Verfahrensstufen

1. Mechanische Reinigungsstufe mit Zulauf und Regenwasserbehandlung

    Über einen Hauptsammler und den Nebenzuläufen, bestehend aus den Druckleitungen der Pumpstationen Erfenbach, Kreuzhof und Otterberg, sowie dem Freispiegelkanal aus der Ortslage Erzhütten wird das Mischwasser des Einzugsgebietes der Kläranlage zugeführt.

    Übersteigt der Zufluss die maximale Zuflussmenge der Kläranlage, so wird das Regenwasser an den beiden Trennbauwerken abgeschlagen und im Regenüberlaufbecken (RÜB) weiterbehandelt. Neben der Speicherung des ankommenden Wassers findet im RÜB eine mechanische Reinigung durch Sedimentation der absetzbaren Stoffe statt.

    Die mechanische Reinigungsstufe der Zentralkläranlage Kaiserslautern besteht aus einer Rechenhalle mit vier Feinstrechen, Fäkal- und Fremdschlammannahmestation, Kanalspülgutannahme, Rechen- und Sandfanggutbehandlung sowie einer Abluftbehandlung um Geruchsbelästigungen innerhalb der mechanischen Reinigungsstufe vorzubeugen. Des Weiteren sind zwei belüftete Langsandfänge mit Fettfang, zwei Vorklärbecken und das Abwasserhebewerk zur Biologie 1 der mechanischen Reinigungsstufe zugeordnet.

    Das zu behandelnde Abwasser passiert zunächst die Feinstrechen, die mit einem Stababstand von drei Millimetern erste grobe Verunreinigungen wie Papier, Hygieneartikel oder Fäkalienreste aus dem Schmutzwasser filtern. Das anfallende Rechengut wird nachfolgend in einer Rechengutwäsche gewaschen, mit deren Hilfe die organischen Bestandteile des Rechengutes weitgehend entfernt und wieder in den Abwasserstrom zurückgeführt werden.

    Anschließend fließt das Abwasser in die beiden Sandfänge. Dort wird durch das Einblasen von Luft eine walzenförmige Strömung erzeugt. Die Fließgeschwindigkeit wird soweit verringert, dass sich Sand und andere mineralische Bestandteile auf dem Boden des Beckens absetzen und durch Räumer in Trichter und von hier mittels Pumpen zur Sandfanggutbehandlung gefördert werden. Gleichzeitig flotieren die Fette an der Wasseroberfläche. Diese werden durch Räumer abgezogen in die Faulbehälter transportiert, wo der organische Anteil in Klärgas umgewandelt wird.

    Die Sandfanggutbehandlung besteht aus drei Sandwaschklassierern. Hier wird der Sand aus den Sandfängen und der Kanalspülgutannahme gereinigt und von organischen Anteilen befreit. Die Wiederverwertung des Sandes z. B. für Kanalbaumaßnahmen steht dabei im Vordergrund.

    Auf dem weiteren Weg des Abwassers, durchfließt dieses die beiden Vorklärbecken, in denen sich durch eine weitere Verringerung der Fließgeschwindigkeit der Primärschlamm absetzt und über Räumer und Pumpen dem Faulbehälter zugeführt wird. Die Becken übernehmen eine weitere Funktion als Puffer- oder Sammelbecken (z. B. bei Ölunfällen).

    Nach den Vorklärbecken verteilt sich das Abwasser auf die drei Straßen der biologischen Reinigungsstufe. Für die Abwasserverteilung zur Biologie 1 ist es erforderlich, dass das Abwasser über ein Pumpwerk gehoben wird. Das Pumpwerk besteht aus drei frequenzgeregelten Abwasserpumpen, die eine mittlere Förderhöhe von 1,20m erbringen müssen.

    Zur Vermeidung von Geruchsbelästigungen, die insbesondere von den Inhaltsstoffen des Rohabwassers ausgehen können, wird in den Bereichen der mechanischen Reinigungsstufe die Luft aus den Gebäuden und von den abgedeckten Bauwerken abgesaugt. In der Rechenhalle sind mehrere Abluftreinigungsanlagen installiert, die die Raumluft im Umluftbetrieb reinigen. Die abgesaugte Luft wird über einen Dachkamin der Rechenhalle ins Freie gefördert.

    2. Biologische Reinigungsstufe

    Die biologische Reinigungsstufe der Kläranlage Kaiserslautern setzt sich aus den

    • drei Belebungsbecken,
    • den drei Nachklärbecken,
    • den Betriebsgebäuden, welche Prozesslufterzeugung, Rücklaufschlammförderung, Fällmitteldosierstation und Analysestation beinhalten
    • und den drei Schönungsteichen mit der Messstation zusammen.

