Eine Kläranlage hat die zentrale Aufgabe, verschmutztes Abwasser durch mechanische, biologische und chemische Verfahren zu reinigen. Dabei werden Schadstoffe, organische Verbindungen und Nährstoffe entfernt, um das gereinigte Wasser wieder in Gewässer einleiten zu können. Moderne Kläranlagentechnik arbeitet mehrstufig und behandelt zusätzlich den anfallenden Klärschlamm.
Was passiert in der ersten Stufe einer Kläranlage?
Die mechanische Reinigungsstufe entfernt grobe Verunreinigungen, Sand und schwimmfähige Stoffe aus dem Abwasser. Diese erste Stufe der Abwasserbehandlung erfolgt durch Rechen, Sandfang und Vorklärbecken und bereitet das Abwasser auf die nachfolgenden biologischen Reinigungsprozesse vor.
Im Rechen werden zunächst größere Gegenstände wie Äste, Windeln oder Damenhygieneartikel mechanisch abgetrennt. Das Rechengut wird anschließend gewaschen und der Entsorgung zugeführt. Der nachgeschaltete Sandfang dient der Abtrennung von mineralischen Stoffen wie Sand und Kies, die sich aufgrund ihrer höheren Dichte am Boden absetzen.
Das Vorklärbecken bildet den Abschluss der mechanischen Reinigung. Hier setzen sich weitere absetzbare Stoffe als Primärschlamm ab, während Fette und Öle an die Oberfläche aufsteigen und dort abgeschöpft werden. Diese mechanische Vorreinigung entfernt bereits etwa 30 Prozent der organischen Belastung aus dem Abwasser.
Wie funktioniert die biologische Reinigung in Kläranlagen?
Das Belebtschlammverfahren nutzt Mikroorganismen zur Abwasserreinigung, die organische Schadstoffe und Nährstoffe biologisch abbauen. Bakterien, Protozoen und andere Kleinstlebewesen wandeln die gelösten und suspendierten Verunreinigungen in unschädliche Verbindungen um oder bauen sie vollständig ab.
Im Belebungsbecken wird das mechanisch vorgereinigte Abwasser mit dem Belebtschlamm vermischt und intensiv belüftet. Die Mikroorganismen benötigen Sauerstoff für ihre Stoffwechselprozesse, weshalb kontinuierlich Luft eingeblasen wird. Dabei entstehen charakteristische Schlammflocken, die sich gut absetzen lassen.
Der biologische Abbau erfolgt in verschiedenen Phasen: Kohlenstoffverbindungen werden zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert, während Stickstoffverbindungen über Nitrifikation und Denitrifikation zu elementarem Stickstoff umgewandelt werden. Phosphor wird durch spezielle Bakterien aufgenommen oder durch chemische Fällung entfernt. Diese biologische Kläranlagentechnik entfernt bis zu 95 Prozent der organischen Belastung.
Welche Rolle spielt die Nachklärung im Reinigungsprozess?
Die Nachklärung trennt das biologisch gereinigte Abwasser vom Belebtschlamm in runden oder rechteckigen Nachklärbecken. Dabei setzt sich der Schlamm durch seine Schwerkraft ab, während das geklärte Wasser über Überlaufkanten abfließt und in die Gewässer eingeleitet werden kann.
Ein wesentlicher Teil des abgesetzten Schlamms wird als Rücklaufschlamm wieder in das Belebungsbecken gepumpt, um die Konzentration der Mikroorganismen aufrechtzuerhalten. Nur so kann der biologische Reinigungsprozess kontinuierlich funktionieren. Der Überschussschlamm wird hingegen aus dem Kreislauf entfernt und der Schlammbehandlung zugeführt.
Die Qualität der Nachklärung bestimmt maßgeblich die Reinigungsleistung der gesamten Kläranlage. Probleme wie Blähschlamm oder schlechte Absetzbarkeit können die Wasserqualität erheblich beeinträchtigen. Moderne Anlagen verwenden daher optimierte Räumer und Trichter für eine zuverlässige Schlammabtrennung.
Was geschieht mit dem Klärschlamm in der Anlage?
Der anfallende Klärschlamm durchläuft verschiedene Behandlungsverfahren wie Eindickung, Faulung und Entwässerung. Ziel ist es, das Schlammvolumen zu reduzieren, Krankheitserreger abzutöten und den Schlamm für die weitere Verwertung oder Entsorgung aufzubereiten.
Die Eindickung konzentriert den Schlamm durch Absetzen oder maschinelle Verfahren und reduziert so den Wasseranteil. Anschließend erfolgt häufig eine anaerobe Faulung in geschlossenen Behältern, wobei Bakterien die organischen Stoffe unter Luftabschluss abbauen. Dieser Prozess produziert Biogas, das energetisch genutzt werden kann.
Die mechanische Entwässerung durch Zentrifugen, Kammerfilterpressen oder Bandfilter reduziert den Wassergehalt weiter und erzeugt einen stapelbaren Klärschlamm. Je nach Schadstoffbelastung kann der behandelte Schlamm landwirtschaftlich verwertet, kompostiert oder thermisch entsorgt werden. Die Biogasgewinnung aus der Schlammfaulung trägt zur Energieversorgung der Kläranlage bei und verbessert die Wirtschaftlichkeit des Betriebs.
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