Die Kläranlage der Stadt Ebersbach an der Fils

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1 Die Kläranlage der Stadt Ebersbach an der Fils

2 Grußworte Bürgermeister Edgar Wolff Im Leitbild Ebersbach 2010 hat sich die Stadt Ebersbach zum Ziel gesetzt, schonend mit unserer attraktiven Landschaft umzugehen und für den Schutz, den Erhalt und die Entwicklung von Lebensräumen, Boden, Wasser, Klima und Luft zu sorgen. Mit der Modernisierung und Erweiterung der städtischen Kläranlage Ebersbach sind wir diesem Ziel einen wichtigen Schritt näher gekommen. Nach einer Bauzeit von ca. zwei Jahren erreicht die Kläranlage nun im November 2007 ein deutlich höheres Maß an Reinigungswirkung und trägt damit zu einer spürbar verbesserten Wasserqualität der Fils bei. Mit einem neuen Betriebsgebäude sind nun auch optimale Bedingungen für die Steuerung der Anlage und für die Qualitätskontrolle geschaffen. Mit dem Einbau einer auf den Verzicht von Primärenergieträgern ausgerichteten Heizungsanlage erfolgte zugleich eine Umstellung auf energetisch günstigere Aggregate. Für ihren Einsatz danke ich den am Bau beteiligten Ingenieuren, den Unternehmen und den städtischen Mitarbeitern im Bau- und Umweltamt sowie dem Betriebspersonal der Kläranlage Ebersbach. Edgar Wolff Bürgermeister Dr.-Ing. Reinhold Rölle Dr.-Ing. W. Götzelmann +Partner GmbH Seit mehr als 50 Jahren unterhält die Stadt Ebersbach eine Kläranlage zur Reinigung der auf ihrem Siedlungsgebiet anfallenden Abwässer und betreibt im übertragenen Sinne seit dieser Zeit Zukunftsvorsorge. Es folgten weitere wesentliche Ausbaumaßnahme in den 70er und 90er Jahren. Im Laufe des Jahrzehnts konnte die biologische Abwasserreinigung durch verfahrenstechnische Entwicklung weitergehende Reinigungsanforderungen erfüllen, so dass mit dem nun erfolgten Ausbau eine weitere gezielte Nährstoffverminderung erreicht werden kann. Dem Gewässer Fils werden nun die Nährstoffe Phosphor und Stickstoff weitgehend ferngehalten. Mit diesem Ausbau der Kläranlage wurden gleichzeitig die Ziele Hochwasserschutz und energiesparender Betrieb umgesetzt. Wir freuen uns, dass wir als planende Ingenieure uns dieser anspruchsvollen Aufgabe widmen und unsere Erfahrungen auf dem Gebiet des technischen Umweltschutzes einbringen konnten. Unserer Bauherrschaft, der Stadt Ebersbach, danken wir für die vertrauensvolle, ja kollegiale Zusammenarbeit. Der Kläranlage selbst und der sie betreuenden Betriebsmannschaft wünschen wir eine erfolgreiche Arbeit, die in Form von hervorragenden Reinigungsleistungen der Fils und dem Neckar zugute kommen sollen. Dr.-Ing. Reinhold Rölle Dr.-Ing. W. Götzelmann + Partner GmbH Zu den vielseitigen Baumaßnahmen gehörten die Betonsanierung der Vorklärbecken (links), Bohrungen zur Baugrubensicherung (oben) sowie der Neubau des Gasbehälters (rechts).

