 Kernstück
einer biologischen Kläranlage ist die Belebung. Hier wird das
mechanisch geklärte Abwasser mit Hilfe von
Mikroorganismen
biologisch gereinigt. Dabei entsteht der
sogenannte Belebtschlamm. Dieser wird ständig belüftet
damit die Mikroorganismen ausreichend mit Sauerstoff zum Abbau der
gelösten Schmutzstoffe versorgt werden. Im Belebungsbecken wird
zusätzlich der im Abwasser enthaltene Stickstoff eliminiert.
Der anorganische Stickstoff wird zuerst nitrifiziert
und in der nächsten Phase denitrifiziert,
das heißt zu elementaren Stickstoff (N2) überführt.
Die Mikroorganismen
 In
der Belebungsanlage wird die Schmutzfracht durch Mikroorganismen,
die nur unter dem Mikroskop zu erkennen sind, abgebaut. Der
Belebtschlamm läßt sich anhand von Indikatorlebewesen
bestimmen.
Die
biologische Reinigung
Den
Hauptanteil der gelösten organischen Stoffe im Abwasser
bilden die Kohlenstoffverbindungen. Die wichtigsten, die durch
Mikrooganismen abgebaut werden können, sind Kohlenhydrate,
Eiweißkörper und Fette. Diese werden bei der
biologischen Reinigung umgesetzt. Die Umsetzung verläuft im
Grunde nach den gleichen Gesetzen wie die Selbstreinigungsvorgänge
in natürlichen Oberflächengewässern. Dieser Vorgang
wird durch hohe Verdichtung von Mikroorganismen und durch die künstliche
Zuführung von Luft erheblich beschleunigt. Die
Reinigungsleistung wird durch Einstellung von optimalen
Lebensbedingungen für die Mikroorganismen auf ein Maximum
gesteigert. Mittels eines Prozeßleitsystemes wird dieser
Zustand ständig überwacht und geregelt. Bei mechanisch-
Biologischen Kläranlagen mit überwiegend häuslichem
Abwasser beträgt die biologische Reinigungsleistung in der
Regel 98 - 99 %
Die
Nitrifikation
Im
Rahmen der biologischen Reinigung findet auch die
Stickstoffelimination statt. Der Stickstoff rührt meist von
menschlichen Ausscheidungen her (Harnstoff) aber auch aus
Schlachtereien und ähnlichen Betrieben. In der Kanalisation
wird dieser zu großen Teilen in Ammoniumstickstoff (NH4-N)
umgewandelt. Der verbleibende Rest wird im Vorklärbecken der
Kläranlage umgewandelt. Diese Umwandlung nennt man
Amonifikation. Der NH4-N wird dann in der belüfteten
Zohne der Belebungsanlage über Nitrit (NO2-)
zu Nitrat (NO3-) oxidiert. Diese Aufgabe übernehmen
spezielle Bakterien, die sogenannten Nitrosomonas (NH4-N
zu NO2-N) und Nitrobacter (NO2-N zu NO3-N).
Die gesamte Reaktion sieht folgendermaßen aus:
NH4+
+ 2O2 -> NO3- + H2O
+ 4H+
Der
enstandene Nitratstickstoff wird dann im unbelüftten Teil der
Belebungsanlage zu elementaren Stickstoff N2
reduziert, diesen Vorgang bezeichnet man als Denitrifikation
Die
Denitrifikation
Der
Nitratstickstoff wird im unbelüfteten Teil der biologischen
Reinigung zu elementarem Stickstoff (N2) reduziert.
Die meisten Mikroorganismen sind in der Lage, beim Abbau von
Kohlenstoffen, unter Ausschluß von gelöstem Sauerstoff
ihren Stoffwechsel umzustellen. Sie verwerten dann den im NO3
gebundenen Sauerstoff. Bezeichnet wird dieser Vorgang als
Nitrat-Atmung. Die Kohlenstoffe müssen allerdings leicht
abbaubar sein. Aus diesem Grund wird in der Regel die
Denitrifikationskammer der Nitrifikation vorgeschaltet und liegt
somit im Zulaufbereich der biologischen Reinigung, wo das Abwasser
aus dem Ablauf des Vorklärbecken eingeleitet wird. Das
nitrifizierte Abwasser aus der zweiten Kammer wird über die
Rezirkulation in die Denitrifikationskammer zurückgeführt.
Als Gleichung sieht dieser Vorgang wie folgt aus:
5C + 4NO3-
+ 4H+ -> CO2 + 2N2 + 2H2O
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