Vergleichende Leistungsbewertung chemischer Flockungsmittel in der Abwasserbehandlung von Molkereien: ein Multi-Kriterien-Entscheidungsansatz

Warum Molkereien und Flüsse zusammenhängen

Hinter jedem Glas Milch oder Stück Käse verbirgt sich ein unsichtbarer Strom verschmutzten Wassers. Molkereien verwenden große Mengen Wasser zum Spülen, Reinigen und Verarbeiten, und dieses Abwasser ist reich an Milchreststoffen, Fetten und Reinigungsmitteln. Wenn es nicht richtig behandelt wird, können nahe Flüsse und Seen schnell an Sauerstoff verlieren und Fisch- sowie andere Lebensformen gefährdet werden. Diese Studie untersucht, wie eine große Molkerei in Bangladesch ihr Abwasser reinigt und wie einfache, kostengünstige Chemikalien diese Reinigung sowohl wirksamer als auch leichter handhabbar machen können.

Wie eine Molkerei ihr Wasser reinigt

Die Forschenden konzentrierten sich auf eine Abwasserbehandlungsanlage, die an eine große Molkerei in der Nähe von Dhaka, Bangladesch, angeschlossen ist. Diese Anlage kombiniert zwei gängige biologische Prozesse: einen, der Mikroben in Gegenwart von Sauerstoff nutzt, und einen, der ohne Sauerstoff arbeitet. Gemeinsam bauen sie die organischen Stoffe ab, die bei der Milchverarbeitung übrigbleiben. Das Team entnahm Wasserproben an Zulauf und Ablauf der Anlage während dreier Jahreszeiten – Monsun, Winter und Sommer – um zu prüfen, ob die Anlage unter wechselnden Wetter- und Produktionsbedingungen stabil arbeiten kann.

Überprüfung, ob das Wasser den Vorschriften entspricht

Zur Leistungsbewertung verfolgten die Wissenschaftler mehrere Standardindikatoren der Wasserqualität. Dazu gehörten Messgrößen dafür, wie viel Sauerstoff das Abwasser beim Abbau verbrauchen würde (BOD und COD), wie viele gelöste Mineralien es enthält (TDS) und wie viele feine Partikel es mitführt (TSS), sowie der Säuregrad (pH). Sie verglichen das behandelte Wasser der Anlage mit neuen nationalen Einleitungsgrenzwerten in Bangladesch. In allen drei Jahreszeiten reduzierte die Anlage BOD und COD konstant um etwa 97–98 % und verringerte gelöste und suspendierte Feststoffe um über 90 %. Der pH-Wert verschob sich vom leicht sauren Zulauf hin zu einem sicheren, neutralen Bereich am Ablauf. Vereinfacht gesagt verwandelte das bestehende Behandlungssystem sehr verschmutztes Molkereiabwasser bereits in Wasser, das die aktuellen Umweltstandards des Landes erfüllt.

Warum ein chemischer Helfer hinzugefügt werden sollte

Selbst bei guter biologischer Behandlung profitieren Anlagen häufig von einer primären Vorbehandlung. In dieser Studie untersuchte das Team einen solchen Schritt auf Basis chemischer Flockung, bei der zugesetzte Chemikalien winzige Partikel und einige gelöste Stoffe zusammenklumpen lassen, sodass sie ausfällen. Getestet wurden drei weit verbreitete, kostengünstige Flockungsmittel – Eisen(III)-chlorid, Eisensulfat und Polyaluminiumchlorid – zusammen mit Kalk, der den Säuregrad anpasst und die Klumpenbildung verstärkt. Mit sogenannten Bechertests, die reale Tanks nachahmen, probierten sie verschiedene Dosiskombinationen und maßen anschließend, wie viel zusätzliche Verschmutzung entfernt wurde. Keine einzelne Chemikalienmischung war für alle Schadstoffe am besten, was ein praktisches Dilemma schafft: Welche Option sollte eine Anlage wählen, wenn sie mehrere Wasserqualitätsprobleme gleichzeitig kontrollieren will?

Entscheidungshilfen den Favoriten bestimmen lassen

Um dieses Dilemma zu lösen, griffen die Forschenden auf Instrumente der Entscheidungswissenschaft zurück, sogenannte Multi-Kriterien-Entscheidungsmethoden. Anstatt jede Chemikalienkombination an einer einzigen Kennzahl zu messen, gewichten diese Methoden die Leistung über mehrere Ziele gleichzeitig – in diesem Fall die Verbesserung von BOD, COD, TDS und TSS. Das Team wendete drei verschiedene Rangfolgetechniken an, jede mit einem anderen mathematischen Ansatz, wobei alle vier Verschmutzungsmaße gleich gewichtet wurden. Bemerkenswerterweise zeigten alle drei Methoden denselben Sieger: eine Mischung aus Kalk und Eisensulfat, jeweils 100 Milligramm pro Liter. Diese Kombination entfernte etwa 94 % BOD, 86 % COD, 52 % gelöste Feststoffe und 94 % suspendierte Feststoffe und bot damit eine starke, ausgewogene Leistung statt nur in einer Messgröße zu glänzen.

Was das für saubereres Wasser und bezahlbare Behandlung bedeutet

Für Nichtfachleute lautet die Kernbotschaft: Relativ einfache Chemie, geleitet von sorgfältigen Vergleichsverfahren, kann die Abwasserbehandlung von Molkereien sowohl sauberer als auch verlässlicher machen. Die bangladeschische Anlage erfüllt bereits strenge nationale Vorgaben, doch die Hinzufügung einer optimierten chemischen Vorbehandlung – insbesondere Kalk zusammen mit Eisensulfat in der identifizierten Dosis – kann die biologische Reinigung entlasten und eine Sicherheitsreserve schaffen, falls die Produktion steigt. Die Studie zeigt, dass Anlagenbetreiber statt zu raten oder sich auf eine einzelne Schadstoffkennzahl zu fokussieren strukturierte Rangmethoden nutzen können, um das chemische Rezept auszuwählen, das Flüsse und Gemeinschaften am besten schützt und zugleich erschwinglich und praktikabel im Betrieb bleibt.

Zitation: Al Jobair, A., Kwoshik, M.M.K., Ahmed, T. et al. Comparative performance evaluation of chemical coagulants in dairy wastewater treatment: a multi-criteria decision-making approach. Sci Rep 16, 13097 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42339-9

Schlüsselwörter: Abwasser aus Molkereien, Flockungsbehandlung, Industrie in Bangladesch, Einleitungsstandards, Entscheidungsmethoden