Bis zu 50% mehr Kapazität der Abwasseraufbereitung, ohne Anlagenerweiterung

Das Wichtigste in Kürze
Betreiber von Kläranlagen können ihre biologische Reinigungskapazität um bis zu 50% steigern, ohne neue Becken bauen oder die Grundfläche erweitern zu müssen. Die Lösung liegt in der biologischen Intensivierung bestehender Anlagen.

Die zentralen Fakten auf einen Blick:

→Die Herausforderung: Strengere Umweltauflagen (z. B. EU-Richtlinie 2024/3019), Bevölkerungswachstum und Klimaziele setzen Abwasseranlagen unter Druck.
→Die Lösung: Die ZeeLung* MABR-Technologie (Membran belüfteter Biofilmreaktor) ermöglicht ein Upgrade direkt im bestehenden Becken – ganz ohne Betriebsunterbrechung.
→Die Ergebnisse: Bis zu 50% mehr Kapazität, bis zu 75% weniger Energiebedarf für die Belüftung und eine deutliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
Was Sie in diesem Artikel erfahren:
→Ein Praxisbeispiel: Wie die Kläranlage Bolton (UK) ihre Kapazität um 15% steigerte und strenge Ammoniak-Grenzwerte einhielt, ohne in neue Infrastruktur zu investieren.

Betreiber von Abwasseranlagen stehen unter wachsendem Druck. Die Branche steht durch Bevölkerungswachstum, steigende Belastungen der bestehenden Infrastruktur sowie immer strengere Umwelt- und Nachhaltigkeitsvorschriften (z. B. EU-Richtlinie 2024/3019) vor großen Herausforderungen. Verschärft wird diese Situation durch zusätzliche Forderungen nach Energie-Neutralität und der Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Die zentrale Frage lautet: Wie lässt sich die biologische Reinigungskapazität Ihrer Anlage steigern, ohne den Flächenbedarf, den CO₂-Fußabdruck oder den Energieverbrauch zu erhöhen?

Warum ist biologische Intensivierung wichtig? 

Wenn Anlagen mehr Kapazität benötigten, bestand die herkömmliche Lösung darin, weitere Bioreaktor-Tanks zu bauen oder die Konzentration der suspendierten Feststoffe im Belebtschlamm (MLSS) zu erhöhen. Beide Ansätze weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. Der Bau neuer Tanks erfordert hohe Investitionen, ist zeitaufwendig und vergrößert den CO₂-Fußabdruck. Andererseits führt eine Erhöhung der MLSS-Konzentration zu einer höheren Feststoffbelastung der Nachklärbecken, was die hydraulische Kapazität der Anlage beeinträchtigt. Zudem wird der Sauerstoffeintragswirkungsgrad drastisch verringert, wodurch der Energiebedarf steigt.

Die biologische Intensivierung verfolgt einen intelligenteren Ansatz: Durch die Aufrüstung der biologischen Stufe mit fortschrittlichen mikrobiellen Verfahren ermöglicht sie es bestehenden Anlagen, höhere Lasten zu bewältigen, die Nährstoffelimination zu verbessern und effizient innerhalb der vorhandenen Grundfläche zu arbeiten.

Ein einfaches Upgrade ohne Ausfallzeiten: ZeeLung MABR

Zu den Technologien, die diesen Wandel ermöglichen, gehört der ZeeLung-Membran belüftete Biofilmreaktor (MABR). Für Anlagenbetreiber und das Management liegt der größte Vorteil in der Einfachheit: ZeeLung-Kassetten werden direkt in bestehende Becken eingebaut; bauliche Veränderungen oder Unterbrechungen des laufenden Anlagenbetriebs sind somit nicht erforderlich.

Wie es funktioniert

ZeeLung MABR bietet eine hocheffiziente Prozessintensivierung durch vier wesentliche Schritte:

1. In vorhandene Tanks eingetaucht: ZeeLung-Kassetten werden direkt in das Belebtschlamm Gemisch Ihrer vorhandenen Bioreaktoren eingetaucht.

2. Förderung des Biofilm Wachstums: Das ZeeLung-Trägermaterial fördert das Wachstum eines Biofilms, der den Bestand an nährstoffentfernender Biomasse im System erhöht, ohne die Gesamtkonzentration des Belebtschlamms zu steigern.
   

3. Hocheffizienter Sauerstofftransfer: Das ZeeLung-Trägermaterial „atmet“ – es überträgt Sauerstoff mittels molekularer Diffusion mit sehr hoher Effizienz auf den Biofilm, wodurch der Energiebedarf für die Belüftung um bis das Vierfache gesenkt wird.

