Kläranlage

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Das Abwasser der Gemeinde Zetel mit den Ortsteilen Zetel, Driefel, Neuenburg und Astederfeld wird mit Hilfe von 21 Pumpstationen der Kläranlage zugeführt.

Die mechanisch-biologische Kläranlage ist für einen Ausbauwert von 17500 Einwohnerwerten konzipiert und reinigt jährlich ca. 554000 m³ Abwasser.

Der durchschnittliche Trockenwettertageszufluss liegt bei 1540 m³ Abwasser welches im Mittel folgende Belastungen aufweist:

Biologischer Sauerstoffbedarf = 519 mg/l

Chemischer Sauerstoffbedarf = 940 mg/l

Ammonium- Stickstoff = 70 mg/l

Nitrat- Stickstoff = 1 mg/l

Gesamtstickstoff = 95 mg/l

Phosphat - Phosphor = 14mg/l

pH Wert = 7,5 - 8,5

1. Zulauf

Das Abwasser gelangt durch das Zulaufgerinne, in dem sich ein Venturi Messgerät befindet um den Volumenstrom des Zuflusses zu erfassen, in den Zulaufpumpensumpf. Hier befinden sich 3 trockenaufgestellte Abwasserpumpen, (Bild) wobei die Dritte lediglich zum Schutz vor einer hydraulischen Überlastung der Anlage dient.

Sollte sich die Abwassermenge z.B. durch starke Regenfälle drastisch erhöhen, so fördert diese sg. Regenwetterpumpe (Fördermenge = 150 m³/h) das Abwasser in das erste Regenrückhaltebecken, welches durch einen Überlauf mit einem zweiten Regenrückhaltebecken verbunden ist. Auf diese Art können ca. 1000 m³ Abwasser gespeichert werden. Das gespeicherte Abwasser wird an Tagen mit weniger Abwasseranfall durch das Öffnen des Ablassschiebers wieder in den Zulaufpumpensumpf abgelassen.

Die beiden anderen Abwasserpumpen (Fördermenge = jeweils 150 m³/h) fördern den Abwasserstrom in die Kompaktanlage. An dieser Stelle wird das Abwasser einmalig angehoben und durchläuft danach den restlichen Weg durch die Kläranlage im Freigefälle.

2. Mechanische Reinigung

Die erste Reinigungsstufe des Abwassers, die sogenannte mechanische Reinigung erfolgt in der Kompaktanlage (Bild). Hier werden drei unterschiedliche Reinigungsprozesse durchgeführt. Als erstes wird das Abwasser über eine Siebtrommel mit einem 2 mm Spaltsiebkorb geführt. Dadurch werden alle Inhaltstoffe die größer sind als 2 mm, z.B. Papier, aus dem Abwasser heraus gesiebt. Die Reststoffe (Rechengut) werden über eine Entwässerungsschnecke in einen bereitgestellten Container (Bild) transportiert und auf der Mülldeponie entsorgt. Der Jahresanfall an Rechengut beträgt ca. 30 Tonnen.

Das nun von groben Stoffen befreite Abwasser sickert durch das Sieb in die Zone des belüfteten Sandfangs. Dort werden kleine Partikel mit einer Dichte größer 1 kg/ dm³ entfernt. Hierbei wird sich das Absetzen von Stoffen die schwerer sind als Wasser (z.B. Sand), bei geringer Fließgeschwindigkeit zu Nutze gemacht. Die durch die Belüftung des Sandfangebläses entstehenden Turbulenzen verlängern den Fließweg des Abwassers durch die Anlage. So wird die Effizienz gesteigert und gleichzeitig verhindert, dass sich organische Stoffe, welche für die weiteren Behandlungsstufen noch benötigt werden, absetzen. Jährlich fallen ca. 20 Tonnen Sand an. Dieser wird mit einer Förderschnecke in einen zweiten Container transportiert und auf der Mülldeponie entsorgt.

Im nächsten Schritt werden die im Abwasser mitgelieferten Fette entfernt. Dazu ist die Kompaktanlage mit einer Tauchwand versehen. Die Fette schwimmen hinter dieser Wand schwimmen durch Flotation auf und sammeln sich an der Wasseroberfläche. An dieser streift ein Skimmerschlauch an dem die Fette haften bleiben.

Dieser Skimmerschlauch transportiert die Fette so zu einer Sammelkammer, wo sie mit Hilfe einer Exenterschneckenpumpe wieder an den Anfang der Kompaktanlage gepumpt werden. Dort können sie gemeinsam mit dem Rechengut dem System entfernt werden.

Das nun mechanisch gereinigte Abwasser läuft weiter in die biologische Behandlungsstufe.

3. Biologische Reinigung

In der biologischen Behandlungsstufe wird das Abwasser durch Bakterien gereinigt. Die Kläranlage Zetel ist eine nitrifizierende Anlage, in der verschiedene Reinigungsprozesse stattfinden. Dafür müssen unterschiedliche Milieubedingungen erfüllt sein.

