Kläranlage

Der erste Schritt in der Kläranlage ist die mechanische Reinigung des Abwassers.
Mithilfe des Rechens werden die gröbsten Verunreinigungen (Papier, Textilien u.a.) aus dem Abwasser entfernt.
Das Abwasser fließt hierbei durch Filterbandrechen. Dabei werden Schmutzstoffe an den mit einem Durchmesser von 6 mm gelochten Filterkörben zurückgehalten. Durch das umlaufende Filterband werden die Schmutzstoffe vom Abwasserstrom getrennt und ausgetragen.
Die Filterkörbe bilden ein Endlosfilterband, das nach dem oberen Umlenkpunkt mit Hilfe einer elektrischen Walzenbürste gereinigt wird. In bestimmten Abständen sind Harken an den Rechenkörben befestigt, um grobe Stoffe und Verzopfungen besser zu entfernen. Der Austrag an Verschmutzungen, das so genannte Rechengut, wird nach dem Auswurf über Förderschnecken mit integrierter Waschpresse in einen Container zur Entsorgung gefördert.
Das Abwasser wird über einen großen Pumpensumpf mittels Kreiselpumpen in den kombinierten Sand-und Fettfang transportiert.

Als nächste Station der mechanischen Reinigung durchläuft das Abwasser den belüfteten Sandfang. Dort setzen sich durch Verringerung der Fließgeschwindigkeit schwere, vor allem mineralische Partikel am Boden ab. Dieser Sand wird in regelmäßigen Abständen aus der Rinne abgesaugt und im Anschluss in der Sandwaschanlage von organischen Stoffen gereinigt, gesammelt und anschließend entsorgt.
Zum Abscheiden von leichteren Stoffen, wie z.B. Fette und Öle wird im unteren Bereich des belüfteten Sandfangs Luft zugeführt. Dadurch kommt es zu einer Walzenbewegung des Wasserkörpers. In der Folge werden die leichteren Stoffe unter und durch die Zwischenräume einer Tauchwand in den beruhigten Bereich geleitet. Dort können sie sich an der Oberfläche anreichern und in regelmäßigen Abständen abgezogen und der Schlammbehandlung zugeführt werden.

Nachdem das Abwasser den Sand- und Fettfang passiert hat, gelangt es in das Vorklärbecken. Dort findet die letzte Stufe der mechanischen Reinigung auf der Kläranlage statt. Im Vorklärbecken wird die Fließgeschwindigkeit nochmals soweit verringert, dass sich ungelöste, organische Feststoffe am Beckenboden absetzen können. Sie bilden den sogenannten Primärschlamm, der von dort aus in den Voreindicker gelangt, wo er sich absetzt und statisch eindickt. Dadurch wird die Schlammmenge, die anschließend in die Faultürme gelangt, reduziert.
Das weitestgehend schwebstofffreie Abwasser gelangt nun in die biologische Reinigungsstufe.

An dieser Stelle wird das Abwasser angehoben bzw. auf Höhe gepumpt, um die nachfolgenden Behandlungsstufen im freien Gefälle zu durchfließen.

Das Anaerobbecken dient der biologischen Phosphatelimination. Mithilfe dieses Beckens werden die Mikroorganismen zur erhöhten biologischen Phosphataufnahme veranlasst. Das vermehrt aufgenommene Phosphat wird über den Überschussschlamm aus dem System entfernt.

Die biologische Reinigung des Abwassers findet in den Belebungsbecken statt.

Für die Reinigung des Abwassers sorgen dort Bakterien und Mikroorganismen, die in Verbindung mit Schmutzpartikeln freischwebende Flocken bilden, den sogenannten Belebtschlamm. Um eine möglichst hohe Reinigungsleistung zu erzielen, wird mithilfe des Rücklaufschlammes aus den Nachklärungen der Belebtschlamm in den Belebungsbecken angereichert und so die Bakterienkonzentration erhöht.

Die dort stattfindenden Abbauprozesse sind gleich den natürlichen mikrobiellen Reinigungsvorgängen, die in Bächen, Flüssen und Seen ablaufen. Allerdings werden diese Reinigungsprozesse im Klärwerk durch die hohe Konzentration an Bakterien und Mikroorganismen sowie durch mechanischen Lufteintrag stark beschleunigt.
Die Belebungsbecken werden in belüftete und unbelüftete Bereiche und Phasen unterteilt, um gezielt die entsprechenden Abbauvorgänge zu aktivieren.

