Kläranlage Titz-Rödingen (3.000 EW)
Die Kläranlage Rödingen besteht seit 1974 und befindet sich auf dem Gebiet der Gemeinde Titz im Kreis Düren in unmittelbarer Nähe zum Tagebau Hambach. Ihr Einzugsgebiet umfasst die Ortsteile Rödingen, Höllen und Bettenhoven – eine überwiegend ländlich geprägte Gegend, in der gewerbliche oder industrielle Abwassereinleiter fehlen.
Abb. 1: Luftbild der Kläranlage Titz-Rödingen
Bergbaulich bedingte Grundwasserabsenkungen verhindern, dass der Finkelbach Kontakt mit dem Grundwasser hat. Besonders in Trockenzeiten fließt in dem Bach oberhalb der Kläranlage kaum Wasser. Deshalb besteht ein wesentlicher Teil der Wasserführung des Finkelbachs aus dem Ablauf der Kläranlagen Rödingen und Niederembt. Würde man die Anlage Rödingen stilllegen, hätte dies das Austrocknen des Finkelbachs auf einer Strecke von ca. 5 km zur Folge.
Notwendige Erweiterung
Die Bezirksregierung stellt strenge Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in den Finkelbach. Deshalb war eine Erneuerung der Kläranlage Rödingen dringend erforderlich. Mit konventioneller Technik hätten dafür sehr große Belebungsbecken und eine nachgeschaltete Flockungsfiltration gebaut werden müssen. Geschätzte Kosten: umgerechnet rund 6 Millionen Euro. Diese Summe war aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht tragbar.
Ingenieurtechnische Pionierarbeit
Der Erftverband startete daraufhin einen Pilotversuch: 1998 wurde eine halbtechnische Versuchsanlage mit Membranbelebung eingerichtet, die über einen Zeitraum von fünf Monaten Erkenntnisse über Betriebssicherheit, Betriebsweise und erreichbare Ablaufwerte einer Membrananlage ermitteln sollte.
Auf der Grundlage dieses Versuchsbetriebs plante der Erftverband die großtechnische Kläranlage Rödingen. Weil eine vergleichbare Planung bisher in Deutschland nicht durchgeführt wurde, konnte der Verband nicht auf die Erfahrung von Ingenieurbüros oder Anlagenbauern zurückgreifen und leistete ingenieurtechnische Pionierarbeit.
Die Kläranlage Rödingen ist dadurch die erste kommunale Anlage Deutschlands, in der seit ihrer Inbetriebnahme in 1999 das Abwasser mit der fortschrittlichen Technik der Membranbelebung gereinigt wird.
Fortschrittliche Membranfiltrationstechnik
Die Reinigung kommunaler Abwässer erfolgt in der Regel nach dem Belebungsverfahren. Dabei werden in den Belebungsbecken günstige Wachstumsbedingungen für verschiedene Mikroorganismen geschaffen, damit sie die zugeführten Schmutzstoffe aufnehmen und in Zellsubstanz umsetzen. Es entsteht ein Gemisch aus Belebtschlamm und Wasser.
Diese Suspension muss anschließend in gereinigtes Abwasser und eingedickten Belebtschlamm getrennt werden. Das hierfür allgemein übliche Verfahren sieht die Sedimentation in einem Absetzbecken, der Nachklärung, vor. Die Leistungsfähigkeit dieses letzten Reinigungsschrittes hat die Bemühungen um eine Optimierung der Abwasserreinigung lange beschränkt. Nun ist es möglich geworden, mit Hilfe der Membranfiltration auf die Sedimentation vollständig zu verzichten.
Die Module, die in der Kläranlage Rödingen zum Einsatz gelangen, bestehen aus Hohlfaserkapillar-Membranen. Die einzelnen Membranen sind flexible, in sich stabile Röhren mit einer Porenweite von ca. 0,1 mm. Sie sind senkrecht zwischen zwei Kunstharzblöcken eingegossen. Die Hohlfasern sind oben und unten offen und werden jeweils in einer Sammelleitung zusammengefaßt.
Die Module werden direkt in das Belebungsbecken eingesetzt. An die Membranen wird ein Unterdruck von 0,2 – 0,6 bar angelegt. Das Permeat wird durch die Membrane gesaugt, die Filtration erfolgt von außen nach innen (Dead-End-Betrieb). Es wird also die äußere Oberfläche der Hohlfaser filterwirksam. Das Permeat wird über die Sammelleitung oben und unten aus dem Modul abgeführt. Die zurückgehaltenen Stoffe lagern sich auf der Membrane ab. Damit der Permeatfluss nicht staut, wird ihre Oberfläche durch das Einblasen von grob- bis mittelblasiger Luft kontinuierlich gereinigt. Gleichzeitig werden die fadenförmigen Membranen in Bewegung gesetzt, so dass sie sich wie "Seegras" in der Suspension bewegen und sich gegenseitig berühren. Das bewirkt eine weitere Oberflächenreinigung. Zusätzlich werden die Membranen in regelmäßigen Abständen mit Permeat rückgespült.
Abb. 2: Hohlfaserkapillar-Membranen
Die neue Kläranlage Rödingen besteht aus:
- einem Zulaufpumpwerk,
- einer mechanischen Reinigung mit Feinsieb,o
- einem nachgeschalteten, belüfteten Sandfang,o
- zwei jeweils 200 m3 großen Bioreaktoren (Nitrifikation/Denitrifikation)
- der Membranfiltration mit einer Oberfläche von insgesamt 4.416 m2, die sich im Belebungsbecken befindet.
Die Vorteile der Membranfiltration
Der entscheidende Fortschritt der Membranfiltration liegt in der Unabhängigkeit vom Sedimentationsprozess in der Nachklärung. Dadurch kann das Belebungsbecken mit wesentlich höheren Biomassenkonzentrationen betrieben werden als bei herkömmlichen Verfahren. Konkret heißt das, dass die Volumen für diese Bioreaktoren um den Faktor 5 verringert werden können. Gleichzeitig wird das Nachklärbecken und eine nachgeschaltete Flockungsfiltration überflüssig. Zudem können Krankheitserreger wie Bakterien und Keime die Membranen nicht passieren. Das gereinigte Abwasser wird weitgehend keimfrei in die Gewässer eingeleitet.
Die gesamte Anlage begnügt sich mit erheblich weniger Grundfläche, weil das Volumen des Belebungsbeckens merklich geringer ist als bei konventionellen Belebungsanlagen und weil auf eine Nachklärung verzichtet werden kann. Die mechanische Vorreinigung und die Membranfiltrationseinheiten sind in einer Halle untergebracht. Dadurch wird die weitere Umgebung der Anlage vor möglichen Geruchs- und Lärmbelästigungen geschützt und die empfindliche Technik vor Witterungseinflüssen bewahrt.