Kommunales Abwasser

Im unaufhaltsamen Strom der beschleunigten globalen Urbanisierung sind kommunale Kläranlagen zu einer zentralen Infrastruktur geworden und fungieren als entscheidender Bestandteil der städtischen ökologischen Schutzbarriere. Diese Anlagen stehen an vorderster Front und sind ständig den zwei sich verstärkenden Druckfaktoren des "exponentiellen Bevölkerungswachstums" und der Notwendigkeit einer "strengeren Verbesserung der Wasserqualität" ausgesetzt. Mit dem Wachstum, der Verdichtung der Städte und dem wirtschaftlichen Fortschritt vervielfacht sich das Volumen des anfallenden Abwassers, während gleichzeitig die öffentlichen und behördlichen Anforderungen an sauberere Abläufe und gesündere aquatische Ökosysteme steigen – eine enorme Herausforderung für Stadtplaner und Ingenieure.

Der Fall des Abwasserbehandlungsanlage im alten Stadtgebiet einer bestimmten kreisfreien Stadt in Zentralchina ist ein typisches Beispiel für diese weit verbreitete städtische Herausforderung. Die Anlage befindet sich seit über 15 Jahren im Dauerbetrieb und weist die Merkmale ihrer Entstehungszeit auf. Sie wurde für eine andere Zeit konzipiert, mit einem kleineren städtischen Gebiet und einer weniger konsumorientierten Bevölkerung. Ihr Einzugsgebiet umfasst 35 Quadratkilometer, und sie ist für das Abwasser von 400.000 ständigen Einwohnern verantwortlich – eine Zahl, die seit Inbetriebnahme wahrscheinlich weiter angewachsen ist. Die ursprüngliche Bemessungskapazität betrug bescheidene 30.000 Tonnen pro Tag, eine Menge, die einst ausreichend war. Doch die beiden Triebkräfte der städtischen Expansion – die Ausdehnung in umliegende Bezirke und der Zustrom neuer Bewohner – zusammen mit einem starken Anstieg des Lebensstandards, haben diese Kapazität entscheidend überholt. Der tägliche Zufluss ist auf 45.000 Tonnen angestiegen, eine Überlastung um 50 %, die die alternde Infrastruktur an ihre absoluten Grenzen bringt. Diese hydraulische Überlastung führt zu verkürzten Verweilzeiten, beeinträchtigt die Behandlungsleistung und birgt das Risiko von regulatorischen Verstößen.

Die Herausforderungen sind nicht nur quantitativer, sondern vor allem qualitativer Natur. Das einlaufende Abwasser weist ein komplexes und stark schwankendes chemisches Profil auf. Die Konzentration des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB), ein wichtiger Indikator für die Belastung mit organischen Schadstoffen, variiert stark zwischen 300 und 800 mg/L. Diese Schwankungsbreite stellt bereits ein Problem für biologische Behandlungsverfahren dar, die stabile Bedingungen bevorzugen. Die Zusammensetzung dieses Abwassers spiegelt das moderne städtische Leben wider: Es ist belastet mit Nebenprodukten des häuslichen Alltags, einschließlich Fette, Öle, Schmierstoffe und Lebensmittelabfälle aus Küchen. Ein signifikanter und problematischer Bestandteil sind die hohen Konzentrationen an synthetischen Reinigungsmitteln und Tensiden, die Schaumbildung verursachen und biologische Prozesse hemmen können. Darüber hinaus enthält der Abwasserstrom trotz gesetzlicher Regelungen eine Mischung von Schadstoffen aus kleinen, nicht konformen industriellen oder gewerblichen Betrieben, die rechtswidrig oder unsachgemäß in das kommunale Kanalnetz einleiten. Dazu können Schwermetalle, Lösungsmittel und andere schwer abbaubare, für die zur Behandlung notwendigen mikrobiellen Gemeinschaften toxische Verbindungen gehören.

Angesichts dieser Realität war das ursprüngliche Behandlungssystem der Anlage – vermutlich basierend auf konventionellen Belebtschlammverfahren aus den frühen 2000er Jahren – über seine planmäßigen Kapazitäten hinaus beansprucht. Wichtige Komponenten wie Belüftungssysteme, Klärbecken und Pumpstationen arbeiteten ineffizient, geplagt von mechanischem Verschleiß, hohem Energieverbrauch sowie der Unfähigkeit, die Nährstoffbelastungen und toxischen Stöße zuverlässig zu bewältigen. Das System stand kurz vor der Außerbetriebnahme und sah sich düsteren Aussichten gegenüber: ständige behördliche Geldstrafen, öffentliche Beschwerden über Gerüche oder die Qualität des Ablaufwassers und letztlich die Funktion als Engpass für die nachhaltige Entwicklung der Stadt. Eine einfache Erweiterung reichte nicht aus; ein technologischer Sprung war erforderlich.

