Der Weg des Abwassers und des Schlamms auf dem Klärwerk Düsseldorf-Nord

Der Weg des Abwassers und des Schlamms auf dem Klärwerk Düsseldorf-Nord

Der Weg des Abwassers im Klärwerk dauert 48 Stunden

Rund 48 Stunden dauert durchschnittlich an einem Trockenwettertag der Reinigungsprozess des Abwassers im Klärwerk Düsseldorf-Nord. Das ist die Zeit, die das Abwasser vom Eintreffen im Klärwerk (Zulauf) bis zum Auslauf in den Rhein braucht.

Nachstehend die zahlreichen Stationen in einer Kurzübersicht: 

 1 Zulauf
Über die beiden Hauptsammler gelangt das Abwasser in den Zulaufkanal. Im Zulaufpumpwerk wird das Abwasser mittels zwei Schneckenpumpen auf das Klärwerks-Niveau angehoben, damit es anschließend im freien Gefälle die Anlage durchläuft. Die Schneckenpumpen befördern das Abwasser in die Rechenanlage.

2 Rechenanlage
In der Rechenanlage werden grobe feste Bestandteile (Toilettenpapier, Hygieneartikel, Essenreste etc.) aus dem Abwasser entfernt. Das Abwasser fließt durch eingelassene Stäbe hindurch, Feststoffe bleiben in den Zwischenräumen hängen und werden mittels einer Harke auf Förderbänder geworfen. Die Förderbänder transportieren das Rechengut in die Rechengutschneckenpressen, dort wird es entwässert und verdichtet. Das Rechengut wird in einen Container gepresst, der von einer Entsorgungsfirma zur Verarbeitung in einer Verwertungsanlage abgeholt wird. Pro Tag fallen ca. 3–4 Tonnen Rechengut an. Anschließend gelangt das Abwasser in den Sandfang.

3 Sandfang
Nächste Station ist ein Sandfangbecken (Länge ca. 40m), dort wird die Fließgeschwindigkeit soweit verringert, dass körnige, vor allem mineralische Bestandteile absinken können. Die Räumung des Sandes erfolgt durch einen Räumer, der den Sand in Trichter am Anfang und Ende des Beckens schiebt. Die Entleerung der Trichter erfolgt durch einen Bagger. Der den Sand wird aus dem Becken in einen Container gebaggert. Die vollen Container werden von einer Entsorgungsfirma zur Verarbeitung in einer Verwertungsanlage abgeholt. 

4 Tagesausgleichsbecken
Um die Tagesspitzen im Zulauf auszugleichen, wird das Abwasser in Tagesausgleichsbecken geleitet. Wenn sich der Zulauf verringert hat werden die Tagesausgleichsbecken entleert und das Abwasser wieder dem Prozess zugeführt. 

5 Mischwasserbecken
Bei starken Regenereignissen wird das mit Niederschlagswasser vermischte Abwasser in einem separaten Becken zwischengespeichert und nach dem Regenereignis wieder der biologischen Reinigung zugeführt. 

6 Vorklärung
Danach fließt das Abwasser in die Vorklärbecken. Hier wird abermals die Fließgeschwindigkeit gedrosselt. Dadurch trennen sich die absetzbaren und die schwimmenden Stoffe (z. B. Fette). Die absetzbaren Stoffe setzen sich als Schlamm auf dem Boden ab. Der sedimentierte Schlamm wird von der Beckensohle durch Räumeinrichtungen entfernt und in Form von Primär- (auch Vorklär-) schlamm genannt, aus dem System abgezogen. Die tägliche Menge an abgezogenem Schlamm beträgt ca. 700 m³ pro Tag. Schwimmstoffe werden abgeschöpft und der weiteren Behandlung zugeführt.

Das nunmehr mechanisch geklärte Abwasser läuft über die Ablaufrinnen der Vorklärung der biologischen Stufe, dem Herzstück einer jeden biologischen Kläranlage, zu. 

7 Belebung
In den zwei parallel betriebenen Belebungsanlagen erfolgt jetzt die zeitaufwändige biologische Reinigung.

Im Belebungsbecken sind viele Mikroorganismen, d. h. Bakterien, denen die noch im Abwasser enthaltenen organischen Schmutzstoffe als Nahrungsquelle dienen.