In den belüfteten Phasen/Bereichen werden organische Verbindungen abgebaut, indem sie von den Bakterien verstoffwechselt werden. Gleichzeitig oxidieren Spezialisten unter den Bakterien, sogenannte Nitrifikanten, Ammonium zu Nitrat. Dieser Vorgang wird Nitrifikation genannt. Die Voraussetzung für einen umfassenden Abbau ist in diesen Bereichen/Phasen eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Bakterien. Auf dem Klärwerk Minden-Leteln wird das durch am Beckenboden installierte Belüfterplatten realisiert, durch die die Druckluft in Form von feinsten Bläschen in das Belebungsbecken eingetragen wird.

In den unbelüfteten Phasen/Bereichen findet die Denitrifikation statt, indem Bakterien Nitrat zu elementarem Stickstoff veratmen, der dann in die Luft entweicht. Elementarer Stickstoff ist mit 78% Hauptbestandteil unserer Luft.

Das gereinigte Abwasser aus den Belebungsbecken durchfließt nun die 16 Nachklärbecken, wo durch Sedimentation der Schlamm vom Wasser getrennt wird. Dazu wird die Fließgeschwindigkeit so stark reduziert, dass die Schlammflocken sedimentieren können.

Die Nachklärbecken sind mit sogenannten Kettenräumern ausgestattet, die mit ihren Bodenschilden den abgesetzten Belebtschlamm in eine trichterförmige Vertiefung transportieren.
Zur Anreicherung der Bakterien in den Belebungsbecken wird der größte Anteil des Belebtschlammes als „Rücklaufschlamm“ in die Belebungsbecken zurückgeführt. Der übrige Schlamm (Überschussschlamm) gelangt über die Schlammeindickung zur weiterführenden Schlammbehandlung in die Faultürme.
An der Wasseroberfläche fließt das Klarwasser über eine Ablaufrinne ab. Die Abläufe der 16 Nachklärbecken fließen in einem unterirdischen Gerinne zusammen und werden der Flockungsfiltration zugeführt.

In der Flockungsfiltration geht es um eine Abtrennung von feinsten Teilchen, die sich in den den Nachklärbecken nicht abgesetzt haben. Zur Unterstützung der Abtrennung der Feinstteilchen durch Flockenbildung bzw. zur weiterführenden Phosphatelimination können Flockungsmittel wie Eisen-III-Chlorid zugegeben werden. Nach dieser Reinigungsstufe verlässt das Wasser das Klärwerk und wird in die Weser geleitet.
Die Qualität des ablaufenden Wassers wird online überwacht und zusätzlich täglich im Labor auf die Parameter Phosphor, Stickstoff und organische Verunreinigung analysiert.

Zusätzlich zur biologischen Phosphatentfernung kann bei Bedarf das restliche Phosphat durch Zugabe von Metallsalzen gefällt werden. Dabei handelt es sich um ein chemisch-physikalisches Verfahren, bei dem die Metallsalze mit dem Phosphat eine Verbindung eingehen und sich als chemischer Komplex absetzen.
(Nachfällung s. Flockungsfiltration)

In der anaeroben Schlammbehandlung werden der statisch eingedickte Primärschlamm aus dem Voreindicker und der aus den Nachklärbecken entfernte und eingedickte Überschussschlamm weiterbehandelt.
Aufgrund des hohen organischen Anteils und des hohen Wassergehaltes ca. (98-99%) beginnen diese Schlämme rasch zu faulen. Um eine unkontrollierte Faulung und Geruchsbildung zu verhindern, werden diese Schlämme einer sogenannten anaeroben Schlammstabilisation zugeführt.
Ziel der anaeroben Schlammbehandlung ist es, den Anteil an organischen Bestandteilen im Schlamm zu reduzieren.
Dadurch wird die anfallende Schlammmenge deutlich verringert und die anschließende Schlammentwässerung verbessert.
Die Schlammstabilisation findet in den beiden Faultürmen (2*8600 m³) bei ca. 35-40°C unter anaeroben Bedingen, d.h. unter Sauerstoffausschluss statt. Dabei wird der organische Anteil des Schlammes über eine 4-stufige mikrobielle Umsetzung zum Methangas abgebaut. Das entstehende Gas wird aufgefangen und energetisch genutzt.