Gerade an dieser entscheidenden Stelle erwies sich die Implementierung und umfassende Sanierung mithilfe des QDEVU-Kommunalabwasserbehandlungssystems als bahnbrechende Lösung. Es handelte sich nicht um eine bloße Reparatur notdürftiger Art, sondern um eine strategische Modernisierung, die darauf ausgelegt war, die Anlage zukunftssicher zu machen. Das Projekt ermöglichte es diesem älteren städtischen Zentrum, einen Sprung nach vorn zu vollziehen und sich von einer rudimentären „Grundbehandlung“ – die lediglich darauf abzielte, die Mindestanforderungen an die Einleitung zu erfüllen – hin zu den beiden übergeordneten Zielen einer „hochwertigen Einleitung“ und der „Wiederverwendung von Ressourcen“ voranzubewegen.

Was bedeutet diese Sprungverbesserung also in der Praxis? Das QDEVU-System stellt eine integrierte, fortschrittliche Behandlungsstufe dar. Die Modernisierung hat vermutlich mit einer verbesserten Vorbehandlung begonnen, um den erhöhten Durchfluss zu bewältigen und feinere Feststoffe auszusieben. Im Kern der Modernisierung wurde wahrscheinlich die biologische Behandlungseinheit durch ein leistungsfähigeres und effizienteres Verfahren ersetzt oder ergänzt, beispielsweise einen Membran-Bioreaktor (MBR). Die MBR-Technologie kombiniert den biologischen Abbau mit der Membranfiltration und ersetzt damit den herkömmlichen Nachklärbecken. Dadurch kann eine deutlich höhere Konzentration an aktiver Biomasse im Reaktor gehalten werden, was zu einer erheblich geringeren Platzbeanspruchung und einer besseren Behandlungsleistung führt und schwankende CSB- und Ammoniakwerte effektiv bewältigt.

Darüber hinaus wurden zweifellos fortschrittliche Nährstoffeliminationsverfahren (erweiterte biologische Phosphorelimination und Nitrifikation/Denitrifikation) integriert, um das Eutrophierungspotential in den Aufnahmegewässern zu bekämpfen. Der letzte und entscheidende Schritt für die Wiederverwendung ist eine fortgeschrittene tertiäre Behandlungsbarriere, die wahrscheinlich Ultrafiltration und UV-Desinfektion oder Umkehrosmose umfasst. Dieser Mehrfachbarrierenansatz gewährleistet die Entfernung von Krankheitserregern, Schwebstoffen und Spurenorganika und erzeugt ein Abwasser von außergewöhnlich hoher Qualität.

Dieses hochwertige Produktwasser übertrifft die grundlegenden Einleitungsstandards bei weitem und wird so zu einer wertvollen Ressource. Es kann sicher für städtische Anwendungen wie die Bewässerung von öffentlichen Parks, Golfplätzen und Grünstreifen, die Straßenreinigung, die Versorgung mit industriellen Kühlwasser oder die Grundwasseranreicherung verwendet werden, wodurch kostbare Süßwasserressourcen geschont werden. Gleichzeitig ist der Behandlungsprozess selbst auf die Rückgewinnung von Ressourcen optimiert. Der während der Behandlung entstehende Schlamm wird anaerob vergärt, um Biogas zu erzeugen, eine erneuerbare Energiequelle, die zur Stromversorgung des Werks genutzt werden kann, wodurch der CO2-Fußabdruck und die Energiekosten reduziert werden. Der stabilisierte Gärrest kann zu organischem Kompost für die landwirtschaftliche Nutzung verarbeitet werden.

Zusammenfassend hat die strategische Integration des QDEVU-Systems diese marode kommunale Anlage von einer Belastung in ein Gemeinschaftsgut verwandelt. Sie bewältigte erfolgreich die doppelten Belastungen durch hydraulische und Schadstofffrachten und gewährleistete die Einhaltung der strengsten Umweltstandards. Noch wichtiger ist, dass sie eine neue Ära des zirkulären Wassermanagements für die Altstadt einleitete, in der Abwasser nicht mehr als Abfall, sondern als zuverlässige Quelle für Wasser, Energie und Nährstoffe betrachtet wird, und damit Maßstäbe für eine nachhaltige städtische Infrastruktur im 21. Jahrhundert setzt.