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Reinigung

Sandfang
Vor-Klärbecken
Biologische Reinigung
Nach-Klärbecken
Schönungsteich
Schlammbehanldung
Schlammentwässerung
Energie
Blockheizkraftwerk


1. Abwasser
1.1 Mechanische Reinigung

1.1.1. Rechen mit Rechengutwäsche
Kläranlage Rechen
Auf der Kläranlage befindet sich ein Step Screen Master 1200 der Firma Hydropress in Kombination mit einer WAP4-Waschpresse der Firma Huber Technology. Der Stababstand des Stufenrechens beträgt 6mm. Die Grundfunktion ist, dass der Rechen mit einem "Teppich" aus Rechengut auf den Lamellen belegt ist, wobei beste Abscheideleistung erzielt wird. Beim Start soll STEP SCREEN nur eine kreisförmige Bewegung ausführen. Nachdem das Niveau gestiegen ist, wird der Zyklus wiederholt. Kontinuierlicher Betrieb soll vermieden werden, da sich hierbei kein Teppich aus dem Rechengut bilden kann. (Nur bei max. Durchfluss (Spülstoss) kann jedoch ein Dauerbetrieb des Rechen erforderlich sein.) Über eine Niveauregelung wird der Rechen angesteuert.

Vor und nach dem Rechen befindet sich ein Rohr im Abwasserkanal. Durch dieses Rohr wir über einen Kompressor Luft eingeblasen. Sollte sich der Wasserspiegel vor dem Rechen erhöhen, kommt es zu einer Druckveränderung. Durch diese Veränderung wird ein Schalter betätigt, der den Räumungsvorgang des Rechens in Gang setzt. Das zu behandelnde Rechengut wird über einen Trichter direkt in die Waschpresse abgeworfen. Ab einem gewissen Reinigungszyklus startet die Wasch- und Pressschnecke und fördert das Rechengut in das Steigrohr. Gleichzeitig startet ein Waschzyklus, d.h., zeitlich abgestuft wird Waschwasser in den Trichter gegeben. Das Spülventil kann, zur Optimierung der Wäsche impuls/pause betrieben werden. Durch die Gestaltung der Schnecke wird die Oberfläche der löslichen Bestandteile im Rechengut (Fäkalien) vergrössert, so dass ein optimaler Auswaschgrad erzielt wird. Das Waschwasser durchströmt mit den ausgewaschenen Bestandteilen die Siebfläche des Steigrohres und wird dem Abwasserstrom des KA-Zulaufes wieder zugegeben. Das gewaschene Rechengut wird anschliessend entwässert, kompaktiert und mittels konischem Austragsrohr in einen Container befördert.
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 1.1.2 Sandfang (2. Reinigungsstufe)
Kläranlage Sandfang
Die städtische Zentralkläranlage Stadtlohn verfügt über einen zweistrassigen belüfteten Längssandfang mit Fettfang. Das Becken hat eine Länge von 20 m und insgesamt eine Oberfläche von 80 m². Die mit dem Abwasser zur Kläranlage transportierten mineralischen Stoffe (z. B. Sand) wirken sich negativ auf Reinigungs- und Schlammbehandlungsstufen aus und müssen daher aus dem System entfernt werden. Durch Einblasen von Luft in den Sandfang wird die Dichte des Abwassers verringert und eine Walzenbewegung erzeugt, deren Geschwindigkeit kleiner als die durch die Dichteverringerung erhöhte Sinkgeschwindigkeit des zurückzuhaltenden Sandes aber größer als die Sinkgeschwindigkeit der anderen Abwasserinhaltsstoffe ist.

Der Sand sammelt sich an der Sohle des Sandfanges und wird von einer Sandförderpumpe aus dem Becken gesaugt und in die Sandsammelrinne befördert. Das Sand-/Wassergemisch wird im Rechengebäude in der Sandwaschanlage gewaschen, in einen Großcontainer abgeworfen und zur Deponie abgefahren. Das an der Wasseroberfläche schwimmende Fett kann mit dem am Räumer befestigten Räumerschild in einen gesonderten Schacht abgeschoben werden. Die Fettrinnen können mit Rinnenschiebern zum Sammelschacht hin abgeschoben werden. Das Fett wird in die Schlammtrichter der Vorklärbecken gepumpt und gelangt so in die Schlammbehandlung.