    Die drei parallelen Belebungsstraßen, die mäanderförmig durchflossen werden, sind als Kaskadenbecken mit einzelnen Kammern konzipiert, die wahlweise unbelüftet oder belüftet betrieben (alternierend und intermittierende Verfahrensweise) werden können. Der Sauerstoffeintrag und die Kammerregelung erfolgen automatisch über ein Leitsystem mit vorgelagerter Online-Messtechnik. Diese Anordnung und Technik ermöglicht eine optimale Abwasserreinigung durch Anpassung auf die jeweiligen Lastzustände bei möglichst geringem Energieeintrag. Während der aeroben Betriebsweise erfolgt vorwiegend die Oxidation von Kohlenstoffverbindungen und Ammonium (Nitrifikation), in den anoxischen Betriebszuständen wird das oxidierte Ammonium in Form von Nitrat mit Hilfe von weiteren Kohlenstoffverbindungen zu elementaren Stickstoff reduziert (Denitrifikation).

    Der notwendige Sauerstoff zur Kohlenstoffoxidation und zur Nitrifikation in der aeroben Zone wird über eine feinblasige Membranbelüftung abgedeckt, die über eine Prozesslufterzeugungsstation mit Druckluft versorgt wird. Die Durchmischung des Abwassers während der Denitrifikation wird durch Impulsbelüftungen sichergestellt.

    Die Mikroorganismen in den Belebungsbecken sorgen neben Ammonium- und Nitratabbau auch für eine teilweise biologische Phosphorelimination. Um den verbleibenden Phosphor vollständig zu entfernen und die Phosphorablaufwerte sicher einhalten zu können, wird dem Abwasser Natriumaluminat zudosiert. Die Fällmittelzugabe erfolgt in den Ablauf der Belebungsbecken (Simultanfällung). Die benötigte Fällmittelmenge wird von einer frachtabhängigen Regelung vorgegeben.

    Nach der biologischen Behandlung des Abwassers läuft das Schlammwassergemisch den beiden Nachklärbecken zu, wo der belebte Schlamm durch Sedimentation vom Abwasser getrennt wird. Das geklärte Abwasser fließt über getauchte Ablaufrohre, in den Straße 1 und 3, bzw. über eine Schwelle, in Straße 2, ab. Die Räumung des zurückgehaltenen Schlamms erfolgt je nach Straße über Balken-, Rund- oder Saugräumer.

    Der in den Nachklärbecken abgeschiedene belebte Schlamm wird mit Hilfe von Rücklaufschlammpumpen in die Belebungsbecken zurückgefördert oder mit den Überschussschlammpumpen aus dem System entnommen und der Schlammbehandlung zugeführt. Durch die Rückführung eines Großteils der Biomasse als Rücklaufschlamm wird eine konstante Biomassenkonzentration in der Belebung erreicht.

    Das biologisch und chemisch gereinigte, klare Abwasser fließt zur weiteren Qualitätsverbesserung durch drei Schönungsteiche mit einer Oberfläche von 50.000 m² und einem Volumen von ;70.000 m³. Anschließend erfolgt die Einleitung in den Wasserkreislauf über den Vorfluter Lauter. Vor Einleitung in das Gewässer, wird das gereinigte Abwasser permanent in der Auslaufmessstation auf die Einhaltung der Überwachungswerte kontrolliert.
    Die Aufenthaltsdauer des Abwassers in der Anlage beträgt je nach Zulaufmenge zwischen 20 und 36 Stunden.

    3. Schlammbehandlung

    Zur Schlammbehandlung zählen zwei Faulbehälter mit jeweils 4000m³ Volumen, zwei Zentrifugen zur Überschussschlammeindickung, zwei Zentrifugen zur Faulschlammentwässerung, ein Faulschlammvorlagebehälter, ein Pufferbehälter für anfallendes Prozesswasser, zwei Eindicker für variable Nutzung sowie zwei Lagersilos für entwässerten Faulschlamm.

    Der Überschussschlamm aus der biologischen Reinigung wird nach seiner Eindickung durch Zentrifugen der Faulung zugeführt. Zusammen mit dem Primärschlamm aus den Vorklärbecken fallen so pro Tag ca. 300 m³ Schlamm an.

    In den beiden vorhandenen Faulbehältern vergären Faulbakterien unter Luftabschluss die organischen Inhaltsstoffe. Bei einer Temperatur von 35°C entsteht Klärgas (Methan und Kohlendioxid). Dabei wird die Schlammmasse um ca. 30% reduziert.

