Anlagen Beschreibung


Inhaltsverzeichnis Anlagen Beschreibung

Einleitung
Hier beginnt die Abwasserreinigung
Mechanische Reinigung
Biologische Reinigung
Nitrifikation
Denitrifikation
Belebtschlamm
Nachklärung
Phosphat Elimination
Die Schlammbehandlung
Schlammfaulung
Faulschlamm Entwässerung
Klärschlamm Verwertung
Energie in der Abwasserreinigung
Energieproduktion
Betriebsgebäude und Kommandoraum


Zurück zum Rundgang

Einleitung

Die Technik der Abwasserreinigung ahmt weitgehend natürliche Vorgänge nach. Heutige Abwassereinigungsanlagen sind in der Regel hochtechnisierte Anlagen die durch fachlich versiertes Personal, das umfangreich geschult und weitergebildet wird, betrieben werden. Dadurch werden die natürlichen Reinigungsprozesse um ein mehrfaches intensiviert und durch biologische und chemischen Verfahren ergänzt.

Nach diesen einleitenden Ausführungen werden wir Ihnen an Hand von Bildern die einzelnen Anlagenteile kurz vorstellen.

Kanalisation

Das Abwasser aus dem Verbandsgebiet wird über 2 Hauptsammelkanäle West und Ost der zentralen Abwassereinigungsanlage ARA Untermarch zugeführt.

1. Hauptsammelkanal West

Der Zulauf des Abwassers der Gemeinde Galgenen und der Gemeinde Schübelbach (Ortsteil Siebnen) erfolgt bis zur ARA mit natürlichem Gefälle.
Direkt vor der ARA wird das Abwasser der obengenannten Gemeinden zusammen mit dem Abwasser der Gemeinden Altendorf und Lachen über das Rohabwasser-Schneckenpumpwerk über 7 Meter zur ARA gehoben.

Bei der Inbetriebnahme der ARA sind 1973 zwei Schneckenpumpen mit einer Leistung von je 150 Liter pro Sekunde installiert.

Für die Betriebssicherheit wird 1990 die dritte Schneckenpumpe eingebaut. Diese Schneckenpumpe weist eine Förderleistung von 300 Liter pro Sekunde auf.

In den Betriebsjahren 1973 - 2006 war eine elektromechanische Relais-Steuerung installiert die folgende Funktionen erfüllen konnte:

Rohabwasser Schneckenpumpwerk Blick von unten Rohabwasser Schneckenpumpwerk Blick von oben

Rohabwasser Schneckenpumpwerk Blick von unten
am 12.10.2005

Rohabwasser Schneckenpumpwerk Blick von oben
am 14.04.2005

Im Zusammenhang mit dem Ausbau im Jahre 2007 wurde die Steuerung modernisiert. Die Steuerung wurde ins Prozessleitsystem (PLS) eingebunden. Ebenso wurden die Antriebsmotoren vom Stern-Dreieck-Anlauf auf Soft-Starter umgerüstet.

Im Betriebsjahr 2017 wird im Hinblick auf die Bewirtschaftung der zwei Hauptsammelkanäle West (Altendorf, Lachen und Galgenen) und Ost (Schübelbach, Nuolen und Wangen) die Schneckenpumpe 3 mit einem regelbaren Antriebsystem ausgestattet. Somit wird es möglich sein den Zulaufkanal West zwischen RKB-Spreitenbach und Zulaufhebewerk ARA als Speicherkanal zu nutzen. Die Schneckenpumpe 3 wird in diesem Fall bis zum maximalen ARA Zulauf Total, geregelt durch den Frequenzumrichter.

2. Hauptsammelkanal Ost

Der Abwasserzulauf aus den zwei Ortsteilen Siebnen der Gemeinden Schübelbach und Wangen erfolgt bis zur ARA mit natürlichem Gefälle.
Der Zulauf des Abwassers des Ortsteil Nuolen der Gemeinde Wangen wird an 5 Stellen mit Pumpstationen (PS) angehoben.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Hier beginnt die Abwasserreinigung

Ab hier beginnt die eigentliche Abwasserreinigung die grob in 4 Stufen unterteilt wird.

Die 4. Stufe fehlt in vielen Anlagen, so auch in unserer Anlage.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Mechanische Reinigung

In der 1. Stufe der mechanischen Reinigung wird das Abwasser rein physikalisch gereinigt.

Rechenanlage

In der ARA Untermarch ist nach der Inbetriebnahme 1973 bis 1985 nur im Rechenkanal 2 ein Greiferrechen eingebaut. Dieser Greiferrechen weist eine Stababstand von 30mm auf. Vor dem automatisierten Greiferrechen ist der Grobrechen mit einer Lichtweite von 100mm angeordnet. Das an den Grobrechen hängenbleibende Rechengut wird durch das Betriebspersonal abgestreift und zum Greiferrechen oder Rundlauf Feinrechen weitergeleitet.

Im Betriebsjahr 1985 wird im Rechenkanal 1 der erste Rundlauf-Feinrechen mit 8mm Stababstand eingebaut und in Betrieb gesetzt.

Im Betriebsjahr 1986 wird der Greiferrechen mit 30mm Stababstand durch den baugleichen Rundlauf-Feinrechen im Rechenkanal 2 ersetzt.

Der zweite Rundlauf-Feinrechen wird im Rechenkanal 1 eingebaut und in Betrieb gesetzt. Diese Massnahme wirkt sich positiv auf die nachfolgende Schlammbehandlung aus.

Mit dem Ausbau der Biologischen Reinigung wird die Rechenanlage mit der bis dahin elektromechanischen Relaisteuerung, im Betriebsjahr 2008, in das neue Prozessleitsystem eingebunden und visualisiert.

Mit der Rechenanlage werden die sperrigen Stoffe aus dem Abwasser entfernt. Dazu sind zwei Rundlauf Feinrechen mit 8 Millimeter Stabdistanz im Einsatz. Die Herausnahme des Rechengutes aus dem Rohabwasser und die Abgabe in die Nachgeschaltete Rechengut Waschpresse und weiter zum Container erfolgt maschinell und automatisch. Das ausgewaschene und gepresste Rechengut wird zur Kehrichtverbrennungsanlage abgeführt.