Die zwei Strassen werden über einen Zulaufschacht zu gleichen Teilen mit Abwasser beschickt. Mit Absenkschiebern, die jeweils am Zulauf der Strassen angebracht sind, kann der Zufluss gestoppt werden. Das Abwasser verlässt den Sand-/Fettfang über eine Überlaufkante. Eine DN 800 Leitung dient als Schnittstelle des Sand-/Fettfangs mit der nachfolgenden Reinigungsstufe. Die Gebläse für die Luftversorgung des Sandfangs befinden sich zwischen Rechengebäude und Sand-/Fettfang. Die Verteilung der Luft erfolgt über Rohrleitungen mit Bohrungen für den Luftaustritt.
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  1.1.3 Vor-Klärbecken (VKB)
Kläranlage Vorklärbecken
Das Vorklärbecken ist als zweistrassiges horizontal durchströmtes Längsbecken ausgeführt. Im Vorklärbecken werden die organisch absetzbaren Stoffe, die restlichen mineralischen absetzbaren Stoffe und die Schwimmstoffe eliminiert. Dies geschieht durch einen Absetzvorgang der benannten Stoffe begünstigt durch die geringe Strömungsgeschwindigkeit und damit verbundene hohe Verweilzeit. Die abgesetzten Stoffe werden langsam mit einem Vorklärbeckenräumer gegen die Strömungsrichtung in die Schlammtrichter geschoben, in denen der Absetzvorgang aufgrund der größeren Stapelhöhe bessere Bedingungen vorfindet und fortgeführt wird.

Gepumpt wird der Primärschlamm über zwei Steigleitungen zur weiteren Schlammbehandlung. Die an die Oberfläche getriebenen Schwimmstoffe werden simultan mit dem Primärschlamm an den Anfang des Beckens in die Schwimmschlammrinne geschoben und dem Primärschlamm zu weiteren Schlammbehandlung zugegeben. Die Becken haben jeweils eine Länge von 30 m und eine Oberfläche von insgesamt 420 m². Der Schlammtrichter am Anfang des Beckens ist an der tiefsten Stelle 4,60 m tiefer als die übrige Beckensohle. Bei einer Beckenbreite von 7 m ergibt sich ein Trichtervolumen von etwa 80 m³, was eine gute Eindickfähigkeit gewährleistet. Die übrige Beckensohle hat eine mittlere Tiefe von 2,5 m und ein Gefälle von 1,6 %.

Die DN 800 Abwasserleitung aus dem Sand-/Fettfang mündet am Vorklärbecken in einem Zulaufschacht, der über die Breite der Becken Zuleitungen der Dimension DN 400 besitzt durch die das Abwasser in einer Tiefe von 1,3 m gegenüber dem Wasserspiegel in die Vorklärung gelangt. Im Zulaufschacht befinden sich außerdem beidseitig Schieber, die im Bedarfsfall den Zulauf zum jeweiligen Becken stoppen können.

Das in der Vorklärung behandelte Abwasser fällt über eine glatte Überfallkante mit Tauchwand in den gemeinsamen Ablaufschacht der beiden Becken. Als Schnittstelle zwischen der Vorklärung und der nächsten Reinigungsstufe kommt erneut eine DN 800 Leitung zum Einsatz.

Jedes Becken verfügt über eine Räumerbrücke, die über einen auf ihr selbst befindlichen Drehstrommotor als Antrieb verfügt. Zur Schlammräumung ist die Räumerbrücke mit einem Schildräumer ausgestattet, der durch einen Elektromotor angehoben und gesenkt wird. Ein zweites Räumerschild ist für die Beseitigung des Schwimmschlamms angebracht. Das Heben und Absenken des Schwimmschlammräumerschildes erfolgt automatisch.

