Verringerung des biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB) im Abwasser

• 1. die Verringerung des biologischen Sauerstoffbedarfs
• 2. was ist BSB?
• 3. Beseitigung von BSB aus dem Abwasser.
• 4. Unsere Technologien zur Reduzierung des BSB in Abwässern.
• 5. Vergleichende Tabelle der zur BSB-Reduzierung eingesetzten Technologien.
• 6. Zusammenfassung.

1. Verringerung des biologischen Sauerstoffbedarfs

Der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) ist ein Maß für die Menge an gelöstem Sauerstoff, die aerobe Mikroorganismen benötigen, um die im Wasser vorhandenen organischen Stoffe abzubauen. Dieser Parameter dient zur Bewertung der Wasserqualität hinsichtlich ihrer Eignung für aquatisches Leben.

Der BSB wird als Indikator für die Wasserqualität und den Grad der organischen Verschmutzung im Wasser verwendet. Ein hoher BSB-Wert im Wasser kann auf das Vorhandensein von organischen Schadstoffen hinweisen, die zu Sauerstoffmangel führen und negative Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme haben können. Die Behörden können die Wasserqualität durch Messung der BSB-Werte überwachen und Maßnahmen ergreifen, um die Auswirkungen der organischen Verschmutzung zu mindern.

2 Was ist der biologische Sauerstoffbedarf (BSB)?

Bekannt unter der Abkürzung (DBO), bezeichnet er den biologisch abbaubaren Anteil der inWasserenthaltenen organischen Substanzen. Er ist Bestandteil des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) und wird inmg_O₂/langegeben. Er dient als Maß für die organische Belastung eines Abwassers.

Jeder Industriezweig, in dem Abwasser mit organischen Stoffen oder anderen Schadstoffen anfällt, muss den BSB entfernen, um die Umwelt zu schützen und die gesetzlichen Vorschriften zu erfüllen.

Zu den Branchen, in denen häufig eine BSB-Reduzierung im Abwasser erforderlich ist, gehören:

• Lebensmittel- und Getränkeindustrie: In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie fallen große Mengen an Abwässern an, die organische Stoffe wie Öle, Fette und Schmierstoffe enthalten.
• Papierindustrie: In der Zellstoff- und Papierindustrie fallen Abwässer an, die einen hohen Anteil an organischen Stoffen, Lignin und Zellulose enthalten.
• Chemische Industrie: In der chemischen Industrie fallen Abwässer an, die verschiedene organische Verbindungen und andere Schadstoffe enthalten.
• Textilindustrie: In der Textilindustrie fallen Abwässer an, die organische Verbindungen, Farbstoffe und andere Schadstoffe enthalten.
• Pharmazeutische Industrie: In der pharmazeutischen Industrie fallen Abwässer an, die organische Stoffe, Chemikalien und andere Schadstoffe enthalten.

Industrielle, kommunale und landwirtschaftliche Abwässer enthalten oft einen hohen Anteil an organischen Stoffen, die von Mikroorganismen abgebaut werden können. Dieser Prozess verbraucht den im Wasser gelösten Sauerstoff, was sich negativ auf das Leben im Wasser auswirken kann, wenn der Sauerstoffgehalt zu niedrig wird.

Aus diesem Grund muss bei aeroben Oxidationsbehandlungen Sauerstoff zugeführt werden, um den Prozess zu fördern. Dies geschieht durch Einblasen von Luft durch geeignete Geräte (Gebläse, Belüftungsturbinen usw.) oder durch Zugabe von reinem Sauerstoff. Es gibt Berechnungssysteme zur Ermittlung der für eine korrekte biologische Oxidation erforderlichen _O2-Menge. Der ungefähre Verbrauch liegt in der Größenordnung von 1,5 - 2 kg _O2/kg BSB. Der Restgehalt an_gelöstem O2, der bei aeroben biologischen Abbauprozessen in der Regel aufrechterhalten wird, beträgt etwa 2 ppm und wird mit Hilfe von Oxymetern und Redoximetern kontrolliert.

Man kann sagen, dass Abwasser biologisch abbaubar ist, wenn das Verhältnis BSB/CSB ≥ 0,6 erfüllt ist

Der BSB wird in der Regel gemessen, indem eine Wasserprobe entnommen und über einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 5 Tage) bei kontrollierter Temperatur im Dunkeln bebrütet wird. Während dieser Zeit verbrauchen die Mikroorganismen im Wasser die verfügbaren organischen Stoffe und verbrauchen den gelösten Sauerstoff im Wasser. Der BSB-Wert wird dann durch Messung des Unterschieds im Gehalt an gelöstem Sauerstoff zwischen dem Beginn und dem Ende des Zeitraums berechnet.

