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Biochips im Belebtschlamm

Biochips im Belebtschlamm

MBBR und IFAS Technologie in der biologischen Wasserreinigung

MBBR steht für Moving Bed Biofilm Reaktor und Ifas steht für Integrated Fixed film Activated sludge System. Auf den ersten Blick erscheint es einfach – es gibt ­einen Reaktionsbehälter in welchen ein Carrier aus Kunststoff eingefüllt und im Wasser oder Wasser-Schlammgemisch durchmischt wird. Der Unterschied zwischen MBBR und Ifas liegt darin, dass in dem Ifas zusätzlich der Belebtschlamm aus der Schlammrückführung genutzt wird und damit die Kombination aus Biofilm und Belebtschlamm in ein- und demselben Reaktions­volumen zur Anwendung kommt.

Worauf kommt es an?

Zunächst ist die richtige und vollständige Aufgabenstellung für die Bearbeitung des Projektes erforderlich. Neben den räumlichen ­Gegebenheiten und Anforderungen ist die genaue Bestimmung der Abwasser- Zulauf- und der Ablaufparameter zu beachten. Die Größe der MBBR/Ifas Behälter und das Füllvolumen an Carrier wird anhand der Frachten und unter Berücksichtigung spezifischer Produktfaktoren des Träger­mediums bestimmt. Die Frachten werden aus dem nominalen Zulauf und den einzelnen Konzentra­tionen wie beispielsweise CSB (mg/l) berechnet. Die Wassertemperatur im Auslegungspunkt, der Yield und die produktspezifischen Umsatzraten des ausgewählten Trägermaterials sind die ­wesentlichen Faktoren für die Bemessung der MBBR/Ifas Anlagen.
Zur Berechnung oder auch im Angebotsvergleich von Auslegungen verschiedener Anbieter ist die Betrachtung der Wassertemperatur im MBBR/Ifas besonders wichtig. Eine falsche Temperaurannahme hat folgende Auswirkungen: Wird die Auslegungstemperatur in der Berechnung hoch angesetzt, z. B. mit 35 °C, dann wird mit einer hohen biologischen Umsatzrate gerechnet und damit wird das Reaktionsvolumen klein und auch der Bedarf an Carrier niedrig. Das kann im ­Regelbetrieb zur Folge haben, dass bei niedrigeren Temperaturen das Reaktionsvolumen und die Menge des Trägermaterials zur ­Einhaltung der Ablaufanforderungen nicht ausreichen. Wird die Auslegungstemperatur niedrig angesetzt, dann werden größere ­Behälter- und Trägermaterialvolumen berechnet. Dies erhöht dann die Investitionskosten. Um die richtige Auslegung Ihrer MBBR/Ifas Anlagen zu erhalten, ist es also unbedingt erforderlich, die minimalen und maximalen Auslegungstemperaturen festzulegen und darauf ­zu achten, dass diese Festlegung wirklich berücksichtigt wurde. Sollte der Sauerstoffbedarf zur Auslegung des Belüftungssystems bestimmt werden, dann ist darauf zu achten, dass hierzu die höchste Wassertemperatur angesetzt werden sollte. Da die Sauerstofflöslichkeit in warmem Wasser schlechter ist. Diese Reaktion ist also genau umgekehrt der Umsatzberechnung.Somit gilt die allgemeine Regel, dass für Reaktions- und Trägermaterialvolumen die niedrigere Temperatur zu berücksichtigen ist und für die Auslegung des Sauerstoffeintrags aber die höhere ­Temperatur erforderlich ist.

Bedeutung des Yield

Er ist für die Bemessung der MBBR/Ifas ein weiterer stark beeinflussender Faktor für Behältergröße/Trägermaterialvolumen und Sauerstoffeintrag. Mit dem Yield wird der Biomassezuwachs in den Berechnungen berücksichtigt. Er ist ein „Erfahrungswert“ aus Pilotierungen, Referenzanlagen und ist je Abwasserherkunft unterschiedlich. Ein falsch gewählter Yield kann die Ursache für eine ­falsche Auslegungsgröße von MBBR/Ifas Anlagen haben.
Die Träger in MBBR/Ifas Anlagen tragen wesentlich am Stoff­umsatz, also zur Reduzierung der Abwasserbelastung bei. Sie sind sozusagen das „Kernstück“ für die optimale Leistung. Die für die Auslegung von MBBR/Ifas erforderlichen Umsatzraten sind das Maß der „Leistungsfähigkeit“. Die Umsatzraten sind langjährige ­Betriebserfahrungen mit dem Produkt „Carrier“. Abwasserherkunft, Zusammensetzung, Temperatur, Nährstoffversorgung, Sauerstoffeintrag etc. spielen dabei eine große beeinflussende Rolle der Leistung.
Hierzu sollte man noch weitere Differenzierungen treffen. Seit Jahrzehnten werden in MBBR/Ifas Anlagen Hohlkörper verwendet und es stehen hierzu Umsatzraten zur Verfügung. Auf Grund verschiedener Nachteile dieser Hohlkörper wurden in den letzten 10 Jahren weitere Entwicklungen betrieben und z. B. die porösen PE-Schaumträger in Chipform entwickelt.
Multi Umwelttechnologie hat in dieser Zeit parallel mit der Produktentwicklung und Optimierung auch die verfahrenstechnische Anwendung in vielen Abwasserarten und Anwendungen mit ­hohem Aufwand betrieben. Daher können für dieses spezielle ­Produkt auch zuverlässige Aussagen über die Leistungsfähigkeit ­getroffen werden. An Hohlkörpern siedeln sich die Organismen an den zur Verfügung stehenden Flächen bis zur Abscherung an und damit ist eine Vergleichsmöglichkeit über die theoretisch ermittelte Oberfläche möglich. Deshalb der Flächenvergleich verschiedener Produktformen und Hersteller.
Bei einem geschäumten Material mit Porensystem ist dieser ­Flächenvergleich nicht oder nur bedingt aussagefähig weil die L­eistungsfähigkeit von der Menge an aktiver Biomasse abhängig ­ist. Ein Vergleich der Flächen für die Beurteilung der Leistungs­fähigkeit kann nur nach Langzeit-Vergleichstests unter absolut gleichen Milieubedingungen für das spezielle Abwassermedium durchgeführt werden.

Fazit: Für die Leistungsfähigkeit ist nicht die Fläche im Vergleich der porösen Chips, sondern die Aufnahme der aktiven Biomasse ausschlaggebend. In der Leistungsfähigkeit gibt es bei Porensystemen erhebliche Unterschiede und ein reiner Vergleich von Flächen kann fatale Auswirkungen in der Anlagenkonzeptionierung haben. Zur Minimierung von Risiken einer falschen Anlagengröße muss die Leistungsfähigkeit von porösen Trägern unbedingt in dem jeweils zu behandelnden Abwassers für den ausgewählten Träger verbindlich nachgewiesen sein, bzw. der Bieter oder Kunststofflieferant muss über die Kenntnis der realen Leistungsdaten für den speziellen Anwendungsfall mit dem zuletzt ausgewählten Trägermaterial ­verfügen.

Quelle: Multi Umwelttechnologie AG; Aufmacherbild: Fotolia (8707947 ; nonameman)
Autoren: Christian Börner, René Trübenbach, Sales Mutag BioChip & Vertrieb, Multi Umwelttechnologie AG, Aue/Sachsen

Veröffentlicht von

Anne Schaar

Die Umwelttechnik steht vor immer komplexeren Herausforderungen, diese aufzuspüren und für unseren Leser unkompliziert aufzubereiten macht für mich gute Redaktion aus.

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