Was passiert in einer Kläranlage ?
Die mechanische Reinigung
Rechen oder Siebe bilden eine wichtige Reinigungsstufe in Kläranlagen. Das Abwasser durchfließt dabei einen Rechen oder ein Sieb, mit denen grobe Inhaltsstoffe zurückgehalten werden. Die abgetrennten Stoffe nennt man Rechengut oder Siebgut. Verfahrenstechnisch handelt es sich um eine Trennung von Feststoffen aus einer Flüssigkeit (ein Teilgebiet der mechanischen Verfahrenstechnik, zu der auch Filtrieren gehört). Rechen und Siebe sind in der Regel die erste Reinigungsstufe in Kläranlagen.
Rechengut hat direkt nach der Entnahme einen Wassergehalt von über 85 %. Der Feststoff besteht hauptsächlich aus organischen Substanzen wie z. B. Toilettenpapier, Fäkalien und Lebensmittelresten. Mineralische Bestandteile wie Sand und Ton haben einen Anteil von 4 bis 9 %. Beim Einsatz von Feinrechen und Feinsieben ist zunehmend Sand enthalten. Rechengut kann alle Arten von Zivilisationsmüll enthalten. Dazu gehören auch Verpackungen, Gebisse, Kanthölzer und Autoreifen. Problematisch sind im Abwasser enthaltene Fasern (Textilfasern, Haare, Papier und Kunststoffe). Durch ihre Struktur neigen sie zur Verzopfung und können bei Pumpen und Rührern zu Schäden führen. Besonders problematisch sind die in letzter Zeit immer häufiger genutzten Feuchttücher und Vliese. Die eingewobenen Kunststofffasern weisen eine extreme Reißfestigkeit auf und führen zu erheblichen Betriebsproblemen an Pumpen und Rechen.
Aus dem häuslichen Abwasser werden in Westeuropa zwischen 5 und 15 Liter Rohrechengut pro Einwohner und Jahr entnommen. Durch die Auswaschung von leicht löslichen organischen Bestandteilen und die Verdichtung des Rechengutes verringert sich der Wassergehalt auf 50 bis 70 % und die zu entsorgende Menge im Mittel auf 2,2 kg Rechengut pro Einwohner und Jahr. Je nach Lebensgewohnheiten kann die Menge in anderen Ländern stark abweichen. Rechengut ist ein hygienisch problematischer Abfall, der in Deutschland nicht deponiert werden darf. Deshalb erfolgt die Entsorgung am häufigsten durch Kompostieren oder Verbrennen.
Vorklärung und biologische Reinigung
Ein Vorklärbecken ist ein Teil einer Kläranlage und dient der mechanischen Reinigung.
Das Abwasser gelangt über den Sand- und Fettfang (sofern vorhanden) in das Vorklärbecken, wo eine mechanische Reinigung stattfindet. Damit sich ungelöste, organische Stoffe oder auch grobe Stoffe wie Ohrstäbchen, Binden und weitere anorganische Stoffe, die beim Rechen nicht gefiltert wurden, absetzen, wird das Abwasser mit geringer Fließgeschwindigkeit durch das Vorklärbecken geleitet. Die Fließgeschwindigkeit wird durch eine Querschnittsverbreiterung des Beckens reduziert. Sie beträgt je nach Belastung der Kläranlage (Trocken- oder Regenwetter) etwa 1,5 cm/s.
Durch einen Räumer wird der Vorklärschlamm (Primärschlamm) in die Trichterspitzen des Vorklärbeckens geschoben und von dort aus mit Frischschlammpumpen in den Faulturm gepumpt, wo der endgültige Faulungsprozess abläuft. Der Vorklärschlamm hat einen Feststoffanteil um 5 %. Der pH-Wert liegt zwischen 5 und 6, da der Schlamm durch den Faulvorgang recht sauer ist. Das Abwasser aus dem Vorklärbecken fließt meist im freien Gefälle in das Bio-P-Becken oder in das Belebungsbecken.
Es gibt Längs- und Rundbecken. Die rechteckigen Längsbecken werden der Länge nach vom Abwasser durchflossen, bei den Rundbecken wird das Abwasser von der Mitte zum Rand geleitet.
Nachklärung
- Optimale Abtrennung der Feststoffe (Schlamm) vom gereinigten Wasser, geringe Konzentrationen im Ablauf (Feststoffe).
- Trennung des Belebtschlamm-Wasser-Gemisches.
- Eindickung des Schlammes, um einen hochkonzentrierten Rücklaufschlamm und Überschussschlamm zu gewährleisten.
- Speicherungsfunktion zur Vermeidung des Ausschwemmens der Biomasse aus dem System, insbesondere bei erhöhter hydraulischer Beschickung.
Das Nachklärbecken lässt sich in 4 Zonen einteilen:
- die Klarwasserzone
- die Trennzone
- die Speicherzone
- die Eindick- bzw. Räumzone.
Der Schlamm aus der Eindickzone wird abgezogen und gelangt als Rücklaufschlamm (nicht zu verwechseln mit Überschussschlamm welcher aus der Belebung kommt) zurück in die Vorklärung. Übliche Bodenschlammkonzentrationen können im Bereich von 10 bis 20 gTS/Liter (TS=Trockensubstanz) liegen. Das entspricht einem Feststoffanteil von 1 bis 2 Prozent. Das geklärte Wasser wird aus der Klarwasserzone mit verschiedenen Techniken abgezogen.
Schema der Kläranlage im Überblick