3 Mehr Reinheit für die Fils Wasser verändert sich in seinen natürlichen Eigenschaften durch häuslichen, gewerblichen, industriellen, landwirtschaftlichen und sonstigen Gebrauch. Das so entstehende Abwasser bestmöglich zu reinigen ist Aufgabe einer Kläranlage. Die im Ebersbacher Westen gelegene Kläranlage reinigt die Abwässer aus der Stadt Ebersbach und den Stadtteilen Büchenbronn, Bünzwangen, Krapfenreut, Sulpach und Weiler. Angeschlossen sind aktuell rund Haushalte mit nahezu Einwohnern und dem angesiedelten Gewerbe. Die Kläranlagentechnik basiert auf einer mechanischen Reinigung mit einer sehr effizienten biologischen Klärung sowie anaerober Schlammstabilisierung. Die bauliche Erweiterung, Sanierung und Modernisierung von 2005 bis 2007 beinhaltete: - Neubau zweier Belebungsbecken mit insgesamt m 3 Volumen - Umbau der bestehenden Belebungsbecken - Erneuerung der Belüftung - Neubau des Betriebsgebäudes mit Schaltwarte einschließlich Mess-, Steuer-, Regeltechnik - Neubau des Gasbehälters - Sanierung des Faulbehälters - Betonsanierung der Becken - Hochwasserschutzmaßnahmen - Bau eines Blockheizkraftwerkes Aufgrund dieser Maßnahmen hat die Ebersbacher Kläranlage eine wesentlich bessere Reinigungswirkung und kann die gesetzlich geforderten Ablaufwerte insbesondere im Bereich Stickstoff sicher einhalten. Die Kapazität ist zudem auf Einwohner erhöht worden. Gleichzeitig reduzieren sich die Betriebs- und Energiekosten. So decken die neue Wärmepumpe und das Blockheizkraftwerk aus eigener Kraft rund 40 % des Energiebedarfes. Die modernisierte Kläranlage nützt Bürgerinnen und Bürgern sowie der Umwelt durch höhere Reinheit des Abwassers und durch Einsparung von Energieressourcen.

4 Aus Abwasser wird Wasser Die Kläranlage reinigt die Abwässer der Stadt Ebersbach und deren Stadtteile (außer Roßwälden). Zur Regenwasserbehandlung werden im Einzugsgebiet momentan 13 Regenüberlaufbecken (RÜB) und 2 Pumpwerke betrieben. Das in den RÜB s zurückgehaltene Schmutzwasser wird bei nachlassendem Regenereignis der Kläranlage zugeführt und dort gereinigt. Die Regenüberlaufbecken sind mit Abflussregelungen ausgestattet. Mit Hilfe der Fernwirkanlage ist es möglich, Zustandsdaten und Störmeldungen der Regenüberlaufbecken automatisch auf die Zentralstation im Betriebsgebäude der Kläranlage zu übertragen. Somit können Störmeldungen z. B. durch Verlegung der Drosseleinrichtungen usw. rechtzeitig erkannt und behoben werden, was letztendlich dem Risiko einer Gewässerverunreinigung entgegenwirkt. Zulauf Regenüberlaufbecken (V = m 3 ) Bei starken Regenfällen wird die Wassermenge vor der Rechenanlage auf die behandelbare Menge von 250 l/s gedrosselt. Dazu wird die überschüssige Abwassermenge zunächst im Regenüberlaufbecken der Kläranlage gespeichert und nach dessen Füllung mechanisch gereinigt in die Fils abgegeben. Der Beckeninhalt wird nach Abklingen des Regens in den Zulauf der Kläranlage geleitet. Mechanische Reinigung Feinrechenanlage Die Feinrechenanlage dient zur Entnahme von Grobstoffen, wie z.b. Haaren, Zigarettenresten, Hygieneartikel usw.. Diese Dinge können Verstopfungen in Pumpen und im Faulturm verursachen. Die Feinrechenanlage besteht aus einem schräg im Gerinne montierten Stufenrechen mit einer Spaltweite von 6 mm. Der Abwasserstrom fließt durch den Rechenrost, die angelandeten Inhaltsstoffe werden stufenweise nach oben befördert