Tertiärfiltration für die Abwasserbehandlung: Überblick, Vorschriften, Technologien

Die Tertiärfiltration oder Endfiltration umfasst eine Reihe von Prozessen und Technologien, die Teil des umfassenderen Bereichs der tertiären Abwasserbehandlung sind. Ein einziges Ziel: zivile Kläranlagen und verarbeitende Industrien in die Lage zu versetzen, Wasser von sehr hoher Qualität zu gewinnen, das die strengsten nationalen und supranationalen Vorschriften für die Einleitung in Oberflächengewässer und die Wiederverwendung in zivilen, landwirtschaftlichen und industriellen Anwendungen erfüllt.

Worum handelt es sich bei diesen Verfahren und was sind die führenden Technologien? Das wollen wir gleich klären.

1. Tertiärfiltration: Überblick

Die Tertiärfiltration von Abwasser ist ein fortschrittliches Behandlungsverfahren, das darauf abzielt, suspendierte Feststoffe (Total Suspended Solids) und möglicherweise Nährstoffe zu entfernen, die nach der Erst- und Zweitbehandlung noch im Wasser vorhanden sind.

Hauptziel des Verfahrens ist die Einleitung der behandelten Ressource in Oberflächengewässer, wie Flüsse und Seen, unter Einhaltung der einschlägigen nationalen und internationalen Vorschriften. Darüber hinaus wird das Verfahren der Tertiärfiltration zunehmend als nützliches Instrument für die Wiederverwendung von gereinigtem Wasser in der Landwirtschaft, der Industrie oder für zivile Zwecke anerkannt: ein Bedarf, der angesichts der immer knapper werdenden Ressource Wasser und der erheblichen Probleme im Zusammenhang mit ihrer Bewirtschaftung immer deutlicher wird.

2. Primär-, Sekundär- und Tertiärbehandlung: Wie sich die Filtration in die Abwasserbehandlung einfügt

Um besser zu verstehen, wo tertiäre Filtrationstechnologien in einer Kläranlage eingesetzt werden, sollten wir uns den Unterschied zwischen primärer, sekundärer und tertiärer Abwasserbehandlung ansehen.

• Bei der primären Behandlung liegt der Schwerpunkt auf der Entfernung von gröberen Schwebstoffen durch physikalische Verfahren wie Sedimentation oder Sieben.
• Bei der Sekundärbehandlung liegt der Schwerpunkt auf der Entfernung von organischen Verunreinigungen und Nährstoffen. Bei dieser Art der Behandlung werden biologische Verfahren wie Nitrifikation/Denitrifikation eingesetzt.
• Die Tertiärbehandlung ist die letzte Stufe der Abwasserbehandlung: In dieser Phase werden die verbleibenden Schwebstoffe abgetrennt, bis Konzentrationen von 5-10 mg/L, Restphosphor- und -stickstoffbestandteile und die mikrobielle Belastung am Ablauf erreicht sind. Diese Art der Behandlung umfasst den Einsatz fortschrittlicher Filtrations-, Adsorptions- und Desinfektionstechnologien.

Die Tertiärfiltration ist ein spezifisches Verfahren innerhalb des Tertiärkläranlagenbetts: Dabei wird ein Filtermedium zur endgültigen Abtrennung von Schwebstoffen verwendet. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Schritte nur in zivilen Kläranlagen häufig vorkommen. Im industriellen Bereich hingegen sind die Anforderungen an das Wasser und die Anlagen sehr unterschiedlich, so dass eine andere Kombination von Behandlungen erforderlich sein kann: Hier spricht man besser von Endfiltration.

Aufgrund ihrer Funktion der „Veredelung“ des Abwassers, die der reinen Desinfektion vorausgeht, werden die Verfahren, die diesen Namen tragen, auch als weitergehende Abwasserbehandlung bezeichnet.

3. Abwasserqualität in der Tertiärfiltration: Zahlen und Vorschriften

Die Ablaufqualität von Tertiärfiltrationssystemen hängt von der Art der verwendeten Filtrationstechnologie ab, aber im Allgemeinen sind diese Systeme in der Lage, hochwertiges gereinigtes Wasser mit niedrigen Konzentrationen von Schwebstoffen und anderen Verunreinigungen zu produzieren.

Tertiärfiltrationssysteme sind in der Lage, den größten Teil der Schwebstoffe zu entfernen. Darüber hinaus werden auch Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff erheblich reduziert.

Im Allgemeinen kann das Abwasser aus Tertiärfiltrationssystemen die in der EU-Richtlinie 2020/2184 festgelegten Kriterien erfüllen: 10 mg/L gesamte Schwebstoffe bei der Einleitung.