Ersatz Rechenanlage:

Die Rechengutwaschpresse Bormet Baujahr 1995 hat zunehmend Störungen zu verzeichnen. Sie wurde deshalb im Betriebsjahr 2015 ausserplanmässig durch eine moderne Intensiv Rechengut Waschpresse HUBER WAP 4/SL ersetzt.

Damit ist der erster Schritt in der Langfristplanung für den Ersatz der gesamten Rechenanlage umgesetzt. Im nächsten Betriebsjahr 2016 werden die Projektierungsarbeiten für die Erneuerung der Rechenanlage in Angriff genommen.

Für den Winterbetrieb ist die Rechenanlage überdacht und mit einer Lüftungsanlage mit Heizungsregister ausgerüstet. Die benötigte Wärme wird von der Kühlung der Gasmotoren geliefert.

Nach der Rechenanlage und vor dem Sandfangbecken befindet sich das erste von drei Probenamegeräten. An diesen Rohabwasserproben werden, im betriebseigenen Labor, verschiedene chemische und biologische Analysen durchgeführt.

Rechenanlage Strainpress und Sandentnahme Rechengutwaschanlage mit Rechengutcontainer Rechengutwaschpresse mit Rechengutcontainer

Rechenanlage Strainpress und Sandentnahme
am 06.01.2004

Rechengutwaschanlage mit Rechengutcontainer
am 14.12.1998

Rechengutwaschpresse mit Rechengutcontainer
am 16.11.2015

Sandfang- und Fettfangbecken

Das Rohabwasser fliesst nun ins erste Becken der mechanischen Reinigung, das Sandfang- und Fettfangbecken. Das belüftete Sand- und Fett- Fangbecken dient der Fett-, Sand- und Kies- Entnahme sowie der Vorbelüftung des Rohabwassers. Es handelt sich hier hauptsächlich um physikalische Prozesse. Sand und schwere Feststoffpartikel setzen sich am Boden ab.

Pflanzliche Öle und Fette trennen sich im seitlichen Abscheidebereich, der durch eine Tauchtrennwand beruhigt ist, durch Flotation ab. Die sich am Beckenboden abgesetzten schwereren Partikel werden durch den Sandfangräumer in die Sandtrichter geräumt.

Die Räumerbrücke wird von 1973 bis 2015 von einer reinen elektromagnetischen Steuerung mit vielen Zeitrelais betrieben. Die Energieversorgung für den Steuerungskasten für die Ansteuerung der 3 Antriebsmotoren wird über eine Kabeltrommel versorgt.

Seit Dezember 2015 wird die Sandfang Räumerbrücke mit einer Seilwinde angetrieben. Dies hat den Vorteil dass die Energieversorgung auf die bewegliche Räumerbrücke entfällt. Auch das Anheben sowie das Absenken der Sandräumschilder erfolgt rein mechanisch. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Schlepp-Seilwindenantrieb ist wintersicher. Die Energieversorgung der Räumerschienen-Heizung für den Winterbetrieb kann eingespart und ausser Betrieb gesetzt werden.

Das Herausnehmen dieser schwereren Stoffe, bestehend aus Sand und abgesetzter Organik, ist weitgehend automatisiert.

Der in der Sandwaschanlage ausgewaschene Sand wird mindestens soweit gereinigt, dass dieser als Bauschutt gilt und in einer normalen Deponie wieder verwendet werden kann. Die Sandwaschanlage ist im Jahr 2009 eingebaut worden und ist im Rechengebäude aufgestellt.

Sandfang- und Fettfangbecken 1 und 2 Sandwaschanlage

Sandfang- und Fettfangbecken 1 und 2
am 14.04.2005

Rechenraum mit Sandwaschanlage
kurz vor der Inbetriebsetzung am
am 26.10.2009

Die Klärung und Reinigung des Abwassers geht nun vom Groben ins Feinere

Das Abwasser wird zunächst durch Zurückhalten und Absetzenlassen ungelöster Abwasserinhaltsstoffe mechanisch gereinigt. Zuerst werden alle absetzbaren Stoffe aus dem Abwasser herausgenommen. Dies geschieht in einem der zwei Absetz- oder Vorklärbecken. Die Wassergeschwindigkeit wird durch das grosse Volumen in diesem Becken so stark reduziert, dass der grösste Teil der absetzbaren Stoffe auf die Bodenfläche des Vorklärbecken absinken kann. Dieser Vorgang nennt man in der Fachsprache Sedimentation.

Der abgesetzte Primärschlamm wird alle zwei Stunden mit einem der zwei Seilzug- Schleppräumer in die zwei beim Beckenzulauf angeordeten Schlammtrichter pro Becken geschoben.

Von 1973 bis 2012 sind die zwei Vorklärbecken mit einem, über beide Vorklärbecken gebauten, Brückenräumer ausgestattet.

Im Betriebsjahr 2012 wird der Brückenräumer durch zwei wintertauglichere unabhängige Seilzug- Schleppräumer ersetzt und in Betrieb gesetzt.

Vorklärbecken 2 leer Räumer in Startstellung VKB-Raeumer Inbetriebnahme im leeren VKB 2

Alter Brückenräumer Betrieb 1973 - 2012
VKB 2 leer und Räumer in Startstellung
am 03.04.2006

Inbetriebnahme des neuen Schleppräumer 2012
im leeren VKB 2 während der Rückfahrt
am 15.03.2012


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Biologische Reinigung

Im Ablaufkanal und zugleich dem Zulaufkanal zur Biologischen Reinigung befindet sich das zweite Probennahmegerät. Mit dieser Probennahmestelle lässt sich der Wirkungsgrad der mechanischen Reinigungsstufe bestimmen.

In der zweiten Stufe wird das Abwasser biologisch abgebaut. (gereinigt)

Für die biologische Reinigung existieren verschiedene Verfahren. Das in unserer Anlage angewendete Verfahren ist das Belebtschlammverfahren.

