Wie sicher ist unsere Wasserversorgung in Zeiten von Klimawandel?
Ein Dreh amWasserhahn, ein Druck auf die Spültaste, ein kurzes Rauschen und schon ist dasWasserverschwunden. Zumindest aus unserem Blickfeld. Was aus Küche, Bad oder der industriellen Produktion in. . .
Ein Dreh amWasserhahn, ein Druck auf die Spültaste, ein kurzes Rauschen und schon ist dasWasserverschwunden. Zumindest aus unserem Blickfeld. Was aus Küche, Bad oder der industriellen Produktion in dieKanalisationgelangt, ist jedoch nicht einfach weg. Stattdessen beginnt für dasAbwassereine Reise durch ein weit verzweigtesKanalnetzmit einer wichtigen Zwischenstation: derKläranlage. Dort wird die trübe Mischung so weit aufbereitet, dass dasWasserwieder inFlüsseoderSeeneingeleitet werden kann. Was für uns innerhalb weniger Sekunden erledigt scheint, beschäftigt anschließend Pumpen, Rechen, Messgeräte,KlärbeckenundMilliarden von Mikroorganismen. © Unsplash | Scott RodgersonTag für Tag gelangen Millionen Liter Abwasser aus Haushalten, Gewerbebetrieben und der Industrie durch alltägliche Wassernutzung, Toilettenspülungen und zahlreiche Produktionsprozesse in die Kanalisation. Bild anzeigenDruck auf die Abwasserbehandlung: Wenn Kläranlagen mehr leisten müssenDieseInfrastrukturarbeitet unter der Oberfläche weitgehend unsichtbar und gilt gerade deshalb oft als selbstverständlich. Doch längereHitzeperioden,Starkregen,wachsende Siedlungsräume,industrielle Belastungenund strengere Vorgaben zumGewässerschutzerhöhen denDruck auf die Abwasserbehandlung. Kläranlagenmüssen daher nicht nur zuverlässig arbeiten, sondern auch mit Belastungen zurechtkommen, die sich immer schwerer vorhersehen lassen. Doch was geschieht, wenn plötzlichmehr Abwasseroder einehöhere Schadstoffbelastungeintrifft, als die Anlage bewältigen kann? Um zu verstehen, warum eine höhere Beanspruchung fürKläranlagenzum Problem werden kann, lohnt sich ein Blick auf denReinigungsprozess des Abwassers. © Unsplash | Naja Bertolt JensenImmer wieder gelangt auch Müll in die Kanalisation, etwa Feuchttücher, Hygieneartikel oder Kunststoffe, die in der Kläranlage aufwendig entfernt werden müssen und Leitungen sowie technische Anlagen beschädigen können. Bild anzeigenBiologische Abwasserreinigung: Die unsichtbaren Helfer im KlärbeckenIn derKläranlagebeginnt die Reinigung zunächstmechanisch, wo Rechen größere Fremdkörper zurückhalten, während sich Sand und andere schwere Bestandteile absetzen. Was danach im Wasser verbleibt, übernehmenMilliarden Mikroorganismen: Sie arbeiten rund um die Uhr in den belüftetenBelebungsbeckenund nutzen die organischen Bestandteile des Abwassers alsNahrung. Dafür benötigen sie Luft, der über feine Luftblasen ins Wasser eingebracht wird. Anschließend gelangt das Gemisch aus Wasser undBelebtschlammin dieNachklärung. Dort setzt sich derSchlammab und wird vom gereinigten Wasser getrennt. Ein Teil derMikroorganismenkehrt anschließend in dieBelebungsbeckenzurück, der Überschuss wird weiterbehandelt. SolangeSauerstoffangebotund Belastung des Abwassers imGleichgewichtsind, funktioniert dieserbiologische Reinigungsprozesssehr zuverlässig. Doch dieses Gleichgewicht ist empfindlich. Gelangt plötzlich stärkerbelastetes Abwasserin die Anlage, steigt auch derSauerstoffbedarf. Für die Mikroorganismen bedeutet das: mehr Arbeit, aber nicht automatisch mehr Sauerstoff. Was passiert mit den Schmutzstoffen aus dem Abwasser?Die entfernten Schmutzstoffe verschwinden nicht einfach. Sie sammeln sich im Klärschlamm, dem zunächst in Eindickern ein Teil des Wassers entzogen wird. Danach wird er weiterbehandelt, damit enthaltene Schadstoffe möglichst unschädlich gemacht werden. Zugleich steckt im Klärschlamm Energie: Bei seiner Vergärung kann Biogas entstehen, das sich zur Erzeugung von Strom und Wärme nutzen lässt. © Unsplash | Simone