Kläranlage Lebach 1 Entsorgungsverband Saar, Tel. 06 81/ 60 00-0, Postfach 10 01 22, 66001 Saarbrücken, www.entsorgungsverband.de
Die Kläranlage Lebach Die Kläranlage Lebach, die im Jahr 2000 vollständig saniert und erweitert wurde, liegt in der Stadt Lebach, im Industriegebiet westlich der Heerstraße. Hier werden die Abwässer von Lebach mit den Ortsteilen Landsweiler, Eidenborn, Knorscheid, Niedersaubach und Gresaubach gereinigt. Es handelt sich um eine moderne, vollbiologische Kläranlage mit einer Ausbaukapazität von 17.500 Einwohnerwerten*. Zur Reinigung des Abwassers werden mechanische, biologische und chemische Verfahren eingesetzt, die eine hohe Reinigungsleistung gewährleisten. Neben den organischen Kohlenstoffen werden auch gewässerschädliches Phosphat und Stickstoff weitgehend aus dem Abwasser entfernt. Die Kläranlage Lebach ist ein wichtiger Baustein im flächendeckenden Netz leistungsfähiger Abwasseranlagen, mit denen der EVS konsequent die Gewässergüte der Bäche und Flüsse im Saarland verbessert. Auch die Prims hat bereits von der gut ausgebauten Infrastruktur profitiert: Ihre Gewässergüte hat sich deutlich verbessert. *) Der Einwohnerwert ist ein einheitliches Maß für die Berechnung aller Arten von organisch belastetem Abwasser aus privaten Haushalten, Industrie und Gewerbe. Ein Einwohnerwert entspricht der Abwasserbelastung, die ein Einwohner pro Tag verursacht. Blick auf die Biologie Einzugsgebiet und Sammlernetz der Kläranlage 2
Abwasserreinigung auf hohem Niveau Die Kläranlage Lebach erfüllt alle Anforderungen an eine moderne Kläranlage: Qualitätsüberwachung im Labor Die Kohlenstoff-, die Stickstoff- und die Phosphatverbindungen werden weitgehend entfernt, der Schlamm wird umweltschonend verwertet und die Reststoffe wie Rechengut, Sand und Fette werden ordnungsgemäß entsorgt. Betriebssicherheit durch elektronische Steuerungssysteme Regelmäßig werden aus allen Teilprozessen im Abwasser-Reinigungsprozess Proben entnommen und untersucht. Eine Kontrollstation mit Mengenmesseinrichtung, automatischem Probenehmer und einer Analysenstation, die kontinuierlich die Ammoniumund Nitratgehalte misst und aufzeichnet, sichert rund um die Uhr die Ablaufüberwachung. Abweichungen werden automatisch an die zentrale Leitwarte übermittelt. Um den Reinigungsprozess sicher steuern und überwachen zu können, ist die Leitwarte mit einem zentralen Steuerungssystem und einem Schaltbild mit der Darstellung des kompletten Reinigungs- und Schlammprozesses ausgestattet. Das ermöglicht einen schnellen Überblick über den Anlagenzustand und das sofortige Eingreifen in wichtige Anlagenfunktionen. Alle relevanten Prozess- und Betriebsdaten werden in der Leitwarte erfasst, verarbeitet und protokolliert. Die Betriebssicherheit wird außerdem durch die Einbindung in ein für das Saarland zentral angelegtes Störmelde- und Überwachungssystem gewährleistet. Der Ablauf wird täglich vom Betriebslabor der Kläranlage überprüft und zusätzlich in regelmäßigen Abständen vom Zentrallabor des EVS kontrolliert. Darüber hinaus wird die Leistungsfähigkeit des Klärwerks durch konsequente biologische Gewässergüteuntersuchungen im Vorfluter, der Theel, und in der Prims überwacht. Damit können insbesondere längerfristige Veränderungen im Ökosystem erfasst werden. 3