In den Betriebsjahren 1972 - 2007 waren die Biologiebecken 1 - 4 mit 1'500m³ Inhalt nur für den Kohlenstoffabbau bemessen.

Seit dem Ausbau Belebtschlammbiologie 2005 - 2008 ist unsere Biologische Reinigung in zwei Blöcke unterteilt.

1. Biologieblock die vorgeschaltete Denitrifikation

Das mechanisch vorgeklärte Abwasser, aus der Vorklärung, überströmt die Hauptverteilrinne. Es fliesst über einstellbare Klappenwehre gleichmässig in den ersten Biologieblock. Die vorgeschaltete Denitrifikation mit den Biologiebecken 1 - 4. Das Abwasser enthält noch viele gelöste organische Kohlenstoff-Verbindungen und Nährstoffe. Diese würden in den Gewässern zu Fäulnis und Verschlammung und damit zu hygienischen Beeinträchtigungen führen.

Die Biologiebecken 1 - 4 sind seit Oktober 2007 bei geeigneten Bedingungen, Abwassertemperatur grösser 12°C, als vorgeschalte Denitrifikation in Betrieb. Um die Belebtschlammfracht gut durchmischt in Schwebe zu halten und möglichst wenig Sauerstoff einzutragen, ist ein Stossbelüftungsprogramm aktiv. Für 7 Minuten wird Luftsauerstoff in eines der vier Denitrifikationsbecken geblasen und damit die Belebtschlammfracht durchmischt. Die drei anderen Denitrifikationsbecken bekamen in den nächsten 21 Minuten keinen Luftsauerstoff, was aber auch ein leichtes absetzen der Belebtschlammfracht nach sich zog. Dieses Verfahren ist keine ideale Voraussetzung für die vorgeschaltete Denitrifikation.

Im Betriebsjahr 2014/2015 wird mit der Sanieung der Belüftungsanlage begonnen indem in zwei Becken Rührsysteme getestet werden. Ab dem Betriebsjahr 2016 sind die Biologiebecken 1 - 4 mit je 1 Rührsystem für eine verbesserte vorgeschaltete Denitrifikation ausgerüstet.

Zwischenhebewerk Biologieblock 1 + 2

Zwischen den zwei Biologieblöcken ist das Hebewerk Biologie angeordnet. Dieses Zwischenhebewerk ist nötig um den Belebtschlamm vom 1. Biologieblock der tiefer liegenden vorgeschaltete Denitrifikation, in den 2. Biologieblock die höher liegende Nitrifikation zu heben.

2. Biologieblock die Nitrifikation

Zur biologischen Reinigung des Abwassers wird vor allem Sauerstoff benötigt. Der Sauerstoff wird nicht als Reinsauerstoff sondern als Luftsauerstoff eingeblasen. Unsere Belebtschlammanlage ist mit einer feinblasigen Tiefenbelüftung (Streifenbelüfter) ausgerüstet.

Die gelöste Schmutzstoff Fracht die zirka zwei Drittel der gesammten organischen Verschmutzung ausmacht, wird durch Mikroorganismen, speziellen Bakterien und Protozoen, welche in den Belebungsbecken geeignete Wachstumsbedingungen vorfinden, durch biochemischen Abbau in Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) umgewandelt. Sie siedeln sich in Kolonien auf fein verteilten Schwebe- und Feststoffen an und bilden als Flocken den belebten Schlamm. Hier entsteht zusätzliche Biomasse, der sogenannte Belebtschlamm. Die Bakterien und Protozoen im Belebtschlamm entwickeln sich aus dem Abwasser selbst. Zu ihrer Lebenstätigkeit benötigen sie ausser den gelösten Schmutzstoffen des Abwassers den gelösten Sauerstoff.

Die benötigte Prozessluft wird durch 4 Drehkolbengebläse erzeugt, und über eine Kollektorleitung zu den 6 Biologiebecken gefördert. Die Gebläsestation befindet sich im Untergeschoss zwischen den Vorklärbecken und den grossen Biologiebecken.
Der Lufteintrag in alle Becken erfolgt in einer Tiefe von rund 4 Metern.

Unsere Biologiebecken 5 + 6 Nitrifikation sind mit je 53 Streifenbelüfter Aquastrip Type Q4.0 (LxB) 4'000 x 180mm bestückt. Der nötige gelöste Sauerstoff wird durch die Polyurethan (PUR) Membrane, im zweiten Biologieblock, der Nitrifikation drei Zentimeter über der Beckensohle feinblasig eingetragen.

Nach dem Ausbau Belebtschlammbiologie sind die Biologiebecken 5 + 6 mit 3'300m³ Inhalt für die Nitrifikation im Einsatz.

Diese Verdreifachung des Belebtschlamm Volumen ermöglicht die Nitrifikation und eine Teil-Denitrifikation.

Unsere Biologiebecken 5 + 6 sind bei geeigneten Bedingungen für den Stickstoffumbau zuständig. Die 2 Nitrifikationsbecken sind in je zwei Zonen mit unterschiedlicher Anzahl Streifenbelüfter belegt. In der ersten Zone Hochlastteil etwa 1/3 des Beckenvolumen sind 22 Streifenbelüfter in kurzen Abständen angeordnet. In der zweiten Zone Niederlastteil etwa 2/3 des Beckenvolumen sind 31 Streifenbelüfter in grösseren Abständen angeordnet.

Biologiebecken 2 leer mit Sicht auf die Tellerbelüfter Biologiebecken 6 leer mit Sicht auf die Streifenbelüfter Biologiebecken 5 und 6 in Betrieb

Biologiebecken 2 leer vor dem Umbau
mit Tellerbelüfter 1985 - 2006
am 14.04.2005

Nitrifikation Biologiebecken 6 leer
mit Sicht auf die Streifenbelüfter
am 17.02.2006

Blasenbild der Nitrifikation
Biologiebecken 5 und 6 in Betrieb
am 17.03.2006

Eintrag Luftsauerstoff

In der Gebläsestation sind vier Drehkolbengebläse installiert, alle mit Elektromotoren und Frequenzumformer drehzahlreguliert. Jedes dieser 4 Belüftungsgebläse hat eine elektrische Leistung von 15 bis 30 kW. Die Luftleistung beträgt bei 50Hertz und 1'770 U/min -1 zirka 1'800 Nm3/h pro Gebläse.

