Vor 1950 leiteten die meisten Gemeinden ihre Abwässer ohne oder mit nur geringer Behandlung in Bäche und Flüsse ein. Mit dem Anwachsen der Stadtbevölkerung war die natürliche Fähigkeit der Bäche und Flüsse, das Abwasser zu bewältigen, überfordert und führte in vielen Regionen zu einer Verschlechterung der Wasserqualität. Als Reaktion auf die Besorgnis über die Verschlechterung der Wasserqualität errichteten Tausende von Gemeinden in den 1950er und 1960er-Jahren Kläranlagen. Dies führte zu einer stark verbesserten Wasserqualität in Bächen und Flüssen, aber es entstand ein weiteres Material, mit dem man umgehen musste: Klärschlammentsorgung. Ungefähr 99 % des Abwasserstroms, der in eine Kläranlage gelangt, wird als verjüngtes Wasser abgeleitet. Der Rest ist eine verdünnte Suspension von Feststoffen, die durch den Klärprozess aufgefangen wurden. Diese Feststoffe aus der Abwasserbehandlung werden gemeinhin als Klärschlamm bezeichnet.
„Klärschlamm“ oder „Biofeststoffe“ – was steckt in einem Namen?
Der Begriff „Klärschlamm“ wurde kürzlich von der Abwasserbehandlungsindustrie eingeführt. Die Industrie definiert Schlamm als Klärschlamm, der einer ausreichenden Behandlung zur Stabilisierung und Reduzierung von Krankheitserregern unterzogen wurde und der von ausreichend hoher Qualität ist, um auf dem Land ausgebracht zu werden. Der Begriff soll hochwertige, behandelte Klärschlämme von Rohklärschlämmen und von Klärschlämmen, die große Mengen an Umweltschadstoffen enthalten, unterscheiden. Der Begriff „Klärschlamm“ hilft auch, Klärschlamm von Industrieschlamm zu unterscheiden, indem betont wird, dass ersterer durch einen biologischen Prozess erzeugt wird. Trotzdem wurde der Begriff „Klärschlamm“ von einigen als Versuch kritisiert, die wahre Natur des Klärschlamms zu verschleiern und so die Ausbringung dieses Materials in der Öffentlichkeit weniger unangenehm zu machen. Obwohl „Klärschlamm“ zweifellos nicht die gleichen negativen Bilder hervorruft wie einfach „Schlamm“, ist es ein legitimer und funktionaler Begriff, solange er korrekt verwendet wird, um die oben beschriebene Unterscheidung zu treffen.
In diesem Artikel verwenden wir „Klärschlamm“, um sich auf Feststoffe aus der Abwasserbehandlung im Allgemeinen zu beziehen. „Klärschlamm“ bezieht sich speziell auf jenes Material, das für die Ausbringung auf dem Land geeignet ist.
Herstellung von kommunalem Klärschlamm
Kommunales Abwasser ist Wasser, das in städtischen und vorstädtischen Haushalten oder Betrieben zum Waschen, Baden und zur Toilettenspülung verwendet wird. Kommunale Abwässer können auch Wasser aus industriellen Quellen enthalten. Um Chemikalien oder Schadstoffe aus industriellen Prozessen zu entfernen, müssen die industriellen Verursacher von kommunalem Abwasser ihr Abwasser vorbehandeln, bevor es in die Kanalisation eingeleitet wird. Das Abwasser wird über das Abwassersystem zu einer zentralen Kläranlage geleitet. In der Kläranlage durchläuft das Abwasser eine Reihe von Behandlungsschritten, die physikalische, biologische und chemische Prozesse nutzen, um Nährstoffe und Feststoffe zu entfernen, organische Materialien abzubauen und Krankheitserreger im Wasser zu zerstören. Das verjüngte Wasser wird in Bäche und Flüsse eingeleitet oder kann über große Landflächen versprüht werden.
Die Vorbehandlung des Rohabwassers umfasst eine Siebung, um große Gegenstände wie Stöcke, Flaschen, Papier und Lumpen zu entfernen, und eine Sandentfernungsstufe, in der sich anorganische Feststoffe (Sand, Kies, Schlacke) schnell aus dem Wasser absetzen. Das in dieser Reinigungsstufe entfernte Rechengut wird gemeinsam mit dem Sand deponiert und sind nicht Teil des Klärschlamms.
Vorklärung
Die Vorklärung umfasst Schwerkraft-Sedimentation und Flotationsprozesse, die etwa die Hälfte der Feststoffe, die in diese Stufe gelangen, entfernen. Feststoffe (sowohl organische als auch anorganische), die sich während dieser Stufe der Behandlung absetzen, werden vom Boden abgezogen und bilden den Primärschlamm. In den meisten Kläranlagen wird das schwimmende Material (Öle, Fette, Holz und pflanzliche Stoffe), das während der Vorklärung von der Wasseroberfläche abgeschöpft wird, separat entsorgt und wird nicht Teil des Primärschlamms.
