Abwasser – Ozonbehandlung

Abwasserbehandlungsverfahren (WWTP) werden eingesetzt, um kommunale und industrielle Abwässer vor der Einleitung in die Umwelt zu behandeln. Abwassereinleitungen aus industriellen Quellen enthalten ein breites Spektrum an CSB, BSB, TSS und anderen entstehenden Schadstoffen (z.B. Pharmazeutika, Aldehyde, Glykol, Amine, Alkohole, komplexe Proteine usw.). Dazu gehören Prozesswasser aus der Textilindustrie, Molkereien, Brauereien, Pharmaindustrie, Papier & Zellstoff, Kosmetik, Chemie und anderen Produktionsanlagen.

Die Hauptschadstoffe im Abwasser sind biologisch abbaubare organische Verbindungen, flüchtige organische Verbindungen, Xenobiotika, Metallionen, Schwebstoffe, Nährstoffe wie Phosphor, Stickstoff, mikrobielle Krankheitserreger und Parasiten. Die ungefähre Zusammensetzung des organischen Kohlenstoffs im typischen Abwasser sind Kohlenhydrate (11 - 18 %), Proteine (8 - 10 %), freie Aminosäuren (0,5 - 1,5 %), Fettsäuren (23 - 25 %), gelöste organische Säuren (7 - 11 %) und andere organische Verbindungen (25 - 28 %).

Darüber hinaus können einige Wasserkontaminanten in die Umgebungsluft freigesetzt werden, die Gerüche erzeugen. Ein Wasserschadstoff wird zu einem Geruchsstoff, wenn er eine hohe Flüchtigkeit mit einem stechenden Geruch kombiniert. Geruchsprobleme sind in Kläranlagen aufgrund der Häufigkeit der Geruchsstoffe weit verbreitet. Typische Beispiele sind Schwefelverbindungen (H2S und Mercaptane), Amine, Ammoniak und organische Verbindungen wie Skatole und Indol.

Die Draufsicht einer kompletten Abwasserbehandlungslösung finden sie nachstehend:

 

Primärbehandlung

Vorklärung

Die Sedimentation ist ein primärer Schritt, bei dem Flockungsmittel wie Eisensalze, Aluminium, Polyelektrolyte und Kalk zur Fällung von Feststoffen aus Wasser durch Schwerkraft eingesetzt werden. Die Abwässer aus der Primärbehandlung enthalten typischerweise beträchtliche organische Stoffe und haben einen relativ hohen biologischen Sauerstoffbedarf (BSB). Der durchschnittliche Korngrößenbereich im Abwasser ist unten aufgeführt:

Partikelgröße Gelöst Kolloidal Suspendiert Absetzbar
(µm) < 0,01 0,01 - 1 1 - 100 > 100

Rund 50% des Rohabwasser-CSB und BSB können als Teil der abgesetzten Feststoffe entfernt werden. Der abgesetzte Schlamm wird in der Regel in den Schlammbehandlungsschritten der Anlage weiterbehandelt.

Geruchsemissionen aus der Vorklärung

Geruchsemissionen sind in diesem Schritt durchaus üblich. Da die Vorklärung die erste Stufe der Abwasserreinigung ist, ist die Konzentration der Geruchsstoffe am höchsten, was zu Geruchsemissionen in die Umgebung führt. In den folgenden Schritten des Behandlungsprozesses nehmen die Geruchsemissionen tendenziell ab, entweder weil die Geruchsstoffe entfernt werden oder weil sie vorher emittiert wurden.

Wir bieten viele Arten von Luftanalysen zur Abschätzung der Geruchsemissionen an. Lesen Sie hier mehr.

Ozonvorbehandlung

Ozon hat einen komplexen Einfluss auf die Wasser-/Abwasserparameter - es reduziert Farbe, verbessert Geschmack, Geruch, tötet Bakterien, Viren, oxidiert Eisen, Mangan, Zyanid, Phenol, Benzol, Chlorphenol, Atrazin, Nitrobenzol und andere Schadstoffe. Die Anwendung von Ozon soll die biologische Abbaubarkeit des Abwassers erhöhen. Das CSB:BSB-Verhältnis eines Industriewassers wird als Beispiel nachfolgend gezeigt:

Parameter Rohwasser vor Ozonierung Rohwasser nach Ozonierung
CSB 5000 4500
BSB 200 2000

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, wurde das Verhältnis von CSB/BSB und biologischer Abbaubarkeit durch Ozonierung um das Zehnfache erhöht. Dies ist eine der möglichen Anwendungen bei der Behandlung von komplexen industriellen Abwässern vor dem biologischen Prozess.

