Beschreibung der Abwasser Reinigungs Anlage

Inhalts Verzeichnis Beschreibung Verfahrens Technik

Einleitung

Beginn Abwasser Reinigung

Mechanische Reinigung

Biologische Reinigung

Nitrifikation

Belebtschlamm / Mikroskop

Nachklärung

Phosphat Elimination

Schlammbehandlung

Schlammfaulung

Faulschlamm Entwässerung

Klärschlamm Verwertung

Energie in der ARA

Elektrische Antriebs- und Wärme- Produktion

Betriebsgebäude, Kommandoraum UV-100

ARA Untermarch Zukunftsstudie 2040

Einleitung

Die Technik der Abwasser Reinigung ahmt weitgehend natürliche Vorgänge nach. Mit der Technik werden die natürlichen Reinigungs Prozesse um ein mehrfaches intensiviert und durch biologische und chemischen Verfahren ergänzt. Heutige Abwasser Reinigungs Anlagen sind hochtechnisierte Anlagen.

Es ist notwendig unsere Anlagen, durch fachlich umfassend geschultes Betriebs Personal, zu betreiben. Die Hauptaufgaben des Zweckverband ARA Untermarch sind in unserem Leitbild festgeschrieben.

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

Kanalisation

Das Abwasser aus dem Verbands Gebiet wird über 2 Haupt Sammelkanäle Lachen (West) und Wangen (Ost) der zentralen Abwasser Reinigungs Anlage ARA Untermarch zugeführt.

1. Haupt Sammelkanal Lachen (West)

Der erste Sammelkanal führt vom Ortsteil Siebnen der Gemeinde Galgenen links, der Wägitaleraa und entlang der Kantonstrasse, vorbei am ersten Regenüberlauf Becken RB Paradies. Durch die Gemeinde Galgenen hindurch. Nach dem Dorfausgang, nach rechts Richtung Bügelerhof, vorbei am zweiten Regenüberlauf Becken RB Bügeler.

Jetzt weiter dem Mosenbach entlang Richtung Lachen. Unterquerung der, Eisenbahn Linie Zürich - Chur, der Autobahn A3, wo wir uns bereits in der Gemeine Lachen befinden, und vorbei am dritten Regenüberlauf Becken RB Mosenbach.

Weiter geht es in die St. Gallerstrasse vorbei am ersten Regenüberlauf, (Hochwasser Entlastung) RÜ St. Gallerstrasse bis zur Kreuzung Kapelle. Dort findet Zusammentreffen mit dem zweiten Sammelkanal von Altendorf und Lachen statt.

Jetzt befindet sich das Abwasser auf dem letzten Kilometer vor der ARA Untermarch.

Der zweite Sammelkanal führt von den zwei Pumpwerken PW Lidwil West und PW Lidwil Nord der Gemeinde Altendorf dem See entlang, vorbei am ersten Regenüberlauf Becken RB-Stoglen. Weiter bis zum zweiten Regenüberlauf Becken RB Hirschen, vorbei an der Messstelle MS Altendorf durch die Gemeinde Lachen, vorbei an der Kirche bis zum Pumpwerk PW-Hafen. Hier wird Rohabwasser der Gemeinde Lachen zusammen mit dem Rohabwasser der Gemeinde Altendorf in die Druck Leitung Richtung St. Gallerstrasse gepumpt. Die Druck Leitung führt bis zur Kurve St. Gallerstrasse, zirka 120m vor der Kreuzung Kapelle Seidenstrasse, hinein in die Aastrasse und weiter zum RB-Spreitenbach.

In der Kreuzung Kapelle treffen die beiden oben beschriebenen Sammelkanäle von Galgenen und Altendorf zusammen. Das Rohabwasser der Gemeinde Lachen kommt vom Regenüberlauf Becken RB Gweerhof / Auhof vorbei am Regenüberlauf Becken RB Bahnhofplatz weiter bis zur vorderen Bahnhofstrasse.

Von dort durch die Seidenstrasse bis hin zur Kreuzung Kapelle wo das Zusammen Treffen des Rohabwasser aus den Gemeinden Altendorf, Galgenen und Lachen stattfindet. Im natürlichem Gefälle in der Aastrasse vorbei am Regenüberlauf Becken RB Spreitenbach.

Die nächsten zirka 500 m führen uns zur Wägitaleraa hindurch zum Rohabawasser Schnecken Pumpwerk unmittelbar vor der ARA Untermarch.

Der erste und zweite Sammelkanal zusammen mit dem Rohabwasser der Gemeinde Lachen bilden den Haupt Sammelkanal Lachen. In der Aastrasse fliesst also das Rohabwasser der obengenannten 3 Gemeinden, zum Rohabwasser Schnecken Pumpwerk. Mit 8.20 Meter langen Schnecken Pumpen wird das Rohabwasser zum 4.60 Meter höher gelegenen Rechen Kanal der Abwasser Reinigungs Anlage angehoben.

1973 - 1989 ⇒ Steuerung Scheckenpumpe 1 + 2

Nach der Inbetriebnahme der ARA Untermarch 1973 - 1989 sind zwei Schneckenpumpen mit einer Leistung von je 150 Liter pro Sekunde installiert.

1990 ⇒ Einbau Schneckenpumpe 3

Für die Betriebs Sicherheit wird im Juni 1990 die dritte Schneckenpumpe eingebaut. Diese Schnecken Pumpe weist eine Förder Leistung von 300 Liter pro Sekunde auf.

