1. Einführung
Die sekundäre Abwasserbehandlung unter Niedrigtemperaturbedingungen stellt aufgrund der verringerten mikrobiellen Aktivität erhebliche Herausforderungen für herkömmliche biologische Prozesse dar. Bewegtbett-Biofilmreaktoren (MBBR) bieten eine vielversprechende Lösung, indem sie das Wachstum von anhaftendem Biofilm auf Trägern ermöglichen, was die mikrobielle Retention und Prozessstabilität verbessert. Diese Studie konzentriert sich auf die Bewertung der MBBR-Leistung für die Entfernung von Stickstoff und organischem Material bei der kommunalen Abwasserbehandlung bei niedrigen Temperaturen, die Untersuchung von Betriebsparametern, die die Behandlungseffizienz beeinflussen, und das Verständnis der Dynamik der Biofilmentwicklung unter kalten Bedingungen.
2. Materialien und Methoden
MBBR-Systeme im Pilotmaßstab wurden bei Temperaturen zwischen 5 und 15 Grad betrieben, um kalte Klimabedingungen zu simulieren. Kunststoffträger stellten eine große Oberfläche für das Biofilmwachstum bereit und die hydraulischen Retentionszeiten (HRT) wurden zwischen 6 und 12 Stunden variiert. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff wurde bei 2–4 mg/l gehalten und die Zuflusseigenschaften umfassten typische kommunale Sekundärabwässer mit moderaten BSB-, CSB- und Ammoniumkonzentrationen.
3. Ergebnisse
Die MBBR-Systeme erreichten unter Niedrigtemperaturbedingungen eine stabile BSB-Entfernung von über 90 % und eine Gesamtstickstoffentfernung von 70–85 %. Die Biofilmanalyse ergab eine allmähliche Ansiedlung nitrifizierender Bakterien auf den Trägeroberflächen mit ausreichender Retention auch in kalten Perioden. Die intermittierende Trägermischung verbesserte den Sauerstofftransfer und reduzierte tote Zonen im Reaktor.
4. Diskussion
Die Studie bestätigt, dass die MBBR-Technologie für die Sekundärbehandlung in kalten Klimazonen wirksam ist und trotz reduzierter mikrobieller Aktivität einen hohen BSB und eine hohe Stickstoffentfernung aufrechterhält. Biofilmträger bieten einen stabilen Lebensraum für nitrifizierende und heterotrophe Bakterien und mildern die negativen Auswirkungen niedriger Temperaturen.
5. Fazit
MBBR-Systeme zeigen eine hohe Leistung bei der sekundären Abwasserbehandlung unter Niedrigtemperaturbedingungen und entfernen effektiv BSB und Stickstoff bei gleichzeitiger Beibehaltung der Prozessstabilität. Biofilmträger und optimierte Betriebsstrategien ermöglichen Widerstandsfähigkeit gegenüber temperaturbedingten Reduzierungen der mikrobiellen Aktivität.