biologisch Reinigen

Mikroorganismen reinigen das Abwasser, aber wie ...

... an der Schmutzfracht im Abwasser fressen sie sich dick und rund, nur schmecken muss es

Im Belebtschlamm befinden sich die Mikroorganismen, die die biologische Reinigung des Abwassers besorgen. Sie nehmen die Bestandteile des Abwassers in ihren Stoffwechsel auf, sie "essen" und vermehren sich. Die Anpassungsfähigkeit der Tierchen ist enorm, sie schaffen es, sich in Minuten auf ändernde Schmutzmengen einzustellen. Diese Mikroorganismen sind natürlichen Ursprungs und fast überall im Boden und Wasser zu finden. Viele dieser Organismen können nur gelöste Nahrung durch die Körperoberfläche oder einen Zellmund aufnehmen

Bakterien sind die kleinsten Lebewesen im Abwasser. Unter dem Mikroskop lassen sich diese vielfach nicht unterscheiden. Die meisten Arten sind nur durch Ihren Stoffwechsel zu bestimmen, d.h. deren Eigenschaften bestimmte Stoffe umzuwandeln. (Spirillum, Vitreoscilla, Sphaerotilus, Zoogloea...)

Geißeltierchen nehmen eine Zwischenstellung zwischen Pflanzen- und Tierreich ein. Ein Bestandteil der Geißeltierchen sind die grün gefärbten Farbstoffträger oder „Chloroplasten“. Mit ihrer Hilfe bauen die Zellen aus C02 und H20 unter Lichteinwirkung körpereigene organische Stoffe auf („Photosynthese“). Organismen mit dieser Ernährungsweise bezeichnet man als autotroph. Geißeltierchen können auch organische Stoffe aufnehmen (heterotroph) und zwischen autotropher und heterotropher Ernährung umschalten. Ihre Größe beträgt im Durchschnitt etwa einen zwanzigstel Millimeter. Ihren Namen bekamen die Geißeltierchen durch Ihre beweglichen Geißelfäden mit den sie sich fortbewegen

Glockentierchen gehören zu den Ciliaten. Ihr Aussehen ähnelt vielfach den von gestielten Glocken. Die Wimpern konzentrieren sich um die Mundöffnung. Die Stiele vieler Glockentierchen haben im Inneren eine muskelähnlich Faser (Myonem). Damit kann der Stiel blitzartig spiralförmig zusammengezogen werden. Glockentierchen sind ortsfest. D.h. sie sind meist an größeren Schlammflocken oder festen Untergründen verankert. Glockentierchen nehmen Bakterien als Nahrung auf.

Die Rädertierchen sind entgegen zu den Vorgängern echte Vielzeller. Die Größe geht kaum über die der Ciliaten hinaus. Sie besitzen ein Strudelorgan welches ihnen ihren Namen verliehen hat, da es unter dem Mikroskop wie ein paar rotierender Zahnräder aussieht.

 

... was heißt eigentlich ...

Die Biozinöse des Belebtschlammes, also die Zusammensetzung der Mikroorganismen gibt in der Praxis Auskunft über den Zustand des Belebtschlammes und der Reinigungsleistung. In den Belebungsbecken sind diese stark konzentriert und werden unter optimalen Wachstumsbedingungen gehalten. Dazu gehört der Eintrag Luftsauerstoff in das Belebungsbecken und die teilweise Rückführung (Rücklaufschlamm)des Belebtschlammes in den Vorklärbereich. Dem ankommenden Abwasser steht somit immer eine genügend große Zahl Mikroorganismen gegenüber. Temperatur und pH-Wert müssen ebenfalls stimmen. Werden diese Parameter z.B. durch Einleitung von Säuren oder Laugen verändert, so werden die Mikroorganismen bei der Reinigung gehemmt oder im schlimmsten Fall sogar abgetötet.

Die Wechseltierchen („Rhizopoden“) oder Amöben können ihr äußeres Erscheinungsbild verändern. Sie sind farblose Protoplasmatröpfchen ohne feste Zellwand und bestehen aus einem körnigen, dünnflüssigen Plasma. Ihre Bewegung ist kriechend fliessend, Die mit der dauernder Gestaltveränderung verbundene Bewegung nennt man amöboide Bewegung. Wechseltierchen umfliessen Ihre Beute (Bakterien und Algen)
Einige Arten der Wechseltierchen können bis zu einem Millimeter groß werden.

