Funktion Kläranlage

Kanalsystem

Das Abwasser aus Haushalten, Fabriken, Krankenhäusern etc. sammelt sich im kommunalen Kanalsystem und gelangt so zur Kläranlage.

Hebewerk

Am Zufluss zur Kläranlage befindet sich oftmals ein Hebewerk:
Hier wird das Abwasser angehoben, damit es dann im freien Gefälle durch die Kläranlage fließen kann.

Rechen

Zu Beginn der Abwasserreinigung müssen die groben Inhaltsstoffe entfernt werden – dazu fließt das Wasser durch den so genannten Rechen:
An, im Millimeterabstand nebeneinander angeordneten, Stäben oder an siebartigen Öffnungen bleiben Hygieneartikel und Unrat – der eigentlich gar nicht in eine Toilette gehört – hängen. Diese Stoffe werden als Abfall entsorgt.

Sand- und Fettfang

Im Sandfang verringert sich die Fließgeschwindigkeit des Abwassers – dadurch lagern sich körnige Stoffe wie Kies und Sand, die schwerer als Wasser sind, am Boden ab. Fett und Öl hingegen sammeln sich an der Abwasseroberfläche. Während Sandpartikel durch spezielle Wascheinrichtungen zur Wiederverwendung im Weg- und Dammbau recycelt werden, können die Fette in den Faulbehälter der Kläranlage gepumpt werden, wo sie zur Erzeugung von energiereichen genutzt werden.

Vorklärbecken

Im Vorklärbecken wird das Abwasser bis zu zwei Stunden zwischengespeichert. Währenddessen setzt sich der größte Teil der festen organischen Stoffe als sog. „Primärschlamm“ ab. Dieser wird anschließend in die Faulbehälter der Kläranlage gepumpt. Dort wird der Primärschlamm von hochspezialisierten Bakterien in Energie umgewandelt.

Belebungsbecken

Moderne Belebungsbecken bestehen aus zwei Bereichen:
einem belüfteten, der mit Sauerstoff versorgt wird, und einem unbelüfteten.
In beiden lebt eine schier unerschöpfliche Anzahl von Einzellern und Bakterien, die sich von den gelösten Schmutzstoffen ernähren. Diese Organismen ballen sich zu sichtbaren bräunlichen Strukturen zusammen, was ihnen die Bezeichnung „belebter Schlamm“ eingebracht hat. Damit der „Belebtschlamm“ gut mit den Abwasserinhaltsstoffen in Kontakt kommt, müssen die Becken entweder durch Luftzufuhr oder durch Rührwerke umgewälzt werden. In den verschiedenen Beckenbereichen vermehren sich vor allem diejenigen Bakterien, die durch die Sauerstoffverhältnisse und durch die Konzentration ihrer „Lieblingsspeise“ begünstigt werden. Die Bakterien brauchen die im Abwasser enthaltenen Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphor-Verbindungen für ihre Energiegewinnung und ihr Zellwachstum und entziehen diese dem Wasser.

Nachklärbecken

So gereinigt, fließt das Wasser-Belebtschlamm-Gemisch ins Nachklärbecken: hier wird die Turbulenz des Wassers durch entsprechende Einbauten drastisch verringert. Dadurch trennt sich der Belebtschlamm vom Wasser und sinkt zu Boden. Der Bakterien-Bodensatz wird abgepumpt, und ein Teil der Bakterien wird in das Belebungsbecken zurückgepumpt, wo der Reinigungsvorgang erneut beginnt (Rücklaufschlamm).

In der biologischen Reinigungsstufe werden die im Abwasser enthaltenen – und durch Bakterien nicht nutzbare – gelösten Phosphorverbindungen durch die Zugabe von Metallsalzen (z. B. Eisen oder Aluminium) in einen ungelösten Zustand umgewandelt und gemeinsam mit dem Überschussschlamm aus dem Wasser-Belebtschlamm-Gemisch entfernt (sog. Simultanfällung).

Voreindicker

Damit alle Vorgänge im Gleichgewicht bleiben, wird die überschüssige Bakterienmasse als so genannter „Überschussschlamm“ aus dem Becken entfernt. Dieser wird eingedickt, in die Faulbehälter gepumpt und dort gemeinsam mit dem Primärschlamm stabilisiert, wobei energiereiches Faulgas entsteht.

Filterung

Weitergehende Reinigungsstufe: In nachgeschalteten Reinigungsstufen wird der Umfang der Abwasserreinigung bei Bedarf noch erweitert.

Hier kommen üblicherweise Sand-Filteranlagen zum Einsatz, mit deren Hilfe eine noch weitgehendere Trennung der Feststoffe vom gereinigten Wasser möglich ist. Selbst feinste Schwebstoffe oder Bakterienflocken werden sicher entfernt. Eine maximale Entnahmeleistung wird in sog. „Membrananlagen“ erreicht, deren Durchgangsöffnung nur Bruchteile eines Millimeters beträgt. Hierdurch können selbst einzelne Bakterien und teilweise auch Viren zurückgehalten werden, wodurch das Wasser annähernd keimfrei wird.

Spezielle Anforderungen: Reinigungsstufen zur Desinfektion und zur Entfernung von Spurenstoffen

Zwei Beispiele für solche Spezialverfahren finden sich auf unseren größten Kläranlagen: Auf der Gruppenkläranlage Düren ist eine Desinfektionsanlage mit UV-Licht im Ablauf der Filtration gegen Bakterien im Einsatz. Und auf der Kläranlage Aachen-Soers betreiben wir die zurzeit größte Ozonungsanlage der EU. Diese beseitigt sogenannte „Spurenstoffe“, wie die Rückstände von Medikamenten sowie Stoffe, die nur in sehr geringen Konzentrationen auftreten, wie z. B. Industrie- und Haushaltschemikalien, aus dem Abwasser

Schlammbehandlung

Während der Abwasserreinigung fällt eine Menge biologisch verwertbarer Schlamm an. Der Schlamm wird in den Faulbehältern der Kläranlagen in der sog. „Ausfaulung“ bei ca. 40 Grad Celsius über einen Zeitraum von circa 20 Tagen unter Luftabschluss behandelt und immer wieder umgewälzt. Die in diesem Gärprozess aktiven Fäulnisbakterien erzeugen ein energiereiches Faulgas, das als Brennstoff für unsere Blockheizkraftwerke dient. Hier erzeugen wir gleichzeitig Strom und Wärme. So decken wir einen Großteil des Energiebedarfs einer Kläranlage selber ab. Auf diesem Wege werden natürliche Ressourcen geschont und die Betriebskosten gesenkt. Durch den Faulungsprozess wird gleichzeitig die Schlammmenge vermindert und der Faulschlamm „stabilisiert“.

Ablauf

Das gereinigte Abwasser wird in die Rur, oder einen ihrer Nebenflüsse im Verbandsgebiet, eingeleitet. Der Abwasserreinigungsprozess ist übrigens den natürlichen Vorgängen im Gewässer abgeschaut. Eine Kläranlage macht lediglich einen konzentrierteren Ablauf der Prozesse möglich. Dies ist nötig, weil die Verunreinigung des Wassers durch den Menschen die Selbstreinigungskräfte der Gewässer bei weitem übersteigt.