Fachartikel: CHIP-Tuning für biologische Kläranlagen

Neue, verschärfte Anforderungen oder der Bedarf einer höheren Leistungsfähigkeit verstärkt die Nachfrage nach einer Optimierung der vorhandenen Technik durch ein „Tuning“.

In vielen Fällen ist eine Optimierung von vorhandenen Abwasserreinigungsanlagen und Prozessen kaum realisierbar, weil die dazu notwendige Steigerung der Umsatzraten mit den vorhandenen Behältervolumina nicht möglich ist. Damit wird eine Erweiterung notwendig, die auf Grund der baulichen Situation oft nicht einfach zu realisieren ist. Es ist wie beim Auto-Tuning, Hubraum ist kaum zu ersetzen, es sei denn, man greift auf das CHIP-Tuning zurück.

Defizite in der Abwasserreinigung können mit den Mutag BioChip‘s in existierenden Anlagen optimal beseitigt, oder neue Anlagen auf höchste Leistung ausgerüstet werden. Das CHIP-Tuning mit dem Mutag BioChip bietet dem Anwender Vorteile in Form von höherer Leistungsfähigkeit, konstanter Prozessstabilität und optimaler Ablaufqualität. Neuanlagen können auf kleiner Grundfläche realisiert werden. Der Mutag BioChip bietet also wesentliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen Aufwuchskörpern.

Nachfolgend wird erörtert, warum die Mutag BioChip‘s diese Vorteile bieten, welche seit Jahren in der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung erfolgreich in der großtechnischen Praxis nachgewiesen sind.

Die Hauptaufgaben der biologischen Abwasserreinigung sind der BSB-/CSB-Abbau und je nach Anforderungsprofil die Ammoniumoxidation mittels Nitrifikation, also die bakterielle Oxidation von Ammoniumstickstoff (NH4-N) in zwei Schritten über die Oxidation desselben zu Nitrit (NO2) und anschließend zu Nitrat (NO3). Hierzu benötigen die Organismen ausreichend Sauerstoff und andere Substrate. Die maximale Größe der Population der Bakterien ist von der zur Verfügung stehenden Aufwuchsfläche abhängig. Der Mutag BioChip bietet auf Grund seiner feinen Porenstruktur und einer aktiven Aufwuchsfläche von >3.000 m²/m³ -vergleichbar mit der Fläche von 11,5 Tennisfeldern je m³- die optimalen Bedingungen.

Der Mutag BioChip hat eine Scheibengröße von ca. 20-22 mm und eine Dicke von ca. 1,1 mm mit einer Vielzahl von aneinanderliegenden offenen Poren. Diese offenen Poren und Kanäle bieten den Bakterien einen optimalen Lebensraum mit der zuvor beschriebenen Oberfläche, die gegenüber anderen bisher verwendeten Aufwuchskörpern ein Vielfaches beträgt. Auf der gesamten Fläche, also auch auf den Porenflächen, können sich die Bakterien zu einem dünnen Biofilm etablieren.

Durch die Scherkräfte bei der gegenseitigen Berührung der Chips im Wirbelbett (MBBR) reinigen sich die Oberflächen gegenseitig ohne mechanischen Verschleiß und sorgen für dünne, freie und biologisch aktive Biofilme.

In Relation zur verfügbaren Aufwuchsoberfläche hat der Mutag BioChip ein sehr geringes Eigengewicht und kann dadurch optimal mit geringer Energie in der Wirbelbetttechnologie (MBBR) in Schwebe gehalten werden. Die leicht paraboloide Form -vergleichbar mit den bekannten Kartoffelchips- begünstigt die Anströmung durch die Prozessluft aus der Sauerstoffversorgung und die Wasserströmung im Behälter. Durch das geringe Eigengewicht und die optimale, leichte Bewegung im Wasser ist die kinetische Energie bei einem Auftreffen auf die Beckenwandung etc. äußerst gering (vernachlässigbar) und begünstigt eine absolut hohe Lebenszeit. Große, schwerere Füllkörper neigen auf Grund der hohen kinetischen Energie zu erhöhtem Abrieb/Verschleiß.

Auf Grund der geringen Scheibendicke von ca. 1,1 mm wird der Biofilm von beiden Seiten ausreichend mit Substrat und Sauerstoff versorgt. Zu beachten ist hierbei, dass i.d.R. die Diffusionstiefe von Substrat und Sauerstoff ca. 0,5 mm beträgt und somit beidseitig bis zur Mitte des 1,1 mm dicken Mutag BioChip eindringen kann. Im Vergleich hierzu ist die Versorgung der Organismen bei anderen Aufwuchskörpern durch dickere Biofilme oder abgestorbene Biofilme/-masse (Verschlammung, Verschleimung) nicht gewährleistet.

