Kläranlage Kastel Entsorgungsverband Saar, Tel. 06 81/ 50 00-0, Postfach 10 01 22, 66001 Saarbrücken, www.evs.de 1
Die Kläranlage Kastel Die Kläranlage Kastel des Entsorgungsverbandes Saar liegt im Norden des Saarlandes, in der Gemeinde Nonnweiler. In der für 10.000 Einwohnerwerte* ausgelegten Kläranlage werden die Abwässer der Ortschaften Nonnweiler, Braunshausen (mit Mariahütte), Kastel, Schwarzenbach und Otzenhausen gereinigt. Bemerkenswert ist, dass außerdem die rheinland-pfälzischen Gemeinden Züsch und Neuhütten, die zur Verbandsgemeinde Hermeskeil gehören, an die Kläranlage angeschlossen sind. Im Betriebskonzept des EVS fungiert die Anlage als Zentralkläranlage, deren Mitarbeiter weitere, nicht mit Personal besetzte Kläranlagen in der Umgebung mitbetreuen. Dazu gehören die SBR-Kläranlage Sötern, die Teichkläranlagen Bierfeld, Sitzerath und Primstal, mehrere Kleinkläranlagen in Nonnweiler und Wadern-Nuhweiler sowie die zugehörigen Hauptsammlersysteme und Sonderbauwerke. * Ein Einwohnerwert entspricht der Schmutzfracht, die ein Einwohner am Tag verursacht. Bereits seit 1985 betreibt der EVS am Standort im Ortsteil Kastel eine Kläranlage, die jedoch nicht mehr den verschärften Anforderungen im Hinblick auf die Entfernung von Stickstoff- und Phosphorbe-lastungen aus dem Abwasser entsprach. Daher wurde 2006 unter laufendem Betrieb mit einer um-fangreichen Sanierung der Anlage begonnen, die sowohl den Neubau der mechanischen als auch der biologischen Reinigungsstufe umfasste. Die offizielle Inbetriebnahme nach der Sanierung erfolgte im Juni 2012. Sämtliche auf EU-, Bundes-, und Landesebene geforderten Werte für den Kläranlagen-Ablauf werden eingehalten oder sogar weit unterschritten. Gewässerschädliche Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen werden weitgehend entfernt und Reststoffe wie Schlamm, Rechengut, Sand und Fette umweltschonend entsorgt. Von der Sanierung profitiert die Prims, in die das gereinigte Wasser eingeleitet wird. Die Kläranlage Kastel wurde nach umfangreicher Sanierung am 23. Juni 2012 offiziell in Betrieb genommen. 2
Stufenweise sauber So wird das Abwasser in der Kläranlage Kastel gereinigt Die Abwässer aus den Ortskanalisationen werden im Mischsystem - in einem gemeinsamen Kanal für Regen- und Schmutzwasser - abgeleitet und über einen Hauptsammler zur Kläranlage geführt. In die Kanalisation sind Staukanäle und ein Regenüberlaufbecken zur Mischwasserbehandlung eingebaut, um den Zufluss zur Kläranlage bei starken bzw. lang anhaltenden Niederschlägen zu begrenzen. Belüfteter Sand- und Fettfang Mechanische Reinigung des Abwassers Rechen Zuerst wird das Abwasser über ein Schneckenpumpwerk zum Rechen geleitet, der gröbere und feinere Stoffe (Äste, Hygieneartikel, Zigarettenstummel und Plastikfolien) aus dem Abwasser entfernt. Das Rechengut wird über Förderschnecken einer Presse zugeführt, entwässert, in Containern gesammelt und anschließend entsorgt. Im Sandfang setzen sich schwerere Stoffe ab. Danach durchfließt das Abwasser einen belüfteten Langsandfang. Dort setzen sich schwerere Feststoffe (Sand und Kies) am Boden ab. Der abgelagerte Sand wird in einer Sandwaschanlage gereinigt, danach in Containern gesammelt und später