und in die Rechengutpresse abgeworfen. Über diese Rechengutpresse mit Auswaschung wird das Rechengut (ca. 30 t/jahr) in den Container gefördert. Hierbei wird die Rechengutmenge erheblich reduziert, da die organischen Bestandteile ausgewaschen und dem Kläranlagenzulauf wieder zugegeben werden. Sandfang (V = 28 m 3 ) Im Sandfang wird der insbesondere bei Niederschlägen von den Straßen in die Kanalisation eingebrachte Sand durch Verringerung der Fließgeschwindigkeit vom Wasser getrennt. Der Sandfang verfügt hierzu über eine Trocken- und Regenwetterkammer. Bei Überschreitung einer voreingestellten Zulaufwassermenge werden die Elektroschieber der Regenkammer geöffnet. Der Sand wird mit zwei am Räumer befestigten Tauchmotorpumpen entnommen und in einen Absetzbehälter gefördert. Der entwässerte Sand wird dann in der Endstellung des Räumers aus dem Absetzbehälter in den Sandcontainer entleert. Vorklärbecken (V = 2 x 400 m 3 ) In der Vorklärung werden alle durch die Schwerkraft absetzbaren oder aufschwimmenden Stoffe zurückgehalten. Für diesen Trennvorgang sind große Becken erforderlich, in denen das Wasser mit einer geringen Geschwindigkeit fließt. Die Kläranlage verfügt über zwei Vorklärbecken, von denen eines im Dauerbetrieb, das zweite nur im Regenwetterfall zum Einsatz gelangt. Die Aufenthaltszeit des Abwassers im Vorklärbecken beträgt bei Belebungsbecken durchschnittlichem Trockenwetterzufluss ca. 130 Minuten, im Regenwetterfall ca. 60 Minuten. Die Schlämme (Primärschlamm) werden durch den automatischen Räumer in die zulaufseitig angeordneten Trichter geschoben, abgepumpt und der Schlammbehandlung zugeführt. Damit ist die sogenannte mechanische Reinigung des Abwassers abgeschlossen. In der mechanischen Reinigungsstufe wird die Restverschmutzung des Abwassers auf ca. 75 % gemindert. Das im Vorklärbecken auslaufende Abwasser wird nunmehr der biologischen Reinigung, den sogenannten Belebungsbecken zugeführt. Regenüberlaufbecken Sandfang Vorklärbecken Schneckenpumpwerk

5 leeres Belebungsbecken Hochwasserpumpwerk Biologische Reinigung Schneckenpumpwerk Um im Klärwerk das notwendige hydraulische Gefälle zu erhalten muss das ankommende Abwasser um ca. 4 m gehoben werden. Dies geschieht mit Hilfe von 2 Schneckenpumpen mit 125 l/s Leistung und einer zusätzlichen Schneckenpumpe mit einer Leistung von 265 l/s. Belebungsbecken (V = m 3 ) Eine große Anzahl an Mikroorganismen baut die im Abwasser enthaltenen gelösten Schmutzstoffe in Verbindung mit Sauerstoff ab. Besondere Mikroorganismen übernehmen zudem den Abbau von Stickstoffverbindungen. Dies geschieht in zwei Stufen: der Nitrifikation (Zugabe von Luft) und der Denitrifikation (unbelüfteter Beckenbereich). Phosphor-Elimination Die chemische Phosphatfällung erfolgt durch Zudosierung von Metallsalzen in den Zulauf der Nachklärbecken. Die Metallsalzlösung bewirkt ein Ausfällen der Phosphorverbindungen und deren Anreicherung im Schlamm. Die Steuerung der Dosiermenge erfolgt über eine Online-Messung. Nachklärbecken Die in den Belebungsbecken gebildeten Schlammflocken trennen sich in den beiden Nachklärbecken vom gereinigten Wasser und sinken zu Boden. Die Aufenthaltszeit des Wassers beträgt in diesen Bauwerken ca. 9,5 Stunden bei durchschnittlichem Trockenwetterzulauf. Das gereinigte Wasser fließt über die Überfallschwelle und gelangt nach einer Mengenmessung in die Fils. Der