Schmutzwasser aufbereiten
Die ARA Glarnerland
In der biologischen Reinigungsstufe werden Abwasserinhaltsstoffe, die in der Natur unerwünschte Eigenschaften und Folgen haben, durch unterschiedliche Mikroorganismen abgebaut. Die Mikroorganismen wandeln organische Stoffe mit Sauerstoff in Kohlendioxid und Biomasse um. Die entstehende überschüssige Biomasse wird danach der Schlammbehandlung zugeführt. In den Faultürmen wird ein Teil der Biomasse durch anaerobe Bakterien in Faulgas (Biogas) umgewandelt.
Dieses Biogas wird im Gasspeicher zwischengelagert und zur Energie-erzeugung genutzt. Das so gewonnene Biogas wird mit Gasmotoren und Generatoren (Blockheizkraftwerk) in elektrischen Strom und Wärme umgewandelt. Damit wird der Wärmebedarf der ARA zu 100% und der Strombedarf zu 70% abgedeckt. Der Schlamm aus den Faultürmen wird entwässert, getrocknet und anschliessend im Zementwerk Untervaz verbrannt.
Hebewerk
Durch die Schneckenpumpen in die Kläranlage
Was auf der Kläranlage ankommt, muss hier hoch. Es führt kein Weg am Schneckenpumpwerk vorbei. Um Überschwemmungen aus der Kanalisation auf jeden Fall zu verhindern, muss das Pumpwerk in jedem Betriebszustand funktionieren (Regenwetter, Stromausfall, Pumpenausfall …). Das Abwasser wird hier 7,50 m hochgepumpt, damit es nach der Reinigung in die Linth fliesst.
Je nach Abwasseranfall stellen die zwei kleinen und zwei grossen Schneckenpumpen den Betrieb sicher, beim maximalen Abwasseranfall von 1100 Liter pro Sekunde werden die zwei kleinen und eine grosse Pumpe benötigt.
| Facts | |
|---|---|
| Leistung kleine Schneckenpumpen: | 300 l/s |
| Leistung grosse Schneckenpumpen: | 500 l/s |
| Abwasseranfall pro Jahr: | 7 500 000 m³/a |
| Förderhöhe: | 7,5 m |
| Motorenleistung kleine Pumpe: | 35 kW |
| Motorenleistung grosse Pumpe: | 55 kW |
Rechenanlage
Der schlanke Weg durch den Rechen
Die mechanische Reinigung besteht aus Rechenanlage, Sandfang und Vorklärbecken.
In einem ersten Schritt wird das Abwasser durch einen Rechen geleitet, der die gröbsten Schmutzstoffe zurückhält. Das abgeschiedene Rechengut wird gewaschen und die gelösten Inhaltsstoffe wie Fäkalien werden zurück in den Abwasserreinigungsprozess gebracht. Anschliessend wird das Rechengut gepresst, in einen Abfallcontainer abgeworfen und schlussendlich in der Kehrichtverbrennungsanlage entsorgt.
| Facts | |
|---|---|
| Stababstand: | 6 mm |
| Anzahl Harken pro Rechen: | 9 |
| Hydraulische Kapazität pro Rechen: | 550 l/s |
| Motorenleistung pro Rechen: | 3 kW |
| Rechengutanfall: | 130 t/a |
| TS-Gehalt/Trocknungsgehalt: | bis 50% TS |
Sandfang
Sand ist unerwünscht
Nach der Rechenanlage fliesst das Abwasser in den belüfteten Sand-/Fettfang. Die schweren Inhaltsstoffe wie Sand sinken zu Boden. Die leichten Stoffe wie Öle, Fette oder andere aufschwimmbaren Substanzen werden durch Einblasen von Luft an die Wasseroberfläche befördert. Fette und Öle werden zusammen mit dem Schlamm aus dem Vorklärbecken im Faulturm weiterbehandelt.