4. Arten der Tertiärfiltration

Wie bei anderen Stufen der Abwasserbehandlung gibt es auch bei der Tertiärfiltration (oder Endfiltration) eine ganze Reihe von Verfahren und Technologien, die den Anforderungen von städtischen und industriellen Abwässern gerecht werden können.

In der Literatur werden drei Hauptverfahren der Tertiärfiltration unterschieden: Man denke an die Diskussion in Metcalf & Eddy Wastewater Engineering. Behandlung und Wiederverwendung.

• Oberflächenfiltration. Die Filtration erfolgt mit einem Filtermedium durch ein Siebverfahren, d.h. zweidimensional (wie im Falle von Mikro-Mesh-Filtern).
• Tiefen- oder Volumenfiltration. In diesem Fall passieren die Schwebstoffe ein Filterbett, das aus körnigem Material (wie bei Sandfiltern) oder komprimierbarem Material (wie bei Filtern aus Freifasergewebe) besteht. Es gibt drei statt zwei „Dimensionen“, über die sich die Filtration entwickeln kann: Deshalb ist es ein viel effizienteres Verfahren bei gleicher Dimensionierung der eingesetzten Maschinen.
• Membranfiltration. Bei diesem Verfahren wird das Abwasser unter Druck durch eine dünne Membran geleitet. Diese besteht aus Hohlfasern oder Platten aus Verbundmaterial (spiralförmig gewickelt). Es handelt sich um ein Siebverfahren, wie bei der Oberflächenfiltration.

5. Die Nützlichkeit der Tertiärfiltration

Wir haben gesehen, dass die tertiäre Wasserfiltration Wasser von hoher Qualität erzeugt, das für verschiedene Anwendungen geeignet ist. Zu den Hauptnutzen der tertiären Filtration von Abwasser gehören die folgenden:

1. Die Notwendigkeit, die Gesamtmenge an Schwebstoffen auf einem fortgeschrittenen Niveau zu entfernen, um die Effizienz nachgeschalteter Prozesse wie der Desinfektion zu verbessern (Vermeidung übermäßiger Verschmutzung von UV-Lampen).
2. Die Verringerung der Umweltauswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Wasserressourcen und die Reduzierung des Drucks auf die natürlichen Wasserressourcen sowie die Begrenzung von Eutrophierungserscheinungen durch die Entfernung von Nährstoffen aus dem Wasser (Stickstoff und Phosphor).
3. Einhaltung der nationalen und internationalen Umweltvorschriften, die Emissionsgrenzwerte für bestimmte chemische, physikalische und biologische Parameter des Abwassers vorschreiben.
4. Wiederverwendung von gereinigtem Wasser für andere als Trinkzwecke, sowohl für zivile als auch für industrielle Zwecke. Beispiele hierfür sind die landwirtschaftliche Bewässerung, das Waschen von Straßen und Fahrzeugen, die Stromerzeugung sowie die Auffüllung von Prozess- und Kühlwasser.

6. Tertiärfiltrationslösungen

Für die Tertiärfiltration gibt es verschiedene technische Lösungen. Hier sind einige der effizientesten davon:

1. Sandfilter: Diese Lösungen verwenden eine Sandschicht, um suspendierte Feststoffe zu entfernen. Das Wasser fließt durch die Sandschicht, die die suspendierten Feststoffe zurückhält, bevor es abgeleitet wird.
2. Mikro-Maschentuchfilter: Bei diesen Systemen besteht das Filtermedium aus einem Gewebe mit Fäden fester Länge. Dies ist eine klassische Anwendung der Oberflächenfiltration.
3. Freifaser-Tuchfilter (Polstoff): Das Filtermedium besteht aus langen, zerkleinerten Filamenten, die eine Tiefenfiltration ähnlich der von Sandfiltern (bei geringerem Volumen) durchführen. Begrenzte Zusatzarbeiten, minimaler Energieverbrauch und beschränkt auf die Rückspülung der Tücher.
4. Membranfilter: Sie verwenden Membranen mit unterschiedlichen Porengrößen, um Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen. Das Wasser wird durch die Membranen geleitet, die Schwebstoffe und andere unerwünschte Stoffe zurückhalten, bevor es abgeleitet wird.

7. Technische Vorteile und Anwendungen der Tertiärfiltration

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Anwendungen von Tertiärfiltrationsverfahren und -technologien erprobt. Hier sind einige Beispiele:

• tertiäre Behandlung kommunaler Abwässer,
• Lebensmittelindustrie,
• Kunststoffindustrie,
• chemische und pharmazeutische Industrie,
• Papierfabriken, Gerbereien, Textilindustrie,
• Öl- und Gassektor.