Die Wimperntierchen oder Ciliaten sind komplexer aufgebaute Tierchen als die Einzeller. Ihre Oberfläche ist von vielen Cilien oder Wimpern bedeckt, mit deren Hilfe sie sich fortbewegen können. Zudem wird damit Nahrung herangestrudelt. Ihre Nahrung sind die Bakterien.

Sauginfusorien oder Suctorien sind mit Ciliaten verwandt. Sie besitzen keine Wimpern sondern Saugtentakeln welche vielfach in Bündeln angeordnet sind. Die meisten Arten sind gestielt, haben jedoch kein Myonem. Sauginfusorien sind festsitzend und ernähren sich von vorbeischwimmenden Kleinlebewesen wie Wimpertierchen. Werden die Tentakeln von der Beute berührt wird es festgehalten und ausgesaugt.

geisseltierchen glockentierchen

Ammonium NH4-N
Man kennt Ammonium häufiger in der Form des Ammoniak. Ammoniak kommt sowohl in wässriger Lösung, als auch als Gas vor. Der Typische Pferdestallgeruch besteht zum Teil aus Ammoniak-Gasen. Eigentlich ist Ammoniak gar nicht so schlecht. Es hilft in geringen Dosen bekannterweise bei Schnupfen. Im Abwasser kann sich in bestimmten pH-Wert Bereichen aus Ammonium, das ein relativ ungefährlicher Dünger ist, schnell Ammoniak entwickeln. Ammoniak ist fischgiftig und sollte nach Möglichkeit nur sehr begrenzt in ein Gewässer gelangen.

Nitrifizierung
Die Umwandlung von Stickstoffverbindungen, von Ammoniumstickstoff über Nitrit zu Nitrat-Stickstoff, die oft auch fälschlicherweise als Stickstoffentfernung bezeichnet wird, nennt man Nitrifikation. Für den Vorfluter schädliche Verbindungen, werden in unschädliche Dünger verwandelt. Nitrat, das Endprodukt der Nitrifizierung ist als solches nicht schädlich, führt auf lang oder kurz allerdings zu einer Eutrophierung. Deshalb folgt auf die heute übliche Nitrifikation eine weitere Stufe, die Denitrifikation.

Denitrifikation
Das Abbauprodukt der Nitrifikation ist Nitratstickstoff. Um den als solchen nicht gefährlichen Dünger aus dem Wasser zu entfernen, macht man sich Bakterienstämme zu nutze, die unter kontrollierten Bedingungen Nitratverbindungen "knacken" können. Diesen Bakterien wird der Sauerstoff entzogen. Im sauerstofflosen Milieu, man spricht auch von anaerober Phase, beginnen die Bakterien den im Nitrat enthaltenen Sauerstoff aus der Verbindung zu lösen. Diese biochemische Veratmung hat zur Folge, dass sich jetzt freier elementarer Stickstoff im Wasser befindet. Elementarer Stickstoff kommt in der Natur als Gas vor und steigt somit auf und geht in die Luft über. Der Stickstoff ist aus dem Abwasser entfernt und schließt sich dem Luftkreislauf an. In Tropfkörperkläranlagen sowie in Schilfbeetanlagen kann kein Einfluss auf den Sauerstoffgehalt genommen werden, die Nitrifikation sowie die Denitrifikation sind nur unzureichend möglich.

Nitrit NO2-
Nitrit ist das Anion der salpetrigen Säure. Salze, die das Nitrit-Ion enthalten, bezeichnet man als Nitrite (z. B. Natriumnitrit, Kaliumnitrit). Nitrit-Ionen werden im Boden oder in Gewässern durch Nitritbakterien durch Oxidation aus Ammonium-Ionen unter Verbrauch von Sauerstoff gebildet; sie entstehen auch unter anaeroben Bedingungen durch Reduktion aus Nitrat-Ionen. Bekannt aus dem Speisesalz wird Nitrit als Konservierungsmittel in vielen Fleischarten verwendet. Nitrit ist für den erwachsenen Menschen nicht schädlich. Bei Kleinkindern und Säuglingen allerdings kann mit Nitritpökelsalzen konservierte Nahrung zur lebensgefährlichen Blausucht führen. Im Abwasser ist Nitrit ein sehr starkes Fischgift. Nitritgehalte von 5 mg/l können in einem Aquarium beispielsweise ein völliges Fischsterben verursachen. Leitet man Nitrit in ein Gewässer ein, wird es zwar sehr stark verdünnt, allerdings ist auch hier eine Gefahr nicht auszuschließen. In Biologischen Kläranlagen wird Nitrit als Übergangsprodukt der Nitrifikation, zu Nitrat umgewandelt.