Der abgesetzte Sand wird mittels Schildräumer in den Trichter geschoben und von dort in den Sandwäscher gepumpt. Durch Rühren und Spülen mit Brauchwasser von unten werden die organischen Stoffe aus dem Sand gewaschen. Der gereinigte Sand sinkt nach unten und wird über eine Förderschnecke in die Mulde deponiert. Der gewaschene Sand kann u.a. im Strassenbau wieder verwendet werden.
| Facts | |
|---|---|
| Typ Sandfangräumer: | Schildräumer mit Seilzug |
| Sandaustrag: | Mammutpumpe |
| Anzahl Sand-/Fettfänge: | 2 |
| Volumen pro Sand-/Fettfang: | 245 m³ |
| Sandanfall: | 30 m³/a |
| Anteil organisches Material: | < 5 % TS |
Vorklärbecken
Dem Schlamm geht’s an den Kragen
Die letzte Stufe der mechanischen Reinigung ist die Vorklärung. Die im Abwasser absetzbaren Feststoffe sinken auf den Beckenboden ab. Die aufschwimmenden Stoffe werden mit der Schwimmschlammschnecke in eine Rinne geschoben.
Den Schlamm aus der Vorklärung nennt man Frischschlamm. Er ist breiartig und enthält gröbere Teilchen von Obst, (Küchen-)Abfällen und Fäkalien sowie den überschüssigen Belebtschlamm aus der nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe.
Mit der mechanischen Reinigungsstufe können ca. ein Drittel der Verschmutzungen dem Abwasser entzogen werden.
| Facts | |
|---|---|
| Typ Räumer: | Kettenräumer |
| Anzahl Balken pro Becken: | 22 |
| Typ Schwimmschlammabzug: | Schwimmschlammschnecke |
| Volumen pro Vorklärbecken: | 900 m³ |
| Mittl. Fliessgeschwindigkeit bei Trockenwetter: | 29 m/h |
Regenklärbecken
Für die regnerischen Tage
Wird es beim Zulauf zur Biologie zu eng, springt ein Teil des Abwassers beim Zulauf zur Vorklärung über die Überfallkante ins Regenbecken über. Ist das Regenbecken voll, läuft das Abwasser am Ende des Beckens über einen Ablaufkanal in die Linth.
Bei Regenwetter fällt mehr Abwasser an, als die Kläranlage verarbeiten kann. Bereits im Kanalnetz wird ein Teil des Abwassers in Regenbecken zwischengespeichert und teils dann direkt in die Gewässer entlastet. Die Grobstoffe setzen sich im Becken ab, beim Entleeren werden diese durch mehrere «Tsunamis» sauber gespült.
| Facts | |
|---|---|
| Beckenvolumen: | 1800 m³ |
| Reinigungssystem: | Spülkippen |
| Volumen je Spülkippe: | 7719 l (ca. 50 gefüllte Badewannen) |
Biologiebecken
Wohlfühloase der Mikroorganismen
In der biologischen Reinigungsstufe treten verschiedenste Mikroorganismen/Bakterien in Aktion. Die Mikroorganismen ernähren sich dabei durch die im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe/Stickstoffverbindungen und bauen so die unerwünschten Substanzen ab. Damit sich die Organismen wohl fühlen und sich gut vermehren, müssen die Prozesse im Becken (Belüftung/Rühren) genau überwacht und geregelt werden.
Eine funktionierende biologische Reinigung ist wichtig, um die gesetzlich geforderten Einleitbedingungen von CSB (organische Stoffe), Ammonium und Nitrit einhalten zu können und keine negativen Beeinträchtigungen in der Linth zu verursachen.
| Facts | |
|---|---|
| Anzahl Biologiebecken: | 4 |
| Ausbaugrösse: | 105 000 EW |
| Beckenvolumen (pro Biologiebecken) | 550 l/s |
| – Hauptbelüftung: | 4 x 2100 m³ |
| – Nachbelüftung: | 4 x 185 m³ |
| Hydraulische Kapazität: | 4 x 185 l/s |
Nachklärbecken
Der Weg zur Reinheit
Die Nachklärbecken bilden zusammen mit den Biologiebecken die biologische Reinigung. Die Mikroorganismen schwimmen im Wasser aus den Biologiebecken in die Nachklärung. Sie werden danach wieder zurück zur Arbeit in die Biologiebecken gefördert. Über den Ablauf darf nur das klare Wasser die Nachklärung verlassen.