Die zur Messung des BSB verwendete Einheit ist der_BSB₅, der die Sauerstoffmenge angibt, die die im Wasser enthaltenen Bakterien und anderen Mikroorganismen über einen Zeitraum von 5 Tagen bei einer Temperatur von 20 °C für den aeroben Abbau organischer Stoffe verbrauchen.

Der Zersetzungszyklus von biologisch abbaubaren organischen Stoffen dauert 21 Tage, aber in 5 Tagen kann man diese Verschmutzung normalerweise um etwa 75 % reduzieren.

Der TOC(organischer Gesamtkohlenstoff) steht in keinem Zusammenhang mit dem Sauerstoffbedarf eines Abflusses, obwohl er zur Herstellung von Korrelationen mit BSB und CSB verwendet werden kann, die von Fall zu Fall unterschiedlich sind.

3. BSB-Entfernung aus Abwasser

Um die Effizienz der BSB-Entfernung im Abwasser zu bestimmen, wird dessen Konzentration vor (_BSBi) und nach der Behandlung (_BSBf) gemessen und die folgende Formel angewendet:

BSB-Entfernungsgrad (%) = [(BSBi - BSBf) / BSBi] x 100 %.

Es gibt verschiedene Behandlungsmethoden, um den BSB aus dem Abwasser zu entfernen, darunter physikalische, chemische und biologische Verfahren:

• Physikalische Verfahren wie Siebung, Sedimentation und Filtration entfernen große Partikel und Schwebstoffe aus dem Abwasser.
• Bei chemischen Verfahren wie Koagulation, Flockung und Oxidation werden Chemikalien eingesetzt, um Schwebstoffe und organische Stoffe aus dem Wasser zu entfernen.
• Biologische Verfahren wie die Belebtschlammbehandlung nutzen Mikroorganismen, um die organischen Stoffe im Abwasser abzubauen und zu verbrauchen. Bei diesem Verfahren wird das Abwasser in einem Belebungsbecken mit einer Kombination aus Bakterien und anderen Mikroorganismen vermischt (Mischflüssigkeit). Die Mikroorganismen ernähren sich von den organischen Stoffen und wandeln sie in Kohlendioxid und Wasser um, während sie gleichzeitig gelösten Sauerstoff verbrauchen.

Die Wahl des Verfahrens zur BSB-Entfernung hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie z. B. der Charakterisierung des Abwassers, der Menge, der erforderlichen Abwasserqualität, den Vorschriften, den verfügbaren Ressourcen usw. In der Regel wird eine Kombination verschiedener Verfahren eingesetzt, um den gewünschten Grad der BSB-Entfernung zu erreichen.

PROZESSE	VORTEILE	NACHTEILE
Physikalisch (Siebe, Gitter, Sedimentatoren, Schwimmer, Filtration...)	- Abtrennung großer Feststoffe - Geringe Kosten - Einfaches Verfahren	- Keine Beeinträchtigung von Schwebstoffen oder gelösten Stoffen - Hoher Wartungs- und Sauberkeitsgrad
Chemikalien (Koagulation/Flockung, Neutralisierung, Oxidation...)	- Erleichtert die Entfernung von Schwebstoffen - Kann gelöste Feststoffe und M.O. reduzieren - Kann die biologische Abbaubarkeit verbessern	- Sie sind teuer und erzeugen gefährliche Abfälle, - sie erfordern eine spezielle technische Überwachung.
Biologisch (Belüftungsbecken, Biodiscs...)	- Sie sind in der Lage, gelöste und suspendierte organische Stoffe zu entfernen, - kostengünstig und - umweltfreundlich.	- Erfordert großen Platzbedarf und große Behälter - Empfindlich gegenüber pH-Wert, Temperatur und anderen Faktoren - Schlammproduktion.

Belüftungsturbinen sind ein klassisches Beispiel für ein mechanisches System zur Zufuhr von Luft zu Abwässern für die biologische Behandlung, aber sie erzeugen Bioarosole, die umwelt- und gesundheitsschädlich sind.

4. Unsere Technologien zur Reduzierung des BSB im Abwasser

Abwasser enthält organische Schadstoffe, die je nach ihrer Herkunft variieren. Ein beträchtlicher Teil der organischen Stoffe ist in der Regel in Suspension im Wasser vorhanden. In der Regel liegen mehr als 30 % dieser Stoffe in kolloidaler Form vor, was uns eine Vorstellung davon vermittelt, wie wichtig es ist, über ein System zur Erstbehandlung zu verfügen, das diese Stoffe effizient abtrennt, da gelöste organische Stoffe nicht mit physikalisch-chemischen Mitteln abgetrennt werden können.

