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Die Kläranlage habe ich 2 mal beschrieben. Die Version 1 ist Prüfungsrelevant, bei der Version 2 bin ich stark über das geforderte gegangen so das diese Version nur als Zusammenfassung des Konzeptes zu sehen ist.
Version 1
Um Flüsse und Seen möglichst wenig zu belasten, sollten Betriebe die Belastung ihrer Abwässer mit Umweltgefährdenden Stoffen möglichst gering halten. Ist dies nicht möglich, müssen die Abwässer vor ihrer Einleitung in Flüsse und Seen gereinigt werden. Moderne mehrstufige Kläranlagen sind in der Lage die meisten schädlichen Stoffe der Abwässer auf ein Umweltverträgliches Maß zu reduzieren.
1. Neutralisation
Die Neutralisation erfolgt mit CaO, das in Wasser zu einer Ca(OH)2 Suspension aufbereitet wird. Für Stoßbelastungen steht zusätzlich Natronlauge bereit.
CaO + H2O --> Ca(OH)2
Ca(OH)2 + H2O --> CaSO4 + 2 H2O
2. Rechenwerk
Das Rechenwerk dient zur Beseitigung von Grobstoffen. Es besteht aus quer zur Richtung des Abwasserstromes angeordneten Gitterstäben im Abstand von 2cm bis 10cm, die automatisch von einer Harke gereinigt werden. Das Rechengut wird gesondert entsorgt.
3. Sandfang
Sandkörner >0,2mm werden sedimentiert. Die Fließgeschwindigkeit beträgt ca. 30 cm/s. Das Ausräumen kann mit Druckluft erfolgen (Sandkörner können zur Beschädigung der Pumpen führen).
4. Schwimmstoffabscheider
Fette, Öle, die spezifisch leichter sind als Wasser, werden vom Abwasser getrennt. Dies geschieht durch Zwangsumleitung und Verringerung der Fließgeschwindigkeit. Das oberflächlich aufschwimmende Öl wird mit einem Skimmer abgetrennt. Sie werden gesondert entsorgt.
5. Vorklärbecken
Im Vorklärbecken wie auch im Nachklärbecken werden geflockte, sedimentierbare Stoffe abgetrennt. Dazu wird das Abwasser um Tauchwände, Prallbleche geleitet, gleichmäßig verteilt und beruhigt. Die sedimentierten Bestandteile werden mittels Bandräumer entfernt.
In den Sandfang, Vorklär- und Flockungsbecken werden Mineralien und Fällungsmittel zugegeben um die Reinigungswirkung zu erhöhen
6. Biologische Reinigung
Biologisch abbaubare Stoffe werden durch adaptierte Bakterienstämme abgebaut. Dazu benötigen die Bakterien Sauerstoff, einen ph-Wert von 6,5 bis 8, eine Temperatur von 6°C bis ca. 30°C und eine ausreichende Menge an Mineralien (z.B. Phosphaten), die gegebenenfalls zugeführt werden müssen.
7. Nachklärbecken
Aufbau Beschreibung und Funktion ist Identisch mit dem unter Punkt 5 beschriebenen Vorklärbecken. Zur besseren Adaption (Anpassung) werden 60% des entstandenen Schlammes als Rückführschlamm wieder dem Belebungsbecken zugeführt.
8. Eindickung
Der Klärschlamm wird in Krälwerken von einem Feststoffanteil von 1% auf 5% durch Verringerung der Fließgeschwindigkeit gebracht. Anschließend wird Kohle und Asche beigemischt, um den Schlamm besser abzupressen und verbrennen zu können. Das abgetrennte Wasser gelangt in den Vorfluter.
Version 2
Um Flüsse und Seen möglichst wenig zu belasten, sollten Betriebe die Belastung ihrer Abwässer mit Umweltgefährdenden Stoffen möglichst gering halten. Ist dies nicht möglich, müssen die Abwässer vor ihrer Einleitung in Flüsse und Seen gereinigt werden. Moderne mehrstufige Kläranlagen sind in der Lage die meisten schädlichen Stoffe der Abwässer auf ein Umweltverträgliches Maß zu reduzieren.