StanderDie Stoffe, die in der Kläranlage aus dem Abwasser entfernt werden, bleiben als Klärschlamm zurück. Bild anzeigenSauerstoffmangel in Kläranlagen: Wenn die biologische Reinigung an ihre Grenzen stößtDie biologische Reinigung stößt immer dann an ihre Grenzen, wenn die Mikroorganismen mehr Sauerstoff benötigen, als ihnen zur Verfügung steht. Das kann sowohl inkommunalen Kläranlagenals auch bei derReinigung industrieller Abwässerpassieren. In kommunalen Kläranlagen verändern sich Wassermenge und Zusammensetzung im Laufe des Tages. Noch stärker schwanken die Belastungen häufig in Industriebetrieben: Nach der Reinigung von Produktionsanlagen, zusätzlichen Schichten oder während saisonaler Spitzen kann innerhalb kurzer Zeit deutlich stärker belastetes Abwasser anfallen. Dabei unterscheiden sich die Anforderungen je nach Branche erheblich. EineBrauereierzeugt andere Abwässer als eineMolkereioder ein Betrieb derPapier-, Textil- oder Pharmaindustrie. Gemeinsam ist vielen dieser Abwässer jedoch einehohe organische Belastung. Für die Mikroorganismen bedeutet das: mehr verwertbare Stoffe, aber zugleich mehr Arbeit und damit einen höheren Sauerstoffbedarf. Abwasser ist nicht gleich AbwasserDieZusammensetzung des Abwassershängt stark von seiner Herkunft ab. Kommunale Kläranlagenreinigen vor allem Abwasser aus Haushalten und Gewerbebetrieben. In derIndustriekönnen dagegen stark belastete Prozessabwässer entstehen. In Brauereien, Molkereien, Schlachthöfen oder der Fischverarbeitung sind beispielsweise große Mengen organischer Stoffe, Fette und Eiweiße zu bewältigen. Papier-, Textil-, Chemie- und Pharmaindustrie stellen wiederum andere Anforderungen an die Reinigung. Deshalb muss die Abwasserbehandlung immer an die jeweilige Zusammensetzung und die auftretenden Belastungsspitzen angepasst werden. Hinzu kommt derTemperatur-Faktor: Je wärmer das Abwasser ist, desto weniger Sauerstoff kann sich darin lösen. LängereHitzeperiodenkönnen diese Herausforderung also zusätzlich verschärfen. In industriellen Anlagen kommt hinzu, dass viele Produktionsprozesse bereitswarmes Abwassererzeugen. Gleichzeitig laufen biologische Prozesse bei Wärme oft schneller ab, wodurch der Sauerstoffbedarf zusätzlich steigen kann. Fehlt der Sauerstoff, verliert derReinigungsprozesszunehmend an Stabilität: Organische Stoffe werden langsamer oder nicht mehr vollständig abgebaut. DieNitrifikationkann beeinträchtigt werden. Auch dieAusbreitung fadenförmiger Bakterienkann begünstigt werden, wodurch sich derKlärschlammin der Nachklärung schlechter absetzt. Zudem könnenSchaumund unangenehmeGerücheentstehen. Was also alsSauerstoffmangelbeginnt, kann so schnell zumProblemfür die gesamteKläranlagewerden. Hitze, Trockenheit, Starkregen: Was Wetterextreme für Kläranlagen bedeutenHitze:Je wärmer das Abwasser ist, desto weniger Sauerstoff kann sich darin lösen. Für die Mikroorganismen wird es dadurch schwieriger, organische Stoffe vollständig abzubauen. Trockenheit:Bei längeren Trockenphasen fließt weniger Wasser durch die Kanalisation. Abwasserinhaltsstoffe werden dadurch weniger stark verdünnt und gelangen in höherer Konzentration zur Kläranlage. Starkregen:Innerhalb kurzer Zeit strömen große Wassermengen in Kanalnetze und Kläranlagen. Werden deren Kapazitäten überschritten, kann es zu einer hydraulischen Überlastung kommen. © Unsplash | Patrick FederiWie sichern wir sauberes Wasser in Zeiten von Klimawandel, Wasserknappheit und steigenden Umweltanforderungen? Kläranlagen gehören zu jener Infrastruktur, die kaum jemand wahrnimmt, solange sie funktioniert. Doch Hitze, Produktionsspitzen und strengere Umweltauflagen bringen die biologischen Reinigungssysteme zunehmend unter Druck. Manchmal fehlt ihnen ausgerechnet das, was überall vorhanden scheint: Sauerstoff. Bild anzeigenKläranlagen erweitern oder