Wissen und Technik
Abwasser und dessen Reinigung
Einführung
Schon immer hat das Wasser auf unserer Erde eine
ganz entscheidende Rolle gespielt. Für die Natur wie
auch den Menschen ist Wasser lebenswichtig und wird
für eine unzählige Anzahl von verschiedenen
Funktionen benötigt.
In unserer Zeit, mit einer stark wachsenden Bevölkerung
und Industrialisierung, wird es immer wichtiger aber
auch schwieriger, das überaus wertvolle Wasser
vernünftig zu bewirtschaften. So haben etwa die
Ausdehnung kommunaler Kanalisationsnetze, der
Zusammenschluss von vielen kleinen und mittleren
Gewerben zu grossen Unternehmungen und die
Notwendigkeit von grossen Abfalldeponien die
Abwässer derart belastet, dass deren
Selbstreinigungskapazität weit überschritten wurde.
Diese Entwicklung machte die Einführung von immer
strenger wordenen Schutzmassnahmen nötig, um die
Qualität des Wassers und die Bedürfnisse der Natur und
des Menschen zu garantieren.
Diese Entwicklung führte zum vermehrten Bau von
Abwasserreinigungsanlagen, verbunden mit vielen
Neuentwicklungen auf dem Gebiet der
Reinigungsverfahren.
Entstehung und Ursprung von Abwasser
Natürliches Wasser besitzt die Eigenschaft,
beinhaltende Stoffe mit Hilfe von Mikroorganismen und
Sauerstoff zu Folgeprodukten abzubauen. Dieser
natürliche Reinigungsvorgang, in seiner Kapazität
beschränkt, erlaubt einerseits eine Vermehrung der
Mikroorganismen, benötigt aber andererseits je nach
Temperatur und Schadstoffbelastung bedeutende
Mengen an Sauerstoff.
In stehenden Gewässern, wo keine, oder nur eine
ungenügende Bewegung des Wassers zustande kommt,
ist der Sauerstoffeintrag aus der Luft sehr schnell
ungenügend und vermag den Bedarf des
mikrobiologischen Umsatzes nicht mehr zu decken.
Unter solchen Bedingungen können höhere Lebewesen
nicht mehr existieren, und es kommt z.B. zu
Fischsterben. In der weiteren Entwicklung des Abbaues
werden suspendierte Substanzen in einer
sauerstoffarmen Umgebung angehäuft, was zu einem
anaeroben Bakterienwachstum führt. Diese
Mikroorganismen brauchen keinen Sauerstoff, bilden
aber schlecht riechende und teilweise hochgiftige Stoffe.
Abwässer können alle möglichen Ursprünge haben. So
unterscheidet man Haushaltabwasser,
Gewerbeabwasser, Abwasser der Industrie und der
Landwirtschaft, Sickerwasser und Regenwasser. Auch
gibt es kommunales Abwasser, entstanden durch die
Vermischung von verschiedenen, oben erwähnten
Abwässer in einer öffentlichen Kanalisation.
Die Zusammensetzung der Abwässer kann demzufolge
mehr oder weniger schädlich sein, je nach deren
Ursprung und deren Benützung durch Menschen, Tiere
oder Umwelt.
Schadstoffe des Abwassers
Der Reinheitsgrad eines Gewässers wird von natürlichen
und industriellen Verunreinigungen beeinflusst.
Normalerweise ist der Einfluss von industriellen
Verunreinigungen grösser und zeitlich länger anhaltend
als der von natürlichen.
Je nach Art und Menge seiner Belastung, kann Abwasser
ein ganzes Ökosystem zerstören und damit natürlich
auch landwirtschaftliche Rohstoff- und
Nahrungsmittelproduktionen gefährden. Es kann auch
zu anderen, indirekten Folgen einer Verschmutzung
kommen, wie etwa zum Rückgang des Tourismus in
einer stark belasteten Region.
Die Verunreinigung der Gewässer stammt vorallem aus
kommunalen- und industriellen Abwässern und hat eine
starke Beeinflussung der Eigenschaften von natürlichem
Wasser zur Folge. Es ist daher ausserordentlich wichtig
Abwasser zu reinigen bevor es wieder in den
natürlichen Kreislauf eingeleitet oder sonstwie
wiederverwendet wird. In Abwässern, die schädliche
Wirkungen in Bezug auf den Menschen und die Tiere
zeigen, finden sich häufig folgende giftige Substanzen:
•
organische Lösemittel
•
organische Halogenverbindungen
•
organische Phosphorverbindungen
•
Schwefelwasserstoff
•
Cyanide
•
Fluoride
•
Schwermetalle, speziell Quecksilber und
Cadmium
•
pathogene Keime und lebesfähige Eier von
Parasiten
Daneben kommt es auch noch zu anderen
unangenehmen Folgen in belasteten Gewässern durch:
•
dauernde Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes von
natürlichen Gewässern
•
ein Absetzen von Schlamm
•
übermässiges Algenwachstum durch Einleiten von
nahrungsreichem Abwasser (Stickstoff und
Phosphor)
Alle diese oben erwähnten Punkte, zeigen die
Wichtigkeit einer wirkungsvollen Sammlung und
anschliessenden Reinigung der Abwässer. Nur so ist ein
natürlicher Regenerationspro-zess des Wassers aufrecht
zu halten.