Rohabwasser Schneckenpumpwerk Blick von unten Rohabwasser Schneckenpumpwerk Blick von oben

Rohabwasser Schneckenpumpen
Pumpwerk Blick von unten
am 12.10.2005

Rohabwasser Schneckenpumpen
Pumpwerk Blick von oben
am 14.04.2005

2007 ⇒ Modernisierung Scheckenpumpen 1 - 3 Einbindung ins Prozess Leit System

Im Zusammenhang mit dem Ausbau im Jahre 2007 wird die Steuerung modernisiert. Die Steuerung wird ins Prozess Leit System (PLS) eingebunden. Ebenso werden die Stern- Dreieck- Anlauf Schaltungen durch Soft Starter Geräte ersetzt.

Im Pumpensumpf des Rohwasser Schnecken Pumpwerkes wird die Perlrohr Niveau Messung ersetzt und die Hydrostatische Niveau Messung direkt in die SPS eingebunden.

2013 ⇒ Neubau Regenüberlauf Pumpwerk Spreienbach

Im Betriebsjahr 2012 wird der Neubau Regen Überlauf Pumpwerk Spreitenbach geplant. Der Neubau wird ins bestehende Aussenbauwerk Regenüberlauf Becken der ARA Untermarch integriert.
Die Gemeinde Lachen plant den Neubau, gemäss den Anforderungen der Betriebsleitung der ARA Untermarch.

Die wichtigste Anforderung ist die Einbindung ins Prozess Leitsystem System der ARA. Im Betriebsjahr 2013 wird gebaut und anschliessend in Betrieb gesetzt.

2017 + 2018 ⇒ Planung und Vorbereitung Bewirtschaftung der zwei Hauptsammelkanäle

Im Betriebsjahr 2017 wird im Hinblick auf die Bewirtschaftung der zwei Haupt Sammelkanäle West (Altendorf, Lachen und Galgenen) und Ost (Schübelbach, Nuolen und Wangen) die Schnecken Pumpe 3 mit einem regelbaren Antrieb System ausgestattet. Somit wird es möglich den Zulauf Kanal Lachen zwischen RB-Spreitenbach und Zulauf Hebewerk ARA bei Regenwetter als Speicherkanal mit 500 Kubikmeter Inhalt zu nutzen. Die Schneckenpumpe 3 wird bei Regenwetter bis zum maximalen ARA Zulauf Total (2-fache Trockenwettermenge), geregelt mit dem Frequenz Umrichter.

Im Betriebsjahr 2018 wird die Schneckenpumpe 2, die ihren Dienst mit 45 Betriebjahren erfüllt hat, durch eine neue Schneckenpumpe ersetzt. Neu wird die Schneckenpumpe 2 mit Frequenz Umrichter geregelt betrieben. Die Schneckenpumpe 1 wird weiter betrieben, bekommt ebenfalls einen Frequenz Umrichter für den geregelten Betrieb. Für den redundanten Betrieb des gesamten Schnecken Pumpwerkes ist es notwendig alle Rohabwasser Schneckenpumpen mit Frequenz Umrichtern regelbar zu betrieben. Dadurch wird auch die redundante Betriebweise wieder möglich. Auch für die Energie Effizienz ist der Betrieb mit Frequenz Umrichtern ein grosser Vorteil.

2. Haupt Sammelkanal Wangen (Ost)

Der dritte Sammelkanal aus den zwei Orts Teilen Siebnen der Gemeinden Schübelbach und Wangen erfolgt bis zur ARA mit natürlichem Gefälle.
Das Rohabwasser von Nuolen dem Ortsteil der Gemeinde Wangen wird an 5 Stellen mit Pumpwerken (PW) angehoben.

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Abwasser Reinigung

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

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

Mechanische Reinigung

In der 1. Stufe der mechanischen Reinigung wird das Abwasser mit Hilfe der Physik gereinigt.

Rechenanlage

Nach der Inbetriebnahme 1973 bis 1985 ist im linken Rechen Kanal eine Greifer Rechen Anlage eingebaut. Der Greifer Rechen weist einen Stab Abstand von 30 mm auf. Auf dem animierten Leucht Schaltbild im Kommandoraum ist dieser Anlagenteil mit Rechen 5 bezeichnet. Vor dem automatisierten Greifer Rechen ist in jedem der zwei Rechen Kanälen ein Lammellen Grob Rechen mit einer Licht Weite von 100mm angeordnet. Das am Grob Rechen hängenbleibende Rechengut wird vom Betriebs Personal, 2 mal täglich kontrolliert. Wenn nötig wird das Rechengut von den Lammellen Streifen abgelöst und zur Greifer Rechen Anlage weitergeleitet.

Im Betriebsjahr 1985 wird 2. Rechenkanal eine Rundlauf Feinrechen Anlage eingebaut. Auf dem animierten Leucht Schaltbild hat dieser Anlagenteil die Bezeichnung Rechen 6. Die im Rechen Kanal rechts eingebaute Rundlauf Feinrechen Anlage hat 8mm Stab Abstand.

Damit sich die Massnahme ersetzen des 30mm Rechen durch eine Feinrechen Anlage mit 3.75 mal kleinerer Stabdistanz positiv auswirkt. Wird die Greifer Rechen Anlage mit 30mm Stab Abstand sofort stillgelegt und bereits nach einer Woche Betrieb der neuen Anlage rückgebaut. Die 8mm Feinrechen Anlage wirkt sich besonders positiv auf die nachfolgende Schlamm Behandlung aus.

Im Betriebsjahr 1986 wird der stillgelegte Rechen Kanal 1 mit dem baugleichen Feinrechen nachgerüstet. Für den Abtransport des Rechengutes ist ein Förderband installiert. Das Förderband ist bis 2007 mit Förderband 7 bezeichnet.