Druckentspannungsflotation (DAF)

Die Flotation mit gelöster Luft (DAF) ist eine äußerst wirksame Technologie zur Entfernung von BSB, insbesondere bei der Behandlung von Industrieabwässern. Die Flotation mit gelöstem Sauerstoff ist ein Wasseraufbereitungsverfahren, bei dem Mikroblasen an die Schadstoffe gebunden werden, um diese an die Wasseroberfläche zu befördern, wo sie leicht entfernt werden können.

Ein DAF-System entfernt effektiv Schwebstoffe einschließlich organischer Stoffe. Besonders effektiv ist sie bei der Entfernung von Fetten, Ölen, Schmierstoffen und anderen Stoffen, die zu erhöhten BSB-Werten im Abwasser beitragen können. Darüber hinaus kann eine DAF-Anlage als Vorbehandlungsstufe für andere BSB-Entfernungsverfahren, wie z. B. die biologische Behandlung, eingesetzt werden. Dies führt zu einer Vereinfachung der nachgeschalteten Anlage und einer besseren Behandlungseffizienz.

Zu den Vorteilen der Flotation mit gelöstem Luft (DAF) gehören unter anderem :

• Hohe Effizienz bei der Entfernung von organischen Stoffen und anderen Verunreinigungen.
• Es kann für eine Vielzahl von Abwassertypen und -konzentrationen verwendet werden.
• Im Vergleich zu anderen physikalischen Behandlungsverfahren benötigt es weniger Platz.

Neben den DAF-Systemen bieten wir auch weitere Lösungen zur Entfernung und Reduzierung des BSB an, darunter insbesondere unsere Technologien zur biologischen Abwasserbehandlung.

4.2Membranbioreaktorsysteme ( MBR )

MBR-Systeme (Membranbioreaktoren) sind eine Art der Abwasserbehandlung, bei der biologische Prozesse mit der Membranfiltration kombiniert werden. Der biologische Prozess besteht darin, im Abwasser suspendierte Mikroorganismen (Biomasse) zu nutzen, um die organischen Stoffe im Abwasser abzubauen, während in der Membranfiltrationsstufe das gereinigte Wasser von Feststoffen und Mikroorganismen getrennt wird.

MBR-Anlagen sind wirksam bei der Entfernung sowohl von suspendierten als auch von gelösten Feststoffen und können einen hohen BSB-Abbau erreichen. MBR-Systeme sind aus folgenden Gründen bei der BSB-Entfernung aus Abwasser effizient:

• MBR-Anlagen weisen eine hohe Reinigungsleistung auf und können bis zu 99 % des BSB aus dem Abwasser entfernen. MBR-Systeme können im Vergleich zu herkömmlichen Kläranlagen höhere BSB-Abbauwerte erreichen, da sie Membranfiltration nutzen, die kleinere Partikel und Schwebstoffe effizienter entfernen kann als andere Verfahren. Zudem ermöglichen sie höhere Biomassekonzentrationen im Reaktor, zwischen 6000 und 12000 mg/l MLSS.
• Sie verwenden Ultrafiltrationsmembranen, die eine höhere Trennleistung aufweisen als herkömmliche Verfahren. Ultrafiltrationsmembranen haben eine Porengröße von 0,1 Mikrometern oder weniger, wodurch Schwebstoffe, Bakterien und Viren besser entfernt werden können.
• MBR-Systeme reagieren weniger empfindlich auf Schwankungen der Qualität des Zulaufwassers und können über einen längeren Zeitraum hinweg eine konstante Leistung aufrechterhalten sowie Abwasser von gleichbleibender Qualität erzeugen.
• MBR-Anlagen produzieren aufbereitetes Wasser von hoher Qualität, das beispielsweise zur Bewässerung oder für industrielle Zwecke wiederverwendet werden kann.
• MBR-Anlagen produzieren weniger Schlamm als herkömmliche Kläranlagen, wodurch sich die Entsorgungskosten senken lassen.
• Es handelt sich um vielseitige Anlagen, die je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung entweder als eigenständiges Aufbereitungssystem oder in Verbindung mit anderen Aufbereitungsprozessen eingesetzt werden können.
• MBR-Systeme benötigen weniger Platz als herkömmliche Klärsysteme, da sie kein Absetzbecken oder Klärbecken zur Feststoffabtrennung benötigen.

4.3. MBBR-REAKTOREN

MBBR-Systeme (Moving-Bed-Biofilm-Reaktor) stellen eine weitere Art der Abwasserbehandlung dar, die sich zur Entfernung des BSB eignet.