Auf die genauen chemischen Prozesse soll hier nicht eingegangen werden, generell kann man jedoch sagen, dass hier Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und Phosphor (P) eliminiert werden. Kohlenstoff dient jedem Bakterium als Energiequelle, d. h. je mehr Bakterien im Abwasser sind, desto mehr Kohlenstoff wird abgebaut.

Der Stickstoffabbau erfolgt in 2 Stufen:
Durch ein genaues EDV unterstütztes Belüften der Belebungsbecken durch die Gebläsestation, bestehend aus vier großen Turbogebläsen, wird eine energiearme Stickstoff-Verbindung (Ammonium) in eine energiereiche Stickstoffverbindung (Nitrat) überführt.

Dieses Nitrat besteht aus Stickstoff und Sauerstoff. Es gibt nun einen Bereich in der Belebung, in dem kein elementar gelöster Sauerstoff, d. h. Luft zugeführt wird, jedes Bakterium benötigt jedoch Sauerstoff – was passiert? Die Bakterien stellen die Atmung um, sie entziehen dem Nitrat den Sauerstoff und dadurch entsteht gasförmiger Stickstoff, der aus dem System in die Luft entweichen kann, da es leichter ist als Wasser. 

8 Chemische Reinigungsstufe
In der Fällmitteldosierstation erfolgt nun die chemische Reinigungsstufe. Hier werden mit Hilfe von Aluminium und Eisensalzen noch zusätzlich Phosphate aus dem Abwasser in der Belebung entfernt.

Aus zwei löslichen Stoffen (Phosphat- und Eisen-Lösungen) entsteht durch eine Reaktion eine feste Verbindung, die schwerer ist als Wasser und somit entfernt werden kann, da sie zu Boden sinkt. Nach ca. 1 Tag ist das Abwasser biologisch gereinigt, nunmehr muss das gereinigte Abwasser von den Bakterien getrennt werden, dies erfolgt in der Nachklärung.

9 Nachklärung
In den Nachklärungen 1 und 2 wird die Fließgeschwindigkeit in den insgesamt 13 Nachklärbecken soweit vermindert, dass sich die Bakterienmasse vom gereinigten Abwasser trennen kann. Der abgezogene Schlamm (Rücklaufschlamm) wird wieder der Belebung zugeführt.

10 Ablaufrinne
Das gereinigte Abwasser wird über die Auslaufrinne in den Rhein geleitet. Das war in Kürze der Weg des Abwassers durch das Klärwerk Düsseldorf-Nord.

Der hierbei anfallende Schlamm wird jedoch auch auf dem Klärwerk behandelt, dies soll nun weiter betrachtet werden.

Die Schlammbehandlung
Im ersten Schritt gelangen die Schlämme, die auf dem Klärwerk Düsseldorf-Nord anfallen (der Vorklärschlamm aus der Vorklärung und der mittels Zentrifugen eingedickte Überschussschlamm aus der Nachklärung) in die Faulbehälter. 

11 Faulbehälter
Im Faulbehälter wird der Schlamm unter Luftausschluss innerhalb von 20–25 Tagen von Bakterien teilweise zersetzt, hierbei entsteht Biogas, ca. 11.000 m³/Tag. Dieses Gas wird benötigt um 100% des Wärmebedarfes zu decken und bis zu 75% des Energiebedarfes für die Kläranlage.

Da der Schlamm jedoch nur teilweise in Faulgas umgewandelt werden kann, muss der noch vorhandene Teil entsorgt werden. Würde man diesen Schlamm, so wie er in der jetzigen Form vorliegt, mit Waggons entsorgen müssen, hätte ein hiefür benötigter Güterzug eine Gesamtlänge von ca. 101 km.

Dieser Schlamm besteht jedoch nur aus 3% Feststoff, der hauptsächliche Teil ist Wasser (ca. 97%). Von daher wird auf dem Klärwerk Düsseldorf-Nord der Schlamm in 2 Stufen entwässert! Erst in den Entwässerungszentrifugen und im Anschluss daran in der Trocknung. 

12 Entwässerungszentrifuge / Kammerfilterpresse
Hier wird der Schlamm überwiegend über die zwei Entwässerungszentrifugen entwässert. Die Zentrifugen arbeiten nach dem Fliehkraftprinzip. Der Einsatz der Zentrifugen hat sich als beste Lösung herausgestellt. Ein höherer Entwässerungsgrad und der geringe Personaleinsatz sind die Hauptgründe dafür. Die auf dem Klärwerk Düsseldorf-Nord vorhandene Kammerfilterpresse wird nur noch im Stand-by-Betrieb für den Notfall betrieben. 

