Schaumkontrolle in der Abwasserbehandlung: Warum die Wahl des richtigen Entschäumers vor Ort wirklich wichtig ist

Nach mehr als zwanzig Jahren Arbeit mit industriellen und kommunalen Kläranlagen habe ich gelernt, dass Schaum eines jener Probleme ist, die auf dem Papier einfach aussehen, aber den Betrieb still und leise ruinieren können, wenn man sie nicht richtig behandelt. Eine dicke Schaumschicht in einem Belebungsbecken oder Nachklärbecken sieht nicht nur unschön aus. Sie verringert die Effizienz des Sauerstofftransfers, erhöht das Risiko von Überläufen bei Unwettern, schafft rutschige Sicherheitsrisiken und kann sogar Feststoffe über die Wehre in das endgültige Abwasser drücken. In vielen Fällen liegt der Unterschied zwischen einer Anlage, die stabil läuft, und einer, die mit ständigen Störungen zu kämpfen hat, in der Auswahl und Anwendung des richtigen Entschäumers für die chemische und biologische Abwasserbehandlung.

Schaum in der Abwasserbehandlung entsteht normalerweise, wenn oberflächenaktive Verbindungen Luftblasen stabilisieren. Diese Verbindungen stammen aus Waschmitteln und Tensiden in häuslichen Abwässern, sind aber in industriellen Strömen oft viel schlimmer - Proteine und Fette aus der Lebensmittelverarbeitung, Lignine und Harze aus Zellstoff- und Papierfabriken oder Öle und Fette aus Raffinerien und der Metallverarbeitung. In Belebtschlammsystemen kann die Kombination aus feinen Blasen aus der Belüftung und extrazellulären polymeren Substanzen, die von der Biomasse produziert werden, einen sehr stabilen, hartnäckigen Schaum erzeugen, der sich nicht von selbst auflöst. Sobald diese Schaumdecke dick wird, isoliert sie die Flüssigkeitsoberfläche, verringert die Sauerstoffauflösung und kann sogar das Wachstum von schaumverursachenden Fäden wie Nocardia oder Microthrix fördern.

Ein Entschäumer wirkt durch Unterbrechung des Oberflächenfilms, der die Blase zusammenhält. Gute Abwasserentschäumer sind so formuliert, dass sie sich schnell an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche ausbreiten, die stabilisierenden Tenside verdrängen und die Blasenwände dünn werden und zerplatzen lassen. Da Abwässer selten sauber sind, muss der Entschäumer auch bei einem hohen Anteil an Schwebstoffen, einem schwankenden pH-Wert und manchmal hohen Temperaturen oder Salzgehalt funktionieren. Er muss dies tun, ohne den biologischen Klärprozess zu beeinträchtigen oder neue Probleme im nachgeschalteten Bereich zu verursachen.

Nicht jeder Entschäumer ist für biologische Abwassersysteme geeignet. Produkte auf Silikonbasis sind schnell und bei niedriger Dosierung wirksam, aber einige können die Biomasse beschichten oder bei Überdosierung den Sauerstofftransfer verringern, und sie können durch die Anlage in den Vorfluter gelangen. Entschäumer auf Mineralöl- oder Kohlenwasserstoffbasis sind billiger und weit verbreitet, doch können sie den chemischen Sauerstoffbedarf des Abwassers erhöhen und manchmal die Schlammentwässerung beeinträchtigen. In den letzten Jahren sind immer mehr Kläranlagen zu Entschäumern auf Fettalkohol-, Pflanzenöl- oder Polymerbasis übergegangen, die ein besseres Umweltprofil und eine geringere Toxizität für Wasserorganismen aufweisen. Diese Optionen sind in der Regel besser mit empfindlichen biologischen Prozessen vereinbar, obwohl sie möglicherweise etwas höhere Dosierungen oder vorsichtigere Anwendungspunkte erfordern.