Neutralisation
Die überwiegend Sauren Industrieabwässer werden zu Beginn mit Kalkmilch [Ca(OH)2 ] auf einen Wert von ph6-8 eingestellt um die Funktionsfähigkeit der Biologischen Klärstufen zu gewährleisten. Für Stoßbelastungen kann kurzfristig auch teure Natronlauge [ NaOH ] eingesetzt werden.
CaO + H2O --> Ca(OH)2
Ca(OH)2 + H2O --> CaSO4 + 2 H2O
Rechenwerk
Mit dem Rechen werden die groben Verunreinigungen wie Holzstücke aus dem Abwasser entfernt. Es aus einem den gesamten Querschnitt bedeckenden Gitter mit 2cm – 10cm Abstand, das quer zur Richtung des Abwasserstroms, schrägstehend angeordnet ist. Steigt der Strömungswiederstand aufgrund einer Beladung des Gitters, werden die Grobstoffe von einer automatischen Harke entfernt und entsorgt.
Sandfang
Im nachgeschalteten Sandfang der so dimensioniert ist, das die Fließgeschwindigkeit 30cm/s beträgt, sedimentieren Sandkörner mit einer Größe von >0,2mm. Bei Bedarf können Fällungshilfsmittel zugegeben werden. Der Sand würde in nachfolgenden Maschinen zu erhöhtem Verschleiß führen. Bei Rundsandfängen sammelt sich der Sand unten in der Mitte und wird mit Druckluft über ein Steigrohr ausgetragen. Langsandfänge bestehen aus einem flachen Becken dessen Boden mit einem automatischen Abräumer gereinigt wird.
Schwimmstoffabscheider
Fette und Öle die spezifisch leichter als Wasser sind werden im nach dem Sandfang installierten Schwimmstoffabscheider entfernt. Häufig sind diese Abscheider verursacherbezogen installiert (Tankstellen, Schlachthöfe). Sie bestehen aus einem Becken dessen Zulauf sich unter der Wasseroberfläche befindet. Die leichten Stoffe steigen nach oben und werden von einem Skimmer in eine Abschöpfrinne geschoben. Der Ablauf befindet sich an der gegenüberliegenden Seite des Zulaufs, am zum Ablauf hin abfallenden Beckenboden.
Vorklärbecken
Jetzt kommt das Vorklärbecken, das horizontal mit einer Fleißgeschwindigkeit von 20m/h durchflossen wird. Die Becken sind in der Regel 2m - 2,5m Tief und 50m – 70m Lang. Zur Beruhigung sind die Einläufe häufig mit Pralltellern oder Einlaufgittern versehen. Die absetzbaren Stoffe setzen sich am Boden als Schlamm ab und werden mittels umlaufenden Bandräumer, an dem Räumbalken befestigt sind in einen Sammeltrichter geschoben. Der Schlamm wird mit einer geeigneten Pumpe dem Trichter entnommen. Bei Bedarf können auch hier Fällungshilfsmittel zugegeben werden.
Biologische Reinigung
Im nun folgenden Belebungsbeckenerfolgt eine aerobe biologische Umsetzung, abbaubarer Abwasserinhaltsstoffe zu CO2 und H2O mittels Bakterien, welche biochemische Reaktionen mit ihren Enzymen vollziehen. Unter optimalen Bedingungen ( 5°C –33°C; ph 6 – 8 ) teilen sich die Bakterien etwa alle 20 min. Schädliche oder Bakteriengiftige Stoffe wie Metallionen wurden in den Reinigungsstufen zuvor ausgefällt. Die Bakterien wurden mittels Adaption von den Kommunalen an die Industrieellen Anforderungen angepasst. Die Verweilzeiten in Industriellen Belebungsbecken sind jedoch aufgrund der schweren Abbaubarkeit länger.
Das Abwasser wird zusammen mit dem aus dem Nachklärbecken stammenden Rückführschlamm ( Belebtschlamm ) in das Belebungsbecken eingeleitet. Die Beimischung des Rückführschlamms wird als Impfung bezeichnet. Um die aerobe Abbautätigkeit der Bakterien zu sichern, muss Sauerstoff in ausreichender Menge zugeführt werden. Dies kann mit Oberflächenbelüfter oder Pressluft erfolgen.
