Funktionsweise der Kläranlage

1. Mechanische Abwasserreinigung
Das Abwasser wird per Schmutzwasserkanal zum Klärwerk transportiert und gelangt in die sogenannte Rechenhalle. Hier werden mit Hilfe eines Rechens die Grobstoffe wie z. B. Hygieneartikel, Lebensmittelreste, Textilien und Papier aus dem Abwasser entfernt. Das Rechengut wird in einer Schneckenwaschpresse gewaschen, komprimiert und der Müllverbrennungsanlage zugeführt. Das Waschwasser dient mit seinen kohlenstoffhaltigen Verbindungen als Nährstoff für die Bakterien in der biologischen Reinigungsstufe.

Sand und Fette werden im Anschluss im Sand- und Fettfang abgetrennt. Bedingt durch eine langsame Fließgeschwindigkeit setzen sich die mineralhaltigen Stoffe am Beckenboden ab. Durch Zuführen von Luft wird der enthaltene organische Schlamm mit den Nährstoffen in Schwebe gehalten. Das aufschwimmende Fett wird in den Faulbehälter gepumpt. Der abgezogene Sand wird gewaschen und deponiert.

Das Vorklärbecken schließt die mechanische Reinigung ab. Schlammpartikel und andere ungelöste Schmutzstoffe setzen sich am Beckenboden ab. Dieses Sediment wird von einem Bodenräumer zu einem Schlammtrichter geschoben. Im Anschluss fördert ein Schlammpumpwerk den Schlamm direkt in einen Faulbehälter, wo die anaerobe Zersetzung (Faulung - ohne Luft) der organischen Bestandteile stattfindet. Durch diese Zersetzung entsteht ein Gas mit einem Methananteil von ca. 60 bis 70 Prozent. Das Methan wird in Strom und Wärme umgewandelt und in die entsprechenden Netze der Kläranlage eingespeisst. In der Vorklärung wird die Schmutzfracht des Abwassers durch das Absetzen des Schlammes bereits um 1/3 reduziert. Vom anschließenden Zwischenpumpwerk wird das mechanisch vorgereinigte Abwasser in die biologische Abwasserreinigungstufe gepumpt.

2. Biologische Reinigungsstufe
In der biologischen Reinigungsstufe werden mit der Hilfe von Bakterien und Chemikalien die Kohlenstoffverbindungen, Stickstoffverbindungen und Phosphate aus dem Abwasser abgebaut. Zum Abbau durchfließt das Abwasser mit den Bakterien belüftete und unbelüftete Bereiche. In der belüfteten Zone wird mit den sogenannten Nitrifikanten Ammoniumstickstoff zu Nitratstickstoff durch Oxidation umgewandelt und im unbelüfteten Bereich wird durch Denitrifikanten Nitratstickstoff zu elementarem Stickstoff reduziert, der als Gas in die Atmosphäre entweicht. Während dieser Umwandlung von Stickstoffverbindungen werden gleichzeitig kohlenstoffhaltige Verbindungen von den Bakterien abgebaut. Die Bakterien in dem sogenannten Belebungsbecken werden auch als Belebtschlamm bezeichnet. Desweiteren wird mit Hilfe eines Eisensalzes das enthaltene Phoshat zu großen Flocken verbunden, die sich im Belebtschlamm einlagern. Diese Art der Reinigung wird Fällung genannt.

Bei der Kläranlage Ahlen werden dazu zwei unterschiedliche Verfahrensmethoden eingesetzt. 20 Prozent des Abwassers werden dem sogenanntem Carrousell-Becken mit nachgeschalteter Nachklärung und 80 Prozent einer Festbettfiltrationsanlage zugeführt.

2.1 Das Carrousell-Belebungsbecken
Der kleinere Teil des Abwasserstroms wird in das Carrousell-Belebungsbecken mit Nachklärung geleitet.

In diesem Belebungsbecken liegen die Bakterien in loser Form frei schwimmend vor und durchströmen zusammen mit dem Abwasser in einem Becken belüftete und unbelüftete Zonen. Nach einer gewissen Verweilzeit fließt das biologisch gereinigte Abwasser mit dem Belebtschlamm in das Nachklärbecken. In diesem Becken soll sich der Belebtschlamm komplett absetzen, so dass nur klares Wasser in den Anlagenablauf gelangt. Der abgesetzte Belebtschlamm wird dann von einem Bodenräumer in einen Schlammtrichter geschoben und von einem Schneckenpumpwerk zurück in das Belebungsbecken geführt. Diese Rückführung des Belebtschlammes ist nötig, um immer eine ausreichende Zahl an Bakterien in der biologischen Reinigungsstufe vorzufinden. Ungefähr 11 Tage sollen die Bakterien im Kreislauf der Belebungsstufe ihre Dienste verrichten. Dann werden sie von einer Pumpe als Überschussschlamm in den Faulturm tranportiert und dort ausgefault.

2.2 Biofor-Festbettfiltration
Die Abbauvorgänge in der Bioforfestbettanlage sind die gleichen, wie in der klassischen Belebungsstufe. Jedoch sind die Bakterien nicht frei schwimmend, sondern liegen als biologischer Rasen an Blähtonkugeln vor. Die unbelüfteten und belüfteten Zonen sind baulich getrennt. Zudem findet der biologische Abbau im selben Becken wie der Nachklärvorgang statt.

Bevor das Abwasser in die Festbettfiltration gelangt, durchfließt es einen Feinrechen, der alle noch enthaltenen Feinstoffe herrausfiltert, die größer als 1,5 mm sind. Direkt im Anschluss an diese Reinigung befindet sich ein Mischbecken. Hier wird ebenfalls ein Eisensalz in Form von Eisen-III-Chlorid zur Entfernung von Phosphor und flüssiger Kohlenstoff in Form von Methanol für die Prozessstabilisierung zudosiert. Durch die Rückführung eines Teilstromes des Anlagenablaufes in das erste unbelüftete Reinigungsbecken der BIOFOR-Anlage ist es möglich, mit dem Abbau der Nitratstickstoffverbindungen zu beginnen, wozu der zudosierte Kohlenstoff benötigt wird. Dieser Verfahrensablauf wird vorgeschaltete Denitrifikation genannt. Hier bilden sich auch die Phosphatflocken. Der Ammoniumstickstoff und restliche Kohlenstoffverbindungen werden in der zweiten, belüfteten Behandlungsstufe abgebaut, der sogenannten Nitrifikationsstufe. Im Anschluss an die Nitrifikationsstufe gelangt das Abwasser in ein Vorlagebecken. Von diesem Becken wird ein Teil zurück in die Denitrifikationsstufe gefördert, um den Nitratabbau zu gewährleisten. Je nach Verschmutzungsgrad des Abwassers kann es vorkommen, dass das Abwasser bis zu dreimal durch die Festbettfiltration gepumpt wird, bis es über das Auslaufbauwerk in die Olfe gelangt. Die Steuerung des Reinigungsvorganges wird mittels Onlinemessungen und Computersystemen vorgenommen.