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Klärtechnik im Detail

Der zentrale Zulaufpunkt jedes Kanalsystems ist die Kläranlage. Die Anlage des Verbandes befindet sich in Wächtersbach am Ende des Industriegebietes. (Adresse) Durch den Einsatz von moderner Reinigungstechnik wird hier aus schmutzigen Abwasser sauberes Wasser gemacht.
Das Endprodukt wird der naheliegende Kinzig zugeleitet. Die Anlage arbeitet nach dem Prinzip der Belebung mit gemeinsamer Schlammstabilisierung.
Weitergehende Verfahren sind dabei die Nitrifikation und Denitrifikation. Diese gewährleisten einen sicheren Abbau von Kohlenstoff und Stickstoff. Der eingetragene Phosphor wird sowohl biologisch in Prozess, als auch chemisch über die Zugabe von Fällmittel abgebaut. Der abgezogene Klärschlamm wird über eine Zentrifuge entwässert und sowohl landwirtschaftlich als auch Thermisch (Verbrennung) verwertet.

Hier einige Zahlen und Fakten eines aktuellen Kläranlagenjahres:

Technische Daten

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Ausbaugröße 30.000 EW (Einwohnerwerte)
Derzeitige Belastung: ca. 24.500 EW
Jahresabwassermenge: ca. 5.145.000 m3/a
Jahresschmutzwassermenge: ca. 3.094.146 m3/a
Maximale Zulaufmenge: Qmax: 340 l/s
Stromverbrauch: ca. 900.000 kWh/a
davon Eigenerzeugung Solar: ca. 30.000 kWh/a

 

Abfälle

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Rechengut: 50 to/a
Sandfanggut: 100 to/a
Klärschlamm: 2.100 to/a

 

Hier einige Zahlen und Fakten eines aktuellen Kläranlagenjahres:

Derzeitige staatliche Überwachungswerte (Stand 01.07.2017)

Ammonium (NH4-N)6,0mg/l
BSB515mg/l
CSB (O)30mg/l
Nges anorg.6,0mg/l
Phosphor (P) ges0,7mg/l
pH-Wert6,5-8,5

Nachfolgend eine detaillierte Beschreibung der baulichen Anlagen und der Verfahrensstufen.

1. Regenüberlaufbecken I Süd
Das Regenüberlaufbecken I Süd dient zur Rückhaltung bei Regenwetterabflüssen aus dem Kernstadtgebiet Wächtersbach und aus dem Stadtteil Aufenau. Dieses Rechteckbecken mit fast 2.600 m³ Inhalt speichert bei einsetzenden Regenereignissen das abfließende Abwasser und gibt diese mit einer gesteuerten Abflussmenge von 110 l/s an das Klärwerk ab. Die darüber hinaus anfallenden Regenwassermengen werden nach Vollfüllung des Beckens direkt in die Kinzig abgeleitet.

2. Regenüberlaufbecken II Vogelsberg
Das Regenüberlaufbecken II Vogelsberg erhält den Gesamtzufluss der Abwassermengen aus dem Verbands-gebiet, mit Ausnahme der im Becken I zufließenden Mengen. Die Funktion ist ähnlich der des RÜB Süd.

3. Fäkalienannahmestation
Aus dem Verbandsgebiet werden nach wie vor noch Fäkalien von einzelnen Abwasseranfallstellen, die noch Hausklärgruben betreiben, aufgenommen. Das Abwasser wird hier gestreckt über eine Einlassstelle in das Abwassernetz eingebracht. Die Fäkalienannahme erfolgt unter Sichtkontrolle eines Mitarbeiters der Kläranlage.
Regelmäßig werden auch Abwasserproben des angelieferten Abwassers genommen, um Quantität und Belastung festzustellen. Das angelieferte Abwasser wird gesondert den jeweiligen Erzeugern berechnet.

