Kläranlage

Vom Schmutzwasser der Kommune und Industrie zum Reinwasser der Saale

Über ein weitverzweigtes Abwasserdruckrohrleitungsnetz fließen pro Tag zwischen 4.500 – 16.500 m³ Schmutzwasser in die Kläranlage ein.

Der Abwasserzulauf aus dem Druckrohleitungsnetz

Das Abwasser der Kommune und die Fäkalien aus Sammelgruben und Kleinkläranlagen werden in den Rechenanlagen von Grob- und Faserstoffen wie Plastik und Textilien befreit. Die organischen Anteile werden herausgewaschen, in der Rechengutpresse entwässert und in Kompostieranlagen verwertet.

In der nächsten Stufe der mechanischen Vorklärung fließt das Abwasser in ein Kombinationsbecken, das aus belüftetem Sandfang und Leichtstoffabscheider besteht. Hier setzen sich die schweren mineralischen Stoffe (Sand, Feinkies und kleine Metallteile) ab, während die Fäkalstoffe durch Belüftung in der Schwebe gehalten werden und die Leichtstoffe (Öl, Fett, Benzin) aufschwimmen. Der Sand wird über einen Sandklassierer abgeschieden und in Kompostieranlagen verwertet.

Sandfang (links) und Leichtstoffabscheider (rechts)

Nach diesen ersten beiden mechanischen Hilfsstufen sind all die Stoffe entfernt, die die weitere Reinigung und die Schlammfaulung empfindlich stören würden.

Das Abwasser wird nun in die Vorklärbecken geleitet. Die Fließgeschwindigkeit wird vermindert, der Abwasserstrom beruhigt sich, so dass sich Schlamm und Fäkalienstoffe am Beckenboden absetzen und leichte Stoffe aufschwimmen. Ein Bodenräumschild schiebt die abgesetzte Masse in einen Schlammschacht. Automatisch wird dieser Primärschlamm in das Rohschlammbecken befördert, während die aufschwimmenden Stoffe durch ein Schwimmschlammschild  abgezogen werden. Diese mechanische  Reinigung reduziert die organische Verschmutzung des Abwassers um rund 20 - 25 %.

Vorklärbecken mit Schwimmschlammschild

Vor der biologischen Reinigungsstufe wird das Abwasser aus der Weizenstärkeproduktion zugeführt und gelangt so vermischt auf zwei biologische Reinigungsstraßen.

Im Belebtschlamm nehmen zahllose Mikroorganismen die organischen Schmutzstoffe als Nahrung auf und scheiden sie als einfache organische Verbindungen, mineralische Stoffe und Gase aus. Um den dafür notwendigen Sauerstoffgehalt von 3 – 3,5 mg/l sicherzustellen, bringen Porenscheibenbelüfter, von Sauerstoffelektroden gesteuert, Luft in die Belebungsbecken ein. Hier werden auch die Stickstoff- und Phosphorverbindungen in zwei Stufen reduziert.

Die Doppelte Biologische Reinigungsstraße

Bei der „Nitrifikation“ wandeln Bakterien (Nitrifikanten) Ammoniumstickstoff in Nitratstickstoff um. In der zweiten Stufe, der „Denitrifikation“, wandeln spezielle Bakterienarten (Denitrifikanten) den Nitratstickstoff in gasförmigen Sauerstoff und Stickstoff um. Der Stickstoff entweicht in die Atmosphäre, den Sauerstoff brauchen die Bakterien zum Leben. Wieder andere Bakterien lagern Phosphate in ihren Körper ein und sorgen so für die biologische Phosphorverminderung. Zusätzlich zur normalen Phosphateliminierung wird durch chemische Fällung Eisen(III)chlorid am Ablauf der Biologie dosiert um noch eine bessere Phosphorverminderung zu gewährleisten.

Nun fließt das Gemisch aus gereinigtem Abwasser und Belebtschlamm von den Belebungsbecken in die Nachklärbecken. Hier setzt sich die Biomasse ab und wird in die Vorlagebehälter der Schlammverwertung und damit zurück in den biologischen Kreislauf gepumpt.

Zulauf zum Vorklärbecken

Ob Schmutzabbau, Stickstoffumsetzung oder Phosphoreliminierung – all diese Vorgänge sind der Selbstreinigungskraft gesunder, natürlicher Gewässer nachempfunden und finden im Klärwerk unter optimierten Bedingungen statt.

Am Ende durchläuft das abgeschiedene Rohwasser der Nachklärung eine Flockungsfiltration. Diese letzte Reinigungsstufe sichert die Einhaltung aller wasserwirtschaftlich geforderten Grenzwerte.

Der Primärschlamm aus der Vorklärung und eingedickter Überschussschlamm aus der Nachklärung werden als Rohschlamm in den Faulbehälter gepumpt.

Im Laufe des Faulprozesses wird bei jeder Beschickung  ausgefaulter  Schlamm verdrängt und in den Nacheindicker abgelassen. Die Schlammfaulung oder Schlammstabilisierung ist ebenfalls ein biologischer Prozess, der aber im sauerstofffreien Milieu abläuft. In mehreren Stufen werden die organischen Schlammanteile (Kohlenstoffverbindungen) durch spezielle Bakterien in Säuren, Wasser und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt. Die organischen Säuren, etwa Fett- und Buttersäure, werden von Methanbakterien als Nahrung angenommen und in Methan, Wasser und einfache Verbindungen zerlegt. Bestimmte Rahmenbedingungen stellen eine optimale Faulung sicher: pH-Wert 7-7,5, konstante Temperatur von 33-38°C und intensive Durchmischung. Die Ausfaulzeit beträgt rund 20 bis 25 Tage. Dabei wird der organische Anteil des Schlamms auf ca. 50% reduziert.

Das Nachklärbecken

Dem anfallenden Klär- und Faulgas (65-75% Methan, 25-35% CO2 und 1-2% andere Gase) wird in der Entschwefelungsanlage der Schwefelwasserstoff (H2S) entzogen. Kies- und Keramikfilter entfernen Verschmutzungen. Im Gasbehälter werden Schwankungen der Gasmenge ausgeglichen, so dass eine gleichmäßige Klärgasnutzung für das BHKW und den Heizkessel gewährleistet ist.

Der ausgefaulte Schlamm hat einen Trockensubstanzgehalt (TS) von  3-4 % und wird, wenn er den Bedingungen der Klärschlammverordnung entspricht, größtenteils landwirtschaftlich oder in Kompostieranlagen verwertet. Bevor der Schlamm die Kläranlage verlässt, wird er über Zentrifugen entwässert und auf einen TS-Gehalt von 25 % gebracht. Damit wird der Schlamm transportfähig.