Messtechnik Rechen Steuerung

1973 - 2007 ⇒ Niveau Differenz Bildung Funktions Ablauf

Prinzip Darstellung Niveaumessung Perlrohr

Prinzip Darstellung Niveau Messung
mit Perlrohr und Differenz Druck Waage
Bild: Hydrographische Dienste Steiermark

Die Perlrohr Messung im Rechenkanal

Welche Messwerte sind für die Rechensteuerung im Rechenkanal notwendig? Wir benötigen den Niveau Unterschied vor dem Rechen zu nach dem Rechen. Wir brauchen zwei Messwerte, mit der Perlrohr Messung sind dies zwei Luftdruck Werte. Das funktioniert wie nachfolgend beschrieben: auf der Sohle des Rechen Kanals vor dem Rechen und nach dem Rechen wird mit Druckluft eine einstellbare Luftmenge in das fliessende Abwasser gepresst. Diesee Messwerte haben die Einheit (mm WS) Millimeter Wasser Säule oder mm H2O. Dieser Wert kann in mbar Millibar umgerechnet werden: 1 mm H2O entspricht 0,0980665 bar.

Ersatz der Elektro mechanischen / pneumatischen Mess Technik

Mit dem Ausbau der Biologischen Reinigung im Betriebsjahr 2008, werden die Elektro mechanischen Relais Steuerung nach und nach ersetzt. Auch die Rechen Anlage wird ins neue Prozess Leit System eingebunden und visualisiert.

Diese Situation wird auch genutzt um die in die Jahre gekommene Mess Technik nach und nach zu ersetzen. Bei den 2 Rechen Anlagen werden die 4 Perlrohr Niveau Messungen durch Ultraschall Mess Technik ersetzt. Die 4 Niveau Messungen werden direkt in die SPS eingelesen und die Differenz Berechnung erfolgt elektronisch. Die mechanische Differenz Druckwaage wird rückgebaut, und als Erinnerung Stück aufbewahrt.

Ab dem Betriebsjahr 1986 - 2017 werden die sperrigen Stoffe mit 2 Rundlauf Feinrechen Anlagen aus dem Abwasser entfernt. Die Rundlauf Feinrechen sind mit einer 8 Millimeter Stab Distanz im Einsatz. Die Herausnahme des Rechengutes aus dem Rohabwasser und die Abgabe in die Rechengut Wasch Presse "Bormet" von ROSHARD und anschliessend in die Container erfolgt maschinell und automatisch. Das ausgewaschene und gepresste Rechengut wird zur Kehricht Verbrennungs Anlage abgeführt.

Ersatz der 2 Feinrechen Anlagen

Die Rechengut Presse "Bormet", Anlagen Bestandteil der Rechenanlage, Baujahr 1995 verursacht zunehmend Störungen. Sie wird aus diesen Gründen, im Betriebsjahr 2015, ausser planmässig durch eine moderne Intensiv Rechengut Waschpresse "WAP 4/SL" von HUBER ersetzt.

Damit ist der erster Schritt in der langfristigen Planung für den Ersatz der gesamten Rechen Anlage umgesetzt. Im Betriebsjahr 2016 wird die Projektierung für die Erneuerung der Rechenanlage in Angriff genommen.

Rechenanlage Strainpress und Sandentnahme

Rechen Anlage Strainpress
und Sandentnahme
am 06.01.2004

Einbau der 2 Siebrechen Anlagen

Am Montag, 11. September 2017 wird als erste die Siebrechen Anlage 2 in Betrieb gesetzt. Einen Monat später am Mittwoch, 11. Oktober 2017 ist auch die Siebrechen Anlage 1 in Betrieb.

Der Rechenraum

Aus hygienischen Gründen ist der Rechenraum mit einer Raum Lüftungs Anlage ausgerüstet. Für den Winter Betrieb ist im Zuluft Ventilator ein Heizungs Register eingebaut. Die benötigte Wärme wird von der Abwärme Rückgewinnung der Blockheiz Kraftwerken geliefert.

Nach der Rechen Anlage und vor dem Sandfang Becken befindet sich im Rechenraum das erste Probennahme Gerät. Von den Rohabwasser Proben werden, im betriebseigenen Labor, verschiedene chemische und biologische Analysen durchgeführt.

Rechengutwaschanlage mit Rechengutcontainer Rechengutwaschpresse mit Rechengutcontainer

Rechengut Waschanlage mit
Rechengut Container
am 14.12.1998

Rotamat Waschpresse mit
Rechengut Container
am 16.11.2015

Sandfang- und Fettfang- Becken

Das Rohabwasser fliesst ins Sandfang- und Fettfang- Becken dem ersten Becken der mechanischen Reinigung. Der belüftete Sandfang Beckenteil dient der Sand- und Kies- Entnahme sowie der Vorbelüftung des Rohabwassers. Im Gegensatz zum seitlich angeordneten unbeüfteten, Fangbecken Beckenteil, wo die leichteren Abwasser Inhalt Stoffe wie Fette und Oele sich ansammeln. Diese zwei Becken Teile sind, in der Längsrichtung, mit einer Lammellen bestückten Tauch Trennwand voneinander getrennt.

Es handelt sich hier hauptsächlich um physikalische Prozesse. Sand und schwere Feststoff Partikel setzen sich am Boden ab. Pflanzliche Öle und Fette trennen sich im seitlichen Abscheide Bereich, der durch eine Tauch Trennwand beruhigt ist, durch Flotation ab. Die sich am Becken Boden abgesetzten schwereren Partikel werden durch den Sandfang Räumer in die Sand Trichter geräumt.

