Der Aufbau und die Funktion einer Kläranlage. Anlagenteile und Reinigungsprozesse

Inhaltsverzeichnis

1. Fließschema

2. Anlagenteile
2.1. Regenentlastung
2.2. Rechen
2.3. Sandfang
2.4. Vorklärbecken
2.5. Biologische Stufe
2.5.1. Belebungsbecken
2.5.2. Nachklärbecken
2.5.3. Festbettverfahren
2.6. Faulturm

3. Reinigungsprozesse
3.1. Mechanische Stufe
3.2. Biologische Stufe
3.3. Chemische Stufe
3.3.1. Chemische P-Fällung
3.3.1.1. Fällungsarten
3.3.1.1.1. Simultanfällung
3.3.1.1.2. Vorfällung
3.3.1.1.3. Nachfällung
3.3.2. Biologische Phosphorelimination
3.3.3. Problematik

4. Belastungskenngrößen
4.1. Abwassermenge

5. Anhang

1. Fließschema

Siehe Anhang

2. Anlagenteile

2.1. Regenentlastung

Bei der Regenentlastung handelt es sich um ein Entlastungssystem, dass die Kläranlage vor einer Überlastung schützen soll. Es gibt 2 Arten von Entlastungssystemen. Zum einen der Regenüberlauf, bei dem das Wasser direkt in ein Oberflächengewässer geleitet wird. Und zum anderen das Regenüberlaufbecken indem das Wasser gespeichert wird um es zu einem späteren Zeitpunkt zum Klärprozess dazuzugeben. Der ganze Prozess der Entlastung kann bereits im Kanal geschehen oder erst in der Kläranlage. Sollte es vorkommen, dass eine Anlage kein solches Regenentlastungssystem hat, muss sie automatisch eine höhere Leistung erbringen.

Dem gegenüber steht ein so genanntes Trennsystem, bei dem das Schmutzwasser in einer separaten Leitung in die Kläranlage eingeführt wird. Das Regenwasser wird ebenfalls in einer separaten Leitung in ein Oberflächengewässer eingeleitet.

2.2. Rechen

Der Rechen ist eine der wichtigsten Reinigungsstufen in der Kläranlage. Deshalb ist er auch die 1. Stufe im Reinigungsprozess, da er durch ein grobes Sieb das Rechgut, das meist aus organischen Stoffen wie Toilettenpapier, aus dem Abwasser siebt. Des weiteren soll er verhindern das größere Holzstücke oder Metallteile in die Anlage geraten. Man kann auch feinere Rechen am Ende des Sandfanges oder im Rücklaufschlammstrom einsetzen um den restlichen Schmutz der bis dahin übrig geblieben ist heraus zusieben. Es gibt 3 Arten von Rechen. Den Grobrechen mit einer Öffnungsweite von mehr als 50mm benutzt man am Anfang der Anlage. Feinrechen mit einer Öffnungsweite von 10-20mm werden meist vor dem Vorklärbecken eingesetzt. Rechen mit einer Öffnung von weniger als 10mm werden als Feinsieb bezeichnet. Am meisten verbreitet sind Stabrechen mit parallel angeordneten Stäben. Es können auch Edelstahlbleche mit Löchern verwendet werden, die sich in einem Endlosband befinden.

2.3. Sandfang

Sandfang nennt man ein Becken, dass die Aufgabe hat grobe und absetzbare Verunreinigungen, wie Sand, Steine und Glas, aufzufangen. Würde es in einem Klärwerk keinen Sandfang geben würden diese Stoffe zu betrieblichen Störungen in der Anlage führen (Verschleiß, Verstopfung). Man kann als Bauform einen Langsandfang, einen belüfteten Sandfang, der Fette und Ole an der Oberfläche abscheidet, einen Rundsandfang oder einen Tiefsandfang einsetzen. Bei der Belüftung des Sandfanges entsteht ein Wirbelstrom, der dafür sorgt, dass sich die im Abwasser noch befindlichen Feststoffe (Sand), absetzen. In Modernen Anlagen wird der Sandfang automatisch vom Sand befreit und gereinigt. Nach der Reinigung kann man den Sand z.B. im Straßenbau einsetzen.

2.4. Vorklärbecken

Im Vorklärbecken fließt das Wasser mit einer relativ geringen Geschwindigkeit. Auch hier schwimmen ungelöste Stoffe (Fäkalien oder Papier) an der Oberfläche oder setzten sich am Boden ab. Sie werden durch einen Schieber entfernt. Dadurch können bis zu 30% der organischen Stoffe entfernt werden. Diese Organischen Stoffe nennt man Primärschlamm. Dieser wird weiter in den Faulturm gepumpt

2.5. Biologische Stufe

Die biologische Reinigungsstufe läuft wie in einem Gewässer ab. Im so genannten Belüftungsbecken leben Kleinstlebewesen (Mikroorganismen) die unter der ständigen Luftzufuhr (Sauerstoff) die Verunreinigungen, die bis jetzt noch im Wasser sind, abbauen.

