Hauptgründe für diese Entwicklung sind neben den zuletzt stark gestiegenen Strompreisen auch die aktuelle Förderkulisse des Bundes mit der Kommunalrichtlinie, sowie der Länder mit Förderrichtlinien, die energetisch effiziente Verfahrensweisen von Kläranlagen zum Ziel haben (z. B. in Rheinland-Pfalz mit der Förderrichtlinie der Wasserwirtschaftsverwaltung).
Neben der Entwicklung in der Schlammstabilisierung fand auch eine Entwicklung in der Schlammentsorgung statt. Aufgrund der Vorgaben zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm und der immer strengeren Gesetzeslage für die Entsorgung von Klärschlamm in der Landwirtschaft wird der Klärschlamm immer häufiger thermisch entsorgt.
Durch diese Entwicklungen ist mit der Zunahme von Verfahrensumstellungen auf kleinen und mittleren Kläranlagen zu rechnen, welche den ausgefaulten Klärschlamm aus wirtschaftlichen Gründen entwässern müssen, bevor der Klärschlamm einer thermischen Entsorgung zugeführt werden kann.
Der in Klärschlamm enthaltene flüssige Anteil ist das Schlammwasser, welches auf verschiedene Arten im Schlamm gebunden ist. Die Quellen für Schlammwasser auf Kläranlagen sind verschieden, jedoch ist das Schlammwasser aus der anaeroben Schlammstabilisierung gesondert zu betrachten. Durch Abbauprozesse während der Faulung entsteht nach der Entwässerung ein Abwasserstrom mit niedrigem Kohlenstoff- und hohem Stickstoffanteil.
Eine Rückführung dieses Abwasserstroms kann bei einer unzureichenden Reinigungsleistung der biologischen Stufe zu Stickstoffspitzen im Ablauf der Kläranlage führen, den Sauerstoffverbrauch erhöhen und den Grad der möglichen Denitrifikation beeinflussen. Gerade bei leistungsschwachen Vorflutern können höhere Reinigungsleistungen erforderlich sein, womit Stickstoffspitzen nochmals kritischer zu betrachten sind.
Zur Behandlung von Schlammwasser kann nach Merkblatt DWA-M 349 neben einer Behandlung im Hauptstrom eine separate Behandlung im Nebenstrom erfolgen. Zur Behandlung im Nebenstrom wird die biologische Behandlung chemisch-physikalischen Verfahren aus wirtschaftlichen Gründen vorgezogen (Merkblatt DWA-M 349). Es gibt verschiedene Verfahren für die biologische Behandlung, deren steigender Betriebs- und Personalaufwand mit sinkenden Betriebskosten verbunden ist. Für eine simple Umsetzung bietet sich die Prozesskombination Nitrifikation/Denitrifikation in einer SBR-Anlage aufgrund des geringeren Betriebsaufwands und der geringeren Prozessanforderungen an.
Praxisbeispiele für den Einsatz einer Schlammwasserbehandlung im Nebenstrom sind die Kläranlage Selters und Kläranlage Weißtal. Auf der Kläranlage Selters wird ein semizentrales Schlammbehandlungszentrum betrieben, wodurch eine unverhältnismäßig große Rückbelastung für die biologische Reinigungsstufe entsteht. Auf der Kläranlage Weißtal liegt dagegen schon im Zulauf der Kläranlage ein ungleichmäßiges C:N-Verhältnis vor, welches durch die Rückbelastung aus dem Schlammwasser nochmals verstärkt wird.
Im Rahmen der Bachelor-Arbeit wurde eine kleine Versuchskläranlage im SBR-Verfahren gebaut und betrieben, mit dem Ziel, diese gegebenenfalls auch Kläranlagen-Betreibern zur Verfügung zu stellen. Während eines Einfahrbetriebs wurden die Prozessparameter und die Reinigungsleistung der Versuchsanlage in einer jeweiligen Versuchsreihe ermittelt.
Die Versuchsanlage startete und beendete die Phasen eines Zyklus zeitgesteuert, wurde ohne montierte Messtechnik betrieben und vom Bachelorant betreut. Für den Neubau dieser Versuchsanlage, welche auf der Kläranlage Mendig für den Einfahrbetrieb aufgestellt wurde.
Hauptbestandteile der Anlage sind der IBC, welcher als Reaktor genutzt wurde, ein Seitenkanalverdichter mit Stahlverrohrung in den IBC mit 4 Plattenbelüftern, eine Zulaufpumpe, ein elektronisch gesteuertes Ablaufventil und ein Schaltkasten zur Steuerung der Anlage.
Während der Versuchsreihen wurden Betriebsparameter angepasst und Eliminationsleistungen von über 80% erreicht. Bei einem Zulauf von rd. 1 m³/d reinigt die Anlage eine Stickstofffracht von umgerechnet 11 EW.
Für eine Schlammwasserbehandlung sollte die Anlage neben dem Belüftungssystem, bestehend aus Plattenbelüfter und einem Seitenkanalverdichter, in der Messtechnik mit mindestens einem Sauerstoffmessgerät ertüchtigt werden.
Mit der Ableitung der Kennzahlen für großtechnische Anlagen ergab sich das dreifache Reaktorvolumen zu dem, welches bei gleicher Belastung nach dem gängigen Regelwerk bestimmt wurde. Es wird jedoch mit den Ertüchtigungen der Versuchsanlage und bei einer längeren Adaptionszeit eine höhere Reinigungsleistung und ein daraus resultierend kleineres Volumen erwartet.