Funktion und Anlagenbeschreibung

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Was ist Abwasser: Der überwiegende Teil unserer Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt. Die unbelasteten Gewässer verfügen über eine eigene Selbstreinigungskraft. Hierbei werden die organischen Teile biologisch von Mikroorganismen abgebaut und gelangen so wieder in die Nahrungskette. Hierfür wird zwingend gelöster Sauerstoff benötigt, der zum einen von den Pflanzen und zum anderen durch Luftdiffusion an der Wasseroberfläche eingetragen wird. Wird ein Gewässer jedoch so stark mit Schmutzstoffen belastet, dass der natürliche Abbau nicht mehr ausreicht, entsteht ein Sauerstoffmangel, wodurch die Lebewesen absterben, faulen und durch die Zersetzungsreaktionen das Gewässer umkippt. Der Mensch greift in diesen Kreislauf ein, er nutzt und verschmutzt das Wasser in großen und steigenden Mengen, so dass die Natur die Selbstreinigung nicht mehr aufrechterhalten kann. Wohin mit dem Abwasser? Es ist noch gar nicht so lange her, da ließ man das Abwasser im Boden versickern oder leitete es unbehandelt in das nächste fließende Gewässer. Mit der Zunahme der Besiedlungs- und Industriedichte war dies nicht mehr möglich und insbesondere wegen der nachteiligen Auswirkungen für Mensch und Tier (Seuchen!), mussten Wege gefunden werden es zu sammeln und einer Reinigung zu unterziehen, bevor es wieder in den Kreislauf gelangte. Dies macht auch Sinn, wenn man sich vor Augen hält, dass die Rohstoffe bei steigender Bevölkerung nach und nach verknappen. Kanalisation: Mit der Ableitung des Abwassers aus den privaten Haushalten wird schon die erste Weiche zur späteren Behandlung festgelegt. In neueren Gebieten wird getrennt in Abwasser zur Behandlung und Niederschlagwasser, das keiner Behandlung bedarf. Das erste wird im Kanal der Kläranlage zugeführt und das zweite in einen nahe gelegenen Bach oder Fluss (Vorfluter) geleitet, oder man lässt es gezielt versickern. In älteren Baugebieten sind hierzu leider keine entsprechenden Kanäle angelegt und alles wird der Kläranlage zugeführt. Hebewerke und Regenbehandlungsanlagen: Bis auf wenige Ausnahmen, die sich auf die Fäkalgruben und die Druckentwässerung beschränken, fließt das Abwasser im freien Gefälle. Aber irgendwann ist es l so tief in der Erde, dass es wieder in die Höhe gehoben werden muss. Dies geschieht auf unterschiedliche Weise. Die älteste Art sind die sog. Schnecken. Hier wird durch einen drehenden Stab, der ein gewendeltes Blech auf der Außenseite besitzt, das Abwasser nach vorne (axial) geschoben. Diese Pumpen benötigen allerdings sehr viel Platz und kommen so immer weniger zum Einsatz. Immer häufiger werden daher Schaufelradpumpen verwendet, die durch Fliehkraft das Wasser verdrängen. Rechen: Dies ist das eigentlich erste Bauwerk auf einer Kläranlage. Ähnlich wie man im Garten die Steine aus der Erde recht, funktioniert es auch auf der Kläranlage. Nur wurden hier mittlerweile allerlei Variationen entwickelt, die dem Sinn nach genauso funktionieren aber lange nicht mehr so aussehen. Diese Rechen nehmen alles aus dem Abwasser, das größer als 6 mm ist. Hauptsächlich sind hier Toilettenpapier, Ohrstäbchen, Holzstöcke und Steine zu nennen. Aber auch Essensreste findet man häufig, obwohl die nun überhaupt nicht in die Toilette gehören und bessere Verwendung auf einem Komposthaufen finden können. Sandfang: Der Sand kommt aus