die Sauerstoffversorgung steigern?Gerät eineKläranlagean ihreLeistungsgrenze, liegt zunächst einebauliche Erweiterungnahe. Zusätzliche oder größere Becken schaffen mehr Kapazität, benötigen jedoch Fläche, lange Planungs- und Genehmigungszeiten sowie erhebliche Investitionen. Gerade auf bestehenden Industriearealen fehlt dafür häufig der nötige Platz. Hinzu kommt einewirtschaftliche Frage: Ist es sinnvoll, eine Anlage dauerhaft für eine Belastung auszubauen, die vielleicht nur wenige Stunden am Tag oder einige Wochen im Jahr auftritt?Eine Möglichkeit für solcheSpitzenzeitenbesteht darin, die vorhandene biologische Reinigungsstufe gezielt zu entlasten, indem den Mikroorganismen vorübergehendmehr Sauerstoffzur Verfügung gestellt wird. Genau hier setzt derEinsatz von Reinsauerstoffan. © Unsplash | Ivan BanduraZusätzlicher Sauerstoff kann die biologische Reinigung unterstützen, wenn hohe Temperaturen oder stark belastetes Abwasser zu Sauerstoffmangel führen. Gegen große Wassermengen infolge von Starkregen braucht es dagegen weitere Maßnahmen im Kanal- und Regenwassermanagement. Bild anzeigenReinsauerstoff in der Abwasserbehandlung: Mehr Leistung ohne neue BeckenWas viele nicht wissen:Normale Luftbesteht nur zu rund einem Fünftel ausSauerstoff, der Rest istStickstoff, den die Mikroorganismen in der biologischen Reinigung kaum nutzen können. Wird also statt Luft technisch reiner Sauerstoff eingesetzt, gelangt deshalb mit deutlich weniger Gas wesentlich mehr Sauerstoff in das Wasser. Vereinfacht gesagt istReinsauerstoffkonzentrierter Luftsauerstoff ohne den Stickstoffanteil. Dadurch können höhereSauerstoffkonzentrationenim Wasser erreicht werden als mit normaler Belüftung. Die biologische Reinigungsstufe lässt sich so auch kurzfristig leistungsfähiger betreiben, ohne sofort neue Becken bauen zu müssen. © Messer AustriaDas BIOX-Verfahren ergänzt die biologische Reinigung um eine bedarfsgerechte Reinsauerstoffversorgung. Tank, Verdampfer, Dosierung und Sauerstoffmessung steuern den Eintrag über Begasungsmatten oder Injektoren. Bild anzeigenBIOX-Verfahren: Sauerstoff-Boost für die KläranlageGerade wenn eine Kläranlage zeitweise an ihre Grenzen stößt, kann zusätzlicher Sauerstoff die biologische Reinigung stabilisieren. Für solche Fälle bietetMesser Austriadas sogenannteBIOX-Verfahrenan. DasIndustriegaseunternehmen mit Sitz im niederösterreichischen Gumpoldskirchennutzt dabeiReinsauerstoff, um diebiologische Reinigungsstufegezielt zu unterstützen. Je nach tatsächlichem Bedarf wird zusätzlicher Sauerstoff dosiert, um dieKapazität bestehender Kläranlagenzu steigern. Das Prinzip ist einfach: DerReinsauerstoffwird in flüssiger Form in einem vakuumisolierten Tank gelagert, vor Ort verdampft und anschließend über Leitungen in diebiologische Reinigungsstufegeleitet. Wie viel Sauerstoff eingebracht wird, richtet sich nach dem aktuellen Bedarf derKläranlage. © Unsplash | ChuttersnapJeden Tag verschwinden tausende Liter Wasser in Waschbecken, Duschen oder Toiletten. Was danach passiert, bleibt für die meisten Menschen unsichtbar. Bild anzeigenMehr Sauerstoff für die unsichtbaren HelferEntscheidend ist jedoch nicht allein die zugeführteSauerstoffmenge. Damit derReinsauerstoffdort ankommt, wo ihn die Mikroorganismen benötigen, muss er sich möglichst gut im Abwasser lösen, denn nur gelöster Sauerstoff steht den Mikroorganismen für denAbbau der organischen Stoffezur Verfügung. Um eine möglichsteffiziente Sauerstoffübertragungzu erreichen, kommen je nachKläranlageunterschiedliche Eintragssysteme zum Einsatz. BegasungsmattenundBelüftungsschläucheerzeugenfeine Sauerstoffblasenam Beckenboden,Jet-InjektorenvermischenSauerstoffundAbwasserbesonders intensiv. EineSauerstoffsondeüberwacht kontinuierlich den gelösten Sauerstoff im Wasser. Sinkt der Messwert, wird mehrSauerstoffzugeführt, steigt