In der Praxis werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn der Entschäumer auf die Schaumquelle und die Behandlungsstufe abgestimmt wird. In Belebungsbecken funktioniert eine kontinuierliche Dosierung auf niedrigem Niveau oft besser als Schockzugaben. In vielen Anlagen wird der Entschäumer direkt in das Belebungsbecken oder kurz davor mit einer Dosierpumpe zugeführt, die mit Schaumpegelsensoren oder einfachen Zeitschaltuhren verbunden ist. Bei der Schlammbehandlung oder in anaeroben Faultürmen kann ein anderes Produkt oder eine höhere Dosierung erforderlich sein, da die Schaumchemie anders ist. Ich habe Fälle erlebt, in denen ein einziger Entschäumer in den Belebungsbecken gut funktionierte, aber in den Nachklärbecken Probleme verursachte, weil er das Absetzverhalten beeinträchtigte. Aus diesem Grund sind Teste in Gläsern und Versuche im kleinen Maßstab mit dem tatsächlichen Anlagenwasser unerlässlich, bevor man sich für den Einsatz im großen Maßstab entscheidet.

Die Dosiermengen liegen in der Regel zwischen 5 und 50 mg/L, je nach Schwere des Schaums und der Produktstärke. Der eigentliche Schlüssel liegt jedoch in der gleichmäßigen Anwendung und nicht in der Jagd nach Spitzenwerten mit großen Mengen. Eine Überdosierung ist ein weit verbreiteter Fehler - sie verschwendet Geld und kann manchmal den Schaum verschlimmern oder andere betriebliche Probleme verursachen, wie z. B. ein erhöhtes Schlammvolumen oder Probleme mit der nachgeschalteten Desinfektion. Bei einer Unterdosierung ist das Schaumproblem nur halb gelöst. Gute Betreiber achten auch darauf, wie sich der Entschäumer für die Abwasserbehandlung auf andere Teile der Anlage auswirkt. Einige Produkte können die Wirksamkeit der UV-Desinfektion beeinträchtigen oder zu einer Verschleppung ins Abwasser führen, die die örtlichen Einleitungsgrenzwerte für Öle oder Tenside verletzt.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass Anlagen, die die Auswahl des Entschäumers als Teil ihrer gesamten Prozesssteuerung und nicht als nachträgliche Maßnahme betrachten, die besten Ergebnisse erzielen. Sie verfolgen den Schaumgehalt zusammen mit dem gelösten Sauerstoff, dem Schlammvolumenindex und der Abwasserqualität vor und nach den Änderungen. Außerdem arbeiten sie mit Lieferanten zusammen, die sich sowohl mit der Chemie als auch mit der Biologie der Abwasserbehandlung auskennen, und nicht nur mit solchen, die generische industrielle Entschäumer verkaufen. In einer kommunalen Kläranlage, mit der ich zusammengearbeitet habe, hat die Umstellung von einer Standard-Silikonemulsion auf ein gezielteres Produkt auf Fettsäurebasis die schaumbedingten Störungen um mehr als die Hälfte reduziert und den Sauerstofftransfer so weit verbessert, dass der Energieverbrauch für die Belüftung spürbar gesenkt werden konnte.

Natürlich gibt es Grenzen. Kein Entschäumer behebt grundlegende Probleme wie schlechte Schlammalterkontrolle oder übermäßige Tensidbelastung durch vorgelagerte Industrien. Mechanische Schaumbrecher, Sprühsysteme oder Änderungen an der Konstruktion von Belüftungsdiffusoren können manchmal die Abhängigkeit von Chemikalien verringern. Der Druck der Gesetzgeber drängt die Anlagen außerdem zu weniger toxischen und biologisch abbaubaren Optionen, was bedeutet, dass die älteren Mineralölprodukte in vielen Regionen allmählich aus dem Verkehr gezogen werden.

Letztendlich kommt es bei der effektiven Schaumkontrolle in der Abwasserbehandlung darauf an, die spezifische Schaumchemie zu verstehen, Entschäumer zu wählen, die mit der Biologie zusammenarbeiten und nicht gegen sie wirken, und sie konsequent an den richtigen Stellen einzusetzen. Wenn diese Kombination stimmt, läuft die Anlage reibungsloser, die Sicherheit verbessert sich, und Sie vermeiden die ständigen Feuerwehreinsätze, die Schaumprobleme normalerweise verursachen. Wenn Sie es mit hartnäckigem Schaum zu tun haben, ist der erste Schritt immer noch derselbe, den ich schon seit Jahren empfehle: Nehmen Sie sich Zeit, um den Schaum zu charakterisieren und geeignete Kompatibilitätstests durchzuführen, bevor Sie sich für ein Produkt entscheiden. Diese Vorleistung zahlt sich fast immer durch einen stabileren täglichen Betrieb aus.