Sekundäre Behandlung

Dies wird als biologische oder Belebtschlammstufe bezeichnet und beinhaltet den Einsatz von Mikroorganismen zum Abbau von organischen Schadstoffen, Gesamtstickstoffgehalt und Phosphor. Dieser Prozess umfasst die aerobe, anoxische und anaerobe Behandlung durch verschiedene Technologien und Designs wie Sequential Batch Reactors (SBR), konventionelle Behandlung oder Membranbioreaktoren (MBR). Die aerobe Behandlung nutzt aerobe heterotrophe Bakterien zum Abbau von BSB und Ammoniak-N und organischem-N. Dabei entsteht Nitrat, das durch anoxische Behandlung in Stickstoffgas umgewandelt werden kann:

Prozess Reaktion
Nitrifikation NH4+ +O2 → NO2- + 2H+ +H2O
NO2- + O2 → NO3-
Denitrifikation NO3- → NO2- → NO → N2O → N2

Anoxische Behandlung, im Gegensatz zur aeroben Behandlung, ist durch eine sauerstofffreie Umgebung gekennzeichnet, in der Bakterien oxidiertes Nitrat zur Atmung verwenden müssen. Ozon kann eine wichtige Rolle bei der Vermeidung unerwünschter Fadenbakterien im biologischen Prozess spielen. Siehe unten für weitere Informationen.

Eine anaerobe Behandlung kann vor der aeroben und anoxischen Zone erfolgen, um eine Netto-Reduktion des Phosphors zu erreichen.

Der größte Teil des biologisch leicht abbaubaren Materials wird während des biologischen Prozesses entfernt und nicht biologisch abbaubares Material verbleibt im Abwasser. Das Nettowachstum von Biomasse in der biologischen Behandlung wird durch Nachklärung als Belebtschlamm (WAS) entfernt. Der Restschlamm wird im Kreislauf geführt.

Ozonbehandlung von Rücklaufschlamm (RAS)

MLR ist eine interne Rezirkulation von aeroben zu anoxischen Behältern und RAS gelangt von der Nachklärung bis zum Zulauf aus der Primärbehandlung.
Der hohe Wassergehalt, die Kompressibilität und die Kolloidalität des Schlamms sind häufige Merkmale in WWTP. Fadenbakterien sind ein normaler Bestandteil der Belebtschlamm-Mikroflora, während zu lange Filamente zu Schlammblähungen führen und eine Flockung verhindern. Die Verwendung von Ozon in den RAS-Strömen fördert das Wachstum von flockenbildenden Bakterien und hemmt die Aktivität von Fadenbakterien, die das Blähen und die Sedimentation von Schlamm fördern. Eine niedrige Ozonkonzentration kann als Ansatz zur Förderung der Flockenbildung verwendet werden und hemmt die Aktivität von Fadenbakterien und Schlammblähungen während des Prozesses. .

Ozonbehandlung von Industrieabwässern (BSB/CSB)

Übliche physikalische Verfahren zur Schlammeindickung sind chemische Absetzung, Schwerkraftabsetzung, Flotation, Zentrifugation, Bandeindicker und Drehtrommel. Die Schlammeindickung reduziert den Anteil der flüssigen Fraktion des Schlammes. Diese Flüssigkeiten haben hohe CSB- und BSB-Werte, abhängig von den in der Prozessindustrie verwendeten Rohstoffen. Der typische CSB-Bereich für chemische Prozessabwässer liegt zwischen 400 - 40 000 mg/L und für Haushaltsabwässer im Bereich von 100 - 450 mg/L. Im Allgemeinen muss der CSB über 350 mg/L Bereich zusätzlich behandelt werden, weitere Informationen finden Sie in Abschnitt 6 unten. Bitte klicken Sie hier, um mehr über die BSB- und CSB-Behandlung mit Ozon zu erfahren.


Schlammbehandlung


Ozonbehandlung von Faulschlamm

Anaerobe Vergärung ist eine Folge von biologischen Prozessen, bei denen Mikroorganismen biologisch abbaubares Material in Abwesenheit von Sauerstoff abbauen. Bei der anaeroben Behandlung sind etwa 50 % der organischen Substanz im Schlamm anfällig für den biologischen Abbau zu Biogas, die andere Hälfte des organischen Materials ist widerstandsfähiger und baut sich langsam ab. Die Schlammozonierung führt zur Zersetzung komplexer organischer Substanzen in biologisch abbaubare niedermolekulare Verbindungen, was die Biogasausbeute erhöht.

Weitere Informationen finden Sie hier.

