Schaumkontrolle in der Abwasserbehandlung: Warum die Wahl des richtigen Entschäumers vor Ort tatsächlich entscheidend ist

Nach mehr als zwanzig Jahren Erfahrung mit industriellen und kommunalen Kläranlagen habe ich gelernt, dass Schaum zu den Problemen gehört, die auf dem Papier einfach erscheinen, den Betrieb aber still und leise lahmlegen können, wenn man nicht richtig damit umgeht. Eine dicke Schaumschicht in einem Belebungsbecken oder Nachklärbecken sieht nicht nur unordentlich aus. Sie verringert die Sauerstoffübertragungseffizienz, erhöht das Risiko von Überläufen bei Unwettern, verursacht Rutschgefahr und kann sogar Feststoffe über die Überläufe in das Endabwasser drücken. In vielen Fällen hängt der Unterschied zwischen einer Anlage, die stabil läuft, und einer, die ständig mit Störungen zu kämpfen hat, von der Auswahl und dem Einsatz des richtigen Entschäumers ab, der auf die chemischen und biologischen Gegebenheiten der Abwasserbehandlung abgestimmt ist.

Schaumbildung in der Abwasserbehandlung entsteht in der Regel, wenn oberflächenaktive Substanzen Luftblasen stabilisieren. Diese Verbindungen stammen aus Waschmitteln und Tensiden im häuslichen Abwasser, sind jedoch in industriellen Abwässern oft weitaus problematischer – beispielsweise Proteine und Fette aus der Lebensmittelverarbeitung, Lignine und Harze aus Zellstoff- und Papierfabriken oder Öle und Fette aus Raffinerien und der Metallverarbeitung. In Belebtschlammanlagen kann die Kombination aus feinen Bläschen aus der Belüftung und von der Biomasse produzierten extrazellulären polymeren Substanzen einen sehr stabilen, hartnäckigen Schaum bilden, der sich nicht von selbst auflöst. Sobald diese Schaumdecke dick wird, isoliert sie die Flüssigkeitsoberfläche, verringert die Sauerstoffaufnahme und kann sogar das Wachstum von schaumbildenden Filamenten wie Nocardia oder Microthrix begünstigen.

Ein Entschäumer wirkt, indem er den Oberflächenfilm aufbricht, der die Blase zusammenhält. Gute Entschäumer für Abwasser sind so formuliert, dass sie sich schnell über die Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche ausbreiten, die stabilisierenden Tenside verdrängen und dazu führen, dass die Blasenwände dünner werden und reißen. Da Abwasser selten sauber ist, muss der Entschäumer auch bei hohem Gehalt an Schwebstoffen, schwankendem pH-Wert und manchmal hohen Temperaturen oder hohem Salzgehalt wirksam sein. Dabei darf er weder den biologischen Klärprozess beeinträchtigen noch neue Probleme in nachgelagerten Prozessstufen verursachen.

Nicht jeder Entschäumer ist für biologische Abwasserbehandlungsanlagen geeignet. Produkte auf Silikonbasis wirken bereits in geringen Dosierungen schnell und effektiv, doch manche können bei Überdosierung die Biomasse überziehen oder den Sauerstoffaustausch beeinträchtigen und möglicherweise über die Anlage hinweg in das Vorflut gelangen. Entschäumer auf Mineralöl- oder Kohlenwasserstoffbasis sind kostengünstiger und weit verbreitet, können jedoch den chemischen Sauerstoffbedarf des Abwassers erhöhen und mitunter die Schlammentwässerung beeinträchtigen. In den letzten Jahren sind immer mehr Kläranlagen auf Entschäumer auf Basis von Fettalkoholen, Pflanzenölen oder Polymeren umgestiegen, die ein besseres Umweltprofil und eine geringere Toxizität für Wasserlebewesen aufweisen. Diese Optionen sind in der Regel besser mit empfindlichen biologischen Prozessen vereinbar, erfordern jedoch unter Umständen etwas höhere Dosierungen oder eine sorgfältigere Wahl der Einleitungsstellen.