Die Räumerbrücke auf dem Sandfang Becken wird von 1973 bis 2008 mit 3 Elektro Motoren und einer elektro mechanischen Relais Steuerung mit vielen Zeitrelais betrieben. Da die erwähnten Aggregate auf der beweglichen Räumer Brücke installiert sind, muss die elektrische Energie zum beweglichen Anlage Teil geführt werden. Dies ist machbar mit einer, mit Schleif Ringen ausgestatteten, Kabel Trommel. Das spezielle, trommelbare Kabel wird bei der Räumfahrt auf der Länge des 16m langen Beckens auf den Boden abgerollt und auf der Rückfahrt wieder aufgerollt. Dies machte im Winter bei intensivem Schneefall einige Probleme.

Modernisierung der Sandfang Räumerbrücke

Im Betriebsjahr 2008 wird es notwendig, nach 35 Jahren die ganzen in die Jahre gekommenen elektrischen Installationen inklusive Kabel Trommel, zu ersetzt. Auch der auf der Räumer Brücke unten in der Seitenwand angeordnete Steuerkasten, mit den elektro mechanischen Steuer Komponenten, wird ersetzt. Der neue rostfreie Steuerkasten mit der Vorort SPS-Kleinsteuerung, wird auf der modifizierten Räumerbrücke bedienerfreundlich angeordnet. Die Steuer Schalter für den Vorort Hand- und Revisions- Betrieb sind jetzt bediener freundlich auf Augenhöhe angeordnet. Die Anbindung ins Prozess Leit System (PLS) erfolgt zu diesem Zeitpunkt mit 4 Digital Signalen.

Ein Problem ist diesem Anlageteil geblieben. Es braucht weiterhin eine Energie Versorgung auf die bewegliche Räumer Brücke. Der Fahr Motor sowie die zwei Antriebs Motoren für die Sand Räumschilde sind immer noch auf der beweglichen Brücke angeordnet.

Keine elektrischen Komponenten mehr auf der Sandfang Räumerbrücke

Im Dezember 2015 ist es endlich soweit die Räumer Brücke wird komplett umgebaut. Keine elektrischen Komponenten mehr auf dem beweglichen Anlageteil. Ab Dezember 2015 wird die Sandfang Räumer Brücke mit einer Seilwinde geschleppt. Dies hat viele Vorteile:
Keine Antriebs Motoren mehr auf der beweglichen Räumer Brücke. Auch das Anheben sowie das Absenken der Sand Räumschilde erfolgt rein mechanisch. Dadurch kann auf die aufwändige elektrische Energie Zuführung via Kabel Trommel gänzlich verzichtet werden.

Grosse Energie Einsparung

Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil der Seilwinden Antrieb ist wintersicher. Auch die Energie intensive Räumer Schienen Heizung mit Betriebs Wasser für den Winter Betrieb kann rückgebaut werden.

Die Sandentnahme, das herausnehmen der schwereren Stoffe, bestehend aus Sand und abgesetzter Organik, ist weitgehend automatisiert.

Der in der Sand Wasch Anlage ausgewaschene Sand wird soweit gereinigt, dass dieser als Bauschutt gilt und in einer normalen Deponie wieder verwendet werden kann. Die Sand Wasch Anlage wird im Betriebsjahr 2009 eingebaut und ist im Rechenraum aufgestellt.

Sandfang- und Fettfangbecken 1 und 2 Sandwaschanlage

Sandfang- und
Fettfang- Becken 1 und 2
am 14.04.2005

Rechenraum mit Sand Waschanlage Inbetriebnahme
am 26.10.2009

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

Das Abwasser wird zunächst durch zurück halten und absetzen lassen ungelöster Abwasser Inhaltsstoffe mechanisch gereinigt. Zuerst werden alle absetzbaren Stoffe aus dem Abwasser herausgenommen. Dies geschieht in einem der zwei oder seit 2018 in beiden Absetz- oder Vorklärbecken. Die Wasser Geschwindigkeit wird durch das grosse Volumen in diesem Becken stark reduziert. Sodass der grösste Teil der absetzbaren Stoffe auf die Boden Fläche des Vorklär Becken absinken kann. Dieser Vorgang nennt man in der Fachsprache Sedimentation.

Der abgesetzte Primärschlamm wird alle zwei Stunden mit einem der zwei Seilzug Schlepp Räumer in die zwei beim Becken Zulauf angeordeten Schlamm Trichter pro Becken geschoben.

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

Im Betriebsjahr 2012 wird der Brückenräumer durch zwei winter tauglichere unabhängige Seilzug Schlepp Räumer ersetzt und in Betrieb gesetzt.

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

Brücken Räumer Betrieb 1973 - 2012
VKB 2 leer Räumer in Start Stellung
am 03.04.2006

Inbetriebnahme Schlepp Räumer 2012
VKB 2 leer während der Rückfahrt
am 15.03.2012

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Biologische Reinigung

Im Ablauf Kanal und zugleich dem Zulauf Kanal zur Biologischen Reinigung befindet sich das zweite Probennahme Gerät. Mit dieser Probennahme Stelle lässt sich der Wirkungsgrad der mechanischen Reinigungs Stufe 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 Belebtschlamm Verfahren.

In den Betriebsjahren 1972 - 2007 waren die Biologie Becken 1 - 4 mit 1'500m³ Inhalt nur für den Kohlenstoff Abbau bemessen.

