Im täglichen Betrieb einer Kläranlage ist das Belebtschlammsystem eine ziemlich „empfindliche“ Komponente. Selbst eine leichte Überlastung mit Abwasser kann leicht zu Fehlfunktionen oder Ausfällen führen, und in schweren Fällen kann es vollständig zum Erliegen kommen. Heute besprechen wir, wie ein Belebtschlammsystem, das aufgrund eines Hochlaststoßes ausgefallen ist, wiederbelebt werden kann.
Zunächst ist es wichtig zu verstehen, was ein Hochlaststoß bedeutet. Im Wesentlichen bezieht er sich auf einen plötzlichen Anstieg der Schadstoffkonzentrationen wie organische Materie und Ammoniakstickstoff im Zulauf innerhalb kurzer Zeit oder einen plötzlichen Anstieg des Wasservolumens, der die Behandlungskapazität des Belebtschlamms übersteigt. Unter solchen Bedingungen leiden die Mikroorganismen im Schlamm – während sie gediehen, werden sie abrupt mit „Nahrung“ überlastet, was entweder ihren Stoffwechsel stört oder sie nicht an die drastischen Umweltveränderungen anpassen lässt, was zu Massensterben führt. Das Versagen des Schlamms zeigt sich ebenfalls, wie ein starker Rückgang der Ablaufqualität mit überhöhten COD- und Ammoniakstickstoffwerten; dunkler, übelriechender Schlamm im Belüftungsbecken; verschlechterte Sedimentationsleistung mit abnormalen Zunahmen oder Abnahmen der SV30-Werte; und sogar Schlammaufschwimmen im Nachklärbecken.
Wenn festgestellt wird, dass der Schlamm durch einen Hochlaststoß überwältigt und „abgeschaltet“ wurde, besteht der erste Schritt nicht darin, in Panik zu geraten, sondern sofort die Quelle des Stoßes abzustellen. Zu diesem Zeitpunkt ist es wichtig, den Zulauf umgehend anzupassen – entweder das hochkonzentrierte Abwasser umleiten, um ein weiteres Eindringen in das Belüftungsbecken zu verhindern, oder das Zulaufvolumen reduzieren, um dem Schlammsystem eine Chance zur Erholung zu geben. Wenn die Anlage über einen Notwasserspeicher verfügt, das Stoßabwasser dort zur vorübergehenden Lagerung umleiten, bis die nachfolgende Behandlungskapazität aufholen kann, und es dann langsam zurückführen. Das Kernziel hier ist es, Verluste zu minimieren und zu verhindern, dass das Schlammsystem unter dem Stoß weiter abfällt.
Als Nächstes ist es an der Zeit, die „Belastung“ des Schlamms zu „reduzieren“, damit sich die überlebenden Mikroorganismen erholen können. Der einfachste Ansatz ist, die Belüftungsintensität zu erhöhen und die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Belüftungsbecken zu erhöhen. Unter einem Hochlaststoß arbeiten die Mikroorganismen im Überstunden, um organische Materie abzubauen, was zu einem starken Anstieg des Sauerstoffbedarfs führt. Eine sauerstoffarme Umgebung beschleunigt ihren Tod. Die Aufrechterhaltung eines DO-Wertes von 2–4 mg/L liefert ausreichend Sauerstoff für die Mikroorganismen und hilft ihnen, die Krise zu überstehen. Zusätzlich kann das teilweise Entfernen von stark beschädigtem Schlamm und das Auffüllen mit frischem, hochaktivem Schlamm – ähnlich einer „Bluttransfusion“ – die Erholung beschleunigen. Wenn der Anlage Schlamm als Reserve fehlt, erweist sich das Ausleihen von nahegelegenen, gut betriebenen Kläranlagen während Notfällen als besonders wirksam.
Als Nächstes ist es notwendig, die Wasserqualität im Belüftungsbecken zu regulieren, um angenehme Lebensbedingungen für die Mikroorganismen zu schaffen. Ein Hochlaststoß führt oft zu starken Schwankungen des pH-Wertes, und Umgebungen, die zu sauer oder alkalisch sind, können die mikrobielle Aktivität hemmen. Zu diesem Zeitpunkt sollten Säure-Base-Regulatoren zugegeben werden, um den pH-Wert im geeigneten Bereich von 6,5 bis 8,5 zu halten. Zusätzlich muss das Verhältnis der Nährstoffe im Wasser überwacht werden, da das mikrobielle Wachstum Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor in einem Verhältnis von etwa 100:5:1 benötigt. Wenn das Gleichgewicht gestört ist, sollten Nährstoffmittel wie Harnstoff und Kaliumdihydrogenphosphat zugegeben werden, um sicherzustellen, dass die Mikroorganismen ausreichend „Nahrung“ für die Fortpflanzung haben.
Sobald das Schlammsystem leichte Verbesserungen zeigt, kann die Zulast schrittweise erhöht werden, um es wiederherzustellen. Dieser Prozess muss schrittweise erfolgen, wobei plötzliche Erhöhungen von Durchflussrate und Konzentration vermieden werden müssen, da dies leicht zu einem sekundären Stoß führen könnte. Die Last kann täglich um 10 % bis 20 % erhöht werden, während wichtige Indikatoren wie SV30, MLSS, Ablauf-COD und Ammoniakstickstoff genau überwacht werden. Wenn die Ablaufqualität stabil bleibt und die Sedimentationsleistung des Schlamms sich verbessert, deutet dies darauf hin, dass die Erholungsrichtung korrekt ist. Wenn sich die Indikatoren wieder verschlechtern, muss die Last umgehend reduziert und das System für einige weitere Tage konsolidiert werden.
Schließlich gibt es einen wichtigen Punkt zu beachten: Während der Erholungsphase muss täglich eine genaue Überwachung durchgeführt werden, um Veränderungen aller relevanten Daten zu verfolgen. Tägliche Messungen sollten MLSS, MLVSS, DO und pH im Belüftungsbecken sowie SV30, SVI im Nachklärbecken, zusammen mit COD, Ammoniakstickstoff, Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor im Zulauf und Ablauf umfassen. Diese Daten geben einen klaren Hinweis auf den Fortschritt der Schlammerholung und ermöglichen rechtzeitige Anpassungen der Betriebsabläufe. Darüber hinaus ist es, sobald das System vollständig stabilisiert ist, notwendig, die Ursachen für den Hochlaststoß gründlich zu überprüfen – ob Probleme aus der Vorbehandlungsstufe oder illegale Einleitungen von hochkonzentriertem Abwasser durch vorgelagerte Anlagen stammen. Gezielte Präventivmaßnahmen, wie die Verbesserung von Vorbehandlungsprozessen und die Installation von Online-Überwachungsgeräten, sollten implementiert werden, um ein erneutes Auftreten ähnlicher Vorfälle in der Zukunft zu vermeiden.
Die Wiederherstellung eines Belebtschlammsystems ist vergleichbar mit dem Heilungsprozess bei Krankheit – zuerst den Schaden mindern, dann den Zustand regulieren, schrittweise auffüllen und schließlich Präventivmaßnahmen ergreifen. Solange jeder Schritt geduldig und richtig ausgeführt wird, kann selbst Schlamm, der durch Hochlaststöße unwirksam geworden ist, seine Aktivität wiedererlangen und weiterhin bei der Abwasserbehandlung helfen.
