Was die Schlammbildung verursacht – und wie man sie behebt

Direkte Antwort: Von einer Schlammblähung spricht man, wenn sich Belebtschlamm im Nachklärbecken nicht richtig absetzen kann, was zu einer Feststoffverschleppung in das Abwasser führt. Über 90 % der Fälle werden durch das Überwachsen filamentöser Bakterien verursacht. In den übrigen Fällen handelt es sich um nicht-filamentöse Mechanismususen: viskose Aufblähung durch Überproduktion von Exopolymeren und zoogloeale Aufblähung durch spezifische organische Säuren. Der Grundauslöser ist fast immer ein betriebliches Ungleichgewicht – niedriger gelöster Sauerstoff, niedriges F/M-Verhältnis, Nährstoffmangel oder Temperaturschock – und kein zufälliges biologisches Ereignis.

Was ist Schlammbildung?

Schlammblähung ist ein Absetzfehler im Belebtschlammverfahren. Anstatt sich am Boden des Nachklärbeckens sauber zu verdichten, bildet der Schlamm eine voluminöse, sich langsam absetzende Masse, die zum Ablaufwehr aufsteigt.

Die Standarddiagnosemaßnahme ist die Schlammvolumenindex (SVI) :

SVI (ml/g) = Volumen des abgesetzten Schlamms nach 30 Minuten (ml/l) / MLSS (mg/l) x 1000

Ein hoher SVI bedeutet, dass jedes Gramm Schlamm mehr Volumen einnimmt – der Schlamm ist flockig, leicht und schwer zu trennen. Das Ergebnis: Die Leistung des Sekundärklärbeckens sinkt, der Abwasser-TSS steigt und die Effizienz der biologischen Aufbereitung sinkt.

Zwei Arten der Schlammbildung

Typ 1: Filamentöse Schwellung (>90 % der Fälle)

Filamentöse Bakterien sind ein normaler Bestandteil von gesundem Belebtschlamm – sie bilden das strukturelle Rückgrat der Flockenpartikel. Das Problem beginnt, wenn sie überwuchern und die mikrobielle Gemeinschaft dominieren.

Filamentöse Organismusen haben ein viel größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen als flockenbildende Bakterien. Unter Stressbedingungen – niedriger Sauerstoffgehalt, wenig Substrat, wenig Nährstoffe – verschafft ihnen dieses Verhältnis einen Wettbewerbsvorteil: Sie können gelösten Sauerstoff und Substrat effizienter abfangen als Flockenbildner. Sobald sie sich über die Schwelle hinaus vermehren, breiten sie sich aus der Flockenmatrix nach außen aus und verhindern physisch, dass sich der Schlamm verdichtet.

Es gibt zwei Strukturmuster:

• Offene Flocken-/Interflocken-Überbrückung — Filamente erstrecken sich zwischen Flockenpartikeln und bilden ein locker verbundenes Netzwerk, das Wasser einfängt und einer Kompression widersteht
• Sterische Behinderung — Einzelne Organismen sind so groß, dass sie andere Flockenpartikel daran hindern, sich normal anzusiedeln

Die am häufigsten identifizierten filamentösen Organismen in Kläranlagen:

Filamentöses Aufblähen verursacht durch Mikrothrix parvicella hängt stark mit Bedingungen niedriger Temperatur und geringer Belastung zusammen – es handelt sich um ein häufiges Winterphänomen in kommunalen Anlagen, die A2O- oder Oxidationsgrabenkonfigurationen betreiben. In einer groß angelegten Studie in einer chinesischen A2O-Anlage erreichte der SVI in den Wintermonaten einen Spitzenwert von 265 ± 55 ml/g, wenn die Schlammbelastung unter 0,05 kg CSB/(kg MLSS·Tag) fiel.

Typ 2: Nicht-filamentöse Schwellung (<10 % der Fälle)

Nicht-filamentöses Aufblähen tritt auf, wenn flockenbildende Bakterien selbst versagen – nicht, weil Filamente die Kontrolle übernehmen, sondern weil die Bakterien in den Flocken abnormale Mengen an extrazellulären Polymersubstanzen (EPS) produzieren, die die Flocken gelatineartig und wasserspeichernd machen.

