Schlammentwässerung und Wasserbindevermögen

Zunächst liegt Rohschlamm als Substrat vor 1. Durch Umsetzung abbaubarer organischer Anteile entstehen Kohlendioxid (CO₂), das mit gelöstem Hydrogencarbonat (HCO₃^-) 2 im thermodynamischen Gleichgewicht steht, Ammonium (NH₄⁺) 3 sowie Methan (CH₄) 6. Ammonium steht im Gleichgewicht mit Ammoniak (NH₃); bei üblichen pH-Werten ist das Gleichgewicht weit zum NH₄⁺ verschoben. Bei hohem pH-Wert (>8,0), hoher Temperatur und hoher N-Konzentration im Schlamm kann allerdings eine erhebliche NH₃-Konzentration auftreten. Da NH₃ toxisch auf die Anaerobbakterien wirkt, kann es zu einer Hemmung des Faulprozesses oder sogar zu seiner Vergiftung kommen (Kapp 1984).

Der überwiegende Teil des gebildeten CO₂ wird gemeinsam mit dem Methan als Gas ausgetragen, der Rest bleibt gelöst, überwiegend als HCO₃^-. Zusammen mit dem NH₄⁺ bildet es das primäre Ammonium-Hydrogencarbonat-Puffer-system 4, das maßgeblich ist für die Einstellung des pH-Werts im neutralen bis schwach alkalischen Bereich 5.

Die Ionenkonzentration, gemessen als elektrische Leitfähigkeit, beeinflusst bereits die Entwässerbarkeit 7. Bei sehr hohen Leitfähigkeiten kann die Flockenbildung beeinträchtigt werden, wobei die Ionenart zu berücksichtigen ist. Auch pH-Werte über 7,5 führen zu einer Beeinträchtigung der Flockenbildung, was den FHM-Bedarf erhöht.

Höhere ortho-Phosphat-Konzentrationen (PO₄^3-) 8 entstehen durch die Spaltung von biologisch und chemisch gebundenen Polyphosphaten. Bei PO₄-P-Gehalten von über 50 mg/ l in Verbindung mit Ca²⁺ und Mg²⁺9 kann es zu störenden Ausfällungen, insbesondere von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) kommen.

Durch den Abbau der Substrate, insbesondere des Überschussschlamms, entsteht ein mehr oder weniger ausgeprägtes kolloidales und stark wasserbindendes System 10, insbesondere aus Proteinen und Polysacchariden. Die Wasserbindung solcher Hydrogele wird durch PO4^3-8 und einen hohen pH-Wert  5 erhöht.

Eine Erhöhung der Wasserbindung und somit Verschlechterung der Entwässerbarkeit kann auch durch die Ausfällung von Calciumhydroxophosphaten (8 + 9) entstehen. Diese anorganischen Salze können ebenso wie Eisen- oder Aluminiumhydroxide größere Mengen Hydratwasser binden.

Bei verstärkter biologischer Phosphatelimination ist das Wasserbindevermögen größer 13 und die Entwässerbarkeit schlechter 14.

Die Wirkung der organischen Feststoffe 11 und der anorganischen Feststoffe 12 auf das Entwässerungsverhalten ist primär physikalischer Art. Von Bedeutung sind das spezifische Gewicht, die Hydrophobie der Oberflächen sowie die Form und Größe der Schlammpartikel.

Durch das komplexe Zusammenwirken der einzelnen Parameter und die Instabilität der Gleichgewichte ist das System hochsensibel und dynamisch. Wird z. B. Rohschlamm stärker eingedickt, hat das Auswirkungen auf das Puffersystem, den pH-Wert und auf das Wasserbindevermögen; es kann auch zu unerwünschte Ausfällungen kommen.