4. Schneckenhebewerk
Das Abwasser aus dem Einzug des Verbandes wird über zwei Hauptzuleitungsstränge dem Klärwerk zugeführt. Für das Heben des zum Teil in großer Tiefe ankommenden Abwassers sind jeweils zwei getrennte Abwasserhebewerke in Betrieb. Das Abwasser wird mit Schneckenpumpen von der Sohle des ankommenden Kanals auf das Niveau des Klärwerksgeländes angehoben, um von dort aus in freiem Gefälle durch die Abwasserkläranlage zu fließen.
Für den Hauptzufluss mit bis zu 250 l/s ist das Abwasserhebewerk Vogelsberg zuständig. Hier werden mit zwei Schneckenpumpen mit einer Leistung von je 125 l/s die Abwässer aus dem Bereich Vogelsberg auf das Anlagenniveau gehoben. Die Schnecken sind rund 13,50 m lang, haben einen Durchmesser von 95 cm und überwinden eine Höhe von rd. 7 m.
Auf das gleiche Niveau wird das Abwasser in dem direkt daneben liegenden Hebewerk für den Bereich Wächtersbach- Innenstadt und Aufenau angehoben. Hier sind zwei Schnecken mit einem Durchmesser von 65 cm, einer Länge von 10,50 m und einer Leistung von 70 l/s je Schnecke zuständig für das Überwinden einer Höhe von 5 m. Die Schnecken sind durch Steuerungseinrichtungen im Schneckenhebewerk so gestaltet, dass sie mehrere Leistungswerte bis zu der Gesamtleistung von 340 l/s erbringen können. Die Schnecken sind darüber hinaus so geschaltet, dass sie je nach Wasseranfall, z. B. bei Regenwetter nur zeitweise laufen oder aber bei Regenwetter alle vier zur gleichen Zeit.

5. Rechen- und Sandwaschanlage
Nachdem das Abwasser auf dem Geländeniveau in einer Rechteckrinne angekommen ist, fließt es durch einen Rechen, der mit einer Spaltweite von 6 mm dafür sorgt, dass alle groben und festen Bestandteile des Abwassers aus diesem abgeschieden werden. Der Rechen fördert durch seinen Umlaufbetrieb das Rechengut in einen Vorlagetrichter, von wo es aus über eine Pressstrecke, der sogenannten Rechengutwaschpresse, gefördert wird. Dort wird das Rechengut von dem Wasseranteil weitestgehend befreit und über eine Druckzone in einen Rechengutcontainer abgeworfen. Der Rechengutcontainer wiederum wird nach Füllung in einen Zwischenlager-bunker bis zum Abtransport zwischendeponiert.

6. Sand- und Fettfang
An die Rechenanlage schließt sich ein sogenannter Langsandfang an, in dem das anfallende Abwasser jetzt beruhigt wird. Durch Belüftung mit Luftsauerstoff trennen sich die schweren im Sand noch befindlichen Bestandteile, die kleiner als 6 mm sind vom Wasser und sinken auf die Sohle ab. Durch ein Räumschild wird dieser Sand kontinuierlich zu einer Sandfangpumpe geräumt und dort in den sogenannten Sandglasierer abtransportiert, der im Rechen- und Sandfanggebäude aufgestellt ist. In dieser Sandwäsche wird der Sand vom Wasser getrennt. Dies geschieht in einem Zyklonbehälter eingesetzten Verfahren durch Belüftungs- und Bewegungsenergie. Das Abwasser, das zurückbleibt, wird wieder in den Zulauf zurückgeleitet. Der feine Sand wird über einen Schneckenaustrag in ein dann außerhalb liegenden Sandbunker abgeworfen. Dieser Sand wird zur Entsorgung dann mittels Container abtransportiert und in Kompostierungsanlagen aufgearbeitet. Neben der Sandausscheidung findet im Sandfangbereich auch eine Abscheidung von Fettbestandteilen statt. Da dieser leichter als Wasser sind, schwimmen sie automatisch oben auf der Wasseroberfläche auf. Durch die geometrische Gestaltung dieses Fettfangs wird dieses Fett an einer Seite dieses Beckens angeschwemmt und dort über einen Oberflächenräumer kontinuierlich in den sogenannten „Fettfangschacht“ verbracht. Dieser Fettfangschacht ist transportabel ausgebildet und wird mittels Container zusammen mit dem Rechengut entsorgt.

7. Zulaufmessung
Am Ende der Rechenanlage ist eine Zulaufmessung installiert, über die die regelmäßigen Zulaufmengen über 24 Stunden dokumentiert werden.

8. Regenwasserpumpwerk
Zum biologischen Teil der Kläranlage können aus bemessungstechnischen Gründen nur 320 l/s zugeleitet werden. An dem Regenwasserpumpwerk kommen jedoch aufgrund der Zulaufmengen der vorgeschalteten Anlagen 340 l/s an. Im Regenwetterfall kann deshalb mit 2 Tauchpumpen, die wechselseitig in Betrieb sind, eine Abwassermenge von 20 l/s in das Regenüberlaufbecken III abgeleitet werden. In der Praxis wird diese Option aber nicht benötigt.

