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Aufbereitung von Deponiesickerwässern

Sickerwässer aus Mülldeponien verändern im Laufe der Zeit ihre Zusammensetzung. Nach 1 bis 2 Jahren werden durch die anaerobe Umsetzung der organischen Substanzen in der Deponie hohe organische Frachten im Sickerwasser gemessen. Der BSB erreicht Werte von 4.000 bis 40.000 mg/l, der CSB erreicht Werte von 6.000 bis 60.000 mg/l. Damit verbunden ist eine Absenkung des pH – Wertes auf 4,5 bis 7,5 und eine erhöhte Löslichkeit einiger anorganischer Verbindungen, wie Fe, Mn, Zn, Ca und Mg. 

Im Laufe der Jahre werden als Endprodukte des Stoffwechsels CH₄ und CO₂ produziert. Als Folge sinkt die organische Belastung des Sickerwassers. Der BSB erreicht Werte von 20 bis 550 mg/l, der CSB erreicht Werte von 500 bis 4.500 mg/l. Der pH – Wert steigt auf 7,5 bis 9. 

Unbeeinflusst davon bleibt die Stickstoffbelastung des Sickerwassers. NH₄-N von 30 bis 3000 mg/l und Gesamt-N von 50 bis 5.000 mg/l sind anzutreffen. Gesamt-P erreicht Werte von 0,1 bis 30 mg/l. Hohe Konzentrationen für AOX und Schwermetalle sind die Regel. 

Die Entfernung von Stickstoffverbindungen bei gleichzeitiger Phosphorelimination ist eine vordringliche Aufgabe. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vor allem die Nitrifikation ein sehr empfindlicher Prozess ist, der auch die Phosphorelimination stark beeinflussen kann. 

Nur in einem sehr engen Bereich des pH – Wertes ist eine vollständige Nitrifikation zu erwarten. Bei Konzentrationen von NH₄⁺, oder NO₃^- über 100 mg/l, wie sie bei Deponiesickerwässern auftreten, wird die mikrobielle Oxydation des Ammoniums über Nitrit zum Nitrat gehemmt. Erschwert wird der Betrieb solcher Behandlungsanlagen noch dadurch, dass die Nitrifikation durch die Bildung von H⁺ - Ionen selbst negativ in das Puffersystem eingreift. Im Gegensatz zur Nitrifikation führt die Denitrifikation durch die Bildung von OH^- - Ionen zu einer Erhöhung der Pufferkapazität und des pH – Wertes. 

Durch die verfahrenstechnische Anordnung der Denitrifikation vor der Nitrifikation können die organischen Verbindungen des Abwassers als Kohlenstoffquelle und der in der Nitrifikationsstufe gebildete Nitratsauerstoff ausgenutzt werden. Dadurch werden eine erhebliche Energierückgewinnung und eine höhere Prozessstabilität erreicht. 

In Anlagen mit einer Kombination von Belebtschlamm und Biofilmbiologie erhalten die spezialisierten Bakteriengruppen mit niedrigen Wachstumsraten, wie Nitrosomonas und Nitrobacter, einen Wettbewerbsvorteil. Die Konzentration der Biomasse im Biofilm und in der Suspension ist wesentlich höher als in klassischen Belebtschlammanlagen. Dadurch wird es möglich, trotz hoher Raumbelastungen sehr geringe Schlammbelastungen mit Stickstoffkomponenten zu erreichen. 

Einen weiteren wesentlichen Einfluss auf die Nitrifikation hat die Relation der organischen Abwasserbelastung zu den Stickstoffkonzentrationen im Zufluss. Je geringer der Quotient BSB : N im Zulauf zur Anlage ist, um stärker wirken sich Belastungsschwankungen, Temperatursenkung und Änderung der Zulaufzusammensetzung aus. 

Deshalb ist es zweckmäßig, auch die anoxische und anaerobe Verfahrensstufe zur Denitrifikation und Phosphatfreisetzung mit Trägermaterial für den Biofilm auszustatten, um eine hohe Konzentration an acetogenen Bakterien zu erhalten. Diese bauen die groben organischen Abwasserinhaltsstoffe zu niederen organischen Verbindungen ab, und stellen damit immer ein ausreichendes Kohlenstoffangebot sicher. Damit erfolgt eine Vergleichmäßigung des BSB : N - Verhältnisses. 

Die Anwendung eines Wirbelbettes hat gegenüber Tauchkörpern den Vorteil einer 4 bis 5 fach größeren Oberfläche pro Volumeneinheit.