Ablaufpolitur zur Erreichung niedriger Gesamtphosphorkonzentrationen wird in der modernen Abwasserbehandlung zunehmend gefordert. Tertiärfiltration, insbesondere in Kombination mit wirksamer Fällung, ist ein bewährtes Verfahren zur Feinphosphorentfernung. Der größte Teil des nach der biologischen Reinigung verbleibenden Phosphors ist an feine abfiltrierbare Stoffe gebunden, weshalb eine weitergehende Filtration unerlässlich ist, um strenge Ablaufgrenzwerte einzuhalten.
Tertiärfiltrationsverfahren wie die Tuchfiltration (Polstofffiltration) sind darauf ausgelegt, diese feinen, P-tragenden Partikel zurückzuhalten. Dem Prozess ist in der Regel eine chemische Fällung und Flockung vorgeschaltet, die gelösten Phosphor in filtrierbare Flocken überführen. Dieser Artikel erläutert die Wirkmechanismen, Betriebsbereiche und entscheidende Aspekte für eine zuverlässige Phosphorentfernung mittels Tertiärfiltration.
Engineering Hub: Auslegung für Ihre Anlage
Beschreiben Sie Ihr Ziel, Ihren Grenzwert oder Ihr Schlammvolumen und erhalten Sie eine Technologie-Vorauswahl samt Auslegungsvorschlag – per E-Mail, ohne Telefonat.
Phosphor im Abwasser: Formen und Herausforderungen bei der Entfernung
Phosphor liegt im kommunalen und industriellen Abwasser sowohl gelöst als auch partikulär vor. Die biologische Stufe entfernt einen Großteil, jedoch verbleibt eine Restfracht, meist als sehr feine abfiltrierbare oder kolloidale Partikel. Diese feinen Partikel werden von herkömmlichen Absetz- oder Grobfiltrationsverfahren nicht ausreichend zurückgehalten, sodass weitergehende Filtration erforderlich ist, um Gesamtphosphor-Grenzwerte unter 0,5 mg/l, teils sogar bis 0,1 mg/l, zu erreichen.
Rolle von Fällung und Flockung
Die chemische Fällung wird typischerweise vor der Tertiärfiltration eingesetzt, um gelösten Orthophosphat in schwerlösliche Verbindungen zu überführen. Häufig verwendete Fällmittel sind Eisen- oder Aluminiumsalze. Im Fällungsschritt entstehen Mikroflocken, die während der Flockung weiter aggregieren. Die Effizienz dieses Schrittes beeinflusst direkt die Filtrierbarkeit des Phosphors und die erreichbare Gesamtphosphorkonzentration im Ablauf.
Wichtige Einflussfaktoren auf Fällung und Flockung:
- Art und Dosierung des Fällmittels (z. B. Eisen, Aluminium)
- Intensität der Durchmischung und Kontaktzeit
- pH- und Alkalitätsbedingungen
- Vorhandensein konkurrierender Ionen oder organischer Substanzen
Eine effektive Flockung erzeugt Flocken im Bereich von 1–10 µm, die von Feinfiltrationssystemen zuverlässig zurückgehalten werden können.
Tuchfiltration: Wirkprinzip und Leistungsfähigkeit
Bei der Tuchfiltration wird das Wasser durch ein polartiges (vliesähnliches) Textilmedium geleitet, das abfiltrierbare Stoffe und damit verbundenen Phosphor physikalisch zurückhält. Das Filtermedium wird zur Aufrechterhaltung der Leistung regelmäßig durch Rückspülung oder Absaugung gereinigt.
Typische Leistungsbereiche
- Parameter
- Bereich
- ---
- ---
- Gesamt-P Ablauf
- 0,1–0,5 mg/l
- AFS Ablauf
- 1–5 mg/l
- Filtrationsgeschwindigkeit
- 4–10 m³/(m²·h)
Die Fähigkeit der Tuchfiltration, feine P-tragende Partikel zurückzuhalten, macht sie besonders geeignet zur Einhaltung niedriger Gesamtphosphor-Grenzwerte. Die tatsächliche Phosphorentfernung hängt von der Effizienz der vorgeschalteten Flockung und dem Filterbetrieb ab.