Beim Oberflächenbelüfter saugen Rührer das Belebtschlamm-Abwassergemisch unten an und fördern es nach oben, wo es vom Rührer verspritzt wird und Sauerstoff aufnimmt. Dieses Belüftungsverfahren funktioniert jedoch nur bis zu einer Beckentiefe von 4m, da sich am Beckenboden kein Schlamm ablagern darf.
Bei der Druckbelüftung wird Luft von unten in das Becken über feinblasige Belüftungssysteme eingeblasen. Um Geruchsemmisionen zu vermeiden sind die Belebungsbecken meistens abgedeckt.
Die Entwicklung der Sauerstoffeintragung versucht mit möglichst wenig Energieaufwand möglichst große Mengen an Sauerstoff einzutragen. Man versucht Schlammkonzentrationen von 2g/L bis 8g/L aufrecht zu erhalten. Normale Anlagen bauen 1kg/m³ und Tag an organischer Substanz ab, Hochlastanlagen mit einer 2. Stufe erreichen etwa die 3 Fache Leistung.
Nachklärbecken:
Das Gemisch aus gereinigtem Abwasser und Schlamm gelangt in das Nachklärbecken, das Technisch wie das Vorklärbecken aufgebaut ist. Das gekärte Abwasser wird aus diesem in die Umwelt abgegeben.
Der aufgrund des höheren spez. Gewicht abgesunkene Klärschlamm mit 1% Trockensubstanz wird zum Teil als Rückführschlamm wieder in das Belebungsbecken gefahren. Der Überschussschlamm gelangt zusammen mit dem Schlamm aus dem Vorklärbecken in den Eindicker.
Eindicker:
Hier wird der Trockensubstanzgehalt ( TS ) des Klärschlamms von 1% auf 5% erhöht. In den runden Becken wird der Schlamm aus den Nachklärbecken in der Mitte eingeleitet, der Schlamm sinkt aufgrund der Schwerkraft nach unten. Das langsam laufende Krälwerk verursacht Kanäle durch die das Wasser nach oben steigen kann. Das oben an den Überläufen abfließende Wasser wird dem Belebungsbecken wieder zugeführt, der unten abgezogene Schlamm mit 5% TS wird in Industrieellen Kläranlagen den Filtern oder Zentrifugen zugeführt, da in Industrieklärschlämmen so viele Schadstoffe sind das die sichere Funktion von Faultürmen nicht gewährleistet ist.
Filtern und Konditionieren:
Daher setzt man dem sogenannten Dickschlamm mit 5% TS Eisen- oder Aluminiumsalze und eventuell Flockungshilfsmittel zu. Die Salze unterbinden die Tätigkeit der Bakterien, da sie ihre Zellmembrane zerstören. Der Schlamm wird mit bis zu 10 bar in die Kammerfilterpressen gepumpt, so dass Stichfeste Filterkuchen mit 40% bis 50% TS entstehen, die aufgrund des hohen Kalkgehalts nicht zum Faulen neigen. Die Filterkuchen werden Deponiert.
Zentrifugieren und Verbrennen:
Eine weitere Möglichkeit der Dickschlammweiterverarbeitung besteht im Zentrifugieren und verbrennen. Dazu werden dem Dickschlamm Polyelektrolyte zugeführt, die den Schlamm weiter Aufflocken. In den Schneckenaustragszentrifugen wird die TS auf 20% bis 25% erhöht und der eingedickte Schlamm der Verbrennung zugeführt. Der Abscheidegrad der Zentrifuge liegt bei 98% - 99%. So wird nur ein keiner Teil der Schlammpartikel mit der wässrigen Phase ( dem Dekantat ) in die Kläranlage zurückgeführt. Die Zentrifuge erlaubt einen Kontinuierlichen Betrieb. Verbrannt wird überwiegend in Drehrohr-, Wirbelschicht- und Drehetagenöfen.
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