MBBR-Reaktoren nutzen ein Biofilmverfahren mit beweglichem Bett, bei dem an einem Trägermedium haftende Biomasse (Biofilm) im Reaktorbehälter wächst und sich darin bewegt. Die Mikroorganismen des Biofilms bauen die organischen Stoffe im Abwasser ab und senken so den BSB-Wert.

Diese Reaktoren nutzen eine Kombination aus biologischen und physikalischen Verfahren, um organische Stoffe aus dem Abwasser zu entfernen. Sie reduzieren den BSB wirksam und benötigen im Vergleich zu herkömmlichen biologischen Klärsystemen weniger Platz und Energie. MBBRs können jedoch empfindlich auf Schwankungen von Temperatur und pH-Wert reagieren.

MBBR-Systeme sind aus folgenden Gründen bei der BSB-Entfernung wirksam:

• Die Trägermedien von MBBR-Systemen haben eine große Oberfläche, die das Wachstum einer hohen Dichte von Mikroorganismen und deren Anhaftung an den Medien ermöglicht. Das Ergebnis ist eine hohe Abbaugeschwindigkeit organischer Stoffe und eine effiziente BSB-Entfernung, die durch die hohe Biomassekonzentration von bis zu 4000 - 8000 mg/L MLSS erreicht wird.
• MBBR-Reaktoren sind modular aufgebaut und können für verschiedene Abwasserbehandlungsanwendungen konzipiert werden. Das System kann leicht aufgerüstet oder modifiziert werden, um Änderungen der Durchflussmenge oder der Abwassereigenschaften Rechnung zu tragen.
• Sie benötigen weniger Platz als herkömmliche Klärsysteme, da sie kein separates Absetzbecken und Klärbecken für die Feststoffabscheidung benötigen.
• Der Betrieb eines MBBR-Reaktors erfordert im Vergleich zu herkömmlichen Klärsystemen weniger Energie, da keine mechanische Belüftung und Durchmischung erforderlich ist.
• MBBR-Systeme sind robust und können mit Schwankungen der Abwasserqualität und der Durchflussmenge umgehen. Sie können ihre Leistung über einen längeren Zeitraum konstant halten, was sie zu einer zuverlässigen Behandlung macht.

5. Tabelle zum Vergleich der für die BSB-Reduzierung eingesetzten Technologien

Am Beispiel eines typischen biologisch abbaubaren Abwassers mit den folgenden Schadstoffkonzentrationen:

• CSB = 1.000 mg _O2/l
• BSB₅ = 600 mg O₂/l
• TSS = 500 mg/l
• Öle und Fette = 30 mg/l

Technik	CSB mg/l	BSB mg/l	TSS mg/l	Öle/Fette	Superf.	Energie	Beibehalten.	Klärschlamm
FQ(Umfüllen.)	700	400	≤100	≤15	BIG	BAJA	UNTER	ALTA
CF(DAF)	500	300	≤50	≤5	MEDIEN	MEDIEN	UNTER	MEDIEN
Belüftung + Dekantieren. 2º	≤150	≤50	≤40	≤5	SEHR GROSS	BAJA	UNTER	SEHR HOCH
Belüftung + DAF	≤120	≤40	≤30	≤2	BIG	LOW - MEDIUM	UNTER	ALTA
Belüftung + MBR	≤100	≤25	≤10	≤1	MEDIEN	MEDIEN	MEDIO	ALTO
MBBR	≤150	≤40	≤40	≤5	MEDIEN	BAJA	MITTEL - NIEDRIG	BAJA
Tertiär (UF)	≤50	≤10	≤1	≤0,5	BAJA	MADIA - ALTA	MITTEL - HOCH	BAJA

Die in der Tabelle angegebenen erwarteten Reinigungsausbeuten und Prozessvergleiche sind indikativ.

6. Zusammenfassung

Die Senkung des BSB-Wertes im Abwasser ist entscheidend für dessen Eignung zur Einleitung. Es handelt sich dabei vielleicht um einen der häufigsten Schadstoffe, der jedoch gleichzeitig eine der größten Auswirkungen auf die Umwelt haben kann.

Wir bei SIGMADAF haben es uns zur Aufgabe gemacht, maßgeschneiderte Lösungen anzubieten, die den individuellen Anforderungen unserer Kunden gerecht werden. Deshalb bieten wir eine Reihe von Behandlungsoptionen an und arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um Lösungen zu entwickeln, die auf ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten sind. Ganz gleich, ob Sie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der chemischen Produktion oder in einem anderen Industriezweig tätig sind – wir verfügen über die erforderliche Erfahrung und die notwendigen Ressourcen, um Ihnen effektive Lösungen zur BSB-Entsorgung anzubieten.

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