    Der übriggebliebene, nun stabilisierte Klärschlamm wird durch Zentrifugen unter Zuhilfenahme von Flockungshilfsmitteln entwässert, in Silos zwischengelagert und verwertet. Der in der Kläranlage Kaiserslautern behandelte Klärschlamm erfüllt alle gesetzlichen Auflagen und ist somit hervorragend als Düngemittel in der Landwirtschaft einsetzbar. Aber auch als Zusatzbrennstoff in Kraftwerken ist dieser Reststoff beliebt. Zurzeit werden ca. 70% des Schlammes landwirtschaftlich und 30% thermisch verwertet. Pro Jahr verbleiben nach der Entwässerung ca. 10.000 Tonnen verwertbarer Schlamm. Das anfallende Zentrat wird gepuffert und zu günstigen Zeiten dem Abwasserstrom zudosiert.

    4. Gas-/Energieerzeugung

    Zur Gas-/Energieerzeugung der Stadtentwässerung gehören ein Gasniederdruckbehälter, eine Faulgasentschwefelungsanlage, zwei Aktivkohlefilter, die Klärgasfackel sowie zwei Blockheizkraftwerke zur Energiegewinnung.

    Der Gasniederdruckbehälter dient der Zwischenspeicherung von Klärgas, sowie der Erzeugung des Überdrucks im gesamten Gassystem. Die Speicherung des in den Faulbehältern produzierten Klärgases erfolgt durch Volumenänderung des Gasbehälters, bewirkt durch eine Auf- bzw. Abwärtsbewegung einer teleskopgeführten Scheibe an der die Membrane zur Abdichtung befestigt ist. Die Scheibe ist durch Gewichte beschwert. Je nach aufgelegtem Gewicht lässt sich der gewünschte Überdruck im Gassystem über dem Normaldruck der Atmosphäre einstellen. Der Behälter ist mehrfach gegen Überfüllung bzw. Überdruck gesichert.

    Die Klärgasentschwefelungsanlage dient der Entschwefelung des anfallenden Faulgases. Das Gas wird über eine chemische Reduktion mit dem im Entschwefler befindlichen Eisen-Hydroxid-Pellets entschwefelt. Die Entschwefelung ist Voraussetzung für eine Weiterverwertung des Klärgases in Blockheizkraftwerken.

    Zwei in Reihe geschaltete Aktivkohlefilter entfernen zusätzlich Schwefelwasserstoff, sowie Siloxane um einer Zerstörung der Katalysatoren bzw. um einem stark erhöhten Verschleiß an den Blockheizkraftwerken (BHKW) vorzubeugen.

    Die Klärgasnotfackel ist eine automatisch zündende Mitteltemperaturfackel mit verdeckter Flamme. Steigt der Druck im Gassystem, z.B. durch den Ausfall von Klärgasverbrauchern wie den BHKW's, so geht die Fackel automatisch in Betrieb um die gesamte Klärgasanlage vor Beschädigungen zu schützen. Das bei Störfällen nicht speicherbare Klärgas wird somit gezielt unter Einhaltung emissionsrechtlicher Vorschriften verbrannt.

    Mit dem beim Faulungsprozess entstandenen Klärgas werden zwei Blockheizkraftwerke betrieben. Diese erzeugen jeweils 400kW elektrische Energie und 380kW Wärmeenergie pro Stunde. Damit können 100% der gesamten im Betrieb benötigten elektrischen Energie und 100% der benötigten Wärmeenergie eigenerzeugt werden.

    5. Zentrale Leitwarte

    In der zentralen Warte befinden sich die Anlagen zur zentralen Prozessleittechnik sowie die Energieversorgung des Zulaufbereiches der Kläranlage. Über das Prozessleitsystem werden die Kläranlage und sämtliche angeschlossenen Pumpstationen und Außenanlagen beobachtet und bedient. Die Beobachtung der Prozesse erfolgt mittels Bildschirmen und einer Großbildschirmwand.

    Die dadurch mögliche, kontinuierliche Überwachung und revisionssichere Speicherung der Prozessbilder hilft, kostenintensive Wochenenddienste und Rufbereitschaftseinsätze einzusparen. Das System wurde durch die zuständige Überwachungsbehörde genehmigt und als Ersatz der täglichen Sichtkontrolle der Anlagen in die Genehmigungsbescheide aufgenommen.

    Die Automatisierung erfolgt in der Regel über die vor Ort installierten dezentralen Steuerungen (SPS). Im Bedarfsfall ist eine Fernbedienung über das Prozessleitsystem möglich. Auf redundanten Servern und teilweise auf Papier werden relevante Prozessdaten dokumentiert. Zudem sind im Gebäude zu folgenden Anlagen Zentralgeräte installiert: Brandmelde-, Einbruchmelde-, Video-, Gaswarn-, Telefon-, Torsteuerungs- und Sprechanlage.