Zwei Untertypen:

Zähflüssige (schleimige) Quellung — Bakterien produzieren bei Nährstoffmangel (insbesondere Stickstoff- oder Phosphormangel) übermäßig viel Polysaccharidschleim. Der Schlamm erscheint unter dem Mikroskop durchscheinend und gelartig. Der SVI ist hoch, aber die Filamentanzahl ist normal. Der Anthrontest (misst Schlammpolysaccharide) zeigt erhöhte Werte (>20 %), was ihn von zoogloealen Blähungen unterscheidet.

Zoogloeale Schwellung — Zoogloea Bakterien vermehren sich unter hohen F/M-Bedingungen oder wenn bestimmte organische Säuren und Alkohole im Zufluss dominieren (aus septischem oder fermentiertem Abwasser). Der Schlamm bildet unter dem Mikroskop finger- oder amöbenförmige Massen. Im Gegensatz zur filamentösen Aufblähung ist die zoogloeale Aufblähung mit hohen und nicht mit niedrigen Substratkonzentrationen verbunden.

Grundursachen: Was tatsächlich die Massebildung auslöst

Es ist wichtig, den Auslöser zu verstehen – die Behandlung des Symptoms (Dosierung von Chlor), ohne die Grundursache zu beheben, bringt nur vorübergehende Linderung.

Ursache 1: Niedriger gelöster Sauerstoff (DO)

Die häufigste betriebliche Ursache. Wenn der Sauerstoffgehalt im Belüftungsbecken unter 1,0–1,5 mg/L fällt, verdrängen filamentöse Bakterien – mit ihrer größeren Oberfläche – die Flockenbildner um den begrenzten verfügbaren Sauerstoff.

Ziel-DO für stabilen Belebtschlamm: Mindestens 2,0 mg/L , 2,0–3,0 mg/L dauerhaft.

Quellorganismen mit niedrigem Sauerstoffgehalt: Typ 021N, Haliscomenobacter hydrossis , Sphaerotilus natans .

Ursache 2: Niedriges F/M-Verhältnis (geringe Schlammbelastung)

Die häufigste Grundursache für filamentöses Aufblähen insgesamt. F/M (Lebensmittel-zu-Mikroorganismus-Verhältnis) ist die BSB-Masse, die dem System pro Masseneinheit MLSS pro Tag zugeführt wird.

F/M = BSB-Belastung (kg/Tag) / MLSS im Belebungsbecken (kg)

Bei niedrigem F/M ist Substrat knapp. Filamentöse Bakterien mit einem höheren Verhältnis von Oberfläche zu Volumen sind besser geeignet, das begrenzte Substrat zu fressen, als flockenbildende Bakterien. Sie dominieren.

Die praktische Lösung besteht darin, F/M durch die Verschwendung von mehr Schlamm (Erhöhung der WAS-Rate) zu erhöhen, um MLSS zu reduzieren oder eine höhere organische Belastung zu akzeptieren. Anlagen zur erweiterten Belüftung sind strukturell gefährdet, da sie für den Betrieb bei niedrigen F/M-Werten ausgelegt sind.

Ursache 3: Nährstoffmangel (N und P)

Belebtschlammbakterien benötigen Stickstoff und Phosphor, um Zellmasse aufzubauen. Das allgemeine Mindestverhältnis beträgt:

BSB : N : P = 100 : 5 : 1

Wenn das BSB/N-Verhältnis des Zuflusses 100:4 überschreitet, wird Stickstoff limitierend. Bakterien reagieren, indem sie überschüssiges EPS aus dem nicht abgebauten Kohlenstoff produzieren – der BSB, der nicht in das Zellwachstum aufgenommen werden kann, wird als extrazelluläres Polysaccharid gespeichert. Dies führt direkt zu einer viskosen (nicht filamentösen) Aufblähung.

Bei der industriellen Abwasseraufbereitung – Lebensmittelverarbeitung, Brauerei, Chemieanlagen – kommt es äußerst häufig zu nährstoffarmen Zuflüssen, da das Abwasser einen hohen Kohlenstoffgehalt hat, aber nur minimale Stickstoff- oder Phosphorwerte enthalten kann.

Fix: Fügen Sie externen Stickstoff (Ammoniumsulfat, Harnstoff) und Phosphor (Phosphorsäure) hinzu, um das minimale BSB:N:P-Verhältnis zu erreichen.

Ursache 4: Septischer oder sulfidreicher Zufluss

Wenn Abwasser über einen längeren Zeitraum ohne Belüftung in Sammelrohren oder Lagertanks verbleibt, entwickeln sich anaerobe Bedingungen und es bildet sich Sulfid (H₂S). Sulfidbegünstigende Filamente – Thiothrix , Beggiatoa , Typ 021N – vermehren sich, wenn dieser sulfidbeladene Zufluss in das Belebungsbecken gelangt.

