Abwasseraufbereitung in Kläranlagen • WASSER & ABWASSER

Aerzen Maschinenfabrik Abwasseraufbereitung in KläranlagenBild: Aerzen
Abwasseraufbereitung in Kläranlagen

Wie wich­tig sau­be­res Trink­was­ser für das Leben und die Gesund­heit des Men­schen ist, ist unbe­strit­ten und bedarf kei­ner wei­te­ren Erklä­rung. Für Men­schen in Euro­pa wäre ein Leben ohne unbe­grenz­te Trink­was­ser­ver­sor­gung undenk­bar. Jeden Tag ver­brau­chen wir pro Kopf etwa 123 Liter Was­ser. Wir ver­wen­den es zum Kochen, Zube­rei­ten von Geträn­ken, Zäh­ne­put­zen, Duschen, Baden, für die Toi­let­ten­spü­lung oder zum Waschen von Klei­dung oder Geschirr. Der größ­te Teil des ver­brauch­ten Was­sers gelangt über die Kana­li­sa­ti­on in die öffent­li­chen Klär­an­la­gen der Kom­mu­nen und Gemein­den.

Grauwasser, Schwarzwasser und Industrieabwasser

Aerzen Maschinenfabrik Abwasseraufbereitung in Kläranlagen

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Das aus Pri­vat­haus­hal­ten kom­men­de Abwas­ser wird in die Kate­go­ri­en Grau- und Schwarz­was­ser unter­teilt: Grau­was­ser ist leicht ver­schmutz­tes Abwas­ser, das bei­spiels­wei­se beim Hän­de­wa­schen oder dem Betrieb von Wasch- oder Spül­ma­schi­nen ent­steht. Mit Schwarz­was­ser bezeich­net man das mit Fäka­li­en ver­schmutz­te Abwas­ser. Bei­de Abwas­ser wer­den über die öffent­li­che Kana­li­sa­ti­on in die kom­mu­na­le Klär­an­la­ge gelei­tet.

Auch leicht ver­schmutz­te Indus­trie­ab­wäs­ser lan­den, wenn sie kei­ne beson­de­ren Schad­stof­fe ent­hal­ten in öffent­li­chen Klär­an­la­gen und wer­den dort auf­be­rei­tet. Die Klär­an­la­gen von heu­te müs­sen ein immer grö­ße­res  Schmutz­was­ser­auf­kom­men bewäl­ti­gen. Knap­per wer­den­de Res­sour­cen machen das Auf­be­rei­ten von Was­ser dar­über hin­aus zum immer wich­ti­ge­ren The­ma.

Die Behand­lung von Abwäs­sern in Klär­an­la­gen ist kom­plex, auf­wän­dig und kos­ten­in­ten­siv. Das Was­ser wird in ver­schie­de­nen Rei­ni­gungs­etap­pen auf­be­rei­tet.

Mechanische Reinigungsstufen

Zunächst wer­den gro­be Ver­schmut­zun­gen je nach Anla­ge mit­hil­fe von Sieb­trom­meln oder Rechen ent­fernt und her­aus­ge­fil­tert.

Das Abwas­ser gelangt nun mit einer Fließ­ge­schwin­dig­keit von ca. 0,3 m/s in den soge­nann­ten Sand­fang, einem Absetz­be­cken, in dem sich Sand, klei­ne Stei­ne oder Glas­split­ter am Grund abset­zen kön­nen.

Durch die „Belüf­tung“ des Sand­fangs mit­tels Kom­pres­so­ren, die Druck­luft in das Was­ser pum­pen, wird das Was­ser in Bewe­gung gesetzt. Dies bewirkt, dass leich­te­re Stof­fe, wie Öle und Fet­te an die Ober­flä­che geschwemmt wer­den. Die­se kön­nen nun durch Abräum­vor­rich­tun­gen gesam­melt und ent­sorgt wer­den. Eine Alter­na­ti­ve bie­tet der Rund­sand­fang, in dem die Ver­schmut­zun­gen durch Zen­tri­fu­gal­kraft aus dem Abwas­ser her­aus­ge­fil­tert wer­den.

Aerzen Maschinenfabrik Abwasseraufbereitung in Kläranlagen

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In der nächs­ten Etap­pe, dem soge­nann­ten Vor­klär­be­cken wird die Fließ­ge­schwin­dig­keit des Abwas­sers, meist durch Ver­brei­te­rung des Beckens auf 1,5 cm/s redu­ziert. Fei­ne­re Schmutz­par­ti­kel kön­nen sich, je nach Beschaf­fen­heit am Boden oder an der Ober­flä­che des Beckens abset­zen. Durch Räum­bal­ken am Boden oder Absaug­vor­rich­tun­gen an der Was­ser­ober­flä­che wird der meist aus orga­ni­schen Stof­fen bestehen­de Pri­mär­schlamm in den Faul­turm beför­dert.