Für den Schlammabzug sind in den beiden Schlammpumpenschächten Primärschlammpumpen installiert, die den Schlamm durch eine Leitung DN 150 zur Schlammbehandlung pumpen. Während des Betriebes der Schlammpumpen wird der Schlammwasserspiegel im Schacht abgesenkt, wodurch eine Höhendifferenz gegenüber dem Wasserspiegel im Becken entsteht. Diese Höhendifferenz führt zu einem hydraulischen Überdruck, der den Primärschlamm aus dem Schlammtrichter durch die Steigleitung in den Pumpenschacht drückt. Es ist nur das VKB 1 in Betrieb, um die Belebungsbecken mit ausreichenden leicht abbaubaren organischen Kohlenstoffverbindungen zu versorgen. Bei langanhaltenden Regenperioden und damit verbundenem schwach belastetem Abwasser kann über eine Beipassleitung die VKB umgangen werden.
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 1.2 Biologische Reinigung
1.2.1 Belebungsbecken (BB)
Kläranlage Belebungsbecken
In den Belebungsbecken finden neben der Kohlenstoffelimination eine Stickstoffelimination (Nitrifikation und Denitrifikation) sowie die Phosphorelimination statt. Als Verfahren kommt hierbei das Belebtschlammverfahren zum Einsatz. Die biologische Stufe ist zweistrassig aufgebaut.

Die Straßen bestehen aus je einem Rechteckbecken mit baulich getrenntem Denitrifikations- und Nitrifikationsteil. Für die Einleitung des Rücklaufschlamms sind zwei Verteilerschächte, zum Denitrifikations- bzw. Nitrifikationsteil, vorhanden, die durch Absenkschieber zu den Becken manuell geschlossen werden können. Zu- bzw. Abläufe sind versetzt angeordnet, um Kurzschlussströmungen zu vermeiden. Durch seitliche, an der Trennwand angeordnete Öffnungen wird ständig ein Abwasserteilstrom aus dem Nitrifikationsbereich durch die Denitrifikationsstufe geführt. Zusätzlich eingebaute Propellerrührwerke fördern die Durchströmung, so dass ständig nitratreiches Abwasser in die Denitrifikationskammer hineinfließt und an der gegenüberliegenden Seite wieder in den Nitrifikationsteil gelangt. Die gesamte Konzeption gewährleistet einen ausreichenden Gesamtrücklauf. Abwasser und Rücklaufschlamm werden getrennt eingeleitet. Die Einleitung erfolgt durch Rohre DN 800 von den Verteilerschächten aus unterhalb der Wasseroberfläche. Die Verteilung liegt bei voll geöffneten Schiebern gleichmäßig auf beiden Becken. Der Zulauf ist wie die Rücklaufschlammführung in zwei Verteilerschächten ausgeführt, die durch Absenkschieber zum Becken manuell verschlossen werden können.

Das Schlammwassergemisch gelangt von den Ablaufschächten über die DN 800 Leitungen der beiden Becken zur Nachklärung. Die beiden Ablaufschächte sind über eine DN 800 Leitung, die durch Absenkschieber manuell geschlossen werden kann, verbunden. Durch das auf der Kläranlage gewählte Verfahren der vorgeschalteten Denitrifikation findet im ersten unbelüfteten Beckenteil jeder Strasse die Reduktion von Nitrat in gasförmigen Stickstoff statt (Denitrifikation). Das stark sauerstoffzehrende Abwasser reduziert das Nitrat (NO3) und es bildet sich Stickstoff (N2) der gasförmig entweicht.

Im zweiten, belüfteten Teil jeder Strasse findet neben der Kohlenstoffelimination die Nitrifikation statt. Das Ammonium (NH4) aus dem Abwasser wird über die Oxidationsstufe Nitrit (NO2) zu Nitrat (NO3) oxidiert. Durch die innerhalb der Verteilerschächte installierten Schieber ist es möglich die Beschickung zu steuern. Somit kann eine konstante Biomassenkonzentration in den Becken erreicht werden. Die Elimination von Phosphat geschieht auf chemischem Wege. Durch zudosieren von Eisen-III-Chlorid (FeCl3) erfolgt eine Fällung des Phosphates, welches anschließend im Nachklärbecken mit dem Überschussschlamm entfernt wird. Die Zudosierung des Eisen-III-Chlorids kann an vier verschiedenen Stellen erfolgen.