Nachklärung
Die Nachklärung ist ein sorgfältig kontrollierter und beschleunigter biologischer Prozess, bei dem natürlich vorkommende Mikroorganismen eingesetzt werden, um suspendiertes und gelöstes organisches Material im Abwasser abzubauen (zu zersetzen oder zu „verdauen“). Dieses Material wird in Kohlendioxid umgewandelt, das an die Atmosphäre abgegeben wird.
In Nachklärbecken setzt sich die mikrobielle Zellmasse auf dem Boden ab und wird entfernt. Dieses hauptsächlich organische Material wird als Sekundärschlamm bezeichnet.
Tertiäre Klärung
Einige Kläranlagen beinhalten auch tertiäre Behandlungsstufen, die darauf abzielen, Pflanzennährstoffe (Stickstoff und Phosphor), Schwebstoffe oder den biologischen Sauerstoffbedarf im Abwasser weiter zu reduzieren. Durch chemische Ausfällung von Phosphor und Filtration entsteht der Tertiärschlamm.
Abschließend wird das Wasser einer Desinfektionsbehandlung unterzogen, um krankheitserregende Mikroorganismen zu zerstören. Danach wird das verjüngte Wasser in einen Bach oder Fluss eingeleitet oder kann großflächig versprüht werden.
Behandlungsmethoden für kommunale Klärschlämme
Primär-, Sekundär- und Tertiärschlämme werden in der Regel zusammengeführt, und das resultierende Gemisch, das 1 bis 4 % Feststoffe enthält, wird als „roher“ Klärschlamm bezeichnet. Aufgrund seines Gehalts an Krankheitserregern und seiner instabilen, zersetzbaren Beschaffenheit stellt Rohklärschlamm eine potenzielle Gefahr für die Gesundheit und die Umwelt dar. Allerdings werden heute verschiedene Behandlungsverfahren eingesetzt, um den Klärschlamm zu stabilisieren, seinen Gehalt an Krankheitserregern zu verringern und seinen Feststoffgehalt zu erhöhen.
Möglichkeiten
Klärschlamm kann entweder als eine organische und nährstoffhaltige Ressource betrachtet werden, die nutzbringend verwendet werden, oder als Abfallstoff, der entsorgt werden muss. Gegenwärtig ist fast der gesamte anfallende Klärschlamm aufbereitet und von ausreichend hoher Qualität, um als Biofeststoffe eingestuft zu werden. Etwas weniger als die Hälfte dieses Materials wird durch Deponierung oder Verbrennung entsorg. Die restlichen Klärschlämme werden durch Verwendung in der Landwirtschaft, bei der Minensanierung, im Landschaftsbau oder im Gartenbau dem Boden wieder zugeführt. Jede dieser Optionen hat wirtschaftliche und ökologische Vorteile, Probleme und Risiken, die damit verbunden sind.
Entsorgung auf der Deponie
Aus Sicht des Managements und der Materialhandhabung ist die Deponierung vielleicht die einfachste Lösung. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Deponierung derzeit im Vergleich zu anderen Optionen günstig. Dies wird sich jedoch zweifellos ändern, da der Deponieraum immer begrenzter wird und die Kippgebühren (Kosten für die Abfallentsorgung) steigen. Aus ökologischer Sicht verhindert die Deponierung die Freisetzung von Schadstoffen oder Krankheitserregern, da der Schlamm an einem einzigen Ort konzentriert wird. Wenn die Deponie richtig gebaut und gewartet wird, sind die Umweltrisiken minimal.
Risiken
Es gibt jedoch Risiken, die mit der Deponierung von Klärschlamm verbunden sind. Organische Abfälle werden in Deponien anaerob zersetzt, wobei Methangas entsteht, das in die Atmosphäre freigesetzt werden kann. Methan ist ein Treibhausgas, das mit der globalen Erwärmung in Verbindung gebracht wird. Andere Gase, die von Deponien freigesetzt werden, können unangenehme Gerüche verursachen. Die großen Mengen an Nährstoffen, die Klärschlamm einer Deponie hinzufügt, stellen eine Gefahr für die lokale Umwelt dar. Sollte es zu einem Versagen der Deponieabdichtung oder des Sickerwassersammelsystems kommen, könnten diese Nährstoffe das örtliche Grundwasser und die Oberflächengewässer verunreinigen. Die Deponierung von Klärschlamm nimmt außerdem wertvollen Deponieraum in Anspruch und büßt die potenziellen Vorteile der organischen Substanzen und der Pflanzennährstoffe im Schlamm ein.