9. Regenüberlaufbecken III (nicht in Betrieb)
Für eventuelle Umbaumaßnahmen verfügbar.

10. Maschinenhaus
In diesem Gebäude sind zwei wichtige Bestandteile des Klärwerksbetriebs untergebracht. Bei Anlageteil 10.1 sind die  Kompressoren für die Erzeugung der Druckluft zur Belüftung der biologischen Kläranlagenteile aufgestellt. Für die Drucklufterzeugung sind drei Drehkolbengebläse installiert. Jedes der Gebläse deckt 1/3 der rechnerisch maximalen Luftmenge ab. Die maximale Luftmenge beträgt 5.850 m³ in der Stunde. Im zweiten Gebäudeteil 10.2 ist die Regelung und Steuerung des Rücklaufschlammstromes untergebracht. Dieser Rücklaufschlamm wird zum Teil wieder in das System zurückgefördert. Ein weiterer Teil wird aus dem System als sogenannter Überschussschlamm entnommen, um dann als Abfall- und Entsorgungsgut beseitigt zu werden.
Zur maschinellen Überschussschlammeindickung ist eine Siebtrommel eingebaut, über die eine Eindickung des Schlammes, d. h. eine Vorentwässerung stattfindet. Zu dieser Vorentwässerung wird dem Schlamm ein Flockungsmittel beigegeben, das eine leichtere Trennung der Schlammpartikel vom Wasser ermöglicht. Des Weiteren sind in dem Maschinenhaus die Schalteinrichtungen für die gesamte biologische Anlage enthalten.

11. Kombibecken
Das Kombibecken als Herz der zentralen Abwasserreinigungsanlage besteht aus einem äußeren Beckenteil, in dem die Belebungsanlage untergebracht ist und einem inneren Beckenteil, der als Nachklärbecken funktioniert. Das Belebungsbecken ist „zweistraßig“ ausgelegt. Daher verlaufen über zwei parallel verlaufende Wege die gleichen Reinigungsabläufe. Die Wege führen jeweils vom zentralen Zulaufpunkt aus rechts oder links herum zu einem gemeinsamen Endschacht. Beide Straßen erhalten dabei jeweils vier Kaskaden, in denen jeweils unterschiedliche Reinigungsvorgänge stattfinden.
In der ersten, unbelüfteten Kaskade finden die sogenannte Denitrifikation und die biologische Phosphat-eliminierung statt. Danach schließt sich eine belüftete bzw. unbelüftete Kaskade an, in der jeweils nach Reinigungsanforderungen oder Zustand des Abwassers eine Belüftung oder eine Nichtbelüftung stattfindet, um die entsprechende Denitrifikation bzw. Nitrifikationsvorgänge zu beeinflussen. In den weiteren beiden nachfolgenden Kaskaden wird jeweils grundsätzlich die Belüftung stattfinden, um die Nitrifikation des Abwassers durchzuführen. Das gesamte Beckenvolumen beträgt in diesem Bereich rd. 7.000 m³. Mit dem Durchlaufen dieser beiden Straßen, die jeweils für Reparatur- oder Wartungsaufgaben auch einzeln in Betrieb sein können, endet der technische Einfluss auf die Abwasserreinigung an einem Überlaufschacht. Dort fällt das Abwasser in einen Trog, der es zu einem Düker hinführt. Über diesen Düker wird das Wasser unter dem Belebungsbecken und unter dem Nachklärbecken hindurch in das Mittelbauwerk transportiert.

 

12. Maschinenhaus
Die Belüftung und Umwälzung im Belebungsbecken erfolgt durch den Eintrag von Sauerstoff, der in dem Kompressoren des Maschinenhauses erzeugt wird, über entsprechende Druckleitungen zu Belüftern, die in Form von ovalen Bauteilen mit etwa 1.200 Stück im Bereich der Sohle der Belüftungskaskaden II, III und IV eingebautsind. Zur Umwälzung in der nichtbelüfteten Kaskade I ist eine Propelleranlage jeweils vorgesehen. Durch den Propellerbetrieb sowie durch die Wasserverdrängung und die Belüftung wird das Abwasser in der Belebungsanlage umgewälzt und die Belebtschlammflocke in Bewegung gehalten. Zur Aktivierung des Reinigungsprozesses wird aus der letzten Kaskade ein Abwasserstrom zu den Becken I und II zurückgefördert. Parallel zu dieser Impfwirkung wird die Hälfte des Rücklaufs des abgezogenen Schlammes aus dem Nachklärbecken wieder dem
Zulauf des Belebungsbeckens zugeführt. Somit wird sichergestellt, dass für den Denitrifikationsvorgang eine ausreichende Schlammmenge im Zulauf des Belebungsbeckens vorhanden ist und für den Nitrifikationsvorgang beginnend am Becken II eine ausreichende Kohlenstoffmenge zur Verfügung steht. Die Anlage ist so gestaltet, dass infolge von Messsonden die Rezirkulationsmenge geregelt werden kann. Gleiches gilt auch für die Rücklaufschlammmenge.

