Abwasser

Seit dem Entstehen der ersten menschlichen Siedlungen gibt es auch die Probleme der Abwässerbeseitigung. Die Menschen der Frühzeit konnten dazu noch die chemischen Prozesse der Natur ausnutzen: Durch natürliche Oxidation, Filterung und Fäulnis verdünnter organischer Substanzen entstehen neue chemische Verbindungen, die Nährstoffe für Pflanzen enthalten. So wurden seinerzeit, wie auch heute noch vielerorts üblich, die Felder mit organischen Abwässern gedüngt. Die flüssigen Bestandteile versickern und werden durch die Erdschicht gefiltert, die festen Teile oxidieren und werden zu Humus. Später wurden Abwässer über Kanalsysteme in offenes Wasser abgeleitet wie in dem zwischen 313 und 226 v. Chr. errichteten ersten Abwassersystem der Stadt Rom, das in den Tiber führte. Heute sind die Abwassermengen großer Städte bereits so stark angewachsen, dass einfache Maßnahmen zur Abwasserklärung nicht mehr ausreichen. Man benötigt moderne technische Verfahren, die sich verschiedene chemische Prozesse organischer Umsetzungen zunutze machen. Industrieabfälle bereiten zusätzliche Probleme und erfordern spezielle Maßnahmen. Abwasserbeseitigung durch Verdünnung
Bei der Verdünnung von organischen Abfällen in Wasser entwickeln sich Bakterien, die den im Wasser gebundenen Sauerstoff absorbieren und die gelösten Substanzen gleichzeitig umwandeln. Ist die Wassermenge groß genug, so wird aus der Umgebungsluft ständig neuer Sauerstoff über die Wasseroberfläche zugeführt, und das Wasser reinigt sich selbst. Bei zu geringer Sauerstoffzufuhr jedoch kann dieses Gleichgewicht gestört werden, z. B. wenn Abwässer in größeren Mengen in kleine Seen oder Flüsse abgeleitet werden. Die Folge ist, dass die Fische sterben, denn das Wasser hat keine Selbstreinigungskraft mehr und fault. Ein Beispiel für natürliches Gleichgewicht: die wechselvolle Geschichte der Themse. Um 1750 war die Abwassermenge von London (Einwohnerzahl 750 000) so gering, dass sie bedenkenlos in den Fluss geleitet werden konnte: im Fluss schwammen verschiedene Fischarten. Gegen 1840 war die Einwohnerzahl auf über zwei Millionen gestiegen. Als zum Abwasser auch noch Industrieabfall kam, war der Fluss überlastet: großes Fischsterben setzte ein. Daraufhin wurden 1889 die ersten Kläranlagen in Betrieb genommen, und um 1900 tauchten – trotz über 6 Millionen Einwohner – die ersten Fischarten wieder auf. Zwischen den Weltkriegen stieg die Bevölkerung Londons auf 8 Millionen, was zur Folge hatte, dass es 1945 überhaupt keine Fische mehr gab. Nach 1950 wurden neue Kläranlagen gebaut. Seit 1970 ist die Themse wieder von vielen Fischarten bevölkert. Gefahren der Verschmutzung
Wissenschaftler und Gesundheitsbehörden stimmen heute darin überein, dass häusliche Abwässer unbedenklich in Flüsse oder Seen abgeführt werden können, sofern nicht mehr als 30 Teile Abwasser-Feststoffe auf eine Million Teile Wasser kommen und nicht mehr als 20 Teile pro Million Volumenteile gelösten Sauerstoffs innerhalb von fünf Tagen verbraucht werden. Dieser »biochemische Sauerstoffbedarf« (BSB5) ist eine Maßeinheit zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades. Wo genügend Wasser vorhanden ist, wie etwa an Küsten oder am Unterlauf großer Flüsse, können begrenzte Abwassermengen ohne Vorbehandlung bedenkenlos abgeleitet werden. Steigende Bevölkerungszahlen machen zusammen mit den Auswirkungen der Industrialisierung heute jedoch fast überall eine Abwasserbehandlung notwendig, um den BSB5 in geeignetem Maße zu senken und Bakterien zu beseitigen. Die Bakterien entstehen aus der natürlichen Fäulnis organischer Stoffe: Anaerobe (nicht-sauerstoffbedürftige) Bakterien zersetzen die organischen Stoffe in einfachere chemische Substanzen, deren Hauptbestandteile Stickstoffverbindungen (Humus) und Methangas sind. Eine moderne Kläranlage macht sich diese natürliche Fäulnis genauso wie die Oxidation mit Luftsauerstoff zunutze. Zusätzlich werden mechanische und chemische Verfahren zur Aussiebung, Absetzung von Schwebstoffen, Ausflockung, Belüftung, Filterung und Chlorierung angewendet. Häufig sind weitere Maßnahmen zur Beseitigung von Industrieabfällen erforderlich. Moderne Abwasserklärung
In modernen Kläranlagen entfernen Siebe zunächst größere feste Bestandteile aus dem Abwasser. Kleinere Schwebeteile sinken anschließend in großen Becken ab, durch die die Abwässer langsam und ohne Verwirbelung hindurchfließen. Die nichtabsetzbaren Stoffe werden schließlich ausgeflockt: Mechanische Rührwerke oder chemische Katalysatoren (Aluminiumverbindungen) veranlassen sie, sich zu größeren Partikeln zusammenzuballen, die entweder absinken oder schwimmend von der Oberfläche entfernt werden können. Die Nutzung natürlicher Fäulnisprozesse liefert nicht nur natürliche Düngemittel, sondern auch größere Mengen von Methangas, das durch die chemische Umsetzung erwärmt ist und sich zur Beheizung der Faultanks zwecks Beschleunigen des Prozessablaufs benutzen lässt. Schließlich kann die natürliche Oxidation durch künstliche Belüftung unterstützt werden, indem Umgebungsluft über Schläuche in die Oxidationstanks geführt wird oder die Abwässer über poröse, belüftete Schlackenschichten geschickt werden. Die Oxidationsprodukte lassen sich absetzen. Durch Filtration werden schließlich feinste Schwebestoffe entfernt, und das Beimischen von Chlor tötet die restlichen Bakterien ab.

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Info 18.12.2017 00:21
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