Stufenweise sauber: So funktioniert die Abwasserreinigung auf der Kläranlage Lebach Stufe 1: Die mechanische Reinigung In der mechanischen Reinigungsstufe werden im Abwasser enthaltene Schmutzstoffe abgesetzt, ausgesiebt oder an die Oberfläche geschwemmt. Ziel ist es, die in der später folgenden biologischen Behandlung störenden Feststoffe zu entfernen. Das der Kläranlage zufließende Abwasser durchläuft zunächst eine Grobrechenanlage, die die mitgeführten Grobstoffe wie Äste, Lappen, Dosen usw. zurückhält, um ein Verstopfen der Pumpen und anderer Maschinen zu verhindern. Vom Pumpwerk aus wird das Abwasser über eine unterirdische Druckleitung zum Rechengebäude gepumpt, wo Feinrechen die mitgeführten kleineren Störstoffe wie Flaschenverschlüsse, Wattestäbchen, Plastikteile usw. entfernen. Danach fließt das Abwasser in einen belüfteten Rundsandfang, in dem sich Sand, Kies, Splitt und andere körnige Stoffe am Beckenboden absetzen. Der Trennungs- und Absinkvorgang wird durch eine Strömung im Becken und durch Lufteintrag unterstützt. Durch die eingebrachten Luftblasen werden Fette und Öle zum Aufschwimmen gebracht und von der Wasseroberfläche zum Fettfang abgeleitet. Lageplan der Kläranlage Lebach 4
Die Sande lagern sich in der Trichterspitze ab und werden von dort mit einer Sandpumpe zum Sandwäscher befördert. Der Sandwäscher trennt die organischen Bestandteile ab, die der biologischen Stufe zugeführt werden. Der gewaschene Sand wird in Containern gesammelt und auf einer Deponie entsorgt. Dem Sandfang nachgeschaltet ist ein Verteilerbauwerk, dass die zulaufende Abwassermenge auf die beiden Rundkombibecken verteilt. Bedingungen (Sauerstoffgehalt, Temperatur, Nährstoffgehalt) wesentlich schneller und effektiver. Mit speziellen Belüftungssystemen wird Luft in das Belebungsbecken eingeblasen. Dadurch werden die schmutzabbauenden Bakterien mit Sauerstoff versorgt. Die Kohlenstoffverbindungen werden von den Bakterien aus dem Abwasser abgebaut und die Stickstoffverbindungen gleichzeitig zu Nitrat oxidiert (nitrifiziert). Die Nitrifikation schafft die Voraussetzung für die anschließende weitergehende Denitrifikation. Dabei wird Nitrat von bestimmten Bakterienstämmen dann zu Stickstoff und Sauerstoff abgebaut, wenn die Konzentration an frei gelöstem Sauerstoff im Abwasser sehr gering ist. Um diesen sogenannten anoxischen Lebensraum aufzubauen, wird die Beckenbelüftung abgeschaltet. Die Bakterien nehmen den im Nitrat chemisch gebundenen Sauerstoff ersatzweise an. Der bei diesem Prozess entstehende gasförmige Stickstoff entweicht in die Atmosphäre, in der er sowieso Hauptbestandteil ist, so dass es zu keiner Umweltbeeinträchtigung kommt. Verteilerbauwerk Stufe 2: Die biologische Reinigung Die biologische Abwasserreinigung