Die Kläranlage – Aufbau & Funktionsweise

Kläranlagen, selten auch Abwasserbehandlungsanlagen, reinigen das Abwasser von Städten, Kommunen und Gemeinden. Durch mehrere Reinigungsschritte wird aus dem dreckigen Abwasser wieder sauberes Wasser, welches beinahe Trinkwasserqualität hat und dem Wasserkreislauf wieder zugeführt werden kann. Wie genau ein Klärwerk aufgebaut ist, wie die Abwasserreinigung funktioniert und was mit den Rückständen passiert, erfahren Sie in diesem Artikel.

Lesezeit: 4 Minuten

Inhalt:

1. Kläranlage: Aufbau
2. Wie funktioniert eine Kläranlage?
   1. Mechanische Reinigung
   2. Biologische Reinigung
   3. Chemische Reinigung
   4. Weitere Reinigungsmethoden
3. Klärschlammbehandlung & -verwendung
4. Sind Kläranlagen umweltfreundlich?

Aus dreckigem Abwasser wieder klares Wasser zu machen, ist die zentrale Kläranlagenfunktion. Dabei werden meist drei etablierte Klärungsmethoden eingesetzt, weshalb diese Klärwerke auch als „dreistufig“ bezeichnet werden. Neuere Kläranlagen besitzen auch weitere Klärungsmethoden. Die Reinigung im Klärwerk funktioniert wie folgt:

1. Mechanische Reinigung

a) Rechenfang

Im allerersten Schritt der Abwasserreinigung der Kläranlage kommt ein Rechenfang oder Sieb zum Einsatz. Mit nur wenigen Millimetern Zwischenraum werden dort Dinge wie Textilien, Hygieneartikel, Essensreste, Verpackungsmaterial, Äste und Laub und andere grobe Fremdkörper aus dem Abwasser entfernt.

Übrigens: Bitte entfernen Sie oben genannte Verbrauchsgüter sowie Arzneimittel, Kosmetika, Farbstoffe und aggressive Reinigungsmittel fachgerecht und nicht in der Toilette.

b) Sand- und Fettfang

Bei dem Sandfang werden durch eine spezielle Technik bei der Luftzufuhr leichte Stoffe im Abwasser – wie z.B. Toilettenpapierstücke – in der Schwebe gelassen, während sich schwerere Stoffe wie Sand, Steinchen etc. am Boden absetzen. Diese werden regelmäßig mit einem Räumer und einer Pumpe