Ausgelegt für die Grundlast: Mit einem Turbogebläses von Aerzen versorgt die Kläranlage in Isny die Belebungsbecken.

Bild: Aerzen/Thorsten Sienk

Abwassertechnik: Kläranlage Isny reinigt vierstufig Phosphatfrei in den Bodensee

09.05.2022

Rund um den Bodensee herrschen strenge Auflagen bei der Abwasserreinigung. Die Kläranlage Isny erreicht einen Phosphatgehalt von 0,1 mg/l – damit liegt die Anlage im Allgäu im Jahresmittel zwei Drittel unter dem erlaubten Grenzwert. Die sehr gute Abwasserreinigung ist in Süddeutschland aber auch notwendig: Die Anlage leitet das gereinigte Wasser nämlich über den Fluss Untere Argen direkt in den Bodensee, der wiederum auch als Trinkwasserspeicher dient. Gebläsetechnik übernimmt in der Kläranlage wichtige Prozessfunktionen.

Es ist ein ausgewachsener Staatsvertrag, der seit 1986 die Dinge in der Grenzregion zwischen Baden-Württemberg und Bayern regelt. Die Unterschrift von Lothar Späth und Franz-Josef Strauß ist noch heute sichtbares Zeichen für eine durchweg saubere Sache. Schließlich haben die beiden Ministerpräsidenten seinerzeit den vertraglichen Grundstein für die Kläranlage Isny gelegt – und damit auch für eine wirtschaftliche sowie hochmoderne Abwassertechnik über zwei Landesgrenzen hinweg.

160 Quadratkilometer misst das Einzugsgebiet des Abwasserzweckverband Isny-Weitnau im Allgäu. „Etwa zwei Drittel unserer Abwässer kommen aus der Gemeinde Isny, rund ein Drittel aus der bayerischen Gemeinde Weitnau. Entsprechend sind auch die Investitionen verursachungsgerecht aufgeteilt“, erzählt Abwassermeister Ulrich Schneider.

Strenge Auflagen durch Nähe zum Bodensee

Eine weitere Besonderheit in Isny stellt die unmittelbare Nähe zum Trinkwasserspeicher Bodensee dar. Die Einleitgrenzwerte sind im Vergleich zum Bundesdurchschnitt eng gefasst. Der von Schneider geführte Betrieb erreicht im Jahresmittel einen CSB Wert von 12 mg/l. Der Stickstoffgehalt beträgt 7 mg. Bei Phosphor sind es am Auslauf zum Vorfluter 0,12 mg.

In der vierten Reinigungsstufe wird das Abwasser nach der Biologie mit dreiwertigem Eisensalz versetzt, um das gelöste Phosphat auszufällen. Bei dieser Reaktion entsteht schwer lösliches Eisenphosphat (FePO4), das mit einem zweistufigen Filter aus Quarzsand und Anthrazit eliminiert wird. Je nach Frachtaufkommen, ist der Filter spätestens alle 24 Stunden mit einer Wasser-Luft-Kombination zu spülen.

Für die Reinigung setzt die Kläranlage Delta-Blower-Drehkolbengebläse der Baureihe G4 von Aerzen ein. Die Luft wird mit einem Differenzdruck von etwa 0,5 bar durch die Filterkerzen am Boden des Sandfilters in das Becken geleitet und verwirbelt zusammen mit dem eingepumpten Wasser das Filtermaterial mit dem darin angereicherten Eisenphosphat.

Aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Quarzsand und Anthrazit sortieren sich beide Filtermaterialen nach dem Spülen wieder exakt in ihrer vorgegebenen Schicht. Das herausgespülte Eisenphosphat pumpt die Kläranlage zurück in den Kläranlagenzulauf, damit es als ungelöste Verbindung im Absetzbecken verbleibt. „Wir reichern also den Klärschlamm mit Phosphat an“, erklärt Ulrich Schneider.

Die wirksame Eliminierung von Phosphat aus dem Abwasser wird in den Kläranlagen am Bodensee bereits seit Anfang der 1990er Jahre erfolgreich betrieben. 212 Anlagen sind es insgesamt, 156 davon mit einer Phosphorelimination. Die Verfahren arbeiten so gut, dass die Eutrophierung des Bodensees nicht mehr vorhanden ist.

Der fehlende „Düngereffekt“ ist täglich spürbar: Zum einen beim ungetrübten Blick in Ufernähe bis auf den Grund des Sees und zum anderen durch die abgenommene Population der Felchen. Der für den Bodensee so typische Fisch hat sich früher durch das Übermaß an Plankton bestens vermehrt und landete entsprechend häufig als Spezialität auf dem Teller der Gastronomie. Während der Phosphatrückgang den Felchen eine Schlankheitskur verpasste, nimmt die Population der unter Schutz stehenden Groppen wieder zu.