Die hohe Aufwuchsoberfläche für die Organismen mit >3.000 m²/m³ ermöglicht das eigentliche CHIP-Tuning von vorhandenen Anlagen zur Optimierung der Leistungsfähigkeit um ein Vielfaches. In umgebauten Anlagen wurde eine wesentlich stabilere und konstante Leistung der Abbauprozesse festgestellt, was auf die optimalen Lebensräume und die hohe aktive Aufwuchsoberfläche zurückzuführen ist.

Das Ziel ist es, eine maximale Population aktiver Bakterien in kleinstem Reaktionsraum zu aktivieren.

Mutag BioChip‘s aus einer hochbelasteten Nitrifikation wurden hinsichtlich ihres Gehaltes an aeroben Ammonium-oxidierenden Bakterien (AOB) und Nitrit-oxidierenden Bakterien (NOB) untersucht. Zur Anwendung kam dabei die molekularbiologische VIT Gensondentechnik. Es wurde eine sehr stabile Population an AOB und NOB sichtbar.

Für den Neubau von biologischen Abwasserreinigungsanlagen kann unter Berücksichtigung der hohen Leistungsfähigkeit das Reaktionsvolumen entsprechend verkleinert oder Reserven für zukünftige Erweiterungen eingeplant werden.

Der Mutag BioChip wird seit Jahren mit großem Erfolg in kommunalen Reinigungsanlagen, in der Kokereitechnik zur Behandlung hochbelasteter, toxischer Wässer aus der Gasreinigung, insbesondere zur Stickstoffentfrachtung, sowie in industriellen Anlagen z. B. in der Papier-, Nahrungsmittel- und chemischen Industrie eingesetzt. Die Anwendung erstreckt sich dabei von CSB-/BSB-Abbau, Nitrifikation, Denitrifikation, Anammox-Verfahren bis hin zu hochbelasteten stickstoffhaltigen, toxischen Kokereiabwässern aus der Gasreinigung. Der Mutag BioChip™ ist eine Entwicklung resultierend aus jahrzehntelanger Erfahrung aus Anwendungen mit herkömmlichen Aufwuchskörpern im MBBR-Verfahren und ist ein Produkt der Multi Umwelttechnologie AG.

Aus Gesundheits- und Umweltschutzgründen muss hier erwähnt werden, dass der Mutag BioChip ausschließlich aus PE-Neuware (kein Regranulat) produziert wird und keine Weichmacher enthält, welche unter dem Verdacht stehen, krebserregend zu sein.

Das Mutag BioChip-Material ist sehr flexibel, abriebfest und bricht nicht bei Druckbelastungen. Ungeschäumte Trägermaterialien mit größeren Hohlräumen (Röhrchen, Fächerscheiben, gespritzte Formen) haben keinen derartig flexiblen Puffer und sind bei Druckbelastung schnell zu beschädigen, oder erhalten feine Haarrisse, die zu einem späteren Zeitpunkt zum totalen Bruch führen können.

Die Multi Umwelttechnologie AG bietet keine Lieferung von kompletten RAS-Anlagen als Anlagenlieferant, kann aber bei der Auslegung von MBBR Reaktoren, den zugehörigen Belüftungs- und Rückhaltesystemen auf Grund der jahrzehntelangen Erfahrungen mit der MBBR-Technologie behilflich sein und konstruktive Unterstützung bieten. Während der Einfahrphase sowie im Normalbetrieb kann die Multi Umwelttechnologie AG bei Bedarf eine verfahrenstechnische Hilfestellung geben.

Die Vorteile in der Übersicht

• Leistungssteigerung vorhandener Anlagen
• beste Wasserqualität
• höhere, konstante Prozessstabilität bei Prozessschwankungen
• kleinere Neuanlagen oder höhere Reserven (Einsparung von Reaktionsvolumen)
• geringeres Transportvolumen bei vergleichbarer Aufwuchsfläche
• hohe Lebenszeit durch flexibles, abriebfestes Material
• geringe Mischenergie im MBBR
• PE-Neuware ohne krebserregende Weichmacher
• optimale Versorgung der Organismen mit Substrat und Sauerstoff durch dünne Biofilme
• geringeres Transportvolumen bei vergleichbar gleicher Oberfläche
• Support in der Auslegung oder Planung der Belüftungs- und Rückhaltesysteme
• ökonomische Vorteile im Preisvergleich pro m² aktiver Aufwuchsfläche