Ozonierung von eingedicktem Schlammpermeat

Faulschlamm enthält typischerweise 2-3 % Gesamtfeststoffe. Dieser Schlamm erfordert eine mechanische Eindickung durch eine Zentrifuge oder Schneckenpresse, die etwa 20 % trockene Feststoffe hinterlässt. Bei diesem Verfahren verbleibt hochkonzentrierte Abwasserflüssigkeit, welche mit Ozon behandelt werden kann, falls sie nicht wieder Primärbehandlung zugeführt wird. Beispielsweise fallen bei der Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken in der Regel hochkonzentrierte Abfallströme als Nebenprodukt an.

Ozonbehandlung von Biogasgeruch

BBiogasanlagen nutzen häufig Gülle und Fleischreste zur Erzeugung von Biogas. Unter Biogas versteht man typischerweise ein Gemisch aus verschiedenen Gasen, vor allem Methan und CO2, das durch den Abbau organischer Verbindungen entsteht. In diesem Schritt entstehen schwefelhaltige Verbindungen (wie H2S und Mercaptane), die aufgrund ihrer niedrigen Geruchsschwelle zu hohen Geruchsemissionen führen. Als Lösung oxidiert Ozon diese Verbindungen, wodurch Gerüche ohne schädliche Nebenprodukte deutlich reduziert werden. Dies führt zu einer verbesserten Luftqualität in der Umgebung sowie zu einer verbesserten Arbeitsumgebung.

Lesen Sie mehr über die Biogasindustrie.

Lesen Sie mehr über Geruchsbeseitigung.

Tertiäre Behandlung

Der Zweck der tertiären oder fortgeschrittenen Behandlung ist es, einen letzten Schritt zur Erhöhung der Abwasserqualität oder eine Verbesserung der Desinfektion zu bieten.

 

Die tertiäre Behandlung ist nicht für alle Kläranlagen erforderlich und variiert von Anlage zu Anlage, je nach Art der Wasserverschmutzung. Einige gängige fortschrittliche Kläranlagen beinhalten die Entfernung von Nährstoffen, nicht biologisch abbaubaren organischen Stoffen, Schwebstoffen und toxischen Stoffen. Zu den gängigen Technologien gehören unter anderem Filtration, MBR, RO, UV und AOP. Diese werden in den folgenden Abschnitten näher erläutert.

Filtration

Die gebräuchlichsten körnigen Medien in der Filtration sind Sand und Aktivkohle. Wichtige Faktoren für die Schadstoffbeseitigung sind die Menge der Medien in der Säule und die Kontaktzeit.

Vorteile Nachteile
Einfach einzurichten Häufige Verstopfungen/Filterwechsel
Breites Spektrum an Porengröße oder Oberfläche Reduziert den Kontakt auf der Oberfläche durch Ansammlung von Bakterien im Laufe der Zeit

Ozon kann als Vor- oder Nachbehandlungsschritt zur Filterung eingesetzt werden, um die Partikel abzubauen und die Wasserqualität zu verbessern.

Umkehrosmose (RO) Ozonpermeat

RO wird häufig in der gewerblichen und privaten Wasserfiltration eingesetzt. Das Wasser wird über die Membran gegen den Konzentrationsgradienten von niedriger zu höherer Konzentration bewegt.

Vorteile Nachteile
Entfernung von guten und schlechten Ionen Häufige Verstopfung und Chlorkonzentration schädigen das System
Bestimmt den Geschmack von Wasser Effizienz reduziert sich im Laufe der Zeit

Ozon ist eine optimale Methode, um das RO-Permeat weiter zu desinfizieren oder zu behandeln, um das Wasser für andere Zwecke zurückzugewinnen oder um sehr hohe Abflussvorschriften zu erfüllen.

Ozondesinfektion

Die Desinfektion von Wasser mit Ozon ist gegenüber herkömmlichen Methoden wie Chlor oder UV-Desinfektion von Vorteil. Ozon baut die Lipidschichten in der Zellmembran effektiv ab. Erstens ist Ozon bei der Deaktivierung von Viren und Bakterien effektiver als jede andere Desinfektionsbehandlung, während gleichzeitig sehr wenig Kontaktzeit benötigt wird, mehr Informationen finden Sie hier

Kommunale Abwasserbehandlung mit Ozon

Die folgende Grafik ist ein typisches Beispiel für die Verwendung von Ozon als einstufige Technologie zur Reduzierung der CSB- und BSB-Werte in unserer Pilotanlage.

Weitere Informationen zu Machbarkeitsstudien und Pilotprojekten finden Sie hier.

Ozone tech