Verfahren zur Abwasser-Reinigung
Die Abwasserreinigung wird normalerweise in drei
Stufen durchgeführt:
1.
mechanische Reinigung
2.
chemische Reinigung
3.
biologische Reinigung
Man spricht auch von konventioneller Behandlung.
Die Eigenschaften des behandelten Wassers und des
anfallenden Schlammes hängen vom behandelten
Abwasser, sowie auch von den zu dessen Reinigung
verwendeten Verfahren ab. Generell treten während
des typischen Reinigungsprozesses verschiedene
Phasen auf:
•
als erstes werden verunreinigende, giftige oder
wiederverwendbare Materialien vom Wasser
abgetrennt und zurückgehalten
•
anschliessend muss das behandelte Abwasser
und der anfallende Schlamm einzeln
weiterbehandelt werden. Gereinigtes Abwasser
kann wiederverwendet, oder direkt in einen
Vorfluter eingeleitet werden. Auch der Schlamm
kann wiederverwendet (Landwirtschaft), zu
Dünger aufgearbeitet, deponiert oder verbrannt
werden.
Die Gründe, die für die Wahl eines speziellen Verfahrens
oder einer Verwendungsart sprechen, können von
vielen Faktoren abhängen. Für kommunale Abwässer
werden die Verfahren nach der jeweiligen
Abwasserbehandlungsmethode eingeteilt, unabhängig
von der gewählten Schlammbehandlung. Für
industrielle Abwasser haben die Behandlungsverfahren
normalerweise das Ziel, wertvolles Material
zurückzuhalten und einer Wiederverwendung zur
Verfügung zu stellen. Dies ist der Grund dafür, dass die
angewendeten Verfahren den industriellen Prozessen
entsprechend ausgewählt werden müssen.
1. Mechanische Reinigungsstufe
Die mechanische Reinigung hat zum Zweck, die in
Suspension anfallenden Feststoffe von der flüssigen
Phase zu trennen. Sie begründet sich auf physikalische
Eigenschaften und entspricht einem Zurückhalten des
dekantierbaren Materials und dessen Stabilisierung.
2. Chemische Reinigungsstufe
Mittels einer chemischen Reinigungsstufe werden
gelöste Stoffe zurückgehalten (gefällt) oder zuerst in
fällbare Substanzen überführt. Man spricht von
chemischer Stufe, weil man sich dabei chemischer oder
physikalisch-chemischer Reaktionen bedient. Dabei
werden folgende Ziele erreicht:
•
Neutralisierung von sauren oder alkalischen
Abwässern
•
Abtrennung fester Bestandteile die mittels
mechanischer Stufe nicht entfernt werden konnten
•
Entfernung kolloidaler, normalerweise organischer
Substanzen
•
Entfernung gelöster anorganischer Substanzen
•
Entfernung von Fett- und Ölrückständen
•
Verbesserung des Reinigungsprozesses bei
Flotations- und Filtrationsanlagen
•
Entlastung der Biologie
3. Biologische Reinigungsstufe
In der biologischen Reinigungsstufe macht man sich die
Aktivität einiger spezifischer Mikroorganismen zu Nutze.
Organisches und anorganisches Material wird dabei
oxidiert, oder mineralisiert. Bei totalem Abbau bildet
sich Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser. Man
unterscheidet zwischen Aerobiern, welche bei
Gegenwart von Sauerstoff tätig sind und Anaerobiern,
die sich auch bei Abwesenheit von Sauerstoff
vermehren und dabei Material abbauen können.
Reinigungsgrad
Die verschiedenen Reinigungsverfahren können je nach
erwünschtem Reinigungsgrad entsprechend adaptiert
werden. Mit steigender Komplexität, d.h. steigendem
Reinigungsgrad nehmen natürlich auch die
Investitionskosten zu. Ein hoher Reinigungsgrad wird
zum Beispiel angestrebt durch: Abscheidung des
Phosphors und des Stickstoffs, Nährsubstanzen deren
Anwesenheit zu einem starken Wachstum von
Mikroorganismen und Algen führen.
Fazit
Allgemein kann gesagt werden, dass Abwasserreinigung
heute nicht mehr nur als Beseitigung oder Vernichtung
von unerwünschten Nebenprodukten der menschlichen
Lebenstätigkeit anzusehen ist, sondern zu einem
Rohstoff geworden ist oder wertvolle Rohstoffe enthält.
In einem ökologisch richtigen Verhalten sollten diese
Rohstoffe in die Stoffkreisläufe der Wirtschaft oder
umgebender ökologischer Systeme zurückgeführt
werden. Dieser Vorgang ist sicher kurzfristig nicht
immer gewinnbringend, sehr oft jedoch billiger als
herkömmliche Abwasserbehandlung und durch die
Verhinderung der Vergiftung des Lebensraumes
langfristig ökonomisch sinnvoll.