4. Gegenläufig diffundierender Biofilm: Schadstoffe gelangen von der Seite der freien Flüssigkeit in den Biofilm, während Sauerstoff von der Membranseite her eindiffundiert wird. Da Ammoniakmoleküle kleiner sind als organische Moleküle, dringen sie schneller in die sauerstoffreiche Innenschicht vor. Dieser Biofilm mit Gegenstromdiffusion begünstigt auf natürliche Weise das Wachstum nitrifizierender Bakterien und schafft so ein äußerst robustes Milieu für die Nitrifikation.

Wichtigste Vorteile
Mit ZeeLung lässt sich bei gleichem Beckenvolumen eine bis zu 50% höhere Behandlungskapazität erzielen. Die bläschenfreie Belüftung senkt den Energieverbrauch auf ein Viertel und reduziert gleichzeitig die Treibhausgas- sowie N₂O-Emissionen.

→ Höhere Behandlungskapazität ohne neue bauliche Maßnahmen
→Deutlich reduzierter Energieverbrauch: Die molekulare Diffusion von Sauerstoff und die Ermöglichung der Nitrifikation bei kürzerem Schlammalter führen zu einer Einsparung von bis zu 75% des Belüftungsenergiebedarfs und einer möglichen Steigerung des Biogaspotenzials von Klärschlamm.
→Senkung der Betriebskosten durch reduzierten Strombedarf
→Reduzierung von Treibhausgas- und N₂O-Emissionen zur Unterstützung der Ziele der Klimaneutralität
→Robuste Leistung bei Lastschwankungen und wechselnden Abwassereigenschaften
→Risikoarme Implementierung mit schneller Bereitstellung und ohne Betriebsunterbrechung

Mit zeeDENSE* die Kapazität weiter ausbauen

Für Anlagen, die eine extreme Leistungssteigerung erfordern, lässt sich ZeeLung MABR mit dem zeeDENSE-System zur Schlammverdichtung kombinieren. Diese Kombination nutzt eine Technologie zur Schlammverdichtung im Durchflussbetrieb, um die Leistungsfähigkeit sowohl des Bioreaktors als auch des Nachklärbeckens zu maximieren. Durch den Einsatz von Hydrozyklonen zur Trennung von schweren und leichten Partikelfraktionen entfernt das zeeDENSE-System gezielt die leichte Biomasse und behält die schwere, gut absetzbare Biomasse im System zurück. Dies verbessert die Absetzeigenschaften des Schlamms, erhöht die hydraulische Kapazität der Nachklärbecken und optimiert die biologische Phosphorentfernung.

Fallstudie: Höchste Intensivierung in der Kläranlage Bolton

Die Leistungsfähigkeit der Kombination dieser Technologien zeigt sich eindrucksvoll an der Abwasserreinigungsanlage Bolton im Vereinigten Königreich, die für eine Einwohnergleichwert-Last von rund 446.000 ausgelegt ist.

Angesichts eines strengen neuen Grenzwerts für Ammoniak im Ablauf (2 mg/l) musste die bestehende konventionelle Belebungsanlage (Kapazität: 151 Mio. l/Tag) sowohl um 15% erweitert als auch hinsichtlich ihrer Nitrifikationsleistung optimiert werden.
Anstatt in kostspielige neue Infrastruktur zu investieren, entschied sich der Betreiber für eine biologische Leistungssteigerung. Zur Erhöhung der Nitrifikationskapazität und zur Einhaltung der Grenzwerte wurden ZeeLung-Kassetten in die vorhandenen Bioreaktoren integriert. Gleichzeitig wurde das zeeDENSE-Verfahren zur Schlammverdichtung eingeführt, um das Absetzverhalten der Feststoffe zu verbessern und die Kapazität der Nachklärbecken zu steigern.

Das Ergebnis?
Eine Kapazitätserweiterung um 15% sowie eine stabile, verbesserte Ammoniak-Reinigungsleistung – und das alles bei unveränderter Grundfläche und innerhalb kurzer Zeit, während der laufende Betrieb der Anlage aufrechterhalten blieb.

Interessieren Sie sich für weitere Einzelheiten zur weltweit größten MABR-Installation? Hier gelangen Sie zur Bolton Fallstudie.

Eine zukunftssichere Strategie für europäische Versorgungsunternehmen 

Auf dem Weg Europas zu einem klimaneutralen Wasserbetrieb sind Technologien unerlässlich, die gleichzeitig die Kapazität erhöhen und den Energieverbrauch senken. Die biologische Intensivierung ist kein bloßes Zukunftskonzept mehr, sondern ein praxiserprobter Ansatz. Mit ZeeLung MABR und zeeDENSE können Sie Ihre Belebungsanlage sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch nachhaltig modernisieren – eine einfache Strategie, um aktuelle und künftige gesetzliche Anforderungen zu erfüllen.

Sind Sie bereit, Ihre Anlage auf den neuesten Stand zu bringen? Kontaktieren Sie uns noch heute für eine kostenlose technische Bewertung Ihrer Anlage.