffenheit. Man muss also verschiedene Techniken kombinieren, um ihn möglichst umfassend zu entfernen. Dazu durchläuft der Abwasserstrom mehrere Stufen, in denen die verschiedenen Inhaltsstoffe entfernt werden. Eine Kläranlage unterteilt sich meist in folgende Reinigungsstufen: mechanische, biologische und eventuell chemische.
Die grobe mechanische Reinigung entfernt die Sperr- und Sinkstoffe.Häufig befinden sich hinter dem Abwasserzulauf Schneckenhebewerke, die das Abwasser auf ein höheres Niveau fördern. Von dort läuft es in die Rechenstation, wo Grob- und Feinrechen Sperrstoffe wie Büchsen, Fruchtschalen oder Papier zurückhalten. Schwere Sinkstoffe wie z. B. Sand nimmt der anschließende Sandfang auf. Diesem Becken ist seitlich ein zweites angelagert, wo Fette und Öle abgeschieden werden. Absetzbare Feststoffpartikel wie Speisereste setzen sich dann im Vorklärbecken ab, ebenfalls unter dem Einfluss der Schwerkraft. Dort verweilen die Abwässer etwa anderthalb bis zwei Stunden. Den anfallenden Schlamm fördern Pumpen von dort zur Schlammbehandlung.
Die anschließende biologische Reinigung holt gelöste, organische und nicht absetzbare Schwebstoffe heraus. Mit geeigneten Bakterienstämmen lässt sich das mechanisch gereinigte Abwasser weiter klären. Man unterscheidet dabei zwischen aeroben und anaeroben Reinigungsverfahren, d. h. Verfahren mit oder ohne Sauerstoffzufuhr. Bei der anaeroben Reinigung ist die Abbaugeschwindigkeit wesentlich geringer, allerdings muss kein zusätzlicher Sauerstoff zugeführt werden. In beiden Fällen werden hochmolekulare Stoffe in niedermolekulare wie Wasser und Kohlendioxid umgewandelt. Dabei lassen sich gelöste Stoffe wie Zucker oder Harn abbauen. Auch Krankheitserreger werden in biologischen Reinigungsanlagen weitgehend entfernt, vollständig abgetötet aber nur bei Zusatz von Entkeimungsmitteln. Beim Belebtschlammverfahren wird das Abwasser mit Bakterienschlamm versetzt, der durch Gebläse belüftet wird und im Nachklärbecken sedimentiert. Eine Alternative zum Belebtschlammbecken sind hohe geschlossene Tanks, in denen über spezielle Injektoren feinste Luftbläschen erzeugt und dem mit aeroben Bakterien versetztem Abwasser zugeführt werden. Vorteile sind der geringere Platzbedarf, die geringere Geruchsbelästigung und die bessere Umsetzung.
Bei der Schlammbehandlung wird der in den Absetzbecken (Vor- und Nachklärbecken) anfallende Schlamm voreingedickt und im Faulturm bei etwa 35 ºC durch anaerobe Bakterien ausgefault. Das dabei anfallende Faulgas (etwa 65 % Methan und 35 % Kohlendioxid) lässt sich z. B. zum Beheizen der Faulräume verwenden. Man kann es aber auch in eine Gasversorgung einspeisen oder über einen Gasmotor Strom damit erzeugen. Der verbleibende Faulschlamm wird unter Luftabschluss bei ca. 200 ºC und 20 bar konditioniert und dann nochmals eingedickt, bevor er gepresst wird. Derzeit werden 60 % des Klärschlamms auf Mülldeponien gelagert, 25 % als Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt und der Rest verbrannt.
Industrielle Abwässer
Die Reinigung industrieller Abwässer kann je nach Art und Grad der Verunreinigung zusätzliche Reinigungsstufen erforderlich machen. Hier kommen chemische Fällungs- und Flockungsmittel zum Einsatz sowie Neutralisationsmittel, um allzu saure und zu stark basische Abwässer zu neutralisieren. Industrieabwässer, die giftige Substanzen enthalten, müssen vor dem Einleiten in eine biologische Kläranlage entgiftet werden, da sie sonst die Bakterien ausschalten würden. Hierfür kommen chemische Umsetzungen infrage sowie die Entgiftung mittels Ionenaustauschern.
Neben die klassischen Reinigungsverfahren ist bei Produktionsabwässern in den letzten Jahren verstärkt die Wiederaufbereitung getreten. Dafür sind Umkehrosmose und Ionenaustauscher ebenso einsetzbar wie Mikro- und Ultrafiltration.