In einer langfristigen, umfassenden Studie wurde Thiothrix Blähungen führten zu wiederkehrender Schlammauswaschung in einer Molkereikläranlage. Thiothrix Die Häufigkeit erreichte 51,9 % der gesamten mikrobiellen Gemeinschaft. Standardkontrollen (Polyaluminiumchlorid-Zugabe, VFA-Reduktion) waren unwirksam. Lediglich die Einführung periodischer Schlammentzugszyklen reduzierte den Wert Thiothrix von 51,9 % auf 1,0 % und stellte ein stabiles Absetzen wieder her.

Lösung: Belüften Sie den Zufluss vor, bevor er in das Belüftungsbecken gelangt, oder dosieren Sie Eisensalze in das Sammelsystem, um Sulfid auszufällen.

Ursache 5: Plötzliche organische oder hydraulische Laständerungen (Stoßbelastung)

Ein plötzlicher Anstieg des BSB, der Fließgeschwindigkeit oder eines toxischen Inhibitors kann das Gleichgewicht zwischen Flockenbildnern und Filamenten vorübergehend stören. Die flockenbildenden Bakterien, die empfindlicher auf Umweltveränderungen reagieren, werden selektiv gehemmt. Filamentöse Bakterien mit größerer Umwelttoleranz überleben und wachsen in die Lücke hinein.

Dies ist besonders häufig bei Industrieanlagen der Fall, die Sammeleinleitungen empfangen, oder bei kommunalen Anlagen, die Regenwasserzuflüsse empfangen.

Ursache 6: Temperatureinflüsse

Niedrige Temperaturen verlangsamen den Stoffwechsel flockenbildender Bakterien stärker als filamentöser Bakterien. Mikrothrix parvicella ist speziell kälteadaptiert und vermehrt sich unterhalb von 15°C. In städtischen Anlagen in gemäßigten Klimazonen kommt es im Winter häufig zu filamentösen Blähungen, die sich mit steigenden Temperaturen im Frühjahr von selbst auflösen.

Umgekehrt können sehr hohe Temperaturen (>35 °C) bestimmte thermophile Filamente begünstigen und die normale Flockenstruktur zerstören.

So diagnostizieren Sie Schlammblähungen

Identifizieren Sie vor der Behandlung von Blähungen, um welche Art und welche Ursache es sich handelt. Die Behandlung der falschen Ursache verschwendet Zeit und Chemikalien.

Schritt 1: SVI messen

SVI > 150 ml/g bestätigt ein Absetzproblem. SVI > 250 mg/L ist ein schwerwiegendes Bulking-Ereignis.

Schritt 2: Mikroskopische Untersuchung

Nehmen Sie eine frisch gemischte Flüssigkeitsprobe und untersuchen Sie sie unter einem Phasenkontrastmikroskop bei 100–400-facher Vergrößerung.

Schritt 3: Überprüfen Sie die Betriebsparameter

So beheben Sie die Bildung von Schlamm

Sofortige Reaktion (Tage 1–7): Das Problem eindämmen

Das Ziel in der ersten Woche besteht darin, zu verhindern, dass die Klärung überläuft, während Sie sich mit den Ursachen befassen.

Erhöhen Sie die Rücklaufschlammrate (RAS). — Durch das schnellere Zurückziehen des Schlamms aus dem Klärbecken wird verhindert, dass die Schlammdecke zum Abwasserwehr aufsteigt. Erhöhen Sie den RAS vorübergehend auf 75–100 % des Zuflusses.

Reduzieren Sie die Abfallbelebtschlammrate (WAS). – Kontraintuitiv führt das vorübergehende Stoppen oder Reduzieren von WAS zum Aufbau von MLSS, was das F/M-Verhältnis erhöht und filamentöse Bakterien benachteiligt. Mit Vorsicht anwenden: Wenn der Sauerstoffgehalt bereits niedrig ist, verschlimmert mehr MLSS das Sauerstoffdefizit.