13 Trocknung
Nachdem der Schlamm nun entwässert wurde, gelangt er anschließend in eine Trocknungsanlage (Trommeltrockner). Hier wird der entwässerte Schlamm mittels ca. 360 °C warmen Rauchgases auf ca. 93 % Trockensubstanz getrocknet.

Nach diesem Prozess bleibt ein Granulat zurück, das sogenannte Trockengut, welches noch den 60% Heizwert von Braunkohle besitzt. Dieses wird als Ersatzbrennstoff an eine Firma zur weiteren thermischen Verwertung abgegeben. Die Mengen, die nach diesen Vorgängen auf dem Klärwerk Nord zurückbleiben, sind überschaubar, ca. 15 Tonnen pro Tag. In Güterzügen ausgerechnet entspricht dies einem Güterzug mit einer Länge von 2,5 km pro Jahr. 

Besonderheiten

A Zentralwarte
All diese Prozesse müssen natürlich überwacht und gesteuert werden. Diese Überwachung erfolgt computergestützt in der Zentralwarte des Klärwerkes. Hier laufen über ein Lichtwellenleitersystem ca. 40.000 Daten alle 200 Millisekunden zusammen und werden visualisiert. Unsere Mitarbeiter des Klärwerkes überwachen dies und greifen ggf. selber in diese Prozesse ein damit jederzeit die Reinigung des Düsseldorfer / Meerbuscher Abwassers gewährleistet ist. Eine große Aufgabe, die wir mit großem Engagement und entsprechender Verantwortung wahrnehmen.

B Hochwasserpumpwerk
Das Hochwasserpumpwerk sichert den Betrieb des Klärwerkes bei Hochwasser. Da das Klärwerk beim einem Rheinpegel > 7,80 m unter Rhein-Niveau liegt, würde der Rhein in die Anlage zurück drücken. Bei Bedarf wird das Wasser in den Rhein hineingepumpt. 

C Maschinenhaus
Im Maschinenhaus befinden sich die sogenannten Blockheizkraftwerke (BHKW), die mit Hilfe von Klär- und Erdgas betrieben werden, um Strom und Wärme zu produzieren. Mit der Wärme wird die Gebäudeheizung und die Schlammfaulung versorgt. Hier sind drei Module des BHKWs ständig in Betrieb. Es wird so viel Strom produziert, dass hiermit der Strombedarf von nahezu 3.500 4-Personen-Haushalten gedeckt werden kann. Der interessante Effekt beim BHKW ist die Tatsache, dass mit den heißen Abgasen in einem externen Wärmetauscher Heißwasser für Heizzwecke aufbereitet werden kann. Hierdurch ist es möglich den gesamten Wärmebedarf des Klärwerkes abzudecken (ausgenommen der Trocknung). 

D Online-Messstationen
Um die Abwasserzusammensetzung kontinuierlich erfassen und beurteilen zu können, befinden sich in verschiedenen Verfahrensstufen sogenannte Online-Messstationen. Hier werden die Parameter Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphat ständig gemessen und an das Prozessleitsystem in der Zentralwarte übermittelt. Die gewonnen Daten dienen auch zur Regelung des Lufteintrages in die Belebungsstufe sowie zur Regelung der Phosphatfällung. 

E Gebläsestation
Der für den Abbau der im Abwasser befindlichen Inhaltsstoffe, benötigte Luftbedarf ist immens. Pro Stunde wird zwischen 30.000–90.000 m³ Luft benötigt. Diese wird, ähnlich wie bei einem Aquarium, über eine Pumpe (bei uns Turboverdichter) aus der Atmosphäre angezogen und über sogenannte Belüfterfelder feinblasig in das Belebungsbecken abgegeben. Hierfür wird immens viel Strom benötigt, ca. 43 % des gesamten Stromverbrauchs des Klärwerkes.

Weitere Informationen

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Das Klärwerk Düsseldorf Nord in Meerbusch Ilverich wird in der Nacht von insgesamt 62 Lichtmasten beleuchtet. weiter