Der Eintrag des Luftsauerstoffes für das überleben der Biomasse in den Belebungsbecken ist sehr Energieintensiv. Für das Einblasen der benötigten Menge Luftsauerstoff wird zirka 1/4 bis 1/2 des gesammten Energieverbrauches einer Abwasserreinigungsanlage aufgewendet.

Damit in allen sechs Belebungsbecken immer die geforderte Menge Sauerstoff vorhanden ist, wird der Sauerstoffgehalt in jedem Becken einzeln gemessen. Das im Prozessleitsystem ausgewählte Belüftungsprogramm regelt die Luftsauerstoffzufuhr zu jedem Belebungsbecken einzeln. Mit den Auswertungsgrössen wird die Luftsauerstoffzufuhr mit motorisierten Regulierschiebern geregelt.

Belüftungsgebläse ohne Schallschutz Belüftungsgebläse mit Schallschutz und Frequenzumformer Biologie Gebläseraum Kollektor

Belüftungsgebläse ohne Schallschutz
und noch ohne elektrische Anschlüsse
am 16.11.2005

Belüftungsgebläse mit Schallschutz
angeschlossen kurz vor der Inbetriebnahme
am 08.12.2005

Biologie Gebläseraum Kollektor
kurz vor der Sanierung Biologie
am 18.07.2016


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Nitrifikation

Bei geeigneten Bedingungen in den Biologiebecken erfolgt die mikrobielle Umwandlung von Stickstoffverbindungen, der Oxidation von Ammonium mit molekularem Sauerstoff zu Nitrat.

Die Nitrifikation läuft in zwei Schritten ab. Der erste Schritt die Oxidation von Ammonium (NH4+) zum giftigen Nitrit (NO2-) und der zweite Schritt die Oxidation weiter zum weniger schädlichen Nitrat (NO3-).

Dieser Prozess bedingt eine Abwassertemperatur grösser 12 °C, einen hohen Sauerstoffgehalt (O2 = 1.5 - > 2 mg/l) und ein hohes Schlammalter (SA = 8 bis >10 Tage) in den aeroben Biologiebecken. Die Bakterien, die diese Umwandlung durchführen, werden als autrophe Bakterien bezeichnet.

Wenn die Bedingungen für die Nitrifikation gegeben sind, wird für die Nitrifikation ein Sauerstoffverbrauch von zirka 4.33 g (O2) pro g Nitrat (NO3-) benötigt. Die Nitrifikaten-Biomasse wächst im Ausmass von 0,24 g CSB je g Nitrat (NO3-) an.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Denitrifikation

Die Denitrifikation fasst die mikrobiologische Reduktion von Nitrat (NO3-) zu elementarem, gasförmigen Stickstoff (N2) zusammen. Unter Sauerstoffmangel sind Bakterien gezwungen, dem Nitrat (NO3-) über mehrere Stufen den Sauerstoff (O2) zu entziehen. Die Denitrifikation wird heute gezielt zur Verringerung der Nitratfracht eingesetzt. Dazu müssen in Abwesenheit von Sauerstoff (O2) heterothrope Bakterien mit Nitrat und organischen, abbaubaren Stoffen zusammengeführt werden. Diese Vorgabe bedingt eine entsprechende aufwendige Verfahrensführung.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Belebtschlamm unter dem Mikroskop

Unter dem Begriff Mikroorganismen werden tierische, pflanzliche und andere belebte Organismen verstanden, die so klein sind, dass sie von blossem Auge als Einzelindividuen nicht mehr feststellbar sind Das heisst, es handelt sich um Organismen, die kleiner als 0.1 mm sind und nur unter dem Mikroskop erkennbar sind.

Die Mikroorganismen in der Abwasserreinigung

Die Mikroorganismen vor allem die Bakterien spielen bei der Elimination von gelösten und ungelösten Abwasserinhaltsstoffen, sowohl in der Abwasserreinigungsanlage als auch in den ober- und unterirdischen Gewässern, eine sehr wichtige Rolle. Es ist nicht übertrieben zu behaupten, dass den Bakterien in der Technologie der Abwasserreinigung und Schlammbehandlung die wichtigste Aufgabe zukommt.

Ein Milliliter (1 cm3) Rohabwasser enthält zwischen 1 und 10 Millionen Bakterien. Obwohl diese enorme Zahl der Bakterien nur etwa einen Hundertstel des Volumens von 1 Milliliter beanspruchen bilden sie in 1 m 3 Abwasser eine gesamte Zelloberfläche von rund 60 m 2 ! Diese riesige Oberfläche erfordert einen sehr hohen Nährstoffumsatz, was die beeindruckende Abbauleistung des Belebtschlammes erklärt. Dies macht auch verständlich, weshalb in der biologischen Reinigungsstufe der Abwasserreinigungsanlage grosse Mengen Überschussschlamm gebildet werden.

Hier haben Sie die Gelegenheit einmal zu sehen wie es in der Biomasse des Belebten Schlammes bei der Abwasserreinigung bei starker Vergrösserung aussieht.

kleinmauliges Glockentierchen festgewachsene Wimpertierchen Kolonie Glockentierchen

"kleinmauliges" Glockentierchen

"festgewachsene" Wimpertierchen

Kolonie Glockentierchen

Fadenwurm Nitrobacter Nitrosomonas

Fadenwurm

Bakterie Nitrobacter

Bakterie Nitrosomonas


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Nachklärung

Von den zwei höher gelegenen Belebungsbecken 5 und 6 fliesst das Belebtschlammwassergemisch zu den vier Nachklärbecken.

