BSB und CSB in der Abwasserbehandlung verstehen

Kriterien	BSB5	CSB
Art der Oxidation	Biologisch (durch Bakterien)	Gesamte organische Substanz
Was wird gemessen?	Biologisch abbaubare Stoffe	Gesamte organische Substanz
Messdauer	5 Tage bei 20 °C	Ergebnisse innerhalb
Indikator für	Biologisch leicht behandelbare Verschmutzung	Gesamtverschmutzung (einschließlich nicht biologisch abbaubarer Stoffe)

 

Der CSB-Wert ist immer höher als der BSB5-Wert. Die Differenz zwischen den beiden Werten entspricht dem Anteil an biologisch nicht abbaubaren organischen Stoffen.

Bei häuslichem Abwasser liegt das Verhältnis von CSB zu BSB5 in der Regel zwischen 1,5 und 2, was auf eine gute biologische Abbaubarkeit hinweist. Ein Verhältnis von mehr als 2,5 oder 3 kann auf das Vorhandensein von Stoffen hinweisen, die schwieriger zu beseitigen sind.

 

Warum werden BSB und CSB gemessen?

Die Zersetzung organischer Stoffe verbraucht den im Wasser gelösten Sauerstoff. Zu viel davon kann:

• Wasserfauna ersticken,
• das Algenwachstum fördern,
• die Qualität der natürlichen Umwelt beeinträchtigen.

Die Messung von BSB und CSB ermöglicht:

• Die Bewertung der Schadstoffbelastung eines Abwassers,
• Die Dimensionierung der erforderlichen Behandlung,
• Ddie Überprüfung der Einhaltung der Vorschriften für Industrie- oder Haushaltsabwässer,
• Die Vermeidung von Umweltauswirkungen.

Quellen von BSB und CSB

• Lebensmittelverarbeitung,
• Chemikalien (Pestizide, Düngemittel),
• Industrielle Reinigung,
• Deponien (Sickerwasser),
• Textilien und Kosmetika;

 

Natural sources, such as decomposing leaves or dead animals in aquatic environments.

Abwasser kann eine Vielzahl organischer Stoffe aus unterschiedlichen Quellen enthalten:

• Haushaltsabwasser (Toiletten, Duschen, Kochen) ;
• Industrieabwasser, insbesondere aus:
  • Lebensmittelverarbeitung,
  • Chemikalien (Pestizide, Düngemittel),
  • Industrielle Reinigung,
  • Deponien (Sickerwasser),
  • Textilien und Kosmetika;
• Natürliche Quellen, wie z. B. verrottende Blätter oder tote Tiere in Gewässern.

Technologien zur Beseitigung von BSB und CSB

Physikalische und physikalisch-chemische Behandlungen

• Filtration (Sand, Aktivkohle),
• Dissolved Air Flotation (DAF),
• Dekantierung und Sedimentation,
• Koagulation-Flockung.

Diese Technologien ermöglichen die mechanische oder physikalische Abscheidung der für den BSB/CSB verantwortlichen Partikel und werden häufig zur Vorbehandlung oder Nachbehandlung eingesetzt.

Biologische Behandlungen

Die biologische Behandlung ist ein wichtiger Schritt in der Abwasserbehandlung, insbesondere für die Beseitigung biologisch abbaubarer Verunreinigungen, gemessen anhand des BSB₅. Diese Prozesse basieren auf der Wirkung von Mikroorganismen, die organische Stoffe abbauen können, wobei zwei Hauptansätze zum Einsatz kommen:

• Anaerobe Behandlung: Unter Ausschluss von Sauerstoff bauen bestimmte spezialisierte Bakterien organische Stoffe in geschlossenen Systemen wie Faulbehältern oder UASB-Reaktoren (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) ab. Bei diesem Prozess entsteht Biogas (ein Gemisch aus Methan und CO₂), das zur Energieerzeugung genutzt werden kann.

• Aerobe Behandlung: In Gegenwart von Sauerstoff verbrauchen Mikroorganismen organische Schadstoffe, um zu wachsen und sich zu vermehren. Dies ist die gängigste Methode in Kläranlagen, mit Verfahren wie Belebtschlamm und Bewegend Bed Filter (MBR). Sauerstoff wird traditionell durch Belüftung (Einleitung von überdruckbeaufschlagter Luft) zugeführt, aber die Verwendung von sauerstoffangereichertem Gas oder reinem Sauerstoff wird immer beliebter, insbesondere in Anlagen mit hohen Leistungsanforderungen oder schwankender Belastung.

