Vorbemerkung

In der industriellen Abwasserreinigung kommen biologische und  pysiko-chemische Verfahren und thermischer Verfahren) oder Kombinationen dieser Grundverfahren zum Einsatz. Ist ein Abwassergemisch mit diversen biologisch abbaubaren organischen Inhaltsstoffen belastet, haben die biologischen Hochleistungsverfahren aufgrund der echten Stoffumwandlung Vorteile. Physiko-chemische und thermische Verfahren kommen bei der Trennung und Rückgewinnung von Stoffgemischen oder einzelnen Stoffen (Wertstoffrückgewinnung) eine besondere Bedeutung zu, so daß sie mit biologischen Verfahren sinnvolle Kombinationen ergeben können.


Biologische Abwasserbehandlung

Mikroorganismen können - sofern das Abwasser biologisch abbaubar ist - die Abwasserinhaltsstoffe als Nährstoffe verwenden und verstoffwechseln. Dies wird in der biologischen Abwassertechnik mittels entsprechender Verfahren gezielt genutzt und beeinflußt.

Der Abbau von Substrat erfolgt über eine Kette von biochemischen Reaktionen, an deren Ende die Überführung der organischen Abwasserinhaltsstoffe in meist stabile Formen, wie das CO₂  im Stoffwechselweg und die körpereigne Substanz in der Vermehrung, steht. Man unterscheidet in der Abwassertechnik zwischen aeroben und anaeroben Stoffwechselprozessen und damit Abbauverfahren. Die aeroben Verfahren benutzen eine natürliche oder künstliche Sauerstoffzufuhr, die anaeroben Verfahren laufen in geschlossenen Systemen unter Ausschluß von Sauerstoff ab.  Die Grenzen zwischen diesen beiden Verfahren sind in der Abwassertechnik fließend, da es eine Menge von Verfahrensvarianten, Konstruktionen und Prozeßführungen gibt, welche im Bereich von fakultativ anaerob arbeitenden Mikroorganismen angesiedelt sind.

Bei beiden Verfahren, aerob und anaerob, muß das Abwasser mit den Mikroorganismen in Kontakt gebracht werden, so daß die Mikroorganismen die Nährstoffe aus dem Abwasser aufnehmen und verstoffwechseln können. Den aktiven Teil der biochemischen Prozesse bildet die enzymatische Tätigkeit der Bakterienzelle, in welcher durch Regulationsmechanismen, wie z. B. Enzymaktivierung innerhalb der Metabolisierung, ein sequentieller Abbau der Substratkomponenten stattfindet. Der mikrobielle Abbauprozeß ist somit ein autokatalytischer Abbauprozeß.

Die Elimination eines Stoffes aus dem Abwasser hängt bei der biologischen Abwasserbehandlung von dessen Struktur und den auf die Biochemie ausgerichteten technischen Randbedingungen, wie zum Beispiel der Verweilzeit der Mikroorganismen im System und der Sauerstoffversorgung, ab. In der biologischen Abwassertechnik unterteilt  man grob zwischen zwei Reinigungsverfahren,

• den Submers- und

• den Festbett- bzw. Oberflächenverfahren Biofilmverfahren).

Bei den Submersverfahren sind die Mikroorganismen frei im Abwasser suspendiert, wobei sie in den Feststoffsystemen auf entsprechenden Trägermaterialien fixiert sind. Beide Verfahren können sowohl aerob wie auch anaerob in entsprechenden Systemen betrieben werden. Auch die Kombination von Festbettsystemen und Belebtschlammverfahren ist realisierbar.


Chemisch-physikalische Verfahren

Chemisch-physikalische Verfahren werden hauptsächlich in der industriellen Abwassertechnik eingesetzt. Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal zwischen chemischen und biologischen Verfahren ist, daß für die gewünschten Reaktionen teilweise Reagenzien bzw. Katalysatoren eingesetzt werden müssen, die später als Reaktionsprodukte entsorgt bzw. aufbereitet werden müssen. Es findet teilweise nur eine Aufkonzentrierung (Membran) bzw. eine Verlagerung (Fällung, Flockung, Adsorption) der Abwasserinhaltsstoffe statt, so das die Entsorgungsfrage mit in das Verfahrenskonzept integriert werden muß und ein entscheidenden Kostenfaktor darstellt.

Mit elektrochemischen Verfahren kann bei Eignung ein hohes Maß an Wertstoffrückgewinnung erreicht werden, wobei sie hauptsächlich selektiv eingesetzt werden.


Thermische Verfahren

Thermische Verfahren werden hauptsächlich in der industriellen Abwasserreinigung als Trenntechnik bzw. zur Aufkonzentrierung von Abwasserinhaltstoffen eingesetzt. Häufig angewandte thermischen Verfahren sind die Verdamfer- und die Destillationstechnik. Die Abwasserinhaltsstoffe werden entsprechend ihrer Damfflüchtigkeit vom Wasser destillativ getrennt oder über den Entzug von Wasser aufkonzentriert. Während bei der Destillation (oder Rektifikation) die flüchtigen Bestandteile abgetrennt werden werden sollen, handelt es sich bei der  Eindampfung um eine Aufkonzentrierung der nichtflüchtigen Bestandteile.

Aufgrund des relativ hohen Energieeinsatzes sind die Verfahren relativ kostenintensiv. Wird vorhandene Abwärme (Energieverwertung) wieder verwendet, kann eine ausgeglichene Energiebilanz entstehen.