2.5.1. Belebungsbecken

In den so genannten Belebungsbecken werden durch Belüftung des Abwassers die Inhaltsstoffe des Abwassers biotisch -oxidativ abgebaut. Von aeroben Bakterien und anderen Mikroorganismen werden die Kohlenstoffverbindungen zu Kohlenstoffdioxid abgebaut. Im weiteren entsteht daraus Biomasse und Ammoniak. In diesem Becken herrscht ein ständiger Fluss des Wassers. D.h. es fließt ständig Abwasser nach und es läuft auch ständig Abwasser ab. Gibt man dem Wasser zusätzlich Fällungsmittel hinzu kann mittels einer chemischen Reaktion der Stoff Phosphor entfernt werden.

2.5.2. Nachklärbecken

Das Nachklärbecken bildet eine Einheit zum Belebungsbecken. Hier wird der Belebtschlamm vom Abwasser getrennt indem er sich absetzt. Um die Abbauleistung im Belebungsbecken zu gewährleisten, wird ein Teil des Schlammes wieder zurück gepumpt. Der Restliche Schlamm wird zur Weiterbehandlung in den Voreindicker abgeführt. Der Belebtschlamm muss sich gut absetzen können um nicht zu Blähschlamm werden zu können. Das hat zur Folge, dass der Schlamm in den Vorfluter zusammen mit dem schon gereinigten Wasser abläuft. Das hat wiederum zur Folge, dass sich nicht genug Schlamm im System befindet, und danach die Reinigungsleistung sinket.

2.5.3. Festbettverfahren

Beim Festbettverfahren wird eine Reinigung durch belüften des Trägermaterials erzielt. Über den Belüftern ist eine genau definierte Menge Aufwuchskörpern installiert. Darauf bilden sich nun die Mikroorganismen und Kleinstlebewesen. Ein Verfahren ist das 3KPLUS bei dem ein Gitter im Becken hängt auf dem sich eine große Menge an Aufwuchs befindet. Auf allen Oberflächen der Schwebekörper oder Gitter entsteht ein biologisch aktiver Film von Biomasse. Die im Abwasser befindlichen Organismen oxidieren die Schmutzstoffe zu Wasser, Kohlendioxid und Salzen.

2.6. Faulturm

Im Faulturm wird der bei der Klärung von Abwasser entstehende Klärschlamm durch anaerobe Bakterien zu Faulschlamm und brennbarem Faulgas (Methan und Kohlenstoffdioxid) abgebaut. Bei der Schlammfaulung werden die im Rohschlamm enthaltenen70% organischen Stoffe auf etwa 50% organischer Stoffe im Faulschlamm vermindert. Die dabei entstehenden Gase sind folgendermaßen zusammengesetzt:

- Methan 60 bis 70%
- Kohlendioxid 20 bis 40%
- Geringe Mengen an Wasserstoff und Schwefelwasserstoff

Man kann diesen Prozess mit der Erzeugung von Biogas in einer Biogasanlage vergleichen.

Das entstehende Faulgas kann in einen Gasmotor geleitet werden um den Energiebedarf an Strom und Wärme im Klärwerk zu gewährleisten. Der zum Schluss entstehende Schlamm kann in der Landwirtschaft als Dünger genutzt werden.

3. Reinigungsprozesse

3.1. Mechanische Stufe

Die Mechanische Reinigung bildet im Klärprozess immer die erste Stufe. Bei ihr werden etwas 20 bis 30% der festen Schwimm- und Schwebestoffe entfernt.

Zur Mechanischen Stufe gehören:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2. Biologische Stufe

Die biologische Stufe wird in der kommunalen Abwasserreinigungsanlage und für den Abbau organischer Abwässer eingesetzt. Hier werden ausschließlich mikrobiologische Abbauvorgänge eingesetzt. Dabei werden abbaubare organische Abwasserbestandteile möglichst vollständig mineralisiert, das heißt in der aeroben Abwasserreinigung bis zu den anorganischen Endprodukten Wasser, Kohlenstoffdioxid, Nitrat, Phosphat und Sulfat abgebaut. Durch das abbauen der Schadstoffe durch die Bakterien entstehen Methan und Kohlenstoffdioxid.

Zur biologischen Stufe gehören:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.3. Chemische Stufe

Die chemische Reinigungsstufe ist eine Stufe die mittels Oxidation und Fällung das Abwasser reinigt. Hierbei spielen Mikroorganismen keine Rolle. Genutzt wird die Stufe in der kommunalen Abwasserreinigung zur Entfernung von Phosphor durch Fällungsreaktionen. Zur chemischen Stufe gehören:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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