erfolgt in den beiden Rundkombibecken, die räumlich und verfahrenstechnisch in zwei voneinander getrennte Bereiche untergliedert sind: einen inneren Kreis (Nachklärbecken) und einen äußeren Ring (Belebungsbecken). Im Belebungsbecken erfolgt der eigentliche Schmutzabbau mit Hilfe von im Abwasser lebenden Mikroorganismen (Einzeller, Bakterien, Pilze, Algen). Die biologischen Abbauprozesse ähneln den Vorgängen der natürlichen Selbstreinigung in Gewässern. Allerdings erfolgt der Abbau hier unter kontrollierten verfahrenstechnischen Belebungsbecken (äußerer Ring des Rundkombibeckens) 5
Stufe 3: Chemische Abwasserreinigung Das Entfernen von Phosphaten aus dem Abwasser erfolgt gleichzeitig mit der biologischen Reinigung durch Bakterien des Belebtschlammes im Belebungsbecken. Zusätzlich werden über die Phosphatfällmittel-Station bakterienverträgliche Fällmittel (Eisensalzverbindungen in flüssiger Form) in die Belebungsbecken zudosiert. Damit wird eine ganzjährig gesicherte Phosphatelimination erreicht. Und was passiert mit dem Klärschlamm? Die Stabilisierung des Schlammes erfolgt im Belebungsbecken. Das Verfahrensprinzip beruht wie bei der biologischen Abwasserreinigung darauf, dass Mikroorganismen die im Klärschlamm enthaltenen organischen Substanzen als Nahrung verarbeiten und auf diese Weise abbauen. Voraussetzung dafür ist eine spezielle Verfahrenstechnik, die eine sehr lange Verweildauer des Belebtschlammes gewährleistet. Nach 20 Tagen Aufenthaltszeit im Belebungsbecken ist der Schlamm stabilisiert, das heißt praktisch geruchlos und weitgehend mineralisiert. Er enthält aber noch einen hohen Wasseranteil von ca. 99 %. Zur Entwässerung wird der Klärschlamm in den Voreindicker gepumpt und dort statisch entwässert, bevor er zur Lagerung in einen Stapelbehälter geleitet wird. Phosphatfällmittel-Station Die Nachklärung Nach dem Aufenthalt im Belebungsbecken fließt das Gemisch aus Belebtschlamm und gereinigtem Abwasser weiter in die Nachklärung. Dort werden Schlamm und Wasser durch Absetzvorgänge getrennt. Während sich der aus Mikoorganismen bestehende Belebtschlamm am Beckenboden absetzt, wird das gereinigte Abwasser über getauchte Ablaufrohre an der Beckenoberfläche zum Auslauf der Kläranlage geleitet. Von dort gelangt das bestens gereinigte Wasser in den Vorfluter, die Theel. Um den Wasseranteil im Klärschlamm weiter zu reduzieren, werden Zentrifugen eingesetzt, mit denen der Klärschlamm auf einen Trockensubstanzgehalt von 28 bis 32 % entwässert wird. Der auf diese Weise behandelte Schlamm wird per Container zu verschiedenen Verwertungsmöglichkeiten (Zusatzstoff in Rekultivierungsmaßnahmen, thermische Verwertung u. a.) transportiert. In flüssiger oder entwässerter Form kann er auch als Düngemittel in der Landwirtschaft und im Landschaftsbau verwendet werden. Der abgesetzte Belebtschlamm wird größtenteils wieder in die Belebungsbecken zurückgepumpt, um den Bakterienbestand dort zu sichern. Der überschüssige Schlamm wird der Schlammbehandlung zugeführt. 6