Hier ent­steht durch ver­schie­de­ne Faul- und Gär­pro­zes­se aus dem Pri­mär­schlamm Methan­gas, das effi­zi­ent für die inter­ne Ener­gie­ver­sor­gung der Anla­ge ein­ge­setzt wer­den kann.

Möglichkeiten der Energieeinsparung in der biologischen Reinigungsstufe

Nach der mecha­ni­schen Vor­rei­ni­gung folgt die ener­gie­auf­wän­digs­te Pha­se der Abwas­ser­rei­ni­gung in Klär­an­la­gen, die bio­lo­gi­sche Rei­ni­gungs­stu­fe. Sie fin­det in soge­nann­ten Bele­bungs­be­cken statt, in wel­che wird kon­ti­nu­ier­lich Sauer­stoff ein­ge­bracht wird.

Druck­luft­kom­pres­so­ren, wie Dreh­kol­ben­ge­blä­se, Ver­dich­ter oder Tur­bo­ver­dich­ter brin­gen den Sauer­stoff in das Abwas­ser ein. Der Pro­zess der Druck­luft­ge­ne­rie­rung erfor­dert bis zu 80% der Gesamt­ener­gie­be­dar­fes der Anla­ge. Für vie­le Anla­gen­be­trei­ber lie­gen genau hier hohe Effi­zi­enz­stei­ge­rungs­po­ten­tia­le. In älte­ren Anla­gen ver­puff­te die auf­ge­wen­de­te­te Ener­gie zu den Tages­zei­ten bzw. Jah­res­zei­ten mit gerin­ge­rem Abwas­ser­auf­kom­men. Durch inno­va­ti­ve Tech­no­lo­gi­en ist es heu­te mög­lich, genaue Bedarfs­ana­ly­sen durch­zu­füh­ren und durch auto­ma­ti­sier­te Steue­run­gen der Kom­pres­so­ren Ener­gie zu spa­ren. Damit wer­den die natür­li­chen Schwan­kun­gen im Abwas­ser­auf­kom­men (am Tag höher als in der Nacht und im Som­mer höher als im Win­ter) berück­sich­tigt und nur genau so viel Ener­gie erzeugt, wie gera­de nötig. Dar­über hin­aus gibt es Sys­te­me, die die ein­ge­brach­te Ener­gie, bei­spiels­wei­se durch Wär­me­rück­ge­win­nung zwei­fach nut­zen und so eben­falls zur Effi­zi­enz bei­tra­gen.

Die Sauer­stoff­zu­fuhr im Bele­bungs­be­cken begüns­tigt den Lebens­raum für Bak­te­ri­en, die sich von orga­ni­schen Ver­bin­dun­gen ernäh­ren und sie in anor­ga­ni­sche Ver­bin­dun­gen umwan­deln kön­nen. Es bil­den sich Belebt­sch­lamm­flo­cken. Der Belebt­schlamm wird in das Nach­klär­be­cken gelei­tet. Die Fließ­ge­schwin­dig­keit des Was­sers wird hier erneut redu­ziert und der Schlamm kann sich in am Boden des Beckens abset­zen (Sedi­men­ta­ti­on). Durch Räum­vor­rich­tun­gen wird er vom kla­ren Was­ser getrennt und als zusätz­li­che Bio­mas­se in den Faul­turm wei­ter­ge­lei­tet.

90 Pro­zent der bio­lo­gisch abbau­ba­ren Stof­fe sind nun aus dem Abwas­ser ent­fernt. Im nächs­ten Schritt, der che­mi­schen Abwas­ser­auf­be­rei­tung, wer­den noch vor­han­de­ne Phos­pha­te, Stick­stoff­ver­bin­dun­gen, Man­gan oder Eisen durch Zuga­be von che­mi­schen Sub­stan­zen aus­ge­fällt oder neu­tra­li­siert.

Die letz­te Etap­pe des Abwas­sers bil­det eine Fil­tra­ti­on oder Nano­fi­tra­ti­on, wobei das Was­ser ent­we­der durch einen Tuch- oder Sand­fil­ter sickert oder alter­na­tiv mit hohem Druck durch eine Mem­bran gepresst wird. Schließ­lich gelangt das Was­ser in den Klar­was­ser­spei­cher. Hier wer­den letz­te Pro­ben ent­nom­men, bevor das gerei­nig­te Was­ser in den natür­li­chen Was­ser­kreis­lauf zurück­ge­führt wird.