Die Versorgung der Bakterien mit Sauerstoff wird mit Hilfe der feinblasigen Belüftung durchgeführt. Zwei Drehkolbengebläse sorgen für die nötige Druckluft, die dann über Plattenbelüfter in die Belebungsbecken eingeleitet wird. Jedes Belebungsbecken ist mit einer Sauerstoffmess-Sonde ausgerüstet, die kontinuierlich den Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken ermittelt. Über den aktuellen Sauerstoffgehalt wird die Leistung der Drehkolbengebläse angepasst. So ist gewährleistet, dass der Sauerstoffgehalt dem Belastungsgrad der Belebungsstufe optimal angepasst ist.
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 1.2.2 Nach-Klärbecken
Kläranlage Nachklärbecken
Aus dem Belebungsbecken fließt das Schlammwassergemisch den zwei Nachklärbecken zu, wo der belebte Schlamm durch Sedimentation vom Abwasser getrennt wird. Der sedimentierte Schlamm wird in den Rundbecken durch Räumschilde in den mittig angeordneten Trichter geräumt und zurück in die Belebungsbecken befördert. Durch die Rückführung der Biomasse wird eine konstante Biomassenkonzentration in den Belebungsbecken erreicht. Der evtl. in der Nachklärung auftretende Schwimmschlamm wird mit einem Räumerschild und Paddelwerk in eine Absaugwanne geführt und in die Trichterspitze befördert. Von hier aus gelangt der Schwimmschlamm zusammen mit dem Rücklaufschlamm in den Rücklaufschlammschacht und wird ins Belebungsbecken oder zur Schlammbehandlung gepumpt.
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 1.2.3 Schönungsteich
Kläranlage Schoenungsteich
Durch den Schönungsteich werden Trüb- und Schwimmstoffe, die sonst noch in geringen Mengen abtreiben, zurückgehalten und die organische Restfracht wird reduziert. Desweiteren bewirkt der Schönungsteich eine Vergleichmäßigung des Kläranlagenablaufes und bietet Sicherheit bei einem Störfall. Dem Schönungsteich nachgeschaltet ist die induktive Durchflussmessung mit dem automatischen Probenehmer. Von hier läuft das gereinigte Abwasser über eine Freigefälleleitung durch den Wald und im letzten Abschnitt durch ein offenes Profil der Berkel zu.

Im Auslaufbauwerk befindet sich die IDM (induktive Durchflussmessung) und ein automatischer Probenehmer, der zeitkontinuierlich eine von Hand zu vereinigende Tagesdurchschnittsprobe entnimmt. Die Einmündung zur Berkel erfolgt in einer Innenkurve. Bei Hochwasser in der Berkel ergeben sich starke Sandablagerungen, die die Uferlinie ständig verschieben. Deshalb verläuft das gereinigte Abwasser in Abstimmung mit den zuständigen Behörden im letzten Abschnitt nach dem Freigefällekanal durch ein offenes Profil, das der vorhandenen Senke im Wald angepasst ist. Die Uferböschung ist durch eine beidseitige Pfahlreihe und die Sohle durch Steinschüttung gesichert. Durch das ausgeführte Ablaufprofil ergibt sich eine natürliche Einbindung in die Uferböschung, die sich entsprechend den geänderten Verhältnissen der Böschung anpassen lässt.
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  2. Schlammbehandlung
2.1 Bioreaktor
Kläranlage Faulbehälter
Vor der Stabilisierung im Faulturm wird der Primär- und Sekundärschlamm in dem Schlammtrichter der Vorklärung statisch eingedickt. Zur Stabilisierung des Schlamms wird ein Faulbehälter in Eiform verwendet. Der Faulbehälter fasst ein Volumen 1600 m3.

Als Rohschlamm fällt an: Primärschlamm aus dem Schlammtrichter des Vorklärbeckens. Dieser Schlamm wird mittels der Frischschlammpumpen über den Faulschlammischinjektor in den Heizschlammkreislauf befördert. Sekundärschlamm, im Vorklärbeckenschlammtrichter eingedickt, wird ebenfalls direkt dem Heizschlammkreislauf zugeführt.

