Membranbioreaktor (MBR)

Das Prinzip des Membranbioreaktors von TDL Energie GmbH beruht, ähnlich dem Prinzip einer Kläranlage, auf der Kombination von biologischer Deponiesickerwasserreinigung in einem Bioreaktor und anschließender Filtration zur Abtrennung des Schlamms vom behandelten Wasser. Dieser Filtrationsprozess findet jedoch nicht in einem großvolumigen Absetzbecken statt, sondern wird von uns mithilfe modernster, platzsparender Membranfiltrationseinheiten realisiert.

Die Bakterien der biologischen Reinigungsstufe eines Membranbioreaktors übernehmen zwei wichtige Aufgaben bei der Behandlung von Deponiesickerwasser:

1. Den Abbau der im Deponiesickerwasser vorhandenen Stickstoffverbindungen, vor allem Ammonium-Verbindungen (NH₄⁺) sowie
2. die Entfernung aller biologisch abbaubaren, organischen Bestandteile.

Der erste Prozessschritt kann im MBR-System der TDL Energie GmbH in zwei voneinander getrennten Stufen erfolgen, der sogenannten Denitrifikation und Nitrifikation. Im Denitrifikationsreaktor erfolgt die Umsetzung von Nitrat (NO₃^-) zu gasförmigem und ungiftigem Stickstoff, welcher aus dem Behälter entweichen kann. Da diese Reaktion nur stattfinden kann, wenn ausreichend kohlenstoffhaltige Bestandteile vorhanden sind, muss im Einzelfall eine externe Kohlenstoffquelle zudosiert werden.

Das nun hauptsächlich mit Ammonium und Rest-Kohlenstoff belastete Wasser wird im zweiten Verfahrensschritt, der Nitrifikation, umgesetzt wozu die Bakterien Sauerstoff benötigen. Neben dem Abbau des organischen Materials zu Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) findet hier vor allem die Oxidation des Ammonium-Stickstoffs zu Nitrat statt.

Das Nitrat wird zusammen mit dem Belebtschlamm anschließend wieder in die Denitrifikation zurückgepumpt und dort durch Bildung von Stickstoff eliminiert. Auch hier zeigt sich ein positiver Synergieeffekt der vorgeschalteten Denitrifikation: Aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts benötigen die Nitrifikations-Bakterien weniger Sauerstoff, wodurch die Energiekosten dieses Verfahrensschritts verringert werden.

Da Deponiesickerwasser nicht gleich Deponiesickerwasser ist, passen unsere Mitarbeiter das Konzept des Membranbioreaktors, aufgrund der modularen Bauweise, exklusiv auf das jeweilige Sickerwasser Ihres Standortes an.

Da der Belebtschlamm der Nitrifikation aufgrund des hohen Nährstoffangebots zu wachsen beginnt, muss ein Teil dieses Überschussschlamms regelmäßig dem System entzogen und einer Schlammbehandlung zugeführt werden. Zur Abtrennung des Schlamms setzen wir, die TDL Energie GmbH, seit Jahren auf das bewährte Verfahren der Ultrafiltration. Bei der Ultrafiltration handelt es sich um ein physikalisches Trennverfahren, bei dem der schlammhaltige Abwasserstrom über eine poröse Membranoberfläche geleitet wird, sodass Wasserbestandteile bis zu einer bestimmten Maximalgröße herausgefiltert werden.

Im Vergleich zu konventionellen Absetzbecken wird somit ein vollständiger Rückhalt der Biomasse gewährleistet, wodurch die Bakterienkonzentration erhöht wird. Gleichzeitig erfolgt aufgrund des Rückhalts eine optimale Anpassung auch der langsam wachsenden Mikroorganismen an das Deponiesickerwasser.

Deren gesteigerte Abbaueffizienz verringert die Aufenthaltszeiten in den Behältern. Somit kann aufgrund der geringen benötigten Behälterdimensionen eine platzsparende Anlage errichtet werden kann.

Alle nicht abbaubaren Bestandteile, welche die Membranporen passieren, können nach der Ultrafiltration über weitere Filtrationstechniken (Aktivkohleadsorption oder Nanofiltration) abgetrennt werden, sodass aus dem vormals verunreinigten Deponiesickerwasser ein Ablaufstrom von höchster Qualität entsteht, der Direkteinleiterqualität erreicht.

Auch im Bereich der Ultrafiltration können wir als Anlagenbauer auf eine breite Produktpalette zurückgreifen, um für jedes Wasser die passende Technik zu installieren. Die gesamte Anlagensteuerung des Membranbioreaktors zur Deponiesickerwasserreinigung erfolgt automatisiert über eine SPS und kann in der Leitwarte fernüberwacht werden, wodurch der Personalaufwand reduziert wird.