13. Nachklärbecken
Das von der Belebungsanlage über den Düker in das Nachklärbecken verdrängte Abwasser wird hier durch Beruhigung in zwei Medien geteilt. Das Wasser trennt sich von dem mineralisierten Schlammteilchen, die auf den Boden des Nachklärbeckens absinken. Das Wasser fließt in ganz langer Fließbewegung diagonal durch das Becken zu einer an der Außenwand des Nachklärbeckens angeordneten Überlaufrinne, um dort über die Überlaufwanne, die umlaufend angeordnet ist, und an einer zentralen Stelle das Abwasser aus dem Klärwerk heraus in einen Ablaufkanal zur Kinzig führt. Die abgesetzten Schlammpartikel lagern sich auf der Sohle des Nachklärbeckens an und werden mit der umlaufenden Räumereinrichtung in das zentrale Mittelbauwerk geräumt und mittels der hydraulischen Überstandswassermenge zu einem Pumpenvorlageschacht im Maschinenhaus verdrängt. In Abhängigkeit von der Zulaufwassermenge werden bis zu 80 % des ausgeschleusten Schlammes wieder in den Einlauf hinein gefördert, so dass eine Impfung des anfallenden Abwassers zu den erneuten Reinigungsschritten
stattfindet.

14. Ablaufmessschacht
Im Ablaufmessschacht ist eine MID-Messung (Magnetfeld Induktive Durchflussmessung) des Abwassermengenstroms enthalten. Diese Menge kann korrespondierend mit der Zulaufmengenmessung verglichen werden, um den innerbetrieblichen Volumenstrom zu kontrollieren.

15. Phosphatfällmittelstation
In dieser Phosphatfällmittelstation ist die technische Einrichtung zur Dosierung von Fällmittelprodukten eingebaut. Hier handelt es sich um Aluminiumsulfat bzw. Eisen-III-Produkte, die zur Fällung von phosphathaltigen Schlämmen geeignet sind. Diese Mittel werden eingesetzt, um die Restphosphatmengen, die nicht durch die biologische Phosphateliminierung aus dem Abwasser eliminiert werden, zu beseitigen und in den Schlamm zu fällen.

16. Schlammstapelbehälter I (ehemals Aerobe Stabilisierung)
Der entnommene Schlamm aus dem Nachklärbecken wir hier vorläufig zwischengelagert. Eine zusätzliche Stabilisierung ist nicht mehr notwendig.

17. Schlammstapelbehälter II (ehemals Nacheindicker)
Der Schlamm vom Stapelbehälter II wir hier her gepumpt. Dient als Vorlage Behälter für die Schlammentwässerung.

18. Schlammentwässerung
Der mit 4 – 4,5 % Trockensubstanzgehalt noch weitgehend dickflüssige Schlamm-Wassergemisch wird von dem  Schlammstapelbehälter, in den Dekanter übergepumpt. Dekanterzentrifugen nutzen die horizontale Separation um Feststoffe von Flüssigkeiten zu trennen. Dies geschieht durch Hinzugabe von Flockungs- Hilfsmitteln, die eine leichtere Trennung ermöglichen. Diese Flockungshilfsmittel beschleunigen die Sedimentation oder Flotation von suspendierten Feststoffteilchen und
verbessern entscheidend das Entwässerungsverhalten der eingedickten Schlämme. Hierbei handelt es sich um organische, synthetische, hochmolekulare und wasserlösliche Polyelektrolyte auf der Basis von Polyacrylamid. Nach dem Durchlaufen dieses Prozesses hat der Schlamm einen Trockensubstanzgehaltvon 27-29 % erreicht. Der Schlamm ist nun weitestgehend geruchsfrei,  fest in der Substanz und nach Abwurf in den Abtransportcontainer von krümeliger Struktur. Der Schlamm wird derzeit in der Landwirtschaft, in der Kompostverarbeitung und in der Verbrennung im Kraftwerk Staudinger entsorgt.
Das klare Zentrat wird dem Prozess mit dem Zulauf wieder zugeführt.

