Kläranlage Nagold

Einführung

Die Kläranlage des Abwasserzweckverbands Nagold steht auf einem Betriebsgelände von 29.815 qm und hat eine Ausbaugröße von 65.000 EW. Der maximale Zufluss bei Regenwetter beträgt rund 600 l/s. Die Aufenthaltszeit des Abwassers beträgt durchschnittlich bei Trockenwetter 27 Stunden. Behördliche einzuhaltende Ablaufwerte: CSB 37 mg/l Nges 18 mg/l Pgesamt 0,7 mg/l (Zielwert 0,5) Diese Werte werden nicht nur gesichert eingehalten, sondern unterschritten.

Ablaufwerte der Kläranlage Nagold aus dem DWA Leistungsverleich 2022 CSB 20 mg/l Nges 10,5 mg/l Pgesamt 0,40 mg/l

Datenschutz

Prozess-Schema

So funktioniert unsere Kläranlage. Eine schematische Darstellung unserer Reinigungsprozesse, Energieerzeugung und Schlammentsorgung.

Übersicht

Vor der Verbandsgründung im Jahr 1975 befand sich am heutigen Standort an der B463 in Nagold bereits eine rein mechanische Kläranlage der Stadt Nagold.

Zentrale Schaltwarte Gesteuert und überwacht wird die Kläranlage in der zentralen Schaltwarte. Von dieser Stelle können alle Verfahrensstufen und Prozesse überwacht sowie wichtige Maschinen und Anlagenteile auch aus der Ferne gesteuert werden. Darüber sind auf das Prozessleitsystem auch die meisten Außenanlagen (Regenwasserbehandlungsanlagen und Pumpwerke) aufgeschaltet und können von der Schaltwarte überwacht und gesteuert werden.

Labor Auf der Kläranlage betreibt der AZV ein eigenes Labor. Das Kläranlagenpersonal führt dort die gesetzlich geregelten Untersuchungen zur Eigenkontrolle der Verbandskläranlage durch. Im Labor wird auch die Überwachung der Einleitung des gereinigten Abwassers in die Nagold durchgeführt. Daneben werden auch Kontrolluntersuchungen durch die Wasserbehörde gemacht.

Belebtschlamm unter dem Mikroskop

Zulauf zur Kläranlage Von den verschiedenen Abwassersammlern der Stränge entlang dem Steinach-, Waldach-, und Nagoldtal sowie den Gewerbegebieten Wolfsberg und Eisberg, fließen jährlich mehr als 5 Millionen Kubikmeter Abwasser der Kläranlage zu. Der Tageszufluss schwankt witterungsbedingt zwischen 100 und 1000 Liter in der Sekunde. Die hydraulische Leistungsfähigkeit der Kläranlage beträgt rund 600 Liter in der Sekunde. Fließt mehr Abwasser der Kläranlage zu, wird dieses Wasser auf das Regenüberlaufbecken abgeleitet und später, wenn der Zulauf nachlässt, in das Vorklärbecken gepumpt.

Regenüberlaufbecken mit Klärüberlauf

Entlastung zur Nagold

Zulauf zur mechanischen Reinigung

Mechanische Reinigung In der mechanischen Reinigung werden die Stoffe dem Abwasser entnommen, die durch mechanische Einrichtungen, wie z.B. der Rechenanlage und durch die Ausnutzung der Schwerkraft, abgetrennt werden können. Grobstoffe werden bereits in den Rechen zurückgehalten. Stoffe, die schwerer sind als Wasser, sinken auf die Beckenböden und leichte Stoffe schwimmen auf. Durch technische Vorrichtungen werden diese Rückstände entnommen. Rechen (Mechanische Reinigung) Mit der Rechenanlage werden dem Abwasser in zwei parallel angeordneten Stabrechen grobe Schmutzstoffe, insbesondere Hygieneartikel, Papier und Essensreste entnommen. Dieses Rechengut wird gewaschen, gepresst und in Containern gestapelt. So werden jährlich rund 120 Tonnen grobe Schmutzstoffe dem Abwasserstrom entnommen und einer externen Verwertung zugeführt.