Im Jahresdurchschnitt werden so ca. 5770 m³ Gas pro Tag produziert, im Gasbehälter zwischengespeichert und zur Stromerzeugung genutzt. Der ausgefaulte Schlamm wird über den Nacheindicker der Schlammentwässerung mittels Bucher Filterpressen zugeführt.

Für die Schlammentwässerung werden auf dem Klärwerk Minden-Leteln drei Bucher Filterpressen genutzt. Dem zu entwässernden Faulschlamm wird polymeres Flockungsmittel zur besseren Flockenbildung und somit zu einer besseren Abtrennung des Wassers vom Schlamm zugesetzt.
Bei einem Entwässerungsvorgang können ca. 28 m³ Schlamm entwässert werden. Der Wassergehalt im Schlamm wird dabei von 97-98% auf ca. 70-75% gesenkt, so dass der Filterkuchen eine erdige Konsistenz besitzt. Pro Jahr werden auf diese Weise ca. 11.000 m³ entwässerter Schlamm der Verwertung zugeführt.
Das Filtratwasser, welches einen hohen Ammoniumgehalt besitzt, wird dem Zulauf der Kläranlage zugeführt und durchläuft den gesamten Reinigungsprozess.

Das bei der Faulung entstehende Biogas, Methangehalt ca. 60%, wird auf dem Klärwerk Minden Leteln vollständig zur Eigenstromgewinnung genutzt.
Zur Verstromung des Biogases stehen der Kläranlage Minden-Leteln 4 Blockheizkraftwerke (BHKW) zur Verfügung mit jeweils 250 kW elektrischer Leistung. Mit der gewonnenen Energie kann ca. 70% des Strombedarfs des Klärwerks gedeckt werden. Die Abwärme der BHKWs wird überwiegend zum Aufheizen des Faulschlammes genutzt, der restliche Anteil dient der Beheizung des Betriebsgebäudes.

Der Überschussschlamm (s. Nachklärbecken) wird in der Schlammeindickung mittels Siebbandeindicker unter Zugabe von Flockungshilfsmitteln eingedickt, bevor er den Faultürmen zugeführt wird.

(AbfKlärV) Klärschlammverordnung:
Verordnung zum Aufbringen von Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen. Die Qualitätsmerkmale des Klärschlamms sind hier festgelegt.

Abwasser:
Durch Gebrauch verändertes abfließendes Wasser und jedes in die Kanalisation gelangende Wasser.

Aerobe Abbauvorgänge:
Abbauvorgänge, bei denen Sauerstoff verbraucht wird. Anaerobe Abbauvorgänge: Abbauvorgänge, bei denen kein freier Sauerstoff verbraucht wird.

Analyse:
Untersuchung oder Zerlegung eines Stoffes in seine Bestandteile, um die Art und Menge der vorhandenen Grundstoffe oder Verbindungen zu erkennen.

Anorganische Verbindungen:
Chemische Verbindungen aus mineralischen Stoffen.

Belebungsbecken:
Becken, in denen Abwasser und belebter Schlamm miteinander gemischt und die Mikroorganismen mit Sauerstoff versorgt werden.

Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB5):
Ein Maß für die Summe aller biologisch abbaubaren organischen Stoffe im Wasser. Der BSB5 gibt an, wieviel gelöster Sauerstoff in einer bestimmten Zeit (5 Tage) für den biologischen Abbau der organischen Abwasser-Inhaltsstoffe benötigt wird.

Biologische Abwasserreinigung:
Abbau von gelösten organischen Substanzen durch Mikroorganismen, anaerob oder aerob, in Belebtschlammanlagen.

Chemische Abwasserbehandlung:
Abwasserbehandlung mit Fällmitteln, die im Abwasser schwer lösliche Verbindungen bilden. Gelöste oder fein verteilte Abwasser- Inhaltsstoffe werden dadurch in eine abscheidbare Form überführt.

Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB):
Ein Maß für die Summe aller organischen Stoffe im Wasser, einschließlich der schwer abbaubaren. Der CSB gibt an, wieviel Sauerstoff zur vollständigen Oxidation der organischen Stoffe durch Chemikalien benötigt wird.

Denitrifikation:
Verfahren in der biologischen Abwasserbehandlung, bei dem Nitrate zu freiem Stickstoff reduziert werden.

Einwohnergleichwert (EGW):
Einheit zum Vergleich von gewerblichem oder industriellem Schmutzwasser mit häuslichem Schmutzwasser. 1 EGW entspricht 60 g BSB5 pro Einwohner und Tag.

