Die langsame Dynamik des Belebtschlammverfahrens ist einer der Hauptnachteile bei der Entscheidungsfindung, wenn Probleme auftreten. Unabhängig von den Maßnahmen, die Sie ergreifen, werden deren Auswirkungen auf den Prozess erst nach einigen Tagen deutlich sichtbar sein. Dies macht es besonders wichtig, einerseits Probleme so früh wie möglich zu erkennen und andererseits von Anfang an die richtigen Entscheidungen zu treffen. Dennoch ist es nicht möglich, den biologischen Prozess mit physikalischen oder chemischen Messungen zu bewerten; es werden direkte Informationen über die Biomasse und die Wirkung des zu behandelnden Abwassers auf diese benötigt. Die Respirometrie-Technik ermöglicht es uns, den Belebtschlammprozess zu bewerten, zu überwachen und zu schützen, da sie Informationen über den Zustand oder die Aktivität der Biomasse liefert.
Die Respirometrie basiert auf der Messung der Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff von den Bakterien verbraucht wird, wenn ein organisches oder ammoniumhaltiges Stickstoffsubstrat zersetzt wird oder die Bakterien selbst zersetzen (endogene Atmung). Die Atemrate (OUR) besteht aus der Menge an Sauerstoff, die von den Bakterien pro Zeiteinheit verbraucht wird, und wird in mg O2/(L•h) angegeben. Da dieser Parameter von der Menge der im Probenmaterial vorhandenen Mikroorganismen abhängt, wird üblicherweise die spezifische Atemrate (SOUR) verwendet, welche die Atemrate geteilt durch die Biomassemenge in der Probe ist. Sie wird in mg O2/(g•h) angegeben und ihr Wert hängt nur vom Zustand der Biomasse sowie von der Menge und der biologischen Abbaubarkeit des verfügbaren Substrats ab.
Durch den Vergleich des Wertes der spezifischen Atemrate der Probe mit den Referenzwerten (Tabelle) können wir erkennen, ob der biologische Prozess überlastet ist (zu viel Substrat für zu wenig Biomasse), mit guter Ausbeute arbeitet oder ob im Gegenteil Anzeichen von Toxizität vorliegen. Bei demselben Abwasser deutet ein allmählicher Anstieg der spezifischen Atemrate auf eine Zunahme der biologischen Aktivität hin und umgekehrt.
Abgesehen davon, dass man durch Respirometrie den Gesundheitszustand und die aktuelle Kapazität des Belebtschlammprozesses sowie die toxische Wirkung des Abwassers auf Mikroorganismen feststellen kann, ermöglicht diese Technik auch:
- Die Optimierung der Belüftung und damit die Förderung von Energieeinsparungen in der Anlage. Durch Respirometrie können die tatsächlichen Sauerstoffbedarfe für ein Abwasser und eine bestimmte Biomasse genau bestimmt werden.
- Die Charakterisierung des zu behandelnden Wassers hinsichtlich seiner biologischen Abbaubarkeit durch den Belebtschlamm. Wir können die CSB-Fraktionierung des zu behandelnden Wassers ermitteln, je nachdem, ob es schnell biologisch abbaubar, allmählich biologisch abbaubar oder nicht biologisch abbaubar ist. Diese Charakterisierung ist sehr nützlich zur Bewertung und Anpassung des Prozesses.
- Die Erkennung von Industrieabwässern mit hemmenden oder toxischen Effekten auf die Biomasse. Respirometrie ermöglicht es uns, die schädlichen Auswirkungen des Abwassers auf die Mikroorganismen genau dann zu erkennen, wenn sie beginnen, diese zu beeinträchtigen, sodass Maßnahmen zur Milderung der verursachten Effekte ergriffen werden können.
- Die Optimierung des Nitrifikations-/Denitrifikationsprozesses. Sie ermöglicht die Bestimmung der tatsächlichen Nitrifikationsrate und der tatsächlichen Denitrifikationsrate unseres Prozesses. Basierend auf diesen Werten können wir das Schlammalter neu einstellen.
- Die Analyse des Nährstoffverhältnisses (C:N:P) im Abwasser. Dass die essentiellen Nährstoffe im Abwasser nicht im Verhältnis vorliegen, das die Mikroorganismen benötigen, verursacht eine Reihe negativer Effekte auf die Stabilität des Belebtschlammprozesses. Mit Respirometrie können wir erkennen, ob das Nährstoffverhältnis im Wasser die biologische Aktivität verringert und Probleme verursacht.
- Die Bestimmung kinetischer Parameter, die für die Modellierung des Prozesses notwendig sind. Durch Respirometrie können Parameter wie der Ausbeutekoeffizient der heterotrophen Biomasse, die Verbrauchsrate des CSB, die Nitrifikationsrate usw. bestimmt werden.
Somit ist die Respirometrie eine einfache und praktische Technik, die direkte Informationen über die Biomasse liefert. Sie ermöglicht es uns, die meisten Probleme, die den Prozess beeinträchtigen können, frühzeitig zu erkennen und garantiert, dass von Anfang an die richtigen Maßnahmen zur Problemlinderung ergriffen werden. Ebenso ist sie ein unverzichtbares Instrument zur Optimierung des Prozesses und zur Bestimmung wesentlicher Parameter für dessen Modellierung.