Unsere vier Nachklärbecken sind hinter der biologischen Stufe (Biologiebecken) angeordnet, durch Verlangsamung der Fliessgeschwindigkeit wird eine Sedimentation der absetzbaren Stoffe erreicht. In biologischen Kläranlagen wird im Nachklärbecken der Belebtschlamm vom gereinigten Wasser getrennt und grösstenteils in die biologische Stufe zurückgeführt. Der nicht in das Belebungsbecken zurückgeführte Rücklaufschlamm wird zum Überschussschlamm (Sekundärschlamm) und wird zusammen mit dem Primärschlamm aus den Vorklärbecken der Schlammbehandlung zugeführt.

Gereinigtes Abwasser

Das gereinigte Abwasser fliesst über die getauchten Ablaufrohre vorbei am Ablauf-Probensammler zum Zürichsee.

Nachklärbecken 4 mit getauchten Ablaufrohren Das gereinigte Abwasser fliesst in den Zürichsee

Nachklärbecken 4 mit getauchten Ablaufrohren
am 17.03.2006

Das gereinigte Abwasser fliesst in den Zürichsee
am 14.12.1998

Rücklaufschlamm und Überschussschlamm

Der abgesetzte, belebte und immer noch sehr aktive Schlamm, der noch zu weiterer Reinigungsarbeit verwendet werden kann wird mit Kettenräumern zu den Schlammtrichtern geschoben. Von hier durch Überdruck und mit Motorschiebern geregelt in die Belebungsbecken 1 bis 4 zurückgeführt, um hier das neu ankommende Abwasser schneller zu beleben.

Ein Teil des Rücklaufschlammes altert. Er wird über die Zentrifuge (Dekanter) maschinell eingedickt und als Überschussschlamm, aus dem Kreislauf genommen und dem Primärschlamm beigefügt. Beides zusammen fällt unter den Begriff Frischschlamm. Das abgetrennte Wasser das nur noch einen geringen Anteil Schlamm enthält (0.1 % TS) wird Zentrat genannt. Das Zentrat wird als interner Rücklauf in die Biologiebecken 1 bis 4 zurückgeleitet.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Phosphat Elimination

Phosphat gelangt über das gereinigte Abwasser und Regenentlastungen in die Gewässer. Um eine unerwünschte Anreicherung von Nährstoffen und damit Algenwachstum zu verhindern, wird in den meisten Abwasserreinigungsanlagen eine als dritte Reinigungsstufe bezeichnete Phosphatfällung betrieben. Dabei werden die gelösten Phosphate in eine absetzbare Flockenform überführt. Dies geschieht durch zudosieren von Eisen- oder Aluminium- Salz. Wenn die biologische Reinigung und die Phosphatfällung gleichzeitig und im gleichen Anlagenteil erfolgen, nennt man dieses Verfahren auch Simultanfällung. Die Ausfällung und die Entnahme des Phosphatschlammes erfolgt, im biologischen Anlageteil in den Nachklärbecken.

Zahlreiche mehrwertige Metallionen bilden mit den im Abwasser gelösten Phosphationen unlösliche Verbindungen. Zur Phosphatfällung werden aus wirtschaftlichen Gründen vor allem die Metallsalze (Fe3+), (Fe2+) und (Al 3+) eingesetzt.

Durch die Dosierung von Metallsalzen erfolgt ein Anionenaustausch. (PO43+) wird entfernt und (Cl-) oder (SO4-) gelangt ins Wasser. Zweiwertiges Eisen kann nur dann mit Erfolg angewendet werden, wenn es in sauerstoffhaltigem Wasser zum dreiwertigen Eisen oxidiert wird. (Fe2+) wird in der Praxis zur Oxidation in die Biologiebecken dosiert. Es können dann gleiche Resultate wie beim Einsatz von (Fe3+) erwartet werden. Für die Bemessung der Belüftungseinrichtungen spielt der dafür notwendige Sauerstoff keine Rolle.

Die Phosphate die für die Überdüngung unserer Seen verantwortlich sind müssen auf ein zulässiges Mass abgebaut werden. Als Fällmittel wird in der ARA Untermarch dreiwertigem Eisenchlorid (Fe3+) verwendet.

Die Installation ist einfach und besteht aus zwei Lagertanks. Im ersten Lagertank wird im Normalfall das dreiwertige Eisenchlorid in flüssiger Form gelagert. Im zweiten Lagertank ist in der Regel ein Aluminiumhaltiges flüssiges Fällmittel am Lager. Dies wird vorallem bei erschwerten Bedingungen z. B. beim Auftreten von Schwimmschlamm dosiert. Die Fällmittelzugabe erfolgt, vor dem Hebewerk Belebschlamm in den Zulauf zu den Belebungsbecken 5 und 6. Nach den eidgenössischen Gewässerschutzbestimmungen müssen Anlagen im Einzugsgebiet von Seen mit der dritten Reinigungsstufe ausgerüstet werden.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Schlammbehandlung

In der Schlammbehandlung wird der bei der Abwasserreinigung anfallende Schlamm für seine nachfolgende Verwertung oder Entsorgung aufbereitet.

Bei jedem Abbau- und Reinigungsprozess fällt Schlamm an. Der in den Frischschlammschächten abgezogene Primärschlamm und der durch die Zentrifuge (Dekanter) eingedickte Überschussschlamm wird in 6-16 Chargen von jeweils 4 Kubikmetern als Frischschlamm durch die Schlammsiebung (Strainpress) gefördert. Die Schlammsiebung ist nötig weil immer wieder sperrige Stoffe, wie z. B. Haare und Wattestäbchen die Feinrechenanlage passieren, und in den Pumpenkreisläufen Probleme verursachen würden.

Steuerschrank der Schlammsiebanlage

Steuerschrank der Schlammsiebanlage Strainpress
am 14.04.2005

Anschliessend wird der Frischschlamm dem Faulraum zugeführt. Der Frischschlamm wird zur anaeroben Schlammstabilisierung dem Faulraum übergeben.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Schlammfaulung

Im Faulraum wird die organische Substanz des Frischschlammes durch die anaerobe Faulung um zirka 20 bis 30% abgebaut. Der eingetragene Frischschlamm verliert dadurch auch den unangenehmen Geruch und bekommt nach diesem Prozess eine neue Bezeichnung nämlich Faulschlamm.

