Die Natur als Vorbild

Eine biologische Kläranlage macht sich die permanent in der Natur stattfindenden Abläufe zunutze. Lebende Mikroorganismen sorgen in der biologischen Klärstufe, dem Herzstück solcher Anlagen, für den Schmutzabbau. Die genaue Kenntnis der Lebensbedingungen dieser einfachen Organismen ist die Voraussetzung dafür, dass der Abbauprozess in der Kläranlage auch kontrolliert ablaufen kann.

So wird das Abwasser wieder klar

Die wichtigste Lebensgrundlage für die Mikroorganismen, Wasser und organische Verunreinigungen, sind im Abwasser reichlich vorhanden. Der Sauerstoff, den sie zum Aufbau ihrer Zellsubstanz ebenfalls benötigen, wird dem Abwasser durch die Belüftung dosiert zugesetzt. Unter solch günstigen Bedingungen vermehren sich die Mikroorganismen sehr rasch, pro Stunde auf das Zwei- bis Vierfache. Durch den im Zuge ihres Zellaufbaus stattfindenden Stoffwechselprozess werden die im Abwasser vorgefundenen Schmutz- und Schadstoffe in ihre Bestandteile zerlegt. Der Verlauf des Abbauprozesses und die daraus zurückbleibenden Spaltprodukte sind natürlich von der Zusammensetzung der im Abwasser enthaltenen Stoffe abhängig. Um einen vollständigen Abbau der verschiedenen Schadstoffe zu erreichen, bilden eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von Mikroorganismen eine sich ergänzende Lebensgemeinschaft.

Der Kohlenstoff in den organischen Verbindungen wird zu gasförmigem Kohlendioxid abgebaut. Organische Stickstoffverbindungen werden von einem Teil der Mikroorganismen über die Zwischenstufe Ammonium zu Nitraten abgebaut (Nitrifikation). Andere Mikroorganismen können dann unter geeigneten Bedingungen diese Zwischenprodukte weiter in gasförmigen Stickstoff umwandeln (Denitrifikation). Phosphate können von den Mikroorganismen bei ihrem Stoffwechselprozess nur teilweise abgebaut werden, so dass die Phosphatabscheidung durch Zusatz von Eisensalzen unterstützt werden muss.

In den Zwischen- bzw. Nachklärbecken setzen sich die Mikroorganismen als Klärschlamm ab. Ein Teil dieses „Belebtschlammes” wird in die Belebungsbecken zurückgeleitet, um den Reinigungsprozess stabil zu halten (Rücklaufschlamm). Der überschüssige Klärschlamm wird eingedickt, entwässert und verbrannt. Das gereinigte Abwasser ist jetzt wieder klar und fließt in die Donau.

Eine klare Entscheidung: die Verfahrenstechnik

In der ebswien hauptkläranlage stehen zwei Betriebsweisen zur Verfügung, die gemeinsam mit den Experten der TU Wien entwickelt wurden. Je nach dem Grad der Verschmutzung und der Temperatur des Abwassers, der Jahreszeit und der Abwassermenge wird das Abwasser bei beiden Verfahren automatisiert in der Anlage verteilt und die Sauerstoffzufuhr dosiert. Gesteuert wird dieser Prozessablauf von einem komplexen Online-Messsystem. Das Ziel ist es, im gesamten Reinigungsprozess eine höchstmögliche Betriebssicherheit und Prozessstabilität zu erreichen.

Beim Bypass-Verfahren wird der Abwasserstrom nach der Vorklärung geteilt und ein Teilstrom des vorgeklärten Abwassers direkt der 2. Belebungsstufe zugeführt. Dadurch wird der 2. Stufe leicht abbaubarer Kohlenstoff für die Denitrifikation zugeführt und gleichzeitig die hydraulische Beschickung der 1. Stufe soweit gesenkt, dass nitrathältiger Ablauf der 2. Stufe bei Trockenwetterzufluss in die 1. Stufe zur Denitrifikation rückgeführt werden kann. Damit wird die Reinigungskapazität der 1. Stufe optimal ausgenützt.

Eine weitere Möglichkeit, die Abbauleistung zu optimieren besteht in der Veränderung des belüfteten Volumens der 2. Stufe. Zwischen 15 % und 85 % des Belebungsbeckenvolumens der 2. Stufe können belüftet werden. Ein Teilstrom des nitrathältigen Ablaufs der 2. Stufe wird zur Denitrifikation in die 1. biologische Stufe zurückgeführt. Der Überschussschlamm aus der 2. Stufe wird in die 1. Stufe zurückgeführt. Die nitrifizierenden Bakterien können dabei die hohe Ammoniumkonzentration in der 1. Stufe nutzen. Das gebildete Nitrat wird aufgrund der hohen Abbaurate des Belebtschlammes in den anoxischen Zonen rasch abgebaut.

Das Hybrid-Verfahren kann nur im Trockenwetterfall angewendet werden, wobei das gesamte vorgeklärte Abwasser der 1. Belebungsstufe zugeführt wird. Damit ergibt sich eine hohe Schlammbelastung und der Belebtschlamm weist einen hohen Sauerstoffbedarf auf. Ein Teilstrom dieses Schlammes wird in den Ablauf der 1. Stufe gepumpt, was die Zuführung von kohlenstoffreicher Biomasse in die 2. Stufe bedeutet. Anschließend erfolgt die weitere Reinigung des Abwassers wie beim Bypass-Verfahren.

Die Kläranlage lebt!

Trillionen von Mikroorganismen und Bakterien sorgen in der Hauptkläranlage Wien für den Abbau der im Abwasser vorhandenen Schmutzstoffe. Sie tragen zum Teil sprechende Namen wie Glocken-, Trompeten- oder Pantoffeltierchen. Unter dem Mikroskop haben wir einige unserer fleißigen Helfer für Sie sichtbar gemacht.

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