Technische Daten der Kläranlage Lebach Auftraggeber: Auftragnehmer: Betreiber: Entsorgungsverband Saar ARGE Technip Germany/ Walter Bau AG Entsorgungsverband Saar Gesamtkosten (einschl. Planung, Grunderwerb u.a.): 6,2 Mio Euro Baujahr: 2000 Ausbaugröße: 17.500 Einwohnerwerte (EW) Angeschlossene Einzugsgebiete: Lebach 8.154 EW Landsweiler 1.852 EW Eidenborn 750 EW Knorscheid 200 EW Niedersaubach 774 EW Gresaubach 2.098 EW Gewerbe/Industrie 2.960 EW Reserve 712 EW Verfahrenstyp: Belebungsverfahren mit Nitrifikaion, Denitrifikation und gemeinsamer aerober Schlammstabilisation Entwässerungssystem im Sammlernetz: Mischkanalisation Hydraulische Belastung Trockenwetterzufluss Schmutzwasser: Fremdwasser: tägliche Abwassermenge: 2625 m³/d 2363 m³/d 4988 m³/d Regenwetterzufluss maximal: 12960 m³/d Auslegung der Kläranlage:Qmax= 540 m³/h Schmutzfrachten im Zulauf* Überwachungswerte für den Ablauf CSB 2100 kg/d BSB5 1050 kg/d Phophor 43,75 kg/d Stickstoff 192,50 kg/d *alle Angaben beziehen sich auf Trockenwetter CSB BSB5 Gesamt-Phosphor Ammoniumstickstoff Gesamtstickstoff < 90 mg/l < 20 mg/l < 2 mg/l <10 mg/l < 18 mg/l 7
Verfahrenstechnischer Aufbau der Anlage Mechanische Stufe Grobrechen: mit maschineller Räumung und Containeranlage: Spaltweite 50 mm, Rechenbreite 0,8 m, Rechentiefe 3,4 m Zulaufpumpwerk: 3 Kanalrad-Kreiselpumpen, Pumpenleistung je 75 l/s, Förderhöhe 6,50 m, 1 Regenwasser- Schneckenpumpe, Pumpenleistung 540/660 l/s, polumschaltbar Regenüberlaufbecken: Länge 30 m, Breite 12 m, Tiefe 1,9 m, Volumen 652 m³, 4 Wirbeljets zur Reinigung mit 6 kw Motorleistung Siebanlage: 2 Filterstufenrechen mit Rechengutpresse, Spaltweite 6,0 mm Rundsandfang und Fettfang: belüfteter Rundsandfang, 1-straßig, Durchmesser 4,4 m; Tiefe 4,18 m, Volumen 33 m³, mit Sandwäscher 70 m³/h Biologische Stufe Zwei Kombibecken mit Belebungsbecken außen und Nachklärbecken innenliegend 2 Belebungsbecken: Nutzvolumen je 3.000 m³, innerer Ring 17,1 m Ø, äußerer Ring 30,4 m Ø, Beckentiefe 6,50 m. 2 + 1 Kolbengebläse je 1.640 Nm³/h, je 55 kw 2 Nachklärbecken: vertikal durchströmt, Nutzvolumen 2 x 2.700 m³, innerer Ring 17,1 m Ø, Beckentiefe 6,30 m, Oberfläche 405 m², Rund-/Schildräumer mit Schwimmschlammräumung, getauchte Ablaufrohre Verteilerbauwerk mit Schlammpumpwerk: Rücklaufschlamm: 2 Propellerpumpen, Pumpenleistung je 90/270 m³/h bei je 4 kw Motorleistung Überschussschlamm: 2 Tauchmotorpumpen, Pumpenleistung je 15 m³/h bei je 2,7 kw Motorleistung Chemische Stufe Phosphatfällmittel-Lager und Dosierstation mit Lagerbehälter, Nutzvolumen 25 m³ und 2 Dosierpumpen mit 1-10 l/h, Einsatz von FeCl3 -Fällmittel Schlammbehandlung Eindicker: rechteckig, mit Krählwer, Länge 6,85 m, Breite 7,80 m, Höhe 7,30 m, Nutzvolumen 260 m³ Schlammstapelbehälter mit Tauchrührwerk: Innendurchmesser 16 m, Höhe 4,5 m, Nutzvolumen 900 m³ Zentrifuge zur Schlammentwässerung: Schlammmenge 600 kg TS/h, 10-15 m³/h, 28 % TS-Gehalt nach Entwässerung Abluftbehandlung 1 Biofilter: Länge 12 m, Breite 2,5 m, Höhe 2,5 m, Biofilterfläche A = 2 x 26 m² 8