Zur Aufrechterhaltung einer optimalen Schlammfaulung muss der Faulraum auf eine Temperatur zwischen 33 - 38 Grad beheizt und stetig und intensiv umgewälzt werden. Für die Aufrecherhaltung dieser konstanten Faulraumtemperatur ist eine Umwälzpumpe mit aussenliegendem Wärmetauscher im Dauereinsatz.

Für die zusätzliche Umwälzung ist 1973 bis 1985 ein Schraubenschaufler im Einsatz. Im Jahre 1985 wurde dieses Aggregat durch die Faulgas-Einpressung ersetzt. Die Faulgas-Einpressung hat den Vorteil der intensiveren effizienteren Durchmischung des Faulraumes.

Die zwei Faultürme besitzen einen Nutzinhalt von je 1'000 m3, total also 2'000 m3. Aus statischen Gründen und zur Vermeidung von Wärmeverlusten sind diese zwei Faulräume isoliert. In unserer zweistufig betriebener Faulung wird im ersten beheitzten und intensiv umgewälzten Faulraum die gesamte Faulgasmenge erzeugt.

Dieser erste Faulraum ist immer bis zum Überlaufrohr zum Nacheindicker befüllt. Dieses Überlaufrohr befindet sich 2 Meter unterhalb des Faulgas-Entnahmedomes.

Faulraum Beschickung

In den Betriebsjahren 1973 bis 1985 wurde der Faulraum täglich mit 2-3 Chargen beschickt.

Ab dem Betriebsjahr 1985 wurde mit dem Einbau der Frischschlamm-Hygienisierungsanlage unser Faulraum mit 8 Chargen beschickt. Nach der Stilllegung der Frischschlamm-Hygienisierungs-Anlage im Jahre 2003 beschickten wir unseren Faulraum mit 12 Chargen von jeweils zirka 4 Kubikmetern.

Im Betriebsjahr 2011 stellten wir auf noch kleinere Chargen um und beschicken den Faulraum mit 24 Chargen und machen damit gute Erfahrungen.

Verkleinerung des Faulschlammvolumens

Im zweiten Faulturm dem Nacheindicker wird die Gasproduktion durch abkühlen des Schlammes abgebrochen.

In diesem offenen Nacheindicker wird der Wassergehalt durch physikalisches Absetzen (Sedimentation) verringert.

Unter günstigen Verhältnissen kann das Volumen des Faulschlammes so auf die Hälfte reduziert werden. Das abgetrennte Faul- oder Trübwasser, das eine hohe Belastung an Stickstoff-Verbindungen aufweist, wird in einem internen Rücklauf zur biologischen Reinigung zurückführt.

Im Jahre 2000 wurde zusätzlich ein offener Nacheindicker oder Stapelbehälter mit einem Nutzinhalt von 500 m3 errichtet.

Offener Faulschlamm Stapelbehälter Inhalt: 500 m3

Offener Faulschlamm Stapelbehälter Inhalt: 500 m3
am 14.04.2005

In diesem Stapelbehälter sind zwei Rührwerke und eine Schlammabgabepumpe eingebaut. Wenn der Absetzprozess beendet ist wir der Faulschlamm mit den beiden Rührwerken homogenisiert und anschliessend der Faulschlammentwässerungsanlage zugeführt.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Faulschlamm Entwässerung

Um den Trockenrückstand des Klärschlammes zu erhöhen kann der stabilisierte, ausgefaulte Klärschlamm mit einer Faulschlammentwässerungsanlage maschinell eingedickt werden. Mit diesen Anlagen kann das Volumen des Klärschlammes um das 3 bis 12-fache reduziert werden. Für diese Aufgabe gibt es verschiedene Verfahren.

Aufgrund Kostenberechnungen und Angebotsvergleich fällten die Vorstands-Mitglieder des Zweckverbandes am 10. Mai 1985 den Entscheid zu Gunsten der Schlammentwässerungsanlage, Siebbandpresse Fabrikat Von Roll. Für die Erstellung der Schlammentwässerungsanlage wurde im Südosten des ARA-Areales der Gebäudeteil Schlammentwässerung erstellt.

Im Jahr 1987 installierte die ARA Untermarch eine Siebbandpresse von der Firma Von Roll AG. Diese Anlage erzielte Enwässerungsergebnisse von 26 - 30% Trockenrückstand. Die Maschienenleistung entsprach 150 - 296 kg TR/h.

Im Jahre 1997 wurde diese Anlage aus Kapazitätsgründen durch eine Hochleistungszentrifuge mit einer Austragsleistung von 24 - 32% TR und 350 - 600 kg TR/h ersetzt. Damit sich das Wasser vom Schlamm besser abtrennt wird Flockungshilfsmittel eingesetzt. Mit diesen Verfahren kann der Trockenrückstand des Faulschlammes von 3 - 9% TR auf 24 - 33% TR erhöht werden, und dies bei einem Abscheidungsgrad (ABS) von 95 - 98%.

Faulschlamm Entwässerung Siebbandpresse Dekanter Hochleistungs-Zentrifuge Faulschlamm Entwässerung

Faulschlamm Entwässerung 1987 - 1998
Siebbandpresse Von Roll
am 22.03.1988

Faulschlamm Entwässerung ab 1998
Hochleistungs-Zentrifuge Alfa Laval
am 14.04.2005

Zur Erklärung:

Klärschlamm mit einem Trockenrückstand von 4% TR enthält:

Zwei Beispiele von Entwässerungs-Ergebnissen:

Die Schlammmenge kann also um das 4 bis 12 fache verringert werden. Und trotzdem enthält der entwässerte Klärschlamm immer noch 70% Wasser!


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Klärschlamm Verwertung

In der ARA Untermarch endet die Schlammbehandlung nach zwei Stufen. Nach der Faulung und Stabilisierung erreicht der ausgefaulte Klärschlamm einen Trockenrückstand von 2 bis 4%TR.

Im Nacheindicker 2 (Stapelbehälter) Baujahr 2000 kann der stabilisierte Faulschlamm, bei geeigneten Bedingungen weiter, bis auf 6 bis 8 %TR statisch eingedickt werden.

