Kläranlage: in groben zügen besteht die kläranlage aus der vorklärung, der biologischen reinigung und der nachklärung
Kläranlage: In groben Zügen besteht die Kläranlage aus der Vorklärung, der biologischen Reinigung und der Nachklärung. Im Großbecken bleiben größere Gegenstände hängen, im Feinrechen Fremdkörper bis etwa Streichholzgröße. Im Sandfang sinken schwere Stoffe bis zur Größe kleiner Steinchen zu Boden und werden herausgeholt. In der Vorklärung setzen sich im Wasser schwebende Feststoffe am Boden ab und werden als Schlamm aus dem Becken geräumt. Noch in den 50er Jahren beschränkte sich die Abwasserreinigung auf diese mechanische Klärung. Mechanische Reinigung ist ohne großen Aufwand möglich.
Die ungelösten Schmutzstoffe im Abwasser setzen sich nämlich von alleine ab. Die biologische Klärung beruht auf dem gezielten Einsatz von spezialisierten Bakterien, die sich in den sogenannten Belebungsbecken von gewässerbelastenden Stoffen ernähren: Je nach biochemischem Milieu sind sie in der Lage, Kohlenstoffe, Phosphor und Stickstoff aus dem Abwasser zu entfernen. Da sich in der biologischen Stufe die Bakterien stark vermehrt haben, werden sie in der Nachklärung als sogenannter Belebtschlamm aus dem Abwasser entfernt. Die Nachklärung ist im Grunde eine Spezielle Form der mechanischen Reinigung.
Häufigere Anwendung findet das Mischsystem. Dabei werden alle Abwasser in einem Hauptrohr gesammelt und zur Kläranlage weitergeleitet.
In beiden Systemen, sind sogenannte Stauräume oder Regenüberlaufbecken integriert. Diese haben die Aufgabe, bei starken Regengüssen, eine kurzfristig anfallende Überflutung aufzuhalten. Bei extrem anhaltendem Regen, können auch solche Stauräume überfordert sein, was dazu führt, dass die Kläranlage mehr Schmutzwasser bekommt, wie sie verarbeiten kann. Das hat wiederum zur Folge, dass mehr schlecht gereinigtes Wasser in den Vorfluter (Bäche, Flüsse, Seen) zurückgeführt wird. Über die Kanalisation, wird das Schmutzwasser in das
Pumpenhebewerk:
weitergeleitet. In einem Zulaufbecken ist ein Hebewerk angebracht, dass das ankommende Schmutzwasser bis zu 7 m nach oben befördert, um das nötige Gefälle für die folgenden Reinigungsstufen zu erhalten.
Dieses Hebewerk besteht
z. B. aus einer Wasserförderschnecke, die das Abwasser buchstäblich in die Höhe schraubt.
Anschließend läuft das Schmutzwasser über einen Rechen, der dafür sorgt, dass alle mechanischen Verunreinigungen über 6 mm Größe, abgesondert werden.
Der Wassergehalt der abgesonderten Masse wird über eine Presse auf 15 % reduziert, in Müllcontainern gesammelt und wie normaler Haushaltsmüll in der Müllverbrennungsanlage entsorgt. Das Schmutzwasser wird nun nach der mechanischen Grobreinigung in ein belüftetes
Langsandfangbecken:
eingeleitet.
Ein solches Langsandfangbecken ist 20 m lang, und senkt die Fließgeschwindigkeit des Abwassers. Diese Herabsetzung der Fließgeschwindigkeit, hat zur Folge, dass sich die schwereren mechanischen Fremdkörper am Grund des 2,80 m tiefen Beckens ablagern. Zusätzlich wird über Düsen, Luft im oberen Teil des Beckens eingebracht. Durch diese Luft entsteht eine Rotationsbewegung, die zum einen das Absinken der Fremdkörper wie Sand oder Kies unterstützen soll, und zum anderen bilden sich durch den dadurch entstehenden Überschuß an Sauerstoff Fettpolster, die an der Wasseroberfläche in Klumpenform schwimmen. Diese bestehen aus allen Stoffen, die einen leichteren spezifischen Gewichtsanteil als Wasser haben. Um zu erreichen, dass sich die Fettpolster bilden können, muss dass Wasser von der einströmenden Preßluft beruhigt werden.
Dies geschieht durch Schwemmbleche, die ca. 1/3 der Wasseroberfläche für den belüfteten Teil und 2/3 für die Fettabsonderung abgrenzt.
Der am Beckengrund angesammelte Sand wird über ein Räumblech behutsam in einen Sandfang befördert. Von diesem Sandfang wird der Sand in den Sandwäscher gepumpt, der noch einmal eine mechanische Absonderung von Teilchengrößen bis 1 mm vornimmt. Der dabei entstehende Sand wird vor allem zur unterirdischen Kabelverlegung verwendet.
Die an der Wasseroberfläche schwimmende Fettpolster werden ebenfalls durch einen Räumer in ein Auffangbecken geschoben.