kostengünstig auf einer Bauschuttdeponie entsorgt. Leichtere Stoffe, wie Fette und Öle, die auf der Wasseroberfläche schwimmen, werden mit Räumschildern in einen Sammelschacht geleitet und so aus dem Abwasser entfernt. Nach der mechanischen Reinigung wird das Abwasser zur biologischen Reinigung in eines der beiden parallel betriebenen Belebungsbecken geleitet. Die Rechenanlage entfernt Feststoffe aus dem Abwasser. Das Verfahrenschema zeigt die verschiedenen Reinigungsstufen in der Kläranlage Kastel. 3
Biologische Reinigung des Abwassers Belebungsbecken In den Belebungsbecken werden gelöste und ungelöste Abwasserinhaltsstoffe von Bakterien abgebaut. Die biologischen Vorgänge ähneln denen der Selbstreinigung in natürlichen Gewässern, allerdings erfolgt der Abbau hier unter optimierten und kontrollierten verfahrenstechnischen Randbedingungen (Sauerstoffgehalt, Temperatur, Nährstoffverhältnis) wesentlich schneller und effektiver. Mit großen Rührwerken wird das kontinuierlich zulaufende Abwasser mit Belebtschlamm durchmischt. Dieser enthält eine große Masse an Mikroorganismen, vor allem Bakterien, die die organischen Belastungen (Kohlenstoffverbindungen) abbauen und Stickstoffe in Nitrat umwandeln. Da die Bakterien, die an dieser Reaktion beteiligt sind, einen hohen Sauerstoffbedarf haben, wird über ein Belüftersystem am Boden des Beckens Luft in das Abwasser eingeblasen. Wenn die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Abwasser sinkt, weil die Bakterien Sauerstoff verbrauchen, können bestimmte anaerobe Bakterien diesen Mangel dadurch ausgleichen, dass sie den im Nitrat chemisch gebundenen Sauerstoff abspalten. Der bei diesem Prozess (Denitrifikation) entstehende gasförmige Stickstoff entweicht in die Atmosphäre, in der er sowieso Hauptbestandteil ist, so dass es zu keiner Umweltbeeinträchtigung kommt. Entfernung von Phosphor aus dem Abwasser Auch gewässerschädliche Phosphorverbindungen werden in der biologischen Reinigungsstufe von Bakterien gespeichert und so aus dem Abwasser entfernt. Der Wechsel zwischen sauerstoffarmen und -reichen Milieubedingungen im Belebungsbecken begünstigt diese biologische Phosphorelimination. Um ganzjährig eine niedrige Phosphorkonzentration im Ablauf sicherstellen zu können, werden unterstützend Eisensalze in die Belebungsbecken gegeben. Diese verbinden sich mit dem Phosphor und bilden Flocken, die sich am Beckenboden absetzen und später mit dem Schlamm entfernt werden. Vom Belebungsbecken fließt das biologisch gereinige Abwasser weiter zur Nachklärung. Im Fällmittelbehälter lagern Eisensalze, die eingesetzt werden, um den Phosphorabbau zu verbessern. Im Belebungsbecken wird das Abwasser von Bakterien gereinigt. 4
Nachklärung des Abwassers Nachklärbecken Im Nachklärbecken werden Schlamm und gereinigtes Wasser voneinander getrennt: Der schwerere Belebtschlamm sinkt auf den Boden des Beckens ab. Um eine ausreichende Bakterienkonzentration für die biologische Reinigung aufrechtzuerhalten, wird ein Teil dieses Schlammes in die Belebungsbecken zurückgepumpt. Der überschüssige Schlamm wird der Schlammbehandlung zugeführt. Dynasandfilter In den Dynasandfiltern werden durch die Aufwärtsströmung des Wassers im Filterbett letzte