Von der Inbetriebnahme 1973 bis ins Betriebsjahr 1988 konnte der Klärschlamm flüssig in der Landwirtschaft in der Region Untermarch, als Dünger auf den Wiesen verwertet werden.

In unserer Faulschlammentwässerung wird der stabilisierte Klärschlamm mit einer Zentrifuge weiter entwässert und weist am Ende einen Trockenrückstand von 23 bis 32% TR auf. Die Verwertung des Klärschlammes wird in der Schlammverbrennungsanlage des ZAB erledigt.

Klärschlamm muss gemäss Stoffverordnung verbrannt werden

Klärschlamm darf ab dem 1. Oktober 2006 nicht mehr als Dünger verwendet werden. Er muss künftig umweltverträglich entsorgt werden. Der Bundesrat hat die Stoffverordnung per 1. Mai 2003 entsprechend geändert.

Der Klärschlamm enthält grosse Mengen an Pflanzennährstoffen wie Phosphor und Stickstoff. Er kann aber auch Schadstoffe und Krankheitserreger aus Industrie, Gewerbe und Privathaushalten enthalten.

Deshalb hat das BAFU im 2003 beschlossen die Verwertung als Düngemittel, in landwirtschaftlichen Betrieben ab 1. Oktober 2006 in allen Kantonen, zu verbieten. Seither verbrennen Kehricht- oder Schlamm- Verbrennungsanlagen (KVA resp. SVA) sowie die Zementindustrie, den gesamten anfallenden Klärschlamm. Eine weitere Möglichkeit bieten Schlammtrocknungsanlagen.

Wegen des grossen Wasseranteils meist > 70% muss bei der Verbrennung oder bei der vorgängigen Trocknung zusätzlich eine grosse Energiemengen aufgewendet werden. Alle anorganischen Reststoffe werden im Zement eingebettet. Es entstehen keine Abfälle, die entsorgt werden müssen.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Energie in der Abwasserreinigung

Faulgas ist das gasförmige Produkt einer Gärung und kann aus nahezu allen organischen Abfällen hergestellt werden. Entstehungsorte sind Kläranlagen, Deponien und die Landwirtschaft. Faulgas oder Biogas entsteht durch anaeroben Abbau organischer Substanzen. Die Möglichkeit, mit Biogas den Anteil erneuerbarer (regenerativer) Energieträger an der Stromerzeugung zu erhöhen und gleichzeitig Entsorgungsprobleme zu lösen, haben Biogas in den letzten Jahren zu einiger Bedeutung verholfen. Abwasserreinigungsanlagen können durch eine effektive Biogasnutzung einen grossen Teil des Energiebedarfs selbst decken.

Im Faulraum wird der Frischschlamm während 15 bis 25 Tagen bei rund 33 bis 38 °C stabilisiert. Bei diesem Faulungsprozess erfolgt ein anaerober (ohne Sauerstoff), mikrobieller Abbau organischer Schlamminhaltsstoffe. Dadurch reduziert sich der Feststoffanteil des Schlammes. Als neues Produkt entsteht das Faulgas. Das Faulgas ist eigentlich ein Abfallprodukt, in dem aber noch Energie von zirka 6.4 kWh / m3 steckt.

Die Zusammensetzung Faulgas:

Faulgas Menge 2016:

Gasproduktion ARA Untermarch im Jahr:            382'939 m3 / Jahr

Gasproduktion ARA Untermarch pro Stunde:     43.7 m3 / Stunde

Das entspricht der Energiemenge von:                2'450'809 kWh / Jahr

Gasentnahmedom mit Kiesfilter und Überdruckventil auf dem Faulraum Gasometer 70 Prozent Füllstand

Gasentnahmedom mit Kiesfilter und
Überdruckventil auf dem Faulraum
am 14.04.2005

Gasometer mit zirka
70 Prozent Füllstand
am 20.03.2013

Zur Speicherung des produzierten Klärgases steht uns ein Gasspeicher (Nassgasometer) mit 300 Kubikmeter Inhalt zur Verfügung.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Elektrische Antriebs- und Wärme-Produktion

Das beim Faulprozess anfallende Faulgas wird für den Betrieb von Gasmotorenanlagen oder Blockheizkraftwerken (BHKW) verwendet. Faulgas oder Klärgas ist ein Gemisch von brennbaren Gasen, das bei der anaeroben Gärung entsteht.

Der Gasmotor, der einen Generator antreibt, wandelt das Faulgas (Methan) in elektrische Energie und Wärme um. Mit dieser Anlage kann 27% nutzbare mechanisch Antriebs-Energie (75kW) und eine Wärme-Energie von 55% (153kW) erzielt werden. Bei einem Gesammt-Wirkungsgrad von 82%.

BHKW Liebherr GM-926-2 Gasmotor mit Gebläse BHKW Liebherr Wärmetauscher GM-926 BHKW Deutz MWM-G234-V8 Gasmotor BHKW Deutz MWM-G234-V8 Wartung

BHKW Liebherr GM-926-2
Gasmotor mit Gebläse
am 18.06.2003

BHKW Liebherr GM-926 mit
externem Wärmetauscher
am 18.06.2003

BHKW mit Generator 76 kW
Deutz MWM G234-V8 Gasmotor
am 05.01.2004

Wartungsarbeiten am BHKW
Deutz MWM G234-V8
am 30.03.2005

Bei dieser Anlage wird die anfallende Wärme der Abgase und Motorabwärme mittels Wärmetauscher dem Heisswasserspeicher oder direkt der Heizungszentrale zugeführt. Wenn alle Komponenten einer Wärmekraftkopplung, Gasmotor mit umweltfreundlicher Brennkammer Temperaturregulierung, Generator, Wärmetauscher für die Abgas- und Kühlwasserabwärme des Gasmotors in Blockbauweise zusammengebaut werden, definiert man das Ganze als Blockheizkraftwerk (BHKW).

Dadurch können, nebst einer sinnvollen Verwertung des anfallenden Faulgases, die Betriebskosten gesenkt werden.