19. Labor
Im Labor werden abwassertechnischen und Schlamm-technischen Untersuchungen einer Reihe von Parametern
durchgeführt werden. Diese Untersuchung stellt die Eigenüberwachung des Betreibers der Kläranlage nach der Hessischen Eigenkontrollverordnung dar.

20. Betriebsgebäude mit Warte und Sozialräumen
In diesen Gebäuden sind verschiedene Einrichtungen für die Infrastruktur des Klärwerks untergebracht. Das Herzstück dabei ist die Warte mit dem elektrischen Schaltraum, von dem aus alle Prozesse im Klärwerk überwacht, kontrolliert, gesteuert und dokumentiert werden. Des Weiteren sind in diesen Gebäuden eine maschinentechnische Werkstatt, eine elektrotechnische Werkstatt, ein Nassraum für die Schutzkleidung der Mitarbeiter mit Wasch- und Reinigungseinrichtungen für die  Schutzbekleidung enthalten.

21. Sanitärbereich
Im Sanitärbereich des Betriebsgebäudes ist der „Schwarz-Weiß-Bereiche“ für die Mitarbeiter der Kläranlage eingerichtet. Hier wird sichergestellt, dass die Mitarbeiter nur mit Arbeitskleidung im Abwasserbereich (Kläranlage und Kanalnetz). Das bedeutet, dass die Mitarbeiter morgens in Straßenkleidung zur Arbeitsaufnahme im „Weiß-Bereich“ die Straßenkleidung ablegen, über eine Schleuse in den „Schwarz-Bereich“ gehen, um dort die Arbeitskleider anzulegen. Nach Beendigung der Arbeit, aber auch bei Arbeitsunterbrechungen, wird der gegenläufige Weg benutzt. Die Mitarbeiter gehen über den „Schwarz-Bereich“ zur Entkleidung, zum Ablegen der Arbeitskleider in die Schleuse, in der entsprechende Dusch- und Wascheinrichtungen vorhanden sind, in den „Weiß-Bereich“, um dort wieder ihre Straßenkleidung anzulegen. Damit ist sichergestellt, dass ein Verschleppen von Gefahrstoffen vom Klärwerk in die Privatbereiche außerhalb der Kläranlage und in die Privatsphäre nicht erfolgt. Darüber hinaus wird den hohen hygienischen Anforderungen an die Tätigkeit auf den Klärwerken Rechnung getragen, in dem eine klare Trennung zwischen den Bereichen der arbeitstäglichen Tätigkeiten und der Privatsphäre vorgesehen ist.
Weitere Einrichtungen in dem Betriebsgebäude sind ein Betriebsleiterbüro, eine Unterspannungsverteilung der zentralen Stromversorgung sowie ein Sozialraum für die Einnahme der Mahlzeiten mit Kücheneinrichtung und entsprechenden Pausenmöglichkeiten.

22. Lagerhalle
In dieser zentralen Lagerhalle sind Möglichkeiten zur Zwischendeponie des Rechengutes vorgesehen. Darüber hinaus können Materiallagerungen aller Art sowie das Abstellen von Geräten und Ersatzteilen hier stattfinden.

23. Trafo
Zentrale Trafostation für die Versorgung des Klärwerks. Zur Sicherstellung der jederzeitigen Funktionsfähigkeit ist die Kläranlage durch zwei Einspeisemöglichkeiten vom Energieversorgungsunternehmen abgesichert. So besteht eine Möglichkeit aus dem Städtischen Netz direkt versorgt zu werden. Andererseits besteht die Möglichkeit von einer Überlandleitung direkt über die Trafostation eine Versorgung zu erhalten.

24. Erweiterungsmöglichkeit
Die Schlammbehandlung des Klärwerks wurde unter Einbeziehung der bestehenden Einrichtungen auf eine aerobe Stabilisation des Schlammes ausgelegt. Die heute häufig eingesetzte Schlammfaulung wurde aus Gründen der Kosten bisher nicht  vorgesehen, da auch die Größenordnung des Klärwerks in einem Bereich liegt, in dem eine solche technische Lösung nur bedingt wirtschaftlich ist.