Die Anlage hat 3 Belebungsbecken mit einem Gesamtvolumen von 3200m³. Derzeit sind 2 Belebungsbecken außer Betrieb und dienen als Reserve.

Das Abwasser gelangt nach der mechanischen Reinigung in das Belebungsbecken III mit einem Beckenvolumen von 2000m³.

Hier wird es als erstes mit den vorhandenen Bakterien vermischt. Dafür sind in dem Belebungsbecken zwei Rührwerke vorhanden. Durch das Mischen wird aus dem Abwasser Belebtschlamm. Die im Belebtschlamm enthaltenen Bakterien benötigen zur Reinigung des Abwassers abwechselnd ein sauerstoffreiches und ein sauerstoffarmes Milieu. Die benötigten Verhältnisse werden durch verschiedene Messsonden erfasst. Als Parameter werden Temperatur, Ammonium, Nitrat, der Sauerstoffgehalt und das Redoxpotential gemessen und über eine Steuerungssoftware ausgewertet. Dadurch können die Milieubedingungen optimal angepasst und das Belebungsbecken III nach Bedarf über zwei 50 KW Drehkolbengebläse mit Sauerstoff versorgt werden.

Durch das Belüften der Gebläse mit Luftsauerstoff wird Ammonium (NH4) zu Nitrat (NO3) umgewandelt. Dieser Vorgang nennt sich Nitrifikation.

Werden die Gebläse wieder ausgeschaltet beginnt die Denitrifikationsphase. Das entstandene Nitrat (NO3) wird unter Abwesenheit von freiem Sauerstoff von Bakterien über Nitrit (NO2) zu gasförmigen Stickstoff (N2) umgewandelt. Bei der Umwandlung nutzen die Bakterien den im Nitrat (NO3) vorhandenen Sauerstoff zum Leben. Der dadurch entstehende Stickstoff (N2) wird in seinem gasförmigen Zustand an die Umgebung abgegeben.

Für die Nitrifikation/ Denitrifikation und auch für den Abbau von Kohlenstoffen ist neben der Zusammensetzung des Abwassers, der Temperatur, dem pH-Wert des Abwassers

der Gehalt an Bakterien in einem Belebungsbecken ein sehr wichtiges Kriterium. Dieser wird mit der Trockensubstanz gemessen. Die Kläranlage Zetel fährt mit einem Trockensubstanzgehalt von 3-5 g Trockensubstanz (Bakterienmasse) je Liter Abwasser. Der Gehalt der Bakterienmasse wird durch den Überschussschlammabzug reguliert.

Damit ist der Reinigungsprozess im Belebungsbecken III abgeschlossen.

Nach der Umwandlung/Reinigung im Belebungsbecken III muss der Belebtschlamm wieder vom dem gereinigten Abwasser getrennt werden um 1. nur das gereinigte Abwasser weiter zu leiten und um 2. die nötige Bakterienmasse zu erhalten. Dieses geschieht im Nachklärbecken (Bild). Das Becken hat ein Volumen von 1200 m³.

Aufgrund der Aufenthaltszeit von ca. 20 Stunden und einer ruhigen Strömung im Nachklärbecken kann sich die Bakterienmasse vom Belebtschlamm absetzen und wird durch eine stetig fahrende Räumerbrücke zur trichterförmigen Beckenmitte geschoben. Von hier aus wird die Bakterienmasse als Rücklaufschlamm mit Hilfe zweier Rücklaufschlammpumpen (Maximaler Förderstrom jeweils 100 m³/h) in das Belebungsbecken III zurückgeführt. Das klare und gereinigte Abwasser befindet sich an der Beckenoberfläche der Nachklärung und gelangt in eine Überlaufrinne.

3.1 Phosphatfällung

Der Phosphatgehalt im Abwasser wird auf der Kläranlage Zetel auf chemische Weise reduziert. Dafür wird in einem Bunker EisenIIsulfat gelagert, welches über Membranpumpen in den Rücklaufschlamm dosiert und so dem Belebungsbecken III zugeführt wird. Dieses EisenIIsulfat reagiert bei Anwesenheit von freiem Sauerstoff zu EisenIIIsulfat. Dadurch wird im Abwasser gelöstes Phosphat in eine ungelöste Form überführt. Der Vorgang wird auch Fällung genannt. Der ungelöste Eisenphosphatschlamm wird dann mit dem Überschussschlamm entfernt.