Wenn unser Blockheizkraftwerk (Gasmotorenanlage) ausfällt, steht in der betriebseigenen Heizzentrale ein Gasbrenner zur Verfügung. Dieser Gasbrenner beheitzt den Faulaum und ersetzt das ausgefallene Blockheizkraftwerk. Im Normalfall wird die anfallende Faulgasmenge in elektrische Energie umgewandelt und deckt zirka 50% der von der ARA benötigten elektrischen Energieverbrauch ab. Die beim Blockheizkraftwerk anfallende Wärmeenergie wird zum Beheizen des Faulraumes und aller Betriebsgebäude verwendet. Vorallem in den Sommermonaten muss die zuviel anfallende Wärmeenergie, durch die Notkühlanlage des Blockheizkraftwerkes, an die Umwelt abgegeben werden.

Gasfackel Anlage

Die Gasfackel ist eine Anlage zur gezielten Verwertung von Klärgas im Notfall.
In dieser Notfall-Situation muss, die zuviel anfallene Menge Faulgas die energetisch nicht genutzt werden kann, mit der Gasfackel eliminiert werden.

Das im Faulgas enthaltene Methan ist 32 mal klimaschädlicher als Kohlendioxid. Daher muss bei Störungen an einem Verbraucher das anfallende Methangas der Umwelt zuliebe, die nicht verwertbare Klärgasproduktion, umweltgerecht mit der Gasfackel Anlage abgefackelt werden.


Zurück zum Inhaltsverzeichnis

Betriebsgebäude, Kommandoraum und Unterverteilung UV100

Das dreigeschossige Betriebsgebäude dient der Unterbringung der Mittelspannungs-Trafostation, der elektrischen Hauptverteilung sowie der elektrischen Schaltanlage mechanische Reinigungsstufe. Ebenfalls in diesem Gebäude befindet sich die Rechenanlage, der Motorenraum Zulauf-Schneckenpumpwerk, Heisswasserspeicher und die Betriebswarte mit der Betriebsdatenerfassung.

An der Vorstandssitzung vom 21. Juni 2013 wurde vor der Behandlung des Budgets 2013/2014 der Antrag zur Sanierung und Aufstockung des Betriebsgebäudes der ARA gestellt.

Seit der Inbetriebnahme der ARA vor ziemlich genau 40 Jahren (13. Juli 1973) präsentiert sich das Betriebsgebäude in mehr oder weniger unveränderter Form. Dabei hat diesem Gebäude auch der Zahn der Zeit zugesetzt. Die Backsteinfassade zeigt zunehmende Witterungsschäden.

Das 42 Jahre bestehende Betriebsgebäude muss energetisch verbessert werden. Das Gebäude muss bezüglich Isolation dringend saniert werden. Die sanitären Einrichtungen sind veraltet und entsprechen nicht mehr dem heutigen Standard.

Im Erdgeschoss des Betriebsgebäudes befinden sich auch nach erfolgtem Ausbau der Belebtschlamm-Biologie in den Jahren 2005 bis 2008 und der Sanierung und Aufstockung des Betriebsgebäudes in den Jahren 2015/2016 nach wie vor der Kommandoraum.

Geändert hat sich natürlich das Inventar der Betriebswarte. Im aktuellen Kommandoraum stehen beim Arbeitsplatz ein Leisystem-Rechner mit zwei grossen Bildschirmen.

In den Anfangsjahren nach der Inbetriebnahme 1973 bis ins Jahr 2006 bestand die Betriebswarte mit Kommandoraum 1973 - 2006 aus der Schaltanlage mit Schraubsicherungen, Schützen und Steuerrelais und im angebauten Kommandopult befanden sich die Steuerschalter, Meldelampen, Amperemeter und Betriebstundenzähler.

Nach der Sanierung und Aufstockung des Betriebsgebäudes in den Jahren 2015/2016 wird das Betriebs-Labor vom 1. Untergeschoss auf der Nordseite ins 1. Obergeschoss auf die Südseite verlegt.

Im ersten Untergeschoss werden im alten Betriebs-Labor 1973 - 2015, die Garderoben, WC und Duschen für das Betriebspersonal umgebaut.

Der Aufenthaltsraum für das Betriebspersonal wird ebenfalls vom 1. Untergeschoss auf der Nordseite ins Sitzungszimmer im 2. Obergeschoss verlegt.

Im neuerstellten Sitzungszimmer im 2. Obergeschoss werden WC für Besucher Damen und Herren erstellt.

Das zweite Untergeschoss ergab sich aus fundationstechnischen Überlegungen. Hier ist der Gebläseraum Sandfangbelüftung, die Druckluftversorgung und die zentrale Blindstromkompensation sowie ein Lagerraum (alter Gebläseraum Biologie) untergebracht. Die weiteren Räume werden als Einstellräume genutzt.

Ebenfalls unter dem Boden sind zwei Leitungsgänge angeordnet. Der 1973 erstellte Leitungsgang verbindet das Betriebsgebäude mit der Schlammbehandlung, dem Gebäude zwischen den Faulräumen. In diesem Gebäudeteil ist ein Treppenhaus angeordnet das zum Faulraum und dem Nacheindicker führt.

Schlammbehandlung und Unterverteilung UV300

Im ersten Stock wurde im Jahre 1985 das erste Sitzungszimmer erstellt. Im Jahr 2006 wurde in diesem Gebäude die Unterzentrale Schlammbehandlung und die Betriebsräume für die zwei Blockheizkraftwerke erstellt. Ebenso in diesem Gebäudeteil werden ungenutzte Räume zu Archivräumen umgebaut.

Biologische Reinigungsstufe Unterverteilung UV200

Der im Jahre 2005 neu erstellte Leitungsgang verbindet die UV100-Unterverteilung Betriebsgebäude und die UV300-Unterverteilung Schlammbehandlung mit der UV200-Unterverteilung Biologie.

Zurück zum Seitenanfang Zurück zum Inhaltsverzeichnis Zurück zum Rundgang

Seite erstellt:  10.04.2005

letztes Update:  04.08.2017