In der Praxis lassen sich die besten Ergebnisse erzielen, wenn der Entschäumer auf die Schaumquelle und die Behandlungsstufe abgestimmt wird. In Belüftungsbecken ist eine kontinuierliche Dosierung in geringen Mengen oft wirksamer als eine Schockdosierung. Viele Anlagen dosieren den Entschäumer direkt in den Belüftungsbehälter oder unmittelbar davor mithilfe einer Dosierpumpe, die an Schaumstandssensoren oder einfache Zeitschaltuhren angeschlossen ist. Bei der Schlammbehandlung oder in anaeroben Faulbehältern kann ein anderes Produkt oder eine höhere Dosierung erforderlich sein, da die Schaumchemie dort anders ist. Ich habe Fälle erlebt, in denen ein bestimmter Entschäumer in den Belüftungsbecken gut funktionierte, in den Nachklärbecken jedoch Probleme verursachte, da er die Absetzverhalten beeinflusste. Deshalb sind Jar-Tests und Versuche im kleinen Maßstab mit dem tatsächlichen Anlagwasser unerlässlich, bevor man sich für den Einsatz im Vollbetrieb entscheidet.

Die Dosiermengen liegen in der Regel zwischen 5 und 50 mg/l, je nach Schweregrad der Schaumbildung und der Produktkonzentration. Entscheidend ist jedoch eine gleichmäßige Dosierung und nicht das Anstreben von Spitzenwerten durch große Einzeldosen. Eine Überdosierung ist ein häufiger Fehler – sie verschwendet Geld und kann den Schaum manchmal sogar noch verschlimmern oder andere betriebliche Probleme verursachen, wie beispielsweise ein erhöhtes Schlammvolumen oder Schwierigkeiten bei der nachgeschalteten Desinfektion. Eine Unterdosierung löst das Schaumproblem nur zur Hälfte. Erfahrene Anlagenbetreiber achten auch darauf, wie sich der Entschäumer für die Abwasserbehandlung auf andere Bereiche der Anlage auswirkt. Manche Produkte können die Wirksamkeit der UV-Desinfektion beeinträchtigen oder zu einer Verschleppung in das Abwasser führen, wodurch lokale Einleitungsgrenzwerte für Öle oder Tenside überschritten werden.

Die Erfahrung zeigt, dass Anlagen, die die Auswahl von Entschäumern als Teil ihrer gesamten Prozesssteuerung betrachten und nicht als nachträglichen Einfall, die besten Ergebnisse erzielen. Sie überwachen den Schaumgehalt zusammen mit dem Gehalt an gelöstem Sauerstoff, dem Schlammvolumenindex und der Abwasserqualität vor und nach Änderungen. Außerdem arbeiten sie mit Lieferanten zusammen, die sowohl die chemischen als auch die biologischen Aspekte der Abwasserbehandlung verstehen, und nicht nur mit solchen, die generische industrielle Entschäumer verkaufen. In einer kommunalen Kläranlage, mit der ich zusammengearbeitet habe, führte die Umstellung von einer Standard-Silikonemulsion auf ein gezielteres Produkt auf Fettsäurebasis dazu, dass schaumbedingte Störungen um mehr als die Hälfte reduziert und der Sauerstofftransfer so weit verbessert wurde, dass der Energieverbrauch für die Belüftung spürbar gesenkt werden konnte.

Natürlich gibt es Grenzen. Kein Entschäumer kann grundlegende Probleme wie eine mangelhafte Steuerung des Schlammalter oder eine übermäßige Tensidbelastung durch vorgelagerte Industriezweige beheben. Mechanische Schaumbrecher, Sprühsysteme oder Änderungen an der Konstruktion der Belüftungsdiffusoren können manchmal die Abhängigkeit von Chemikalien verringern. Auch der regulatorische Druck treibt die Kläranlagen dazu, auf weniger toxische und besser biologisch abbaubare Alternativen umzusteigen, was bedeutet, dass die älteren Mineralölprodukte in vielen Regionen schrittweise aus dem Verkehr gezogen werden.

Letztendlich kommt es bei einer effektiven Schaumkontrolle in der Abwasserbehandlung darauf an, die spezifische Chemie des Schaums zu verstehen, Entschäumer auszuwählen, die mit Ihrer biologischen Abbaukraft zusammenwirken statt ihr entgegenzuwirken, und diese konsequent an den richtigen Stellen einzusetzen. Wenn diese Kombination stimmt, läuft die Anlage reibungsloser, die Sicherheit verbessert sich und Sie vermeiden das ständige „Feuerlöschen“, das Schaumprobleme normalerweise mit sich bringen. Wenn Sie mit hartnäckigem Schaum zu kämpfen haben, ist der erste Schritt immer noch derselbe, den ich seit Jahren empfehle: Nehmen Sie sich Zeit, den Schaum zu charakterisieren und geeignete Verträglichkeitstests durchzuführen, bevor Sie sich für ein Produkt entscheiden. Dieser Aufwand im Vorfeld zahlt sich fast immer in einem stabileren Tagesbetrieb aus.