Abwasserbehandlung
Eine Vielzahl von Kläranlagen, vor allem mit kleiner Ausbaugröße, leiten das gereinigte Abwasser in kleinere, empfindliche Nebengewässer der Erft ein. Oftmals sind diese Einleitungen einziger Garant für eine ständige Wasserführung bei Trockenwetter. Um eine gute Wasserqualität in diesen Gewässern sicherzustellen, sind die Reinigungsziele für die Kläranlagen sehr hoch festgesetzt.
Mechanische Reinigung des Abwassers
Nach dem Heben des Abwassers von Kanalniveau auf Kläranlagenebene durch ein Pumpwerk erfolgt zunächst die mechanische Reinigung. Hier werden mit einem Rechen oder einem Sieb die groben Inhaltsstoffe entfernt. Im anschließenden belüfteten Sandfang werden die mitgeführten Sande und Kiese abgeschieden, in einer seitlich angeordneten Kammer außerdem Fette und Schwimmstoffe abgetrennt, gesammelt und entsorgt. Anschließend fließt das Abwasser in die Vorklärung, in der sich die langsam absinkenden Feststoffe und die noch vorhandenen Schwimmstoffe vom Abwasser trennen. Der dabei anfallende Schlamm wird der Schlammbehandlung zugeführt. Am Ende der mechanischen Reinigung sind bereits 25 bis 30 Prozent der organischen Verschmutzung eliminiert.
Biologische Reinigung des Abwassers
Wurden früher in der biologischen Reinigungsstufe nur die Kohlenstoffverbindungen aus dem Abwasser entfernt, werden nunmehr auch die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor reduziert. Diese Stoffe belasten die Gewässer durch hohe Sauerstoffzehrung und durch die starke Düngewirkung.
Bei der biologischen Abwasserreinigung bedient man sich der Aktivität verschiedener Bakteriengruppen, die den so genannten Belebtschlamm bilden. Während der Kohlenstoffabbau von einer Vielzahl von unterschiedlichen Bakterien im belüfteten Belebungsbeckenteil erfolgt, benötigt man zur Stickstoffentfernung besondere Bakterienarten und ein System von belüfteten und unbelüfteten Belebungsbeckenzonen.
Der Stickstoff, der größtenteils in Form von Ammoniumstickstoff (NH4) vorliegt, wird im belüfteten Beckenteil von Bakterien, die mit Sauerstoff versorgt werden müssen, zu Nitrit (NO2) und dann zu Nitrat (NO3) oxidiert. Dieser Vorgang heißt Nitrifikation. In einem unbelüfteten Beckenteil wird das Nitrat ebenfalls von Bakterien zu elementarem, gasförmigen Stickstoff (N2) umgewandelt. Dieser Vorgang wird als Denitrifikation bezeichnet.
Die Phosphorverbindungen werden ebenfalls durch Bakterien auf biologischem Wege entfernt. Dieses Becken ist den Nitrifikations- und Denitrifikationsbecken vorgeschaltet. Unterstützt wird diese Phosphoreliminierung durch eine begleitende chemische Fällung und Flockung im Belebungsbecken.
Am Ende dieser biologischen Reinigung gelangt das Abwasser in die Nachklärung. Hier werden Belebtschlamm und Wasser getrennt. Während das gereinigte Abwasser in das Gewässer eingeleitet werden kann, wird ein Teil des abgesetzten Belebtschlammes dem Reinigungsprozess zugeführt. Der restliche Schlamm gelangt in die Schlammbehandlung.
Bei weitergehenden Anforderungen an die Einleitung des gereinigten Abwassers in das Gewässer schließt sich eine Abwasserfiltration als dritte Reinigungsstufe an. Hierbei durchströmt das Abwasser einen Sandkörper, in dem die restlichen Feststoffpartikel zurückgehalten werden. Bei Zugabe von Fällungs- oder Flockungsmitteln kann dort der Phosphatgehalt auf Konzentrationen von weit unter 1 mg/l reduziert werden.
Schlammbehandlung
Der bei der Abwasserbehandlung anfallende Klärschlamm aus der Vor- und Nachklärung hat einen Wassergehalt von 96 bis 99 Prozent. Der Schlamm wird entweder physikalisch durch Absetzen im Voreindicker oder mit Hilfe von Entwässerungsaggregaten vorentwässert. Dieser Schlamm gelangt jetzt in den Faulturm, in dem er mittels Bakterien in einem anaeroben Milieu bei Temperaturen von etwa 37° C mineralisiert wird.
Bei diesem Prozess entsteht Klärgas, das vorwiegend aus Methan und Kohlendioxid besteht. Dieses Klärgas wird zur Wärmegewinnung und Stromerzeugung genutzt. Bei Kläranlagen mit kleiner Ausbaugröße wird der Klärschlamm simultan aerob stabilisiert, das heißt, die Stabilisierung findet bereits im Belebungsbecken statt.
Der aerob oder anaerob stabilisierte Schlamm enthält immer noch sehr viel Wasser. Deshalb wird der Wasseranteil im Nacheindicker und der nachgeschalteten Zentrifuge auf zirka 70 Prozent reduziert. In der Regel wird der Klärschlamm anschließend verbrannt.