Welche Gase entstehen bei der Abwasserbehandlung?

Bei der Abwasserbehandlung entstehen vor allem Schwefelwasserstoff (H₂S), Ammoniak (NH₃), Methan (CH₄) und verschiedene organische Verbindungen. Diese Gase bilden sich durch mikrobielle Abbauprozesse im Abwasser und können je nach Konzentration toxisch, explosiv oder stark geruchsbelästigend sein. Der folgende Artikel beantwortet die wichtigsten Fragen rund um Kläranlagengase, ihre Entstehung, ihre Gefahren und wirksame Schutzmaßnahmen.

Welche chemischen Prozesse erzeugen Gase in Kläranlagen?

Gase in Kläranlagen entstehen hauptsächlich durch anaerobe und aerobe mikrobielle Abbauprozesse. Wenn Bakterien organische Substanzen im Abwasser zersetzen, produzieren sie gasförmige Stoffwechselprodukte. Der wichtigste Prozess ist die anaerobe Fermentation, bei der Mikroorganismen ohne Sauerstoff organisches Material abbauen und dabei Methan, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid freisetzen.

Im Detail laufen in Kläranlagen mehrere chemische Reaktionen parallel ab. Bei der Sulfatreduktion wandeln sulfatreduzierende Bakterien Sulfate im Abwasser zu Schwefelwasserstoff um. Dieser Prozess ist besonders intensiv in Bereichen mit geringem Sauerstoffgehalt, wie in Druckrohrleitungen oder abgedeckten Becken. Gleichzeitig produzieren methanogene Bakterien im Faulturm Methan als Endprodukt der Vergärung organischer Substanzen.

Auch aerobe Prozesse tragen zur Gasentstehung bei. Beim biologischen Abbau stickstoffhaltiger Verbindungen entsteht Ammoniak, der sich bei hohen Temperaturen und alkalischen Bedingungen besonders stark verflüchtigt. Flüchtige organische Verbindungen (VOC) entstehen zudem beim Abbau von Fetten, Proteinen und anderen komplexen Molekülen.

Welche Gase entstehen am häufigsten bei der Abwasserbehandlung?

Die häufigsten Gase bei der Abwasserbehandlung sind Schwefelwasserstoff (H₂S), Ammoniak (NH₃), Methan (CH₄), Kohlendioxid (CO₂) und flüchtige organische Verbindungen (VOC). Jedes dieser Abwassergase hat eigene Entstehungsbedingungen, Konzentrationsbereiche und Risikoprofile.

• Schwefelwasserstoff (H₂S): Das am häufigsten diskutierte Gas in der Abwassertechnik. Es entsteht bei der Reduktion von Sulfaten und riecht bereits in kleinsten Konzentrationen nach faulen Eiern. Ab bestimmten Konzentrationen ist es hochgiftig.
• Ammoniak (NH₃): Entsteht beim Abbau stickstoffhaltiger organischer Substanzen. Reizt die Atemwege und ist in höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich.
• Methan (CH₄): Bildet sich im Faulturm durch anaerobe Vergärung. Es ist geruchlos, aber leicht entzündlich und bei bestimmten Mischungsverhältnissen mit Luft explosiv.
• Kohlendioxid (CO₂): Entsteht bei allen aeroben und anaeroben Abbauprozessen. In hoher Konzentration verdrängt es Sauerstoff und kann in schlecht belüfteten Bereichen gefährlich werden.
• Flüchtige organische Verbindungen (VOC): Entstehen beim Abbau komplexer organischer Substanzen und tragen wesentlich zur Geruchsbelästigung in der Umgebung von Kläranlagen bei.

Wie gefährlich ist Schwefelwasserstoff in Kläranlagen?

Schwefelwasserstoff ist in Kläranlagen eines der gefährlichsten Gase überhaupt. Schon bei Konzentrationen ab 50 ppm kommt es zu starker Reizung der Atemwege. Ab 500 ppm drohen schwere gesundheitliche Schäden, und Konzentrationen über 1.000 ppm können innerhalb von Minuten zum Tod führen. Besonders tückisch: Ab etwa 100 ppm betäubt H₂S den Geruchssinn, sodass Betroffene das Gas nicht mehr wahrnehmen.

Ein weiteres Risiko ist die Korrosionswirkung von Schwefelwasserstoff auf Infrastruktur und Elektronik. H₂S reagiert mit Metallen und zerstört Kabelverbindungen, Steuerplatinen und Sensoren. Betreiber von Kläranlagen berichten regelmäßig von vorzeitigen Ausfällen elektronischer Steuerungssysteme, die direkt auf Schwefelwasserstoffkorrosion zurückzuführen sind. Laut dem internationalen Standard ANSI/ISA-71.04-2013 gilt bereits eine Überschreitung der Korrosivitätsklasse G1 als problematisch für Elektronik.

Neben der akuten Gesundheitsgefahr für Mitarbeitende verursacht Schwefelwasserstoff im Abwasser also erhebliche wirtschaftliche Schäden durch Anlagenausfälle und Wartungskosten. Regelmäßige Messungen und gezielte Filtersysteme sind deshalb unverzichtbar.

Welche Bereiche einer Kläranlage sind am stärksten belastet?

Die höchsten Konzentrationen toxischer Gase in Kläranlagen finden sich in Faultürmen, Druckrohrleitungen, Pumpenschächten, abgedeckten Vorklärbecken und Schlammbehandlungsanlagen. Diese Bereiche sind entweder schlecht belüftet, weisen lange Verweilzeiten auf oder bieten ideale Bedingungen für anaerobe Prozesse.