Das angesammelte Fett wird entweder über eine Pumpe in den Zulauf vor dem Rechen gepumpt, wo es am Rechen ausgesondert wird und in den „Haushaltsmüll“ gelangt, oder per Hand abgeschöpft und in dem Faulturm gebracht.
Faulturm:
Die im abgelagerten Schlamm lebenden Fäulnisbakterien bauen organische Verbindungen ab wie z. B. Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße usw. Als Produkt dieses Fäulnisprozesses entstehen Aminosäuren, Fettsäuren und Alkohole, die wiederum den Methanbakterien als Nahrung dienen. Neben Ammoniak und Kohlenstoffdioxid entsteht auch Methan.
Dieses Methangas ist wirtschaftlich nutzbar und dient der Kläranlage als Energieversorgung. So wird z. B. der Faulturm auf 37° C aufgeheitzt, um den Fäulnisprozess im Gang zu halten. Der Rest wird in das öffentliche Gasnetz eingespeißt.
Das Vorklärbecken:
Das Vorklärbecken dient jetzt noch einmal zur mechanischen Absonderung feinster Teilchen die absinken oder auch an der Oberfläche schwimmen.
Die Trennung erfolgt auf die gleiche Art und Weise wie im Langsandfang, nur mit erheblich langsamerer Fließgeschwindigkeit (0,7 m / sec.) Der Räumer bewegt sich nur noch mit einer Geschwindigkeit von 1 cm / sec. Die am Beckengrund sich ablagernden Substanzen, die überwiegend aus organischen Materialien bestehen, bilden einen sogenannten Primärschlamm, der sich nach der Räumung im Pumpensumpf ansammelt und direkt in den Faulturm befördert werden.
Hier endet die mechanische Abwasserreinigung. Im Abwasser befinden sich jetzt noch ca. 2/3 der Verschmutzung in gelöster Form, die nun biologisch abgebaut werden.
Hierzu wird das mechanisch gereinigte Abwasser in das sogenannte
biologisches Belebungsbecken:
weitergeleitet. In diesem belebten Becken befinden sich Milliarden von Bakterien und anderen Kleinstlebewesen, wie z. B. Pantoffeltierchen oder andere Einzeller. Diese Lebewesen bilden den Belebtschlamm (Flocken von organischen Teilchen) und bauen die im Belebtschlamm sich befindlichen Organismen in körpereigene Substanzen um, die wiederum ausgeschieden werden und sich am Boden ablagern.
Die meisten Bakterien im Belebungsbecken sind aerobe Bakterien, was bedeutet, das sie Sauerstoff benötigen um zu leben.
Da in dem Belebungsbecken nun aber viele Milliarden Bakterien sich angesammelt haben, würde das Abwasser sehr schnell umkippen, da die aeroben Bakterien nicht genug Sauerstoff hätten. Um dies zu vermeiden, wird über eine Druckluftbelüftung Sauerstoff in das Becken zugeführt.
Neben der Sauerstoff angereicherten Zone (Nitrifikation), wird in dem Belebtbecken auch eine Sauerstofffreie Zone eingerichtet, die Mikroorganismen zum Leben erwecken, die keinen Sauerstoff zum Leben benötigen (anaerobe Bakterien) und Stickstoff abbauen. Diesen Vorgang nennt man Denitrifikation.
Um dem Abwasser zusätzlich Nährstoffe zu entziehen, werden Fällmittel zugeführt. Fällmittel bestehen aus Eisen – III – Chlorid oder Aluminiumsulfat und sind Abfallprodukte aus der Metallindustrie.
Diese Fällmittel binden die im Belebtschlamm sich befindlichen Phosphate und werden ebenfalls wiederum dem Faulturm zugeführt. Der Abbau der Ablagerungen im gesamten Belebungsbecken, wird wieder über einen Räumer vorgenommen, der den Belebtschlamm wiederum in ein
Nachklärbecken:
transportiert. Dort werden die Bakterien vom gereinigten Wasser auf der selben physikalischen Grundlage wie im Vorklärbecken getrennt (absetzen des Belebtschlamms). Der sich am Beckengrund angesammelte Sekundärschlamm wird nun zu 2/3 wieder in das Belebungsbecken zurückgeführt, um eine sogenannte Belebungsimpfung im biologischen Becken vorzunehmen. Der Rest wird in den Faulturm gepumpt. Das im Nachklärbecken befindliche gereinigte Wasser wird nun durch Leitbleche von der Oberfläche direkt in den Vorfluter geleitet.
Der im Faulturm angesammelte Klärschlamm stellt ein echtes Umweltproblem dar. Nur wenn die Schadstoffgehalte in diesem Schlamm den Anforderungen entsprechen, kann eine Entsorgung auf einem Landwirtschaftlich genutztem Acker erfolgen. Dieser Acker muss vorher einer strengen Bodenkontrolle unterzogen werden und in den darauf folgenden 5 Jahren weiter überwacht werden. Außerdem wird dem Landwirt vorgeschrieben, was angebaut werden darf und was nicht. Vielerorts wird der Klärschlamm deponiert und soll zukünftig unter Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen verbrannt werden.
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