Biologische Reinigung
Die biologische Reinigung entspricht der natürlichen Selbstreinigung von Gewässern. In Deutschland werden 97 % der kommunalen Abwässer nach dem höchsten Standard behandelt, der biologischen Behandlung mit Nährstoffelimination entsprechend der EU-Kommunalabwasserrichtlinie (wie im Folgenden beschrieben). In den meisten Ländern gibt es jedoch teilweise erheblichen Nachholbedarf.
Im Belebungsbecken nehmen zahllose Mikroorganismen (Bakterien, Ein- und Mehrzeller, Urtierchen etc.) - in ihrer Gesamtheit als Belebtschlamm bezeichnet - die organischen Schmutzstoffe als Nahrung auf und wandeln diese durch ihre Stoffwechseltätigkeit in einfache organische Verbindungen, mineralische Stoffe und Gase um. Bei ihrem Lebensprozess benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff, der durch Belüfter eingetragen werden muss. In dieser aeroben Stufe findet auch die Nitrifikation statt.
Der darauf folgende, anoxische Verfahrensschritt ist die Denitrifikation, die Entfernung von Stickstoff aus dem Abwasser durch Umwandlung des im Nitrat (NO3−) gebundenen Stickstoffs zu molekularem Stickstoff (N2) und zu Stickoxiden. Hierzu werden spezielle Bakterien eingesetzt. Um die Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen optimal sicherzustellen, können mit einer Likusta C-Quellendosierung Kohlenstoffsubstrate wie Essigsäure oder Alkohole in exakt definierten Mengen in das Abwasser dosiert werden.
In großen Nachklärbecken setzt sich der Belebtschlamm ab und wird teilweise in das Belebungsbecken zurückgeführt (Rücklaufschlamm, Impfschlamm), um das Bakterienvolumen im Belebungsbecken zu ergänzen. Der Rest (Überschussschlamm, Restschlamm) wird eingedickt und zusammen mit dem Primärschlamm ggf. in einem Faulturm unter Entstehung von Biogas (Faulgas = Methan + CO2) anaerob vergärt.
Die biologisch abbaubaren organischen Verbindungen werden auf diese Weise um über 90 % verringert, das geklärte Abwasser weist jedoch zumeist noch einen hohen Gehalt an Phosphat auf.