Faulbehälter:
Geschlossener Behälter zur Ausfaulung der organischen Substanzen im Schlamm (anaerober biologischer Abbau).

Faulgas:
Durch bakterielle Umsetzung organischer Substanzen entstehendes Gas.

Flockungsfiltration:
Die gelösten Stoffe werden durch Flockungsmittel in ungelöste Stoffe überführt, die in den Filtern zurückgehalten werden.

Kammerfilterpresse:
Maschine zur künstlichen Entwässerung von Schlamm.

Konditionierung:
Verfahren zur Verbesserung der Entwässerungseigenschaften von Schlämmen durch Zugabe von Flockungsmitteln.

(KrW/AbfG) Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz:
Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz sagt aus, dass nicht vermeidbare Abfälle nicht beseitigt, sondern verwertet werden sollen.

Mischverfahren:
Gemeinsames Ableiten von Schmutz- und Regenwasser in einem Kanal.

Nitrifikation:
Oxidation von Ammonium durch Bakterien über Nitrit zu Nitrat.

Rechen:
Maschinelle Einrichtung zum Zurückhalten von Grobstoffen.

Rücklaufschlamm:
Der aus dem Nachklärbecken in das Belebungsbecken zurückgeführte Schlamm.

Sandfang:
Einrichtung zur Abtrennung mineralischer Stoffe.

Trennverfahren:
Getrenntes Ableiten von Schmutz- und Regenwasser in verschiedenen Kanälen.

Totaler organisch gebundener Kohlenstoff (TOC):
Eine Maßzahl zur Angabe des Anteils des organischen Kohlenstoffs von Abwasser-Inhaltsstoffen; wird bestimmt durch Überführen des Kohlenstoffs in CO2.

Vorklärbecken:
Absetzbecken zur mechanischen Reinigung des Abwassers vor der biologischen Stufe.

Voreindicker:
Dem Faulbehälter oder anderen Behandlungsstufen vorgeschalteter Eindicker zur Rohschlammeindickung.

Eine geordnete Abwasserentsorgung lässt sich bis in das Jahr 1809 zurückverfolgen. Richtig los ging es 1882 mit dem Bau des ersten Kanalisationsabschnittes in der Mindener Altstadt. 1888 folgte dann die Erstellung des Wasserwerkes – allerdings wurden die Fäkalien und der Hausmüll weiterhin auf den Feldern „entsorgt“.

Die Kläranlage an der Werftstraße wurde 1904 gebaut, diese bestand aber nur aus Sandfang und Rechen. 1959 ersetzte dann die mechanische die handbetriebene Kläranlage. Die Qualität der Abwässer in Minden verschlechterte sich ständig, darum beschloss 1967 der Rat die Erweiterung um eine vollbiologische Stufe.

In der Tat – am 4. Juni 1981 wurde die Fertigstellung der Kläranlage in Minden-Leteln gefeiert. Aufgrund der Novellierung der Wassergesetze fand die Erweiterung der Kläranlage 1992 ihren Abschluss: Altanlage und neu gebauter Teil wurden zu einer komplett neuen Anlage zusammengefügt. Die biologische Stufe wurde ausgebaut, Mess- und Regeltechnik entsprechend den Anforderungen modernisiert und die Technik auf den neuesten Stand gebracht, z. B. durch eine frei programmierbare Steuerung.

Kläranlagen sind keine Errungenschaft unserer modernen Zeit: Die älteste bekannte Kanalisationsanlage entstand vor rund 9000 Jahren in Kleinasien. Archäologische Funde in Babylon und Ägypten weisen auf über 3000 Jahre alte unterirdische Abzugskanäle hin. Auf etwa 3800 v. Chr. werden irakische Mauerwerkskanäle datiert.

Vor allem Griechen und Römer übernahmen die Erkenntnisse für ihre eigenen Bauvorhaben. Mit dem Untergang des Römischen Reiches brach auch die geregelte Abwasserentsorgung in den meisten Regionen des europäischen Kontinentes zusammen. Öffentliche Hygiene verlor ihren bisherigen hohen Stellenwert in der Gesellschaft. 1842 entschied sich Hamburg als erste deutsche Stadt für den Bau einer Schwemmkanalisation in Verbindung mit zentralen Wasserversorgungseinrichtungen. 1852 folgte Berlin, 1860 Chemnitz und Leipzig und 1867 Frankfurt/M.