4. Weitergehende Reinigung

Die Kläranlage Zetel hat zwei Schönungsteiche (Bild) Das in der Nachklärung vom Schlamm getrennte Abwasser gelangt in den ersten Schönungsteich und fließt weiter über ein Kiesbett in den zweiten Schönungsteich. Dieses Kiesbett dient als Filter um die Abwasserqualität noch weiter zu verbessern. Das ist der Sinn der Schönungsteiche. Das Prinzip beruht auf dem der Selbstreinigungskraft natürlicher Gewässer. Die Aufenthaltszeit in den Teichen beträgt ca. 2 Tage. Danach wird das gereinigte Abwasser in den Vorfluter geleitet. Im Ablauf der Schönungsteiche befindet sich eine IDM- Durchflussmessung um den Ablaufvolumenstrom des gereinigten Abwassers zu erfassen.

Im Auslauf der Kläranlage Zetel weist das gereinigte Abwasser noch folgende Restverschmutzungen auf:

Biologischer Sauerstoffbedarf = 7 mg/l

Chemischer Sauerstoffbedarf = 42 mg/l

Ammonium- Stickstoff = 2 mg/l

Nitrat- Stickstoff = 1 mg/l

Gesamtstickstoff = 6 mg/l

Phosphat-Phosphor = 0,8 mg/l

pH Wert = 6,9-7,1

Daraus ergibt sich ein Reinigungsgrad des Abwassers von:

99 % beim biologischen Sauerstoffbedarf

95 % beim chemischen Sauerstoffbedarf

97 % beim Ammonium- Stickstoff

95 % beim Gesamtstickstoff

95 % beim Phosphat- Phosphor

5.Schlammbehandlung

Der während des Reinigungsprozesses anfallende Überschussschlamm wird der Schlammbehandlung zugeführt. Ziel der Schlammbehandlung ist das Vermindern des Wassergehaltes im Klärschlamm und die Stabilisierung des Klärschlammes. Die Abzweigung des Überschussschlammes aus dem biologischen Reinigungsprozess geschieht nach dem Absetzen des Schlammes im Nachklärbecken. Im Durchschnitt werden täglich ca. 180 m³ Überschussschlamm abgezogen und in das erste Schlammsilo (Volumen = 400 m³) gepumpt. Dieser Vorgang dauert zwischen 3 und 7 Stunden. In der übrigen Zeit wird das Becken nicht gemischt oder gerührt, so dass der Überschussschlamm sich absetzen kann. Das sich daraus bildende Trübwasser wird durch eine Tauchpumpe in der Nachtzeit wieder in den Zulauf der Kläranlage gepumpt. Dadurch wird die Belastung der Kläranlage vergleichmäßigt, denn in den Nachtstunden fließt der Anlage weniger Abwasser zu als tagsüber. Der übrigbleibende Schlamm ist durch das Absetzen voreingedickt und hat nun Trockensubstanzgehalt von ca. 18 g/l (= 1,8 %). Vor dem Absetzen entsprach der Trockensubstanzgehalt ca. 8 g/l (= 0,8 %).

Nach dem Absetzten wird der Schlamm über eine Exenterschneckenpumpe einer Dekantierzentrifuge (Bild) zugeführt. Das Prinzip dieser Zentrifuge beruht auf dem der Zentrifugalkraft. In der Zentrifuge befindet sich eine schnell drehende Trommel. Durch die Drehbewegung wird das sich in dem Schlamm befindliche Wasser (ca. 98 %) nach außen geschleudert und so vom Schlamm getrennt. Um die Wirkung zu verbessern, wird ein Flockungshilfsmittel zugegeben. Dieses bewirkt ein leichteres Zusammenhaften der einzelnen Feststoffpartikel und somit eine leichtere Entfernung des Wassers. Das bei diesem Vorgang anfallende

Trübwasser, welches sehr stark belastet ist, wird ebenfalls wieder in den Zulauf geleitet und durchläuft den gesamten Reinigungsprozess erneut.

Mit der Dekantierzentrifuge der Kläranlage Zetel kann der Schlamm wahlweise Eingedickt oder Entwässert werden. Der Unterschied besteht in dem Grad der Wasserentfernung. Bei der Entwässerung kann ein Trockensubstanzgehalt von 23% erreicht werden, während bei der Eindickung der Trockensubstanzgehalt bei ca. 6 % liegt. Ob Entwässert oder Eingedickt wird ist von der Jahreszeit und anderen Faktoren abhängig.

Bei der Eindickung wird der Schlamm im zweiten Schlammsilo (Volumen = 1000 m³) gespeichert. Dieser Schlamm wird dann unter Kontrolle des Landkreises im Frühjahr und Herbst an die Landwirtschaft abgegeben und dort als Dünger, z.B. für Flächen auf denen Futtermais angebaut wird, genutzt. Im Jahr 2016 konnten auf diese Weise 697m³ Klärschlamm als Düngemittel zur Verfügung gestellt werden.

Bei der Entwässerung wird der Schlamm in Containern gesammelt und anschließend abtransportiert. Im Jahr 2016 wurden 1000 Tonnen von dem stichfesten Schlamm mit 21,8 % Trockensubstanz im Kohlekraftwerk mitverbrannt.