er wieder an, wird dieDosierungreduziert. So erhält das Belebungsbecken jederzeit genau die Menge Sauerstoff, die für eine stabilebiologische Reinigungbenötigt wird. © Messer AustriaBegasungsmatten sorgen dafür, dass Sauerstoff effizient in das Wasser gelangt. Bild anzeigen© Messer AustriaMit dem BIOX-Jet-Injektor wird Sauerstoff intensiv mit dem Wasser vermischt und optimal gelöst. Bild anzeigenReinsauerstoff als Verstärkung für SpitzenzeitenInteressant ist dasBIOX-VerfahrenvonMesser Austriavor allem dort, wo eine Anlage an ihre Grenzen stößt, aber kaum zusätzliche Fläche vorhanden ist oder die höhere Leistung nur zeitweise benötigt wird. Treten Belastungsspitzen saisonal oder zu bestimmten Produktionszeiten auf, kann die Sauerstoffzufuhr gezielt zugeschaltet werden. Fällt die bestehende Belüftung aus oder steht ein Umbau an, kann Reinsauerstoff außerdem alsÜbergangslösungdienen und die biologische Reinigung unterstützen. Der niederösterreichischeSpezialist für Industriegasebietet dafürmobile Anlagen und Mietlösungenan, um das Verfahren zunächst unter realen Betriebsbedingungen testen zu können, etwa im Hinblick aufAblaufwerte,Nitrifikation,SchlammverhaltensowieSchaum- und Geruchsentwicklung. Anschließend kann entschieden werden, ob die Lösung dauerhaft installiert, für wiederkehrende Spitzenlasten bereitgehalten oder wieder abgebaut werden soll. Hat diebiologische Reinigungsstufemit ihrem Sauerstoff-Boost dann ihre Arbeit sauber erledigt, ist derWeg des Abwassersjedoch noch nicht ganz zu Ende. Maßgeschneiderte Lösungen für die AbwasserbehandlungAls Teil der internationalenMesser GroupbringtMesser Austrialangjährige Erfahrung mit Industriegasen und ihren Anwendungen. Das Unternehmen mit Sitz in Niederösterreich unterstützt kommunale und industrielle Kläranlagen von der Analyse des Sauerstoffbedarfs über die Auswahl der passenden Technik bis zur Inbetriebnahme. Je nach Bedarf stehen dauerhafte Lösungen, mobile Anlagen oder Mietmodelle zur Verfügung. So lässt sich dasBIOX-Verfahrengezielt an die jeweilige Anlage und ihre Belastungssituation anpassen. © Unsplash | Nathan DumlaoSauberes Wasser gilt in Österreich als selbstverständlich. Doch Klimawandel, Trockenperioden und steigende Anforderungen rücken die Abwasserreinigung stärker in den Fokus. Damit Wasser auch künftig zuverlässig gereinigt in Flüsse und Seen zurückkehren kann, setzen Kläranlagen zunehmend auf neue Technologien. Bild anzeigenVom Abfluss in den Fluss: Zurück in den WasserkreislaufAm Ende derbiologischen ReinigungwerdenWasser und Klärschlammvoneinander getrennt. Das gereinigte Wasser verlässt die Anlage und kehrt inFlüsse oder Seenund damit in den natürlichenWasserkreislaufzurück. Der abgetrennteKlärschlammwird weiterbehandelt, entwässert und je nach Verfahren energetisch genutzt oder anderweitig verwertet. DerWeg des Wasservon Badezimmer, Küche oder Industrieanlage bis zum Fluss bleibt für die meisten Menschen unsichtbar, doch mit jeder Wassernutzung wird einkomplexes Systemin Anspruch genommen, in dem technische Präzision und biologische Prozesse ineinandergreifen. Klimawandel,Wetterextremeundzunehmende Wasserknappheitmachen diese Infrastruktur noch bedeutsamer, denn Kläranlagen müssen künftig flexibel auf Hitze, Starkregen und wechselnde Belastungen reagieren können. LösungenvonMesser Austria,dieSauerstoff gezielt in der Abwasserreinigungeinsetzen, können die biologische Reinigungsstufe insbesondere bei Belastungsspitzen unterstützen. Einmal spülen und dann weg? Nicht ganz. Was für uns mit einem Druck auf die Spültaste erledigt scheint, ist für das Abwasser erst der Beginn einer aufwendigen Reise in dieKläranlage. An deren Ende steht wieder das, was am Anfang selbstverständlich wirkte:sauberes Wasser als Teil des natürlichen Wasserkreislaufs. Katharina Baumhakel