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

1. Biologieblock die vorgeschaltene Denitrifikation

Das mechanisch vorgeklärte Abwasser, aus der Vorklärung, überströmt die Haupt Verteilrinne. Es fliesst über einstellbare Klappen Wehre gleichmässig in den ersten Biologie Block. Die vorgeschaltene Denitrifikation mit den Biologie Becken 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.

Biologiebecken 2 leer mit Sicht auf die Tellerbelüfter

Biologie Becken 2 vor dem Umbau
mit Teller Belüfter 1985 - 2006
am 14.04.2005

Die Biologie Becken 1 - 4 sind seit Oktober 2007 bei geeigneten Bedingungen, Abwasser Temperatur grösser 12°C, als vorgeschaltene Denitrifikation in Betrieb. Um die Belebtschlamm Fracht gut durchmischt in Schwebe zu halten und möglichst wenig Sauerstoff einzutragen, ist ein Stoss Belüftungs Programm aktiv. Für 7 Minuten wird Luft Sauerstoff in eines der vier Denitrifikations Becken geblasen und damit die Belebt Schlammfracht durchmischt. Die drei anderen Denitrifikations Becken bekommen in den nächsten 21 Minuten keinen Luft Sauerstoff, was aber auch ein leichtes absetzen der Belebt Schlamm Fracht nach sich zog. Dieses Verfahren ist keine ideale Voraussetzung für die vorgeschaltene Denitrifikation.

Im Betriebsjahr 2014/2015 wird mit der Sanierung der Belüftungs Anlage begonnen indem in zwei Becken Rührsysteme getestet werden. Ab dem Betriebsjahr 2016 werden die Biologie Becken 1 - 4 nacheinander 1 Rührsystem für eine verbesserte vorgeschaltete Denitrifikation ausgestattet.

Zwischen Hebewerk Biologie Block 1 + 2

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

2. Biologie Block die Nitrifikation

Zur biologischen Reinigung des Abwassers wird vor allem Sauerstoff benötigt. Der Sauerstoff wird nicht als Rein Sauerstoff sondern als Luft Sauerstoff eingeblasen. Unsere Belebtschlamm Anlage ist mit einer feinblasigen Tiefen Belüftung (Streifenbelüfter) ausgerüstet.

Die gelöste Schmutzstoff Fracht die zirka zwei Drittel der gesamten 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 Fest- Stoffen 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 Lebens Tätigkeit benötigen sie ausser den gelösten Schmutzstoffen des Abwassers den gelösten Sauerstoff.

Die benötigte Prozess Luft wird durch 4 Drehkolben Gebläse erzeugt, und über eine Kollektor Leitung zu den 6 Biologie Becken gefördert. Der Gebläseraum Biologie befindet sich im Untergeschoss zwischen den Vorklärbecken und den grossen Biologie Becken 5 + 6.
Der Luft Eintrag in alle Becken erfolgt in einer Tiefe von genau 4 Meter.

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

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

Diese Verdreifachung des Belebt Schlamm Volumen ermöglicht die Nitrifikation und eine Teil Denitrifikation.

Unsere Biologie Becken 5 + 6 sind bei geeigneten Bedingungen für den Stickstoff Umbau zuständig. Die 2 Nitrifikations Becken sind in je zwei Zonen mit unterschiedlicher Anzahl Streifen Belüfter belegt. In der ersten Zone Hochlast Teil etwa 1/3 des Becken Volumen sind 22 Streifen Belüfter in kurzen Abständen angeordnet. In der zweiten Zone Niederlast Teil etwa 2/3 des Becken Volumen sind 31 Streifen Belüfter in grösseren Abständen angeordnet.

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

Nitrifikation Biologie Becken 6
Sicht auf die Streifen Belüfter
am 17.02.2006

Blasenbild Nitrifikation
Biologie Becken 5 + 6
am 17.03.2006

Eintrag Luft Sauerstoff

In der Gebläse Station sind vier Drehkolben Gebläse installiert, alle mit Elektro Motoren und Frequenz Umformer Drehzahl reguliert. Jedes dieser 4 Belüftungs Gebläse hat eine elektrische Leistung von 15 bis 30 kW. Die Luft Leistung beträgt bei 50 Hertz und 1'770 U/min -1 ⇒ ⇒ 1'800 Nm3/h pro Gebläse.

Der Eintrag des Luft Sauerstoffes für das überleben der Biomasse in den Belebungs Becken ist sehr Energie intensiv. Für das Einblasen der benötigten Menge Luft Sauerstoff wird zirka 1/4 bis 1/2 des gesamten Energie Verbrauches einer Abwasser Reinigungs Anlage aufgewendet.

Damit in allen sechs Belebungsbecken immer die geforderte Menge Sauerstoff vorhanden ist, wird der Sauerstoff Gehalt in jedem Becken einzeln gemessen. Das im Prozess Leits System ausgewählte Belüftungs Programm regelt die Luft Sauerstoff Zufuhr zu jedem Belebungs Becken einzeln. Mit den Auswertungs Grössen wird die Luft Sauerstoff Zuführung mit motorisierten Regulier Schiebern geregelt.

Belüftungsgebläse ohne Schallschutz Belüftungsgebläse mit Schallschutz und Frequenzumformer

Belüftungs Gebläse ohne Schall Schutz
ohne elektrische Anschlüsse
am 16.11.2005

Belüftungs Gebläse mit Schallschutz
vor der Inbetriebnahm
am 08.12.2005

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Nitrifikation

Bei geeigneten Bedingungen in den Biologie Becken erfolgt die mikrobielle Umwandlung von Stickstoff Verbindungen, 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-)
Der zweite Schritt die Oxidation weiter zum weniger schädlichen Nitrat (NO3-).