Reiner Sauerstoff: ein Hebel zur Optimierung der aeroben Behandlung

Die direkte Einleitung von reinem Sauerstoff in biologische Becken steigert die Effizienz der BSB₅-Behandlung, indem sie Mikroorganismen zur Atmung anregt.

Im Vergleich zu Luft (die nur 21 % Sauerstoff enthält) bietet reiner Sauerstoff erhebliche betriebliche Vorteile:

• Higher transfer efficiency (up to 95%), Höhere Übertragungseffizienz (bis zu 95 %),
• Eine Steigerung der Behandlungskapazität (bis zu +50 %) ohne größere Änderungen an bestehenden Anlagen.

Darüber hinaus sorgt reiner Sauerstoff für eine bessere Reaktionsfähigkeit bei Spitzenbelastungen durch organische oder hydraulische Belastungen und begrenzt gleichzeitig erheblich:

• Die Bildung von Schaum in belüfteten Becken (oft verursacht durch Fadenpilze),
• Emissionen von VOCs (flüchtigen organischen Verbindungen) und Aerosolen,
• Den Einsatz von chemischen Antischaummitteln.

Darüber hinaus beinhalten einige Verfahren eine teilweise Ozonisierung des biologischen Schlamms, was dazu beiträgt:

• Die Vermehrung filamentöser Bakterien zu reduzieren,
• Die Sedimentation (und damit die Klärung) zu verbessern
• Die Produktion von Überschussschlamm zu begrenzen

These systems are generally designed for rapid integration, with high-performance injectors combining oxygen transfer and mixing, and automated regulation via dissolved oxygen or redox potential sensors, guaranteeing real-time adaptation to the needs of the process.

Diese Systeme sind in der Regel für eine schnelle Integration ausgelegt, mit leistungsstarken Injektoren, die Sauerstoffübertragung und -vermischung kombinieren, und einer automatischen Regelung über Sensoren für gelösten Sauerstoff oder Redoxpotential, die eine Echtzeitanpassung an die Anforderungen des Prozesses gewährleisten.

Oxidation von CSB Durch Ozon

 

Wasser-Ozonisierung mit Ozonerzeugung vor Ort

Ozon, ein instabiles Gas aus drei Sauerstoffatomen, hat ein sehr hohes Oxidationspotenzial. Es ist in der Lage, viele komplexe und widerstandsfähige Moleküle aufzuspalten, insbesondere solche, die von Mikroorganismen in herkömmlichen biologischen Behandlungsverfahren nicht angegriffen werden. Es kann daher:

• Bestimmte Schadstoffe direkt mineralisieren (vollständige Oxidation),
• Refraktäre Verbindungen in Zwischenmoleküle umwandeln, die leichter biologisch abbaubar sind, um sie für eine weitere biologische Behandlung vorzubereiten.

Es kann an zwei entscheidenden Punkten eingesetzt werden:

• In der Vorbehandlung besteht das Ziel darin, die Toxizität zu verringern und die biologische Abbaubarkeit von Abwässern zu erhöhen, indem die Arbeit der Bakterien in biologischen Reaktoren erleichtert wird.
• In der Tertiärbehandlung wird Ozon nach den biologischen Stufen eingesetzt, um Restschadstoffe, darunter viele neu auftretende Mikroverunreinigungen (Arzneimittelrückstände, endokrine Disruptoren usw.), zu beseitigen.

Die Vorteile der Ozonisierung sind zahlreich:

• Effektive Beseitigung nicht biologisch abbaubarer Verbindungen,
• Reduzierung von Mikroverunreinigungen und Entgiftung von Wasser,
• Desinfektion ohne Bildung schädlicher Nebenprodukte,
• Entfärbung von Abwässern, insbesondere in der Textil- und Lebensmittelindustrie,
• Verbesserte Schlammflockung mit reduziertem Volumenindex,
• Deutliche Reduzierung der Produktion von biologischem Schlamm (bis zu 50 %), wodurch Behandlungs- und Transportkosten begrenzt werden.