verschiedenen Quellen. Er wird aus undichten Kanälen eingeschwemmt, über die Sinkkästen eingespült oder durch Gemüsewaschen in den einzelnen Haushalten eingetragen. Er macht jedoch auf den Kläranlagen weiter keine Probleme, denn er hat den Vorteil, dass er schwer ist. Auf jeden Fall schwerer als Wasser und so baut man ihm ein Becken, das lang genug ist, damit er beim Durchströmen des Abwassers Zeit hat sich unten abzusetzen. Dann wird er heraus gepumpt oder -gesaugt und -falls vorhanden- wäscht man ihn und kann ihn wieder als Material einsetzen. Er hat noch einen Vorteil; er ist meist sehr fein und somit eignet er sich hervorragend für z.B. das Einsanden von Rohrleitungen. Biologie und Stickstoffelimination: Die Biologie ist das Kernstück einer Kläranlage und verdient besondere Aufmerksamkeit. Es ist von hoher Wichtigkeit, dass die Bakterien und Kleinstlebewesen genügend Sauerstoff und Nährstoffe bekommen. Wenn man ihnen dazu noch die entsprechende Zeit lässt und die Temperatur stimmt, knacken sie auch die „härtesten Nüsse“ und machen so das Abwasser wieder sauber. Dies muss durch entsprechende Regelungstechnik sichergestellt werden. Nun beinhaltet das Abwasser aber auch noch Nährstoffe im Überfluss wie zum Beispiel den Stickstoff. Dieser hat sich mit dem Wasserstoff vorerst zu Ammonium verbunden und muss nun umgewandelt werden, da sonst die Flüsse und Meere überdüngt würden. Die normalen kohlenstoffabbauenden Bakterien können dies nicht, aber die Spezialisten der Kläranlage, die Nitrosomonas und die Nitrobakter schaffen dies. Mit Hilfe von großen Mengen an Sauerstoff wandeln sie das Ammonium über Nitrit zu Nitrat und dann zu elementarem Stickstoff um. Dieses gast aus dem Wasser in die Luft um. Nachklärung und Phosphatfällung: In der Nachklärung verläuft alles sehr geruhsam. In diesem Becken erhält der Schlamm im Wasser die nötige Zeit sich abzusetzen. Der Schlamm wird noch benötigt, denn da er voll von Mikroorganismen und Kleinlebewesen ist, wird er größtenteils in das Belebungsbecken gepumpt, um das frische Abwasser zu reinigen. Die Organismen im Schlamm vermehren (teilen) sich fortlaufend und so entsteht immer mehr Schlamm. Was zuviel ist, wird in die Eindicker gefördert, um sich dort noch einmal abzusetzen bzw. einzudicken. Neben dem Stickstoff ist im Abwasser aber auch reichlich Phosphat zu finden. Auch dieses muss aus dem Grund der Überdüngung aus dem Wasser herausgeholt werden. Bei besten „Überredungskünsten“ nehmen die Bakterien nur 30% mehr Phosphat auf als sie eigentlich benötigen. Der Rest wird gefällt. Dies geschieht, indem man ein schweres Element (z.B. Eisen) an das im Wasser schwebende Phosphorteilchen hängt. Dadurch ist diese Verbindung so schwer, dass sie in der Nachklärung aus dem Wasser in den Schlamm sinkt. Entwässerung: Bei der Entwässerung wird das Wasser aus dem Schlamm herausgetrennt. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten, die auch von der weiteren Behandlung abhängig sind. Im Prinzip bestehen zwei Verfahren. Das erste ist die Zentrifuge, wobei der Schlamm durch Fliehkräfte vom Wasser getrennt wird. Der Schlamm wird dazu in eine sehr schnell drehende Trommel gegeben und trennt sich über die unterschiedliche Dichte von Wasser und Feststoffen. Die zweite Möglichkeit ist, den Schlamm mit hohem Druck durch ein feines Sieb zu pressen. Dies kann in Intervallen (Kammerfilterpresse) oder stetig (Siebbandpresse) geschehen.