abgesetzte Bodenschlamm wird jeweils mit einem Rundräumer zu einem mittig angeordneten Trichter geschoben, abgepumpt und zum großen Teil als Impfschlamm wiederum den Belebungsbecken zugeführt. Die für den biologischen Abbau nicht mehr notwendigen Bakterien werden dem Kreislauf entzogen und der Schlammbehandlung zugeführt. Diese Schlämme werden in das Vorklärbecken gepumpt und dort durch Schwerkraft zusammen mit dem Primärschlamm so gut wie möglich eingedickt. Nachklärbecken 1I Zulauf 2I Regenüberlaufbecken 3I Feinrechenanlage 4I Sandfang 5I Vorklärbecken 6I Schneckenpumpwerk 13I Faulturm

6 Faulturm, Gasbehälter, Trübwasserspeicher Schlammbehandlung Faulturm (V = 2 x 450 m 3 ) Der eingedickte Schlamm wird über einen Wärmetauscher aufgeheizt und zunächst in einen der beiden Faultürme gepumpt. Bei einer Schlammtemperatur von ca. 40 C fault der Schlamm in ca. 18 Tagen aus. Danach ist der Schlamm weitestgehend stabilisiert und wird dem zweiten Faulturm zugeführt. Hier erfolgt die Reststabilisierung des Klärschlammes, des weiteren dient dieser Behälter als Vorlage für die Schlammentwässerung. Der Ausfaulungsprozess beruht ebenfalls nur auf biologischen Vorgängen wie im Belebungsbecken, jedoch unter Ausschluss von Sauerstoff. Er führt zu einer Schlammmengenreduzierung von ca. 30 % und zu einem Gasanfall von ca m 3 /Jahr. Schlammentwässerung Bei der Abwasserreinigung entsteht Schlamm, der im Faulturm stabilisiert wird. Dieser Schlamm Schlammentwässerung wird mittels Zentrifuge entwässert. Dabei wird das Schlammaufkommen auf ca. 900 t/jahr reduziert. Der entwässerte Schlamm gelangt seit 2007 zur thermischen Verwertung in ein Kraftwerk. Die Stadt Ebersbach folgt damit einer Entsorgungsempfehlung des Landes. Trübwasserspeicher (V = 240 m 3 ) Der Trübwasserspeicher dient zur Speicherung der Prozesswässer aus dem Klärwerk. In ihm werden insbesondere das Überstandswasser der Schlammentwässerung gesammelt. Dieses stark mit Stickstoff belastete Abwasser wird von dort dosiert wieder der biologischen Stufe zugegeben, um Belastungsstöße in der Belebung zu vermeiden. Energie Blockheizkraftwerk Das beim Faulprozess freiwerdende, brennbare Biogas wird im Gasbehälter (200 m 3 Inhalt) zwischengespeichert und zur Stromerzeugung einem Blockheizkraftwerk zugeführt. Mit der so gewonnenen elektrischen Energie können ab 2008 ca. 40 % des Stromverbrauchs des Klärwerkes abgedeckt werden. Die Abwärme des Blockheizkraftwerkes wird zur Aufheizung des Schlammes verwendet. Betriebsgebäude Im Erdgeschoss befinden sich die Schaltwarte, das Labor und die Sozialräume. Im Untergeschoss sind alle Pumpen, die Gebläse für die Druckluft zu den Belebungsbecken und die Wärmepumpe zur Gebäudebeheizung untergebracht. Dabei dient das gereinigte Abwasser als Wärmequelle. Schaltwarte Alle wesentlichen Steuerungs- und Regelvorgänge des Klärwerks, wie z.b. die Schaltung von Pumpen und Maschinen, geschieht automatisch. In der zentralen Schaltwarte laufen alle Daten zusammen. Das Herzstück bildet ein Übersichtsbild mit Darstellung der einzelnen Anlagenteile. Bei nicht besetzter Anlage werden auftretende Störungen über automatische Telefon-Wahlgeräte an das Bereitschaftspersonal weitergeleitet. Messwerte, die zur Eigenkontrolle erforderlich sind, werden täglich durch Analysen im eigenen Labor ermittelt und im Betriebsdatenprogramm protokolliert. Labor Im Labor werden