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

Wenn die Bedingungen für die Nitrifikation gegeben sind, wird für die Nitrifikation ein Sauerstoff Verbrauch 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.

Denitrifikation

Die Denitrifikation fasst die mikrobiologische Reduktion von Nitrat (NO3-)
zu elementarem, gasförmigen Stickstoff (N2) zusammen.

Unter Sauerstoff Mangel 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 Verfahrens Führung.

Belebtschlamm unter dem Mikroskop

Unter dem Begriff Mikro Organismen werden tierische, pflanzliche und andere belebte Organismen verstanden, die so klein sind, dass sie von blossem Auge als Einzel Individuen 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 Mikro Organismen in der Abwasser Reinigung

Die Mikro Organismen vor allem die Bakterien spielen bei der Elimination von gelösten und ungelösten Abwasser Inhaltsstoffen, sowohl in der Abwasser Reinigungs Anlage 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 Abwasser Reinigung und Schlamm Behandlung 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 Zell Oberfläche von rund 60 m 2 ! Diese riesige Oberfläche erfordert einen sehr hohen Nährstoff Umsatz, was die beeindruckende Abbau Leistung des Belebtschlammes erklärt. Dies macht auch verständlich, weshalb in der biologischen Reinigungs Stufe der Abwasser Reinigungs Anlage grosse Mengen Überschuss Schlamm gebildet werden.

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

kleinmauliges Glockentierchen festgewachsene Wimpertierchen

"kleinmauliges"
Glockentierchen

"festgewachsene"
Wimpertierchen

Kolonie Glockentierchen Fadenwurm

"Kolonie"
Glockentierchen

Fadenwurm

Nitrobacter Nitrosomonas

Bakterie
Nitrobacter

Bakterie
Nitrosomonas

Nachklärung

Von den zwei höher gelegenen Nitrifikations Becken 5 und 6 fliesst das Belebtschlamm Wassergemisch zu den vier Nachklärbecken.

Unsere vier Nachklärbecken sind hinter der biologischen Stufe (Biologiebecken) angeordnet. Durch Verlangsamung der Fliess Geschwindigkeit wird die Sedimentation der absetzbaren Stoffe erreicht. In biologischen Kläranlagen wird in den Nachklärbecken der Belebtschlamm vom gereinigten Wasser getrennt und grösstenteils in die biologische Stufe zurückgeführt.

Eine Teil Menge des Rücklaufschlamm wird nicht in die Belebungsbecken zurückgeführt. Diese Teil Menge wird als Überschussschlamm (Sekundärschlamm) aus der Biologie zusammen mit dem Primärschlamm aus den Vorklärbecken der Schlamm Behandlung zugeführt.

Schlammalter

Diese soeben erwähnte Teil Menge Überschuss Schlammfracht ist ein Parameter der das Schlammalter bestimmt:
Beispiel: Wenn jeden Tag der zehnte Teil der Belebtschlamm Fracht als Überschussschlamm Fracht aus der Biologie entfernt wird, bekommen wir als Resultat ein Schlammalter von genau 10 Tagen.

Gereinigtes Abwasser

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

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

Nachklärbecken
mit Ablauf Rohren
am 17.03.2006

Gereinigte Abwasser
fliesst zum 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.

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 Phosphat Fällung 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 vor allem 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.

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Schlamm Behandlung

In der Schlamm Behandlung wird der bei der Abwasser Reinigung anfallende Schlamm für seine nachfolgende Verwertung oder Entsorgung aufbereitet.

Bei jedem Abbau- und Reinigungs Prozess fällt Schlamm an. Der in den Frischschlamm Schächten abgezogene Primärschlamm und der durch die Zentrifuge (Dekanter) eingedickte Überschussschlamm. Wird in 6 - 24 Chargen von jeweils 2 - 8 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.

Aussenansicht Steuerschrank der Schlammsiebanlage

Frischschlamm Strainpress
Steuerschrank Aussenansicht
am 09.12.2001

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

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 1 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. Die Unterkante des Überlaufrohres befindet sich 4.45 Meter unterhalb der Deckenoberkante des Faulgas-Entnahmedomes.

Faulraum Beschickung

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

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

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

Sanierung Nacheindicker und Ausbau zum Faulraum 2017 - 2019

Im Betriebsjahr 2017 beginnt die Planung für die Sanierung der Schlammbehandlung. Zuerst wird der bauliche Zustand des Nacheindicker, der baugleich wie der Faulraum erstellt wurde, ermittelt. Dazu wird Nacheindicker vollständig enleert, gereinigt und innen einer intensiven baulichen Prüfung unterzogen. Der Kläranlagenbetrieb kann in dieser Sanierungs-Phase nicht unterbrochen werden. Täglich müssen 50 Kubikmeter Frischschlamm verarbeitet werden.

Die Rohr-Installationen werden entsprechend angepasst. Für die Zeitperiode der Sanierung und dem Umbau des Nacheindicker zum Faulraum wird ein Programm erstellt. Dieses Programm erlaubt uns dass der in Betrieb stehende Faulraum bei Bedarf automatisch um zirka 40 - 50 Kubikmeter abgesenkt wird. Diese Absenkung erfolgt zum offenen Stapelbehälter. Um diesen automatisierten Funktionsablauf zu realisieren wird im Faulraum eine Niveaumessung eingebaut. Dieser Funktionsablauf wird als Programm im PLS realisiert.

Bei der Sanierung Nacheindicker wird dieser installationsmässig soweit nachgerüstet, dass er später als Faulraum verwendet werden kann.