Verunreinigungen im Sandbett festgehalten. Anschließend wird das filtrierte, bestens gereinigte Wasser über einen Messchacht in die Prims abgeleitet. Das gereinigte Wasser wird an der Wasseroberfläche über eine Ablaufrinne abgeleitet und zum Dynasandfilter gepumpt. Die Dynasandfilter, die letzte Verunreinigungen aus dem Abwasser entfernen, sind in Silos untergebracht. In den Nachklärbecken werden Schlamm und Wasser voneinander getrennt. Und was passiert mit dem Klärschlamm? Der überschüssige Schlamm, der zu rund 98 % aus Wasser besteht, wird in einem Absetzbehälter eingedickt und anschließend im Schlammstapelbehälter zwischengespeichert. Um den Wasseranteil im Klärschlamm weiter zu reduzieren, wird eine mobile Zentrifuge eingesetzt, die den Schlamm maschinell auf einen Trockensubstanz-Gehalt von 27 bis 28 % entwässert. Nach der Schlammbehandlung nutzt der EVS unterschiedliche Wege, um den Klärschlamm zu verwerten: In fester und flüssiger Form kann der Klärschlamm als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Eine andere Möglichkeit der Verwertung ist die Verbrennung des entwässerten Klärschlammes in einem Kraftwerk, um Strom und Wärme zu erzeugen. 5
Betriebssicherheit durch elektronische Steuerungssysteme Die Kläranlage Kastel ist mit umfangreichen messund regeltechnischen Einrichtungen ausgestattet, um den Reinigungsprozess sicher steuern und überwachen zu können. Im Normalbetrieb wird die gesamte Anlage durch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) automatisch betrieben. In der Leitwarte kontrollieren die Mitarbeiter den Reinigungsprozess über ein zentrales Prozessleitsystem und ein Schaltbild, auf dem der gesamte Reinigungsablauf dargestellt ist. Das ermöglicht einen schnellen Überblick über die Betriebsabläufe und bei Bedarf das sofortige Eingreifen in wichtige Funktionen der Anlage. Die Betriebssicherheit wird außerdem durch eine 24-Stunden-Rufbereitschaft gewährleistet. Überwachung der Ablaufqualität Regelmäßig werden aus allen Teilprozessen der Abwasserreinigung Proben entnommen und untersucht. Die Sauerstoffkonzentration sowie der Phosphat- und Nitratgehalt in den Reinigungsbecken werden kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet. Alle Daten werden an die zentrale Leitwarte übermittelt, angezeigt und archiviert. Die Qualität des Kläranlagenablaufs wird täglich vom Betriebspersonal analysiert und in regelmäßigen Abständen vom EVS-Zentrallabor und der Überwachungsbehörde, dem Landesamt für Umweltund Arbeitsschutz, kontrolliert. Probenahme am Kläranlagen-Auslauf zur Prims In der Leitwarte werden alle Reinigungsprozesse überwacht. Schutz vor Lärm- und Geruchsbelästigungen Durch verschiedene Maßnahmen wurde sichergestellt, dass von der Kläranlage, die in einer touristisch bedeutsamen Region mit Freizeiteinrichtungen und Kurbetrieb liegt, keinerlei Geruchs- oder Lärmbelästigungen ausgehen. Die Rechenanlage, die Sandwaschanlage sowie die Sand- und Rechengut- Container wurden in geschlossenen Gebäuden untergebracht. Die Kläranlage ist so ausgelegt, dass Gerüche möglichst gar nicht erst entstehen können. Die Becken, Rinnen und Leitungsführungen der Bauwerke wurden so gestaltet, dass Toträume vermieden werden. Die in der Kläranlage eingesetzten Aggregate sind in geschlossenen Gebäuden untergebracht bzw. abgedeckt. 6