Besonders kritisch sind Pumpenschächte und Druckrohrleitungen. Hier herrschen häufig anaerobe Bedingungen, weil das Abwasser langsam fließt oder steht. Sulfatreduzierende Bakterien arbeiten unter diesen Bedingungen besonders aktiv, was zu hohen H₂S-Konzentrationen führt. Beim Öffnen solcher Schächte kann es zu gefährlichen Gasausbrüchen kommen.

Faultürme sind die intensivsten Gasquellen einer Kläranlage. Hier wird Klärschlamm gezielt anaerob vergärt, um Methan für die Energiegewinnung zu erzeugen. Gleichzeitig entstehen dabei erhebliche Mengen an Schwefelwasserstoff und CO₂. Auch Schlammstapel- und Entwässerungsanlagen sowie Rechenanlagen am Zulauf zählen zu den Bereichen mit erhöhter Kläranlagenluftbelastung.

Wie lassen sich Gasemissionen in der Abwassertechnik wirksam filtern?

Gasemissionen in der Abwassertechnik lassen sich am wirksamsten durch chemisorptive Luftfiltersysteme reduzieren. Diese Technologie bindet Schadstoffe nicht nur physisch, sondern neutralisiert sie durch chemische Reaktionen dauerhaft. Ergänzend kommen Biofilter, Wäscher und technische Lüftungsmaßnahmen zum Einsatz.

Chemisorptive Filter arbeiten mit speziellen Filtermedien, die auf die jeweiligen Schadstoffe abgestimmt sind. Für Schwefelwasserstoff und andere saure Gase werden basische Aktivkohlemedien oder Kaliumpermanganat-Granulate eingesetzt. Diese Medien reagieren chemisch mit dem Schadgas und wandeln es in ungefährliche Verbindungen um. Im Gegensatz zu reinen Adsorptionsfiltern können die gebundenen Gase nicht wieder desorbieren, was die Langzeitwirkung deutlich verbessert.

Für Bereiche mit sehr hohen Gaskonzentrationen, wie sie in Faultürmen oder Druckrohrleitungen auftreten, eignen sich sogenannte Deep Bed Scrubber besonders gut. Sie bieten eine größere Filterbettiefe und sind für den Dauerbetrieb unter industriellen Bedingungen ausgelegt. Für die Steuerelektronik in Schaltschränken und Leitwarten werden zudem Überdruckanlagen eingesetzt, die einen kontinuierlichen Strom gefilterter Luft in die Schutzgehäuse einblasen und so den Eintritt korrosiver Gase verhindern.

Wann ist eine Messung der Luftbelastung in Kläranlagen notwendig?

Eine Messung der Luftbelastung in Kläranlagen ist notwendig, wenn Mitarbeitende über Geruchsbelästigungen berichten, wenn elektronische Steuerungen unerklärlich ausfallen, bei der Planung neuer Anlagenteile oder wenn gesetzliche Vorgaben zum Arbeitsschutz einzuhalten sind. Auch nach baulichen Veränderungen oder bei veränderten Abwasserzusammensetzungen sollte eine Messung erfolgen.

Für eine erste Einschätzung des Korrosionspotenzials eignen sich sogenannte Korrosions-Klassifikations-Coupons (CCC). Diese werden für einen definierten Zeitraum in der Anlage exponiert und anschließend laboranalytisch ausgewertet. Das Ergebnis zeigt, welche Korrosivitätsklasse nach ANSI/ISA-71.04-2013 vorliegt und ob die Elektronik gefährdet ist. Diese Methode ist kostengünstig, erfordert keine aufwendige Messtechnik vor Ort und liefert belastbare Ergebnisse.

Kontinuierliche Überwachungssysteme sind dann sinnvoll, wenn bekannt ist, dass dauerhaft erhöhte Gaskonzentrationen auftreten. Sie ermöglichen eine Echtzeit-Überwachung und können Warnsignale auslösen, bevor gefährliche Konzentrationen erreicht werden. Regelmäßige Messungen sind außerdem eine wichtige Grundlage für die Planung und Dimensionierung von Abwassertechnik-Gasemissionsfiltersystemen.

Wie wir bei Dolge Systemtechnik Kläranlagen vor Gasbelastungen schützen

Wir bei Dolge Systemtechnik sind seit 1987 auf chemisorptive Luftfilterung spezialisiert und kennen die spezifischen Herausforderungen der Abwassertechnik aus tausenden umgesetzten Projekten. Als Master Distributor von Purafil für Nordeuropa bieten wir Ihnen bewährte Technologien und maßgeschneiderte Lösungen für jede Anlage.

Unser Leistungsangebot für Kläranlagen und kommunale Betriebe umfasst:

• Luftbelastungsanalyse vor Ort: Mit Korrosions-Klassifikations-Coupons und modernen Messsystemen wie dem OnGuard 4000 ermitteln wir die genaue Schadstoffbelastung in Ihrer Anlage.
• Chemisorptive Filtersysteme: Vom Purafil Deep Bed Scrubber für hohe Gaskonzentrationen bis zur Positive Pressurization Unit (PPU) für den Schutz sensibler Steuerelektronik.
• Individuelle Systemplanung: Wir entwickeln Lösungen, die auf Ihre spezifischen Prozesse, Gasbelastungen und baulichen Gegebenheiten abgestimmt sind.
• Filtermedien und Wartungsservice: Wir liefern alle notwendigen Filtermedien und unterstützen Sie bei der regelmäßigen Wartung Ihrer Systeme.

Unser Service ist kostenlos und unverbindlich. Kontaktieren Sie uns direkt unter +49 (0) 5651-2273-0 oder per E-Mail an mail@dolge-systemtechnik.de, um eine kostenfreie Erstberatung zu vereinbaren. Wir kommen auch gerne zu Ihnen vor Ort und verschaffen uns ein Bild von Ihren individuellen Herausforderungen.