Verkleinerung des Faulschlammvolumens

Im jeweils zweiten Faulraum, dem die Funktion Faulraum 2 zugeordnet wird, unterbricht die Gasproduktion durch abkühlen des Schlammes.

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 Nacheindicker 1 Sanierung Aussen

Offener Faulschlamm Stapelbehälter Inhalt: 500 m3
am 14.04.2005

Nacheindicker 1 Sanierung Aussen und
Umbau zum Faulraum 2 im Betriebsjahr 2018
am 29.08.2018

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.

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 Freitag, 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 Betriebsjahr 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. Die Siebbandpresse wird nur in den Wintermonaten betrieben. Grund dafür ist in diesem Jahresabschnitt darf keine Verwertung in flüssiger Form stattfinden.

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

Im Betriebsjahr 1998 wird diese Anlage aus Kapazitätsgründen durch eine Hochleistungs Zentrifuge 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%.

Nach 16 Betriebsjahren folgt 2014 die nächste Modernisierung. Es ist notwendig die 16 Jahre alte Vorort SPS Steuerung und die 27 jährige Schaltanlage UV-Faulschlamm-Entwässerung zu ersetzen. Auch die Einbindung ins Prozessleitsystem (PLS) mit LWL (Licht Wellen Leiter) Glasfaserkabel.

Energietechnischen Überlegungen veranlassen uns, das Verfahren bremsen der Austragschnecke mit Wirbelstrombremse umgebaut. Die Wirbelstrombremse wird durch einen mit Frequenzumformer geregelten Bremsmotor ersetzt. Statt mit der Wirbelstrombremse Antriebsenergie zu vernichten. Die Austragschnecken-Drehzahl wird mit dem neuen Bremsmotor nur soweit angetrieben, dass die vom DSC ermittelte, nötige Differenzdrehzahl zur Trommel-Drehzahl, entsteht.

Dekanter Hochleistungs-Zentrifuge Abscheidungsgrad

Abscheidungsgrad Schlammentwässerung
Formel und Berechnungs-Beispiele
am 20.12.2017

Was ist Klärschlamm mit Trockenrückstand von 4% TR:

1. Beispiel: Entwässerungs-Ergebnis 24% TR

2. Beispiel: Entwässerungs-Ergebnis 30% TR

Die Transportmenge verringert sich um 25% wenn das Entwässerungs-Ergebnis von 24% auf 30% um 6% gesteigert werden kann.

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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 Klärschlamm wird in der Schlammverbrennungsanlage des ZAB erledigt.

Klärschlamm muss gemäss Stoffverordnung verbrannt werden

Klärschlamm darf ab Sonntag, 1. Oktober 2006 nicht mehr als Dünger verwendet werden. Er muss künftig umweltverträglich entsorgt werden. Der Bundesrat hat die Stoffverordnung per Donnerstag, 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 Sonntag, 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 Energiemenge aufgewendet werden. Alle anorganischen Reststoffe werden im Zement eingebettet. Es entstehen keine Abfälle, die entsorgt werden müssen.

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

Gasentnahme Dom, Kiesfilter und
Überdruck Ventil Faulraum
am 14.04.2005

Gasometer mit zirka
70 Prozent Füll Stand
am 20.03.2013

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

Elektrische Antriebs- und Wärme-Produktion

Von 1973 bis heute ist bereits das 7. Blockheizkraftwerk in Betrieb

In den ersten 12 Betriebsjahren ist das erste Blockheizkraftwerk Deutz MWM G232-V6 gekoppelt mit einem 51kW Drehkolbengebläse in Betrieb.
Bereits im Betriebsjahr 1985 konnte das erste BHKW nicht die ganze anfallende Klärgasmenge verwerten.

Das zweite Blockheizkraftwerk Deutz MWM G227-4 gekoppelt mit einem 24kW Generator wird installiert und verwertete die zusätzliche Klärgasmenge.

BHKW Liebherr GM-926-2 Gasmotor mit Gebläse BHKW Liebherr Wärmetauscher GM-926

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

BHKW Liebherr GM-926 mit
externem Wärme Tauscher
am 18.06.2003

Im Betriebsjahr 1991 ist eine weitere spürbare Erhöhung der Gasproduktion zu verzeichnen. Aufgrund dieser Tatsache wird für die ARA Untermarch ein Energie-Konzept erarbeitet. Das 1985 eingebaute BHKW hat einem Gasverbrauch von 14m3/h und wird ins Energie-Konzept einbezogen.

Die ARA Untermarch muss auf eine Gasverwertung von 36 bis 50m3/h ausgelegt werden. Für die Betriebs-Sicherheit muss bei Ausfall eines BHKW die Verwertung des Klärgases gewährleisten sein. Der Betriebsvorstand beschliesst die Planung für das dritte BHKW zu veranlassen.

Im Betriebsjahr 1993 wird das dritte Blockheizkraftwerk Deutz MWM G234-V8 in Betrieb gesetzt.

Im Betriebsjahr 2002 wird das erste BHKW Baujahr 1973 durch das vierte Blockheizkraftwerk Liebherr SwissMotor G926-2   ⇒   6 Zylinder Magermotorsteuerung ersetzt.
Der mit Brennkammer-Temperatur geregelte Magermotor entsprach dem damaligen Stand der Technik im Bezug auf die Abgas-Emissionen.