Phosphor zurückgewinnen

Das Phosphatthema wird nicht nur die Kläranlagen am Bodensee in Zukunft weiter beschäftigen. Phosphatverbindungen sind wertvoll für das Wachstum und begrenzt verfügbar. Spätestens ab 2029 soll das Phosphor deshalb in Kläranlagen ab 50.000 EWG in Deutschland zurückgewonnen werden. Die Monoverbrennung von Klärschlamm zählt aktuell zu den vielversprechendsten Verfahren. Im Juli 2017 hat der Deutsche Bundestag die Klärschlammverordnung verabschiedet – mit dem Ziel, die Abhängigkeit von Phosphorimporten zu begrenzen und eigene Ressourcen zu schonen.

Großes Problem: Mikroplastik

Für Aerzen-Anwendungsspezialist Markus Leidinger ist dieser Stoff nicht der einzige, der bei der so genannten vierten Reinigungsstufe in Zukunft eine Rolle spielt. „Mikroplastik wird ein ganz großes Thema werden. Mikroplastik reichert sich in der Nahrungskette an und es gibt kaum Möglichkeiten, diese Verunreinigungen wirklich effektiv aus dem Abwasser zu bekommen.“

Sogar in der Antarktis finden sich aufgrund der Meeresströmung Mikroplastik. 80 Prozent des marinen Mülls findet laut Alfred-Wegner-Institut seine Quelle übrigens an Land und kommt über die Luft sowie Flüsse in die Meere.

Zurück zum Phosphor: Bevor der Klärschlamm in eine Monoverbrennung gehen kann, muss er getrocknet werden. Die dafür notwendige Wärme können sich moderne Abwasserreinigungsanlagen mit bereits heute verfügbarer Technik aus dem eigenen Reinigungsprozess heraus erschließen.

Aerzen bietet mittlerweile Systemlösungen an, um die bei der Prozessluft zwangsläufig entstehende Wärme wirksam mit Rohrbündelwärmetauschern zurückzugewinnen. Die thermische Energie wird bereits in vielen Kläranlagen für die Beheizung der Betriebsgebäude samt Warmwasserbereitung genutzt. Mit Blick auf die Klärschlammverwertung wird die Energie künftig bei der Trocknung eine noch größere Rolle spielen.

Autarke Energieversorgung

Ulrich Schneider und Markus Leidinger sind sich darin einig, dass die Eigenenergieversorgung von Kläranlagen in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird. Aus gutem Grund ist in Isny eine PV-Anlage auf dem Dach installiert und erzeugt zusammen mit dem BHKW grünen Strom. Die Wärme des BHKW geht unter anderem in den Faulturm und schafft optimale Gärtemperaturen.

Mit Blick auf möglichst gute Energieeffizienz von Anfang an, kommt in Isny für die Belüftung der Belebungsbecken zudem ein Verbund aus Turbogebläse und Drehkolbenverdichter zum Einsatz. Das Aerzen-Turbogebläse vom Typ AT 50-0.6 S liefert mit 40-kW-Motorleistung einen Volumenstrom bis 35 Nm3/min. Damit ist die kompakte, drehzahlvariable Einheit in Lage, den Grundlastbereich der Kläranlage vollständig mit hoher Energieeffizienz abzudecken.

Sinkt der Sauerstoffbedarf unter einen definierten Schwellenwert, geht der Turbo automatisch vom Netz und ein Delta-Blower-Drehkolbengebläse vom Typ GM25 S übernimmt die Arbeit. Bei Spitzenlasten bilden die beiden Aggregate einen Verbundbetrieb.

Fazit

Die Abwasserreinigung steht aktuell vor anspruchsvollen Aufgaben. Die Themen: Energieeffizienz, Phosphatrückgewinnung sowie die Reinigung des Wassers von Plastikverbindungen. Zudem sind Wege zu finden, die ausgeschiedenen Medikamentenrückständen wirksam abzubauen – etwa durch Ozonanlagen. „Es gibt auch erste Analyseergebnisse, die Lebensmittelzusatzstoffe wie das Süßungsmittel Aspathan in den Gewässern nachweisen – mit unbekannten Folgen“, berichtet Abwassermeister Ulrich Schneider.

Bildergalerie

  • Aus der Gebläsestation heraus werden die Belebungsbecken sowie Sandfang und die vierte Reinigungsstufe zentral mit Luft versorgt.

    Bild: Aerzen/Thorsten Sienk

  • Liegt der Luftbedarf außerhalb des Arbeitsbereichs des Turbos übernimmt bei Schwachlast ein Drehkolbengebläse vom Aerzen Typ Delta Blower die Arbeit – oder schaltet sich bei Spitzenlasten dazu.

    Bild: Aerzen/Thorsten Sienk

  • Für die regelmäßige Reinigung des Sandfilters in der vierten Reinigungsstufe ist Druckluft notwendig.

    Bild: Aerzen/Thorsten Sienk

  • In der vierten Reinigungsstufe eliminieren die Allgäuer Phosphat.

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  • Aufbau des Sandfilters aus feinem Quarzsand und gröberen Anthrazit

    Bild: Aerzen/Thorsten Sienk

  • Versorgungsstraße unterhalb der Becken

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  • Fertig zum Start: Die Unterseite des Faulturms

    Bild: Aerzen/Thorsten Sienk

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