Die Nachklärung ist mit den langsamen Strömungsgeschwindigkeiten dafür zuständig, dass sich der Schlamm am Boden absetzt. Mit den Pumpen wird dieser aus dem zulaufseitigen Trichter wieder zurück in die Biologie gefördert. Die Nachklärung ist für das Einhalten der gesetzlichen Einleitbedingungen bezüglich Feststoffen verantwortlich.
| Facts | |
|---|---|
| Anzahl Nachklärbecken: | 4 |
| Beckenvolumen (pro Nachklärbecken): | 2100 m³ |
| Hydraulische Kapazität | |
| – Normalbetrieb: | 185 l/s |
| – Ausnahmebetrieb: | 245 l/s |
pumpwerk MV-Anlage
Ein letztes Mal geht es hoch hinauf
Bisher floss das Abwasser aus der Nachklärung direkt in die Linth. Neu fliesst das Abwasser zusätzlich durch die Granulierte-Aktivkohle (GAK)-Filtration und muss dafür hochgepumpt werden. Für jeweils zwei Nachklärbecken gibt es ein Pumpwerk mit je drei Pumpen. Im Notfall kann das Wasser über eine Bypass-Leitung weiterhin direkt zur Linth geleitet werden.
| Facts | |
|---|---|
| Leistung einer Pumpe: | 184 l/s |
| Leistung total: | 734 l/s |
| Anzahl Pumpen: Pro Pumpwerk ist eine Pumpe redundant | 2 x 3 |
| Nennförderhöhe: | 12,7 m |
| Geoddätische Förderhöhe: | 10 m |
| Motorenleistung pro Pumpe: | 37 kW |
GAK-Filtration
Endstation Aktivkohle: Sie saugt alles auf
Die Mikroverunreinigungen sind so klein und schweben im Wasser, dass die meisten die Anlage bis nach der Nachklärung unbeschadet überstehen. Doch bei der granulierten Aktivkohle (GAK) ist auch für diese Stoffe Endstation. Die Moleküle der Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser lagern sich durch Adsorption an den inneren und äusseren Oberflächen der Aktivkohle an und reichern sich so in der hochporösen GAK an. Wenn die GAK voll mit Mikroverunreinigungen beladen ist, wird sie ausgewechselt und regeneriert, damit sie wieder von Neuem eingesetzt werden kann.
| Facts | |
|---|---|
| Anzahl Zellen: Mit 10 Zellen kann der max. Wasseranfall verarbeitet werden | 12 |
| Max. Durchfluss pro Zelle: | 73,4 l/s |
| Grösse der Aktivkohle: | Körnung 0,8 bis 2,0 mm |
| Filterbetthöhe: | 2,0 m |
| Aktivkohlemenge pro Zelle: | 79,2 m3 |
PAK-Dosierung
Das Reservelager für Regentage
Wenn bei Regenwetter das Abwasser stark verdünnt ist, vermag die GAK-Filtration die Mikroverunreinigungen nur ungenügend aus dem Abwasser zu entfernen. Die Pulveraktivkohle (PAK) unterstützt sie in diesem Moment. Durch Zugabe von frischer PAK direkt in die Biologische Reinigung sollen auch bei Regenwetter die Mikroverunreinigungen zuverlässig aus dem Wasser entfernt werden. Bis die PAK zum Einsatz kommt, wird sie in einem Silo gelagert.