BHKW Deutz MWM-G234-V8 Gasmotor BHKW Deutz MWM-G234-V8 Wartung

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

Wartungs Arbeiten am BHKW
Deutz MWM G234-V8
am 30.03.2005

Betriebsjahr 2007: Neues Gasanlagen Konzept

In den Betriebsjahren 2005 - 2008 wird in der ARA Untermarch die Belebtschlammanlage ausgebaut. Innerhalb dieser Umbauarbeiten wird auch das Gasanlagen-Konzept hinterfragt.

Bis im Betriebsjahr 2007 führen die Gasleitungen vom Faulraum über das Treppenhaus herunter zum Untergeschoss des Betriebsgebäudes-Schlammbehandlung. Danach durch den zirka 80 m langen Leitungsgang, unterirdisch, zum Betriebsgebäude-Mechanische Reinigung ins 2. Untergeschoss.

Dort sind im 2. UG vier Betriebsräume, einer davon ist der Gebläseraum Biologiebecken, wo das erste / vierte und zweite BHKW sowie 4 Drehkolbengebläse installiert sind. Das dritte BHKW befindet sich im Erdgeschoss des Betriebsgebäude-Mechanische Reinigung nahe des Heizungswasserspeichers.

Diese sehr langen Leitungen vom 15m hohen Faulraum hinunter zum 80m enfernten 2. Untergeschoss des Betriebsgebäude-Mechanische Reinigung bestehen aus Grauguss.
Dieser lange Leitungsverlauf ist zur Arbeitssicherheit mit einer Gaswarnanlage gesichert.
Zudem gibt es eine Verfügung, die verlangt dass Graugussleitung durch rostfreie durchgehend verschweisste Leitung zu ersetzten sind.

Das erarbeitete Gasanlagen-Konzept sieht vor die BHKW Anlage unmittelbar beim Faulraum, Entstehungsort des Energieträgers Klärgas zu installieren.

Ebenso kann die thermische Energie des unmittelbar zum beheizen des Faulraum genutzt werden.

Unsere Anlage ab Betriebsjahr 2007: Notstrom Konzept mit Inselbetrieb

Das fünfte und sechste BHKW kann im Netz-Paralell-Betrieb oder Notstrom-Insel-Betrieb im Einsatz stehen.

Die bis anhin in Betrieb stehenden Blockheitzkraftwerke haben ihr Betriebsalter erreicht und werden rückgebaut.
Das vierte BHKW mit erst 5 Betriebsjahren und 34'885 Betriebstunden wird vom Lieferanten der zwei neuen BHKW zurückgenommen.

Aktuell ist im Dezember 2017 das siebte Blockheizkraftwerk in Betrieb gesetzt worden.

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 Faulung entsteht.

Der Gasmotor, der einen Generator antreibt, wandelt das Faulgas (Methan) in elektrische Energie und Wärme um. Mit dieser Anlage kann 32% nutzbare mechanisch Antriebs-Energie (115kW) und eine Wärme-Energie von 44% (157kW) erzielt werden. Bei einem Gesamt-Wirkungsgrad von 76%.

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.

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Betriebsgebäude, Kommandoraum und Unterverteilung Mechanische Reinigung UV-100

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 am Freitag, 21. Juni 2013 wird vor der Behandlung des Budgets 2013/2014 der Antrag zur Sanierung und Aufstockung des Betriebsgebäudes gestellt.

Seit der Inbetriebnahme der ARA vor ziemlich genau 40 Jahren am Freitag 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 Betriebsjahr 2007 bestand die Betriebswarte mit Kommandoraum aus der Schaltanlage mit Schraubsicherungen, Schützen und Steuerrelais und im angebauten Kommandopult befanden sich die Steuerschalter, Meldelampen, Amperemeter und Betriebstundenzähler.

Über dem Kommandopult, mit den vielen Steuerschaltern und Anzeigeelementen, ist ein animierbares Leuchtschaltbild eingebaut.

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 UV-300

In den Betriebsjahren 1973 - 1985 befinden sich die Betriebsräume Schlammbehandlung im 1. Untergeschoss zwischen den beiden Faultürmen. Im ersten Stock wird im Betriebsjahre 1985 im Zusammenhang mit dem Einbau der Frischschlamm Hygienisierung das Betriebsgebäude Schlammbehandlung erweitert und im ersten Obergeschoss das erste Sitzungszimmer erstellt.

Durch die Vernehmlassung des Bundesrates darf Klärschlamm in flüssiger Form, ab dem Donnerstag, 1. Mai 2003, nicht mehr in der Landwirtschaft verwertet werden. Nach 17 Betriebsjahren setzen wir, die Frischschlamm Hygienisierungs Anlage, am Montag, 2. Juni 2003, aufgrund dieser Vernehmlassung, ausser Betrieb.

Im Betriebsjahr 2006 wird in diesen ungenutzten Betriebsräumen die UV-300 Unterverteilung Schlammbehandlung erstellt. Der Betriebsraum mit dem Reaktor der Frischschlamm Hygienisierungs Anlage wird umgenutzt und ein Betriebsraum für zwei Blockheizkraftwerke erstellt. Ebenso in diesem Gebäudeteil werden ungenutzte Räume zu Archivräumen umgebaut.

In den Betriebsjahren 2018/2019 wird die Sanierung Schlammbehandlung realisiert. Die schlecht nutzbaren noch nicht rückgebauten Betriebsraum-Anteile, der Frischschlamm Hygienisierungs Anlage, werden nun endgültig besser nutzbar gemacht.

Biologische Reinigungsstufe Unterverteilung UV-200

Der im Jahre 2005 neu erstellte Leitungsgang verbindet die UV-100 Unterverteilung Mechanische Reinigung und die UV-300 Unterverteilung Schlammbehandlung mit der UV-200 Unterverteilung Biologie.

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