die regelmäßig auszuführenden Abwasser- und Labor Schlammanalysen durchgeführt. Die Entnahme der Abwasserproben erfolgt vollautomatisch rund um die Uhr. Diese Werte sind sowohl für die Steuerung der Anlage als auch für den Nachweis der vorhandenen Reinigungsleistung erforderlich. Auslauf in die Fils 7I Denitrifikationsbecken 8I Nitrifikationsbecken 9I Phosphor- 10I Nachklärbecken 11I Hochwasserpumpwerk Elimination 19I Wärmepumpe 12I Auslauf Fils Wärme Wärme Strom 14I Gasbehälter 15I Blockheizkraftwerk 16 I Schlammentwässerung 17I Trübwasserspeicher 18I Betriebsgebäude 19I Wärmepumpe 20I Schaltwarte 21I Labor

7 2,5 2,0 Daten und Fakten 1,5 1,0 0, Bessere Reinigungswirkung und Energienutzung 25,0 Stickstoff- und Phosphorwerte Kommunales Abwasser enthält auch Stickstoff- und Phosphorverbindungen. Diese Stoffe wirken in den Gewässern eutrophierend (düngend) und begünstigen somit z.b. massenhaftes Algenwachstum. Das Absterben dieser Algen in der lichtarmen Zeit wirkt sich sauerstoffzehrend auf die Gewässer aus und verschlechtert somit z.t. erheblich die Bedingungen der übrigen Wasserlebewesen. Daher werden im Labor die Werte laufend kontrolliert, um den Klärprozess entsprechend steuern und die Gewässerbelastung minimieren zu können Stickstoff (mg/l) Phosphor (mg/l) Jahresstromverbrauch (kwh) 25,0 3,0 1 Mio 20,0 15,0 10,0 5,0 Eigenenergie Werte Moderne Belüftungstechnologie in den Belebungsbecken reduziert signifikant die erforderliche Strommenge. Zudem deckt das Blockheizkraftwerk ab 2008 ca. 40 % des Strombedarfs und verringert deutlich den Fremdbezug von Energie. 20,0 2,5 15,0 2,0 1,5 500 T 10,0 1,0 5,0 0, Anlageninformation Kläranlage Ebersbach Auslegung Ausbaugröße EW Durchschnittlicher Trockenwetterzufluss 50 l/s Trockenwetterzufluss in der Spitze bis 115 l/s Mischwasserzufluss bis 250 l/s Schmutzfracht (sed) CSB/d* kg/d Kennwerte wichtiger Anlagenteile Bauwerk/Anlagenteil Rechenanlage (Feinrechen), Spaltweite 6 mm Regenüberlaufbecken, Volumen m 3 Sandfang 28 m 3 Vorklärbecken, Volumen 800 m 3 2 x 400 m 3 Denitrifikationsbecken, Volumen m 3 4 x 430 m 3 * Chemischer Sauerstoffbedarf Nitrifikationsbecken, Volumen m 3 2 x 700 m 3 Gesamtvolumen m 3 Rücklaufschlammpumpen, Fördermenge max. 200 l/s Nachklärbecken, Volumen m m m 3 Oberfläche (wirksam) m m m 2 Ges. Aufenthaltszeit Trockenwetter Ges. Aufenthaltszeit Regenwetter ca. 20 ca. 7 Faulbehälter, Volumen 900 m 3 2 x 450 m 3 Trübwasserspeicher 240 m 3 Gasbehälter 200 m 3 Blockheizkraftwerk P th 95 kw h h P el 45 kw Kosten der Erweiterung ( ) ca. 3,7 Mio Lageplan Kläranlage Ebersbach 10 1 I Zulauf 2 I Regenüberlaufbecken 3 I Feinrechenanlage 4 I Sandfang 5 I Vorklärbecken 6 I Schneckenpumpwerk 7 I Denitrifikationsbecken 8 I Nitrifikationsbecken 9 I Phosphorelimination 10 I Nachklärbecken 11 I Hochwasserpumpwerk 12 I Auslauf Fils 13 I Faulturm 14 I Gasbehälter 15 I Blockheizkraftwerk 16 I Schlammentwässerung 17 I Trübwasserspeicher 18 I Betriebsgebäude 19 I Wärmepumpe 20 I Schaltwarte 21 I Labor