Zusammenhang zwischen AFS- und Phosphorentfernung
Zwischen abfiltrierbaren Stoffen (AFS) und Gesamtphosphor im Ablauf der Tertiärstufe besteht eine enge Korrelation. Da der Restphosphor überwiegend partikelgebunden ist, ist die Reduzierung der AFS-Konzentration entscheidend zur Einhaltung strenger Gesamtphosphor-Grenzwerte. Feinfiltrationstechnologien können AFS auf 1–5 mg/l senken, was in Kombination mit optimierter Flockung typischerweise zu Gesamtphosphorkonzentrationen im Bereich von 0,1–0,5 mg/l führt.
Fällmitteldosierung und betriebliche Aspekte
Die Auswahl und Dosierung des Fällmittels sind entscheidend für eine maximale Phosphorentfernung und Filtrierbarkeit. Überdosierung kann zu erhöhtem Schlammaufkommen und möglicher Verstopfung des Filtermediums führen, während Unterdosierung eine unvollständige Phosphorfällung und schlechte Flockenbildung zur Folge haben kann.
Praktische Betriebsempfehlungen:
- Fällmitteldosierung an den Phosphor- und Feststoffeintrag anpassen
- Ablaufwerte für AFS und Phosphor zur Optimierung des Chemikalieneinsatzes überwachen
- Filtrationseinrichtungen regelmäßig inspizieren und warten, um Ablagerungen zu vermeiden
- Gegebenenfalls vorgeschaltete Klarstufen (z. B. Lamellenabscheider) zur Entlastung der Filter einsetzen
| Fällmitteltyp | Dosierbereich (mg/l als Metall) |
|---|---|
| Eisensalze | 2–8 |
| Aluminiumsalze | 2–6 |
Integration mit weiteren tertiären Verfahren
Die Tertiärfiltration wird häufig mit weiteren Politurstufen wie Lamellenabscheidern kombiniert, um die Feststofffracht vor der Filtration weiter zu reduzieren. Durch diese gestufte Verfahrenskombination können Filterstandzeiten verlängert und der Chemikalienverbrauch gesenkt werden. Die Auswahl der Prozesskonfiguration richtet sich nach den geforderten Ablaufwerten und den standortspezifischen Randbedingungen.
Erreichbare Gesamtphosphor-Grenzwerte
Mit optimierter Flockung und Feinfiltration lässt sich Gesamtphosphor im Ablauf zuverlässig auf 0,1–0,5 mg/l reduzieren. Werte unter 0,1 mg/l sind technisch möglich, erfordern jedoch eine sehr präzise Steuerung aller Prozessschritte und führen meist zu erhöhtem Betriebsaufwand und -kosten.
Wie niedrig kann Gesamtphosphor mit Tertiärfiltration reduziert werden?+
Mit wirksamer Fällung und Tuchfiltration sind Ablaufwerte von 0,1–0,5 mg/l Gesamtphosphor in der Regel erreichbar.
Was ist der Hauptmechanismus der Phosphorentfernung in der Tertiärfiltration?+
Der überwiegende Teil des Phosphors wird durch den physikalischen Rückhalt feiner, in der Fällung und Flockung gebildeter Flocken entfernt.
Führt eine Optimierung der AFS-Entfernung immer zu niedrigen Phosphorwerten im Ablauf?+
Eine niedrige AFS-Konzentration ist Voraussetzung, jedoch ist für eine wirksame Phosphorentfernung auch eine effiziente Fällung nötig, um gelösten P in filtrierbare Feststoffe zu überführen.
Welche Fällmitteldosierung ist für die Phosphorentfernung typisch?+
Eisen- oder Aluminiumsalze werden je nach Belastung und Zielwert im Bereich von 2–8 mg/l als Metall dosiert.
Kann Tertiärfiltration ohne Chemikalieneinsatz zur Phosphorentfernung betrieben werden?+
Für die meisten niedrigen Phosphorgrenzwerte ist der Chemikalieneinsatz erforderlich, um gelösten Phosphor in filtrierbare Partikel zu überführen.