Phosphorreduktion mit dem HUBER RoDisc® Scheibenfilter

Durch den Menschen zusätzlich in die Gewässer eingeleitete Nährstoffe (Phosphor, Stickstoff) verschlechtern die Gewässerqualität nachhaltig. So können sich Phosphatgehalte im unteren Mikrogrammbereich bereits negativ auf den Sauerstoffgehalt im Gewässer auswirken und dadurch das Eutrophierungspotenzial des Gewässers steigern.

Als Eutrophierung bezeichnet man die Anreicherung eines Gewässers mit Pflanzennährstoffen (Überdüngung). Diese Nährstoffe bewirken ein verstärktes Algenwachstum und die Algen wiederum trüben das Wasser, sodass nach einiger Zeit nur noch in der oberflächennahen Schicht genügend Licht für die Fotosynthese vorhanden ist. Durch die verringerte Fotosyntheseleistung sinkt die Sauerstoffkonzentration im Wasser. Außerdem werden abgestorbene Algen von Mikroorganismen abgebaut – und bei diesem Vorgang wird Sauerstoff verbraucht. Die Folge der Eutrophierung ist also eine sehr niedrige Sauerstoffkonzentration im Wasser, was letztendlich zu Fäulnis (anaerobe Zersetzungsprozesse) und Fischsterben sorgen kann. In diesem Fall spricht man auch vom „Umkippen des Gewässers“.

In einzelnen Ländern, wie beispielsweise China und Russland, gefährdet die Algenplage sogar die Trinkwasserversorgung der Bevölkerung. So wucherten im Sommermonat Juni die Algen im Taihu-See in China bereits so stark, dass für einige Tage die Trinkwasserversorgung für die angeschlossene Bevölkerung in der Stadt Wuxi (Provinz Jiangsu) unterbrochen werden musste. Fünf Millionen Menschen waren daraufhin auf in Flaschen abgefülltes Wasser angewiesen.

Da durch menschliche Einflüsse Nährstoffe wie Stickstoff, Schwefel etc. in der Regel in größeren Mengen im Gewässer verfügbar sind, gilt der Gehalt an Phosphor als der limitierende Faktor für ein übermäßiges Algenwachstum. Der Entnahme von Phosphor fällt damit im Schutz unserer Gewässer eine Schlüsselrolle zu, da jeder zusätzliche Eintrag eine weitere Steigerung des Pflanzenwachstums bewirkt.

Phosphor wird in der Abwasserreinigung im festen Aggregatzustand über den Schlammweg aus dem Abwasser entnommen. Der Phosphor wird dabei entweder durch Aufnahme in die Biomasse oder durch eine zusätzliche chemische Fällung in Feststoffe überführt und im Schlamm eingebunden. Weil die biologische Aufnahme des Phosphors (Bio-P-Prozess) limitiert ist, wird auf den meisten Kläranlagen eine Kombinationsfahrweise der biologisch-chemischen Phosphorreduktion betrieben. Bei der chemischen Phosphorelimination bilden mehrwertige Metallionen mit den im Abwasser gelösten Phosphationen unlösliche Verbindungen. Insbesondere da der Phosphor durch diese zum Teil aufwendigen Verfahrensschritte in die ungelöste Form überführt wird, kommt der sicheren Abscheidung der Feststoffe eine große Bedeutung zu. Der Huber RoDisc® Scheibenfilter ist hierfür eine kostengünstige und sichere Filtrationsanlage, welche eine weitgehende Feststoffentnahme aus dem Ablauf des Nachklärbeckens gewährleistet. Der geringe Platzbedarf, der geringe Druckverlust und der modulare Aufbau sowie die Beschickung im freien Gefälle ermöglichen eine einfache Anpassung an vorhandene Gegebenheiten und beschränken die baulichen Maßnahmen auf ein Minimum.

Die Restverschmutzung des Kläranlagenablaufs wird zu einem großen Teil durch gelöste Stoffe und zum anderen Teil von suspendierten Schlammflocken verursacht. Jedes Milligramm an suspendiertem belebtem Schlamm, das mit dem gereinigten Abwasser abtreibt, erhöht die Phosphorablaufwerte um ca. 0,02 bis über 0,04 mg/l (ATV-DVWK-A131). Dies bedeutet, dass beispielsweise bei einer Entnahme von 20 mg/l abfiltrierbaren Stoffen durch einen nachgeschalteten Scheibenfilter die Phosphorkonzentration bereits um ca. 0,4 bis 0,8 mg/l reduziert werden kann. Durch eine höhere Zugabe von Fällungsmitteln in den vorgeschalteten Verfahrensschritten (Simultanfällung) kann die Entnahmeleistung für Phosphor weiter gesteigert werden. Durch Fällungsmittel erhöht sich der anorganische Anteil, welcher durch Agglomeration an die Schlammflocke gebunden ist, und wird ebenfalls durch die Filtration aus dem Abwasser entnommen. Üblicherweise können Phosphorablaufwerte < 1 mg/l mit der Filtration und ausreichender Dosierung an Fällungsmitteln in den vorgeschalteten Verfahrensstufen sicher eingehalten werden – und sogar Ablaufwerte < 0,5 mg/l Phosphor sind erreichbar.

Bestehen sehr hohe Anforderungen hinsichtlich einer weitgehenden Phosphorelimination, kann der Scheibenfilter auch als Flockungsfiltration eingesetzt werden. In diesem Fall sollten in der vorhergehenden Abwasserreinigung Simultanfällung und biologische Phosphorelimination genutzt werden, damit die Phosphorablaufkonzentration des Nachklärbeckens bereits relativ gering ist und damit auch ein wirtschaftlicher Betrieb des Scheibenfilters erzielt werden kann. Die Dosierung der Fällungsmittel erfolgt dabei in den Ablauf des Nachklärbeckens und wird nach kurzer Fließstrecke bzw. Reaktionsstrecke in den Scheibenfilter geleitet. Zur Entnahme dieser feinsten vom Fällungsmittel gebildeten Flocken wird der Scheibenfilter mit dem Filtermaterial Nadelfilz bestückt. Der dreidimensionale Aufbau des Nadelfilzes bewirkt, dass die Abscheideeffekte nahezu denen eines klassischen Tiefenfilters entsprechen, was zur sicheren Absonderung der Mikroflocken auch notwendig ist. Die Nachrüstung dieser zusätzlichen Reinigungsstufe ermöglicht es, Überwachungswerte auch < 0,3 mg/l Phosphor zu erreichen.

Eine Scheibenfilteranlage ist eine einfache und effiziente Lösung, welche für unterschiedliche Anforderungen der Phosphorreduktion eingesetzt werden kann, und dadurch einen entscheidenden Beitrag zum Schutz unserer Gewässer leistet. Der minimale Druckverlust sowie der geringe Platzbedarf ermöglichen eine problemlose Integration der nachgeschalteten Filtrationsstufe in bestehende Kläranlagen.