8 Qualifiziertes Personal und Betriebssicherheit Aufgabenbereiche der Betriebsmannschaft Betriebsleiter Ralf Vetter ist seit 1993 verantwortlich für die Steuerung bzw. Optimierung sämtlicher Prozesse und die Führung des Betriebstagebuchs. Von Beruf Elektroinstallations- und Abwassermeister ist er sowohl in den elektrischen als auch mechanischen Gewerken tätig. Bei der Analytik im Labor unterstützen ihn sein Stellvertreter und Hans- Werner Both, der auch für die mechanische Reinigung von Rechen, Sandfang und Vorklärung zuständig ist. Darüber hinaus betreut er die Außen- und Grünanlagen. Hochwasserschutz Die Fils erfährt wie viele Gewässer die Auswirkungen durch zunehmende Abflüsse aus den Siedlungsgebieten einerseits und durch Klimaveränderungen andererseits. Für den Standort der Kläranlage bedeutet dies zunehmende Überflutungsgefahr. So geschehen in den Jahren 1987, 1994 und 2004, als das Gelände der Kläranlage samt Betriebsgebäude unter Wasser stand. Neben einem Ausfall des Reinigungsbetriebes entstanden außerdem erhebliche Schäden an den Gebäuden. Oben links: Vorläufige Simulationsdarstellung einer extremen Hochwassersituation, Ingenieurbüro Winkler und Partner GmbH Oben rechts: Hochwasserstand 2004 Rechts: Dammsicherung Die Stadt Ebersbach hat als vorbeugenden Hochwasserschutz zunächst das Kläranlagengelände mit Hilfe eines Dammes geschützt und überdies das neue Betriebsgebäude soweit angehoben, dass die Schalt- und Steuertechnik künftigen, nicht vorhersehbaren Hochwasserereignissen stand hält. Gleichwohl wird die Stadt auf ihrem Siedlungsgebiet um vorsorgenden Hochwasserschutz durch Entsiegelungsmaßnahmen weiter bemüht sein. Damm mit Radweg Fils und Hochwasserstände Kläranlagengelände Belebungsbecken Betriebsgebäude

9 Historie Die Kläranlage Ebersbach wurde im Jahre 1954 errichtet und im Jahre 1971 um den Bereich der Belebung erweitert kam eine Phosphatfällung hinzu und 1995 wurde die Rechenanlage erneuert. Der Bau des neuen Nachklärbeckens sowie des Hochwasserpumpwerks und der Ablaufmengenmessung schloss sich im Jahre 1996 an. Eine Entwurfsplanung über die Erweiterung der biologischen Reinigungsstufe auf einen Anschlusswert von Einwohner liegt seit 1993 vor, wovon zunächst die Errichtung eines zweiten Nachklärbeckens umgesetzt wurde. In den Monaten April/Mai 2002 wurde die aktuelle Belastung der Kläranlage neu ermittelt. Auf Basis der dabei gewonnenen Bemessungsdaten entstanden neue Konzepte für den zukünftigen Ausbau der Kläranlage. Diese wurden in der Konzeption vom September 2002 vorgestellt. Der Gemeinderat beschloss die Realisierung der Variante II, die nach dem Hochwasser vom konzeptionell überarbeitet wurde. Die wasser- und baurechtliche Genehmigung durch die Aufsichtsbehörde, Landratsamt Göppingen, erfolgte am Der Zuwendungsbescheid des Regierungspräsidiums über den Landeszuschuss von 1,1 Mio Euro erging am Für Gesamtkosten von ca. 3,7 Mio Euro wurde von Oktober 2005 bis November 2007 die Kläranlage saniert, erweitert und modernisiert. Am Freitag, den startete die moderne Kläranlage Ebersbach den offiziellen Betrieb mit einer festlichen Einweihung. Baubesichtigung 1971 von links nach rechts: Bürgermeister Egeler, Gemeinderat Winnerlein, Kämmerer Stohrer, Stadträtin Krapf, Mitarbeiter Stäbler, Stadtrat Kleinert, Stadtrat Wachter, Betriebsleiter Wegele Alfons Wegele, Betriebsleiter von 1956 bis 1992 Alfons Wegele und Kollege Karl Kreidenweiß Baubesprechung mit Vertretern ausführender Firmen

10 Die Weisen erfreuen sich am Wasser Konfuzius Rathaus Ebersbach Marktplatz Ebersbach an der Fils Telefon Telefax rathaus@stadt.ebersbach.de Bau- und Umweltamt Sachgebiet Tiefbau Abwasserbeseitigung Telefon Telefax Kläranlage Stuttgarter Str Ebersbach an der Fils Telefon Telefax