Chlorierung der RAS-Linie — Die Dosierung von Chlor (2–10 mg Cl₂/g MLSS/Tag) direkt in die RAS-Leitung ist die am weitesten verbreitete Notfallregelung. Filamentöse Bakterien, die sich außerhalb der Flocken ausbreiten, sind bevorzugt Chlor ausgesetzt, während Bakterien innerhalb der Flocken teilweise geschützt sind. Dies ist eine vorübergehende Lösung – sie behebt nicht die Grundursache. Eine Überdosierung zerstört Nitrifikatoren.

Gerinnungszusatz — Polyaluminiumchlorid (PAC) oder Eisenchlorid, dosiert in das Belüftungsbecken oder den Klärbeckeneinlass, verbessert die kurzfristige Absetzbarkeit bei nicht filamentösen Blähungen. Weniger wirksam gegen filamentöse Arten.

Behebung der Grundursache (Woche 1–4): Beseitigen Sie den Auslöser

Strukturelle Lösung: Biologische Selektor

A Selektor ist eine kleine Kontaktzone (typischerweise 5–10 % des gesamten Belüftungsvolumens), die vor dem Hauptbelüftungsbecken liegt, wo zulaufendes Abwasser unter hoher Substratkonzentration auf Rücklaufschlamm trifft.

Unter Bedingungen mit hohem Substratgehalt (hoher F/M) im Selektor nehmen flockenbildende Bakterien das Substrat schnell auf und speichern es als intrazelluläre Polymere. Filamentöse Bakterien, die besser an Umgebungen mit niedrigem Substratgehalt angepasst sind, können bei hohen Substratkonzentrationen nicht konkurrieren und werden selektiv unterdrückt.

Drei Arten von Selektoren:

Selektoren sind die zuverlässigste langfristige strukturelle Lösung für Pflanzen mit chronischer filamentöser Aufblähung, insbesondere für Systeme mit niedrigem F/M-Gehalt wie erweiterte Belüftungs- und Oxidationsgräben.

Schlammbildung vs. aufsteigender Schlamm: Verwechseln Sie sie nicht

Eine häufige Fehldiagnose. Beide Bedingungen verursachen Feststoffe im Abwasser, die Ursachen und Lösungen sind jedoch völlig unterschiedlich.

Aufsteigender Schlamm wird durch Denitrifikation im Klärbecken verursacht – NO₃ wird in N₂-Gas umgewandelt, das sich an Schlammflocken anlagert und diese an die Oberfläche hebt. Es sieht genauso aus wie das Aufblasen aus dem Abwasserwehr, erfordert jedoch eine entgegengesetzte Behandlungslogik.

Zusammenfassung: Checkliste zur Diagnose von Schlammbildung

Wenn der SVI 150 ml/g überschreitet, gehen Sie diese Liste der Reihe nach durch:

1. Prüfen Sie den Sauerstoffgehalt im Belüftungsbecken – wenn < 1,5 mg/L, erhöhen Sie die Belüftung sofort
2. Überprüfen Sie das F/M-Verhältnis – wenn < 0,10, erhöhen Sie die WAS-Rate, um MLSS zu reduzieren
3. Überprüfen Sie den BSB:N:P des Zuflusses – wenn N-begrenzt (BSB/N > 100:4), fügen Sie eine Stickstoffquelle hinzu
4. Überprüfen Sie den Zufluss auf Sulfid/Septizität – wenn H₂S nachweisbar ist, belüften Sie den Zufluss vor
5. Führen Sie eine mikroskopische Untersuchung durch – identifizieren Sie die filamentöse vs. nicht-filamentöse Morphologie
6. Bei Fäden: RAS-Chlorierung als vorübergehende Kontrolle starten; Strukturelle Korrekturen implementieren (Selektor, DO-Erhöhung, SRT-Reduzierung)
7. Wenn nicht fadenförmig (viskos): Nährstoffgleichgewicht korrigieren; auf toxische Hemmung prüfen
8. Wenn Microthrix im Winter: Schlammbelastung erhöhen; Betrachten Sie einen anoxischen Selektor
9. Überwachen Sie den SVI alle 2–3 Tage, bis er wieder < 150 ml/g beträgt

Verwandte Produkte: Die Scheibendiffusoren und der Belüftungsschlauch von Nihao sorgen für eine stabile Feinblasbelüftung und verhindern Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt, die eine filamentöse Aufblähung auslösen. MBBR-Medien bieten einen alternativen biologischen Prozess, der strukturell immun gegen Schlammaufblähung ist – Biofilmträger sind nicht anfällig für Absetzfehler. Kontaktieren Sie nihaowater für Unterstützung bei der Gestaltung des Belüftungssystems.