Zusätzlich zur Rohschlammbeschickung ist eine permanente Umwälzung mittels Heizschlammumwälzpumpen erforderlich. Es sind hierfür 2 Kreiselpumpen installiert. Eine Heizschlammpumpe wälzt ständig den Inhalt des Faulbehälters über den Wärmetauscher um, wobei die Faulraumtemperatur konstant auf 37°C gehalten wird. Die Schlammzugabe in den Faulbehälter ist an unterschiedlichen Stellen je nach betrieblicher Erfordernis möglich. Die eingeführte Rohschlammmenge verdrängt eine gleich große Faulschlammmenge aus dem Behälter, die im Maschinenhaus nochmals eingedickt und in die Stapelbehälter befördert wird.

Im Faulbehälter zersetzten anaerobe Mikroorganismen unter Luftabschluss die organische Substanz des Schlammes. In der Wechselwirkung verschiedener Organismengruppen werden zunächst die noch molekularen Ausgangsstoffe in einfach aufgebaute Zwischenprodukte umgewandelt. Durch das Wirken von Methanbakterien entstehen kleinste Molekülformen. Es entsteht vor allem Methangas, Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser. Der Abbauprozess spielt sich durch Aufwärmen im mesophilen Bakterienbereich ab und wird dadurch erheblich beschleunigt.
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  2.2 Schlammentwässerung
Kläranlage Schlammentwässerung
Der zuvor im Faulbehälter stabilisierte Faulschlamm aus den Stapelbehältern wird durch eine Zentrifuge im Maschinenhaus entwässert. Der Klärschlamm wird zuvor mit einem Polymer konditioniert, um die Entwässerungseigenschaften zu verbessern. Das Polymer wird über eine drehzahlgeregelte Exzenter-Schneckenpumpe dem Schlamm beigemischt.

Die Zentrifuge zur Schlammentwässerung arbeitet unter Ausnutzung der durch die Rotation der Trommel entstehenden Fliehkräfte. Dabei werden die Feststoffe außen an die Trommelwand gepresst. Die Feststoffe werden dann mit Hilfe einer in der Trommel befindlichen Hohlschnecke aus der Zentrifuge hinaus befördert. Das ausgepresste Trübwasser läuft über eine Wehrscheibe ab und wird dem Kläranlagezulauf zu dosiert. Es wird ein Entwässerungsrad von etwa 30 % Trockensubstanzgehalt erreicht. Der entwässerte Klärschlamm wird zur Klärschlammkompostieranlage nach Vreden abgefahren.
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  3. Energie als Nebenprodukt
3.1 Gasometer
Kläranlage Gasomenter 1
Der Gasometer hat ein Nutzvolumen von 350 m³. Mit der im Gasraum befindlichen Ballastplatte wird ein konstanter Gasdruck von 40 mbar erzeugt. Da der Schlammanfall zur Beschickung des Faulbehälters nicht kontinuierlich ist, dient der Gasometer dazu, Gas in Schwachlastzeiten abzugeben und in Spitzenlastzeiten zu speichern. Somit ist ein kontinuierlicher Betrieb der zwei Blockheizkraftwerke gewährleistet.
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 3.2 Blockheizkraftwerk (BHKW)
Kläranlage Blockheizkraftwerk
Das bei der Schlammstabilisierung im Faulbehälter entstandene Faulgas (Methangas) wird mit Hilfe der BHKW in elektrische und thermische Energie umgesetzt. Die BHKW haben jeweils 50 kW elektrische und 80 kW thermische Leistung.

Die Leistung der BHKW wird dem Faulgasanfall angepasst. Die elektrische Energie wird je nach Bedarf in die Kläranlage, bzw. ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Die anfallende Abwärme aus den BHKW wird zur Betriebsgebäudebeheizung bzw. zur Faulbehälterbeheizung genutzt. Die BHKW können bei Stromausfall im öffentlichen Versorgungsnetz einen Notstrombetrieb der Kläranlage gewährleisten.
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