 

Nitrat NO3-
Das Nitrat-Ion ist das Anion der Salpetersäure. Salze, die das Nitrat-Ion enthalten, bezeichnet man als Nitrate Nitrat ist vor allem im Landwirtschaftlichen Bereich als Dünger bekannt. Nitratstickstoffe sind für das Pflanzenwachstum mitverantwortlich. Nitrat ist für den Menschen nicht schädlich. Der Nitratgehalt im Abwasser ist für die Lebensformen auch nicht entscheidend. Allerdings führen zu hohe Konzentrationen zu einer so genannten Euthrophierung des Vorfluters. Das vermehrte Pflanzenwachstum durch den eingeleiteten Dünger sorgt schnell dafür, dass das biologische Gleichgewicht aus den Fugen gerät.

Phosphat PO4 3-
Die Bezeichnung Phosphate steht für die Salze der Phosphorsäuren. Das Ion wird auch verkürzt Phosphat genannt. Ebenso werden organische Verbindungen, die Phosphatgruppen tragen, als Phosphate bezeichnet. Meistens sind die Salze der Orthophosphorsäure (H3PO4) gemeint. z.B. Natriumphosphat Na3PO4, Kaliumphosphat und Calciumphosphat. Verdünnte Phosphorsäure ist in verschiedenen Lebensmitteln als Geschmacksregulator oder zur Konservierung enthalten. colahaltige Getränke zum Beispiel enthalten Phosphorsäure. Phosphate in Lebensmittel sind Kennzeichnungspflichtig. Während man vor einigen Jahren dazu überging, Phosphate aus Waschmitteln zu entfernen, trug man dazu bei, die Eutrophierung der Gewässer zu mindern. Im Industriellen Zeitalter, in dem zunehmend größere Mengen an Reinigungsabwässern den Zulauf von Abwasserbehandlungsanlagen verdünnen, wird teilweise das für Mikroorganismen wichtige Phosphat sogar zudosiert. Der Stand der Technik erlaubt heute schon einen biologischen Phosphatabbau. Allerdings ist dieses komplizierte System für Kleinkläranlagen aufgrund der hohen Messanforderungen nicht praktikabel. Deshalb werden Phosphate ausgefällt, indem Fällungsmittel (zum Beispiel Eisenverbindungen) zudosiert werden. Die Phosphate binden sich mit dem Fällmittel und sinken zu Boden,wo sie entweder im Überschussschlamm (Großkläranlage) oder im Vorklärschlamm (Kleinkläranlage) sedimentieren und zusammen mit dem Schlamm entsorgt werden können.

Krankheitserreger
Der Ablauf einer Kläranlage mag mit dem blosen Auge sehr sauber aussehen, aber der Schein kann trügen. Winzige Bakterien und Pilze, zum Teil sogar Viren und Wurmeier können in einer Kläranlage nicht vollständig abgebaut werden. Das ist auch gar nicht gewollt, denn auch hierbei handelt es sich ja um Lebewesen, die in der Natur ihren festen Platz haben. Trinken darf man das Ablaufwasser einer Kläranlage aber auf keinen Fall. Der Nutzung als Brauchwasser steht unter bestimmten Bedingungen allerdings nichts entgegen. Hierzu ist allerdings eine Membranfiltration von Nöten. Die Membranen kann zum Beispiel ein Wurmei nicht durchdringen, je nach Porengröße der Membran ist es sogar möglich Viren zurückzuhalten, leider sind dafür große Mengen Elektroenergie erforderlich. Es ist wichtig zu wissen, dass das gereinigte Abwasser aus einer Kleinkläranlage nicht zur Bewässerung des Nutzgartens (angebaute Kulturen zum Verzehr) eingesetzt werden kann. Bei jeder Arbeit an einer Kläranlage sind grundsätzlich Handschuhe zu tragen und es hat hinterher ein Desinfizieren der Hände zu erfolgen.

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