Schließlich hat Ozon einen großen logistischen Vorteil: Es wird vor Ort aus reinem Sauerstoff mittels eines Ozongenerators hergestellt, sodass im Gegensatz zu anderen Oxidationsmitteln wie Chlor keine gefährlichen Chemikalien verwaltet, gelagert oder transportiert werden müssen.

 

Überwachung und Reduzierung von BSB/CSB: Kläranlagen und Industrieabwässer

Die Überwachung des BSB₅ (biochemischer Sauerstoffbedarf über 5 Tage) und des CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) ist für die Kontrolle der Qualität von Abwasserableitungen, sei es aus städtischen oder industriellen Quellen, von entscheidender Bedeutung. Anhand dieser beiden Indikatoren lassen sich die organische Belastung und das Vorhandensein oxidierbarer Verbindungen in einem Abwasser beurteilen, was als Grundlage für die Wahl einer geeigneten Behandlung dient.

In Kläranlagen (WWTPs)

In einer Kläranlage werden BSB und CSB in mehreren wichtigen Phasen überwacht:

1. Bei der Einleitung: zur Charakterisierung des Rohabwassers und zur Anpassung der Behandlungsprozesse.
2. Zwischen den einzelnen Behandlungsstufen: zur Überwachung der Zwischenleistung (Siebung, Absetzen, biologische Behandlung usw.).
3. Vor der Einleitung in die natürliche Umwelt: zur Überprüfung der Einhaltung der geltenden Normen.

Ziel ist es, die organische Verschmutzung auf die gesetzlichen Grenzwerte zu reduzieren, die häufig wie folgt festgelegt sind:

• < 25 mg/l BSB₅,
• < 110 mg/l CSB,
Gemäß der europäischen Richtlinie über kommunales Abwasser. Diese Werte sind nur Richtwerte und variieren von Land zu Land, abhängig von den örtlichen Gegebenheiten und der Empfindlichkeit der aufnehmenden Umwelt.

Die kontinuierliche Verbesserung der Reinigungseffizienz umfasst fortschrittliche Technologien wie die reine Sauerstoffanreicherung für die biologische Behandlung, die Ozonisierung für die tertiäre Behandlung, die Membranfiltration und die optimierte Schlammbehandlung.

Bei der Behandlung von Industrieabwässern

Die Industrie erzeugt je nach ihrer Tätigkeit (Lebensmittelverarbeitung, Chemie, Pharmazeutika, Textilien usw.) eine Vielzahl unterschiedlicher Abwässer, die oft mit schwer biologisch abbaubaren Schadstoffen belastet sind. Die Kontrolle des BSB und des CSB ist daher von strategischer Bedeutung, sowohl für:

• Erfüllung gesetzlicher Verpflichtungen,
• Erhaltung der Wasserressourcen,
• Reduzierung der zusätzlichen Kosten für die Ableitung von Abwasser zu einer externen Kläranlage,
• Erwägung der Wiederverwendung von aufbereitetem Wasser (für Reinigungszwecke, Prozesse, Bewässerung usw.),
• Begrenzung der gesamten Umweltbelastung.

In diesem Zusammenhang setzen Hersteller zunehmend auf fortschrittliche Behandlungslösungen wie intensive biologische Behandlungen, chemische Oxidation (insbesondere mit Ozon oder Peroxid) oder hybride Kombinationen (chemische Vorbehandlung + biologische Behandlung).

Dieser Ansatz ist Teil einer nachhaltigen Entwicklungsstrategie, die Umweltfreundlichkeit, Kostensenkung und die Antizipation künftiger Standards miteinander verbindet.

Fazit: BSB und CSB, die Säulen der Wasseraufbereitung

Das Verständnis und die Überwachung von BSB und CSB sind für alle Unternehmen, die sich mit Abwasserbehandlung befassen, unerlässlich, unabhängig davon, ob es sich um kommunale, industrielle oder Netzbetreiber handelt.

Durch die Kombination biologischer, physikalisch-chemischer und mechanischer Behandlungsverfahren lassen sich Entgiftungsziele erreichen und gleichzeitig zum Umweltschutz und zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften beitragen.