| Facts | |
|---|---|
| Dosiersysteme: | 2 |
| Dosierstellen: | 4 |
| Mögliche PAK-Dosiermenge (Dosierbereich): | 0,4 bis 8,2 kg PAK/h |
| Grösse der Pulveraktivkohle: | typische Körnung zwischen 1 und 150 μm |
| Mittlere spezifische PAK-Dosierung: | ca. 3 mg PAK/l Abwasser (einstellbar) |
| Kapazität Silo: | ca. 80 m3 (Nutzvolumen) |
Schlammfaulung
Vom Abwasser zum Energiehaus
Der anfallende Schlamm aus den Vorklärbecken, der Überschuss-Schlamm aus den Biologiebecken, Fette und Öle aus dem Fettfang sowie angelieferte Substrate für die Co-Vergärung werden in die drei Faultürme gepumpt.
Das entstehende Klärgas aus der Schlammfaulung wird in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt zur Strom- und Wärmeproduktion. Der restliche Schlamm wird in dem Schlammstapelbehälter gelagert, einschliesslich der von anderen Kläranlagen angelieferte Flüssigschlamm, und von dort kontinuierlich mit Dekantern entwässert. Der entwässerte Schlamm geht weiter zur Schlammtrocknung und das anfallende Filtrat zur Filtratwasserbehandlung.
| Facts | |
|---|---|
| Anzahl Faultürme: | 3 |
| Anzahl Schlammstapel: | 1 |
| Volumen pro Faulturm: | 1900 m³ |
| Höhe Faulturm: | 19,2 m |
| Leistung Rührwerk: | 7,5 kW |
gas
Voller Energie: Klärgas aus der Faulung
Das Klärgas aus der Faulung steckt voller Energie. Mit den drei Blockheizkraftwerken (BHKW) wird aus dem Gas Strom produziert. Nebenbei entsteht auch viel Abwärme. Diese wird genutzt, um den Faulturm warm zu halten. Falls die BHKW nicht betrieben werden können, kann das Gas auch über die Gasheizung genutzt werden.
Für einen stabilen Betrieb und zum Ausgleich des Gasanfalls wird das Gas vorgängig in einem grossen Speicher, dem sogenannten Gasometer, zwischengespeichert.
| Facts | |
|---|---|
| Volumen Gasometer: | 1200 m3 |
| Anzahl BHKW: | 3 |
| Elektrische Leistung BHKW: | 115 kW |
| 180 kW | |
| 320 kW | |
| Leistung Gasheizung: | 1 MW |
Schlammtrocknung
Von der Trocknung bis zur Verbrennung
Der entwässerte Schlamm von der Schlammentwässerung wird zusammen mit anderen Schlämmen anderer Kläranlagen in der solaren Trocknung vorgetrocknet und anschliessend in der thermischen Trocknung auf über 90% Trockensubstanz getrocknet, bevor der Schlamm dann in die Zementindustrie als Brennstoff gefahren wird.
Die Heizung für die thermische Trocknungsanlage wird mit Hackschnitzel betrieben. Die Abluft von der thermischen Trocknungsanlage wird über einen Luftwäscher und nachgeschaltetem Biofilter geführt.
| Facts | |
|---|---|
| Solare Trocknung: | 4 Hallen mit je 600 m² Fläche |
| Thermische Trocknung: | 650 l/h Verdunstungsleistung |
| Hackschnitzelheizung: | 650 kW mit Wärmerückgewinnung und Elektrofilter |
| Luftwäscher/Biofilter: | bis zu 12 000 m³/h |
Anammoxreaktor
Vom Schlammmassel zum Filtratwasser
Das anfallende Filtratwasser aus der Schlammentwässerung wird zwischengespeichert und in der Filtratwasserbehandlung kontinuierlich behandelt.
Mit dem speziellen Anammox-Verfahren wird das Ammonium direkt zu elementarem Stickstoff umgewandelt.