Technische Daten der Kläranlage Kastel Technische Daten Inbetriebnahme (nach Sanierung): Juni 2012 Gesamtkosten (Planung und Bau): Verfahren: Entwässerungsverfahren: Ausbaugröße: Einzugsgebiet: rund 7,5 Millionen Euro 2-straßige Belebungsanlage mit aerober Schlammstabilisierung und simultaner Phosphatfällung Mischkanalisation 10.000 Einwohnerwerte (EW) Gemeinde Nonnweiler mit den Ortsteilen Nonnweiler, Braunshausen (mit Mariahütte), Kastel, Schwarzenbach und Otzenhausen sowie die Gemeinden Züsch und Neuhütten der Verbandsgemeinde Hermeskeil Abwasserzufluss : Trockenwetterspitzenabfluss: 194 m³/h Mischwasserzufluss: 338 m³/h Tageswassermenge: 2.400 m³/d Schmutzfrachtbelastungen: BSB 5 -Tagesfracht: 600 kg/d CSB-Tagesfracht: 1.200 kg/d N ges -Tagesfracht: 110 kg/d P ges -Tagesfracht: 18 kg/d TS0-Tagesfracht: 720 kg/d Ablaufqualität/Überwachungswerte: BSB 5, ÜW: 20 mg/l CSB, ÜW: 90 mg/l SNH4, ÜW: 10 mg/l Sanorg, N, ÜW: 18 mg/l P ges : 2,0 mg/l PH-Wert: 6,0-8,5 7
Anlagenteile/ Verfahrenstechnischer Aufbau der Kläranlage Mechanische Reinigungsstufe 1 Schneckenpumpwerk: Fördermenge: 338 m³/h Förderhöhe: 4,59 m Pumpensteuerung über Höhenstandsmessung und Frequenz-Umrichter 2 Rechen: Spaltweite: 5 mm Rechenkammerbreite: je 0,75 m Container: 7 m³ Regelung über Niveaudifferenzmessung 2 Rechengutpressen: Feststoffgehalt nach dem Pressen: 60-70 % 1 Langsandfang, 1-straßig Breite je Kammer: 2,65 m Aufenthaltszeit bei Regenwetter: 11,8 Minuten Sandförderung mittels Tauchpumpe, höhenverstellbar Fördermenge je Pumpe: 11 l/s Fetträumung mittels Räumer in den Fettsammelschacht 1 Sandwaschanlage Container: 7 m³ Sandwäscher: max. m³/h ots < 3 % GV 1 Verteilerbauwerk Biologische Reinigungsstufe 2 Belebungsbecken: Volumen je Becken: 2.500 m³ Wassertiefe: 5,7 m Durchmischung: Umwälzaggregate und Druckluft-Belüftung über Membranbelüfter auf dem Boden der Reaktorbecken Klarwasserabzug über schwimmenden Dekanter Gebläsestation: Fällmittelstation: frequenzgeregelte Drehkolbengebläse zur Reserve Förderleistung je Gebläse: 470 m³/h Simultanfällung mit FeCl3 (Eisenchlorid) Behältervolumen: 30 m³ Tägl. Verbrauch: ca. 110 l/d über Dosieranlage Online-Messstation zur Erfassung der Betriebsparameter und zur Steuerung der Gebläse und Fällmitteldosierung: NO3-N Nitratstickstoff, PO4 Ortho-Phosphat 8
Kreiselpumpen Fördermenge je Pumpe: 64,8-199,8 m³/h Förderhöhe: 6 m Pumpensteuerung über Höhenstandsmessung und Durchfluss Nachklärung 4 Nachklärbecken 2 Dynasandfilter Schlammbehandlung 2 Rücklauf- und Überschussschlammpumpwerke: Überschussschlammpumpwerk: Kreiselpumpen Fördermenge je Pumpe: 46,8 m³/h Förderhöhe: 5,1 m 1 Schlammeindicker: Volumen: 190 m³ Aufenthaltszeit: 3 Tage 1 Schlammstapelbehälter: Überschussschlamm-Anfall: 55 m³/d Volumen: 500 m³ Verweilzeit:9 d TS-Gehalt: 12,6 kg TS/m³ Ablaufmessung: Durchfluss-Messung (IDM) Probenahme Betriebsgebäude mit zentraler Leitwarte, Sozialräumen und Werkstatt Labor- und Lagerraum Gastank (zum Heizen und zur Warmwasserbereitung) 9
Verfahrensschema der Kläranlage Kastel 10
Lageplan der Kläranlage Kastel 11
Einzugsgebiet der Kläranlage Kastel 12