Sand- und Fettfang / Sandwaschanlage (Mechanische Reinigung) Der Sandfang ist so bemessen, dass sich die Geschwindigkeit des Abwassers verlangsamt. Dadurch setzen sich schwere, überwiegend mineralische Stoffe, über die Sandrinne ab. Diese werden zur Sandwaschanlage gepumpt. Die organischen Bestandteile werden dort vom Sand getrennt und wieder dem Abwasserstrom zugeführt. Der gewaschene Sand, ca. 70 Tonnen pro Jahr, wird in der Bauindustrie wiederverwendet. Im Sandfang wird zudem Luft eingepresst, was dazu führt, dass die organischen Bestandteile im Abwasser in Schwebe gehalten werden. So können die abgesonderten Fette, Ölteilchen und andere Schwimmstoffe direkt der Schlammbehandlung zugeführt werden.

Vorklärbecken (Mechanische Reinigung) Das im Sandfang von Sand, Fetten, Ölen und anderen Schwimmstoffen weitgehend befreite Abwasser gelangt nun in die beiden Vorklärbecken mit je 425 Kubikmeter Volumen. Hier setzen sich die organischen Feststoffe als Schlamm auf dem Beckenboden ab. Gleichzeitig steigen die restlichen Schwimmstoffe zur Wasseroberfläche auf. Durch langsam über die Becken fahrende Räumerbrücken werden die Schlämme mit den Schlammräumschilden in die Schlammtrichter geschoben und von dort der Schlammbehandlung zugeführt. Das Abwasser wird nun den biologischen Reinigungsstufen zugeführt und enthält weitgehend nur noch gelöste Verschmutzungen.

Zwischen- bzw. Schneckenhebewerk Weil zwischen den einzelnen Abwasserreinigungsstufen nicht ausreichend Gefälle vorhanden ist, kann das Abwasser nicht im Freispiegel vom Zulauf zur Kläranlage bis zur Einleitung in die Nagold geleitet werden. Vier Förderschnecken mit 972 bzw. 1.800 Kubikmeter Fördervolumen pro Stunde heben das Abwasser im Zwischenhebewerk 5,5 Meter an. Damit wird sichergestellt, dass sowohl Trockenwetterdurchfluss, wie auch der erhöhte Durchfluss im Regenwetterfall den Belebungsbecken zugeführt werden können.

Biologische Reinigung Die biologische Reinigung des Abwassers verläuft in zwei Abschnitten. Die organischen Bestandteile im Abwasser werden durch Mirkoorganismen abgebaut. Das Abwasser wird dient dabei Kleinstlebewesen als Nährlösung. Denitrifikation (Biologische Reinigung) In dieser Phase des biologischen Reinigungsvorgang wird der im Nitrat (NO3) gebundene Stickstoff durch Mikroorganismen zu molekularem Stickstoff (N2) umgewandelt. Auf der Kläranlage werden zwei Denitrifikationsbecken mit je 1220 Kubikmeter Inhalt betrieben. Stickstoffelimination (Biologische Reinigung) Das Verfahren zur Entnahme von Stickstoff erfordert zwei Schritte. Beim ersten Schritt, der Nitrifikation wird der hauptsächlich vorliegende Ammoniumstickstoff (NH4-N) unter starker Sauerstoffzufuhr zunächst zu Nitrit (NO2) und dann zu Nitrat (NO3) oxydiert. Im zweiten Schritt, der Denitrifikation, wird das Nitrat zu Stickstoff (N2) reduziert. Der entstandene Stickstoff entweicht schadlos in die Atmosphäre.

Belebungsbecken (Biologische Reinigung) Die biologische Reinigung vollzieht sich im Wesentlichen in den vier Belebungsbecken mit je 880 Kubikmeter Inhalt. Zur Unterstützung der im Abwasser bereits vorhandenen Mikroorganismen wird Luftsauerstoff eingeblasen. Durch die so geschaffenen optimalen Lebensbedingungen werden die Mikroorganismen dazu angeregt, die im Abwasser enthaltenen fein verteilten organische Stoffe durch Stoffwechseltätigkeit abzubauen. Bei dieser Umwandlung bildet sich der sogenannte Belebtschlamm. Dieser besteht aus im Wasser frei schwebenden Flocken (kleinsten Schmutzteilchen und Mikroorganismen). Je größer das Nahrungsangebot ist, umso stärker ist die Vermehrung der Mikroorganismen. Mikroorganismen sind Kleinstlebewesen, meist Einzeller, die wesentlich in den Kreislauf der organischen Stoffe in der Natur eingreifen, indem sie tote organische Materie und Abfallstoffe zersetzen.

Nachklärung und Phosphatfällung (Biologische Reinigung) In den beiden Nachklärbecken mit je 3000 Kubikmeter Inhalt werden die aus den Belebungsbecken kommenden Abwässer sehr stark beruhigt. Die Schlammflocken können auf den Beckenboden sinken und dort mit Schlammräumschilden entnommen werden. Ein Teil des belebten Schlammes wird zu den Belebungsbecken zur Anreicherung mit Kleinstlebewesen zurückgeführt. Der restliche Schlamm wird der Schlammbehandlungsanlage zugeleitet. Aus den beiden Fällmittelbehältern werden über eine Dosieranlage Aluminiumeisensalze der Nachklärung zugegeben. Durch chemische Prozesse verbinden sich diese Salze mit den gelösten Phosphatverbindungen und bilden eine neue unlösliche Phosphatverbindung, die sich im Schlamm absetzt.

Schlammräumschild

Fällmittelbehälter

Dosieranlage Aluminiumeisensalze

Schlammbehandlung / Schlammfaulung und Schlammentwässerung Der bei den Reinigungsprozessen anfallende Schlamm wird im Faulbehälter unter Luftabschluss bei einer gleichbleibenden Temperatur von rund 38°C durch den Einfluss von Methanbakterien ausgefault. Dabei entsteht Klärgas mit einem hohen Methangehalt.

Faulturm 3.600 m³ und Gasbehälter 500 m³

Rührwerk

Gas

Nach einer Aufenthaltszeit von etwa 28 Tagen im Faulbehälter wird der ausgefaulte Schlamm der Schlammentwässerung zugeführt. Damit der Schlamm mechanisch gut entwässerbar wird, werden Polymere zugegeben. Der so konditionierte Schlamm wird mittels einem Dekanter/Zentrifuge auf ca. 25 -30 % Trockenrückstand entwässert. Bei einem externen Dienstleister wird der Schlamm mit der Abwärme einer Biogasanlage weiter getrocknet und derzeit im Zementwerk als Brennstoff verwendet. Zukünftig soll der Schlamm in einer Mono-Klärschlamm-verbrennungsanlage verbrannt werden. Aus der Klärschlammasche können dann Phosphate zurück gewonnen und zu Dünger weiterverarbeitet werden.

Zentratspeicher

Dekanter

Steuerung

Schlammbehandlung / Schlammfaulung und Schlammentwässerung

Energieerzeugung Das im Faulbehälter erzeugte Klärgas wird vollständig in zwei Blockheizkraftwerken verstromt. Der dadurch jährlich erzeugte Strom von rund 900.000 KWh und die jährlich erzeugte Wärme von durchschnittlich rund 1 Million KWh werden vollständig auf der Kläranlage verwertet. Relevante Energieträger beim Abwasserzweckverband Nagold sind Strom und das in den Klärwerken produzierte Klärgas, sowie eine kleine Photovoltaikanlage. Durch die beiden Blockheizkraftwerke produziert der Abwasserzweckverband über 80 % seines Strombedarfs für die Kläranlage Nagold selbst. Für die Pumpwerke und Regenüberlaufbecken im Verbandsgebiet, benötigt der Verband zusätzlich rd. 600.000 bis 700.000 kWh jährlich.

Blockheizkraftwerk Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird. Sie nutzt dafür das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d. h. Diesel-, Pflanzenöl- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen oder Stirlingmotoren verwendet werden. Der höhere Gesamtnutzungsgrad gegenüber der getrennten Erzeugung von Strom (im Kraftwerk) und Heizung (vor Ort) resultiert daraus, dass die Abwärme der Stromerzeugung direkt am Ort der Entstehung zur Heizung genutzt wird. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengröße, zwischen 25 und 38 % (bezogen auf den Heizwert). Falls die Abwärme vollständig und ortsnah genutzt wird, kann ein Gesamtwirkungsgrad bezüglich eingesetzter Primärenergie von 80 bis 90 % (bezogen auf den Heizwert) erreicht werden.

BHKW I

max. Leistungsabgabe: 125 kW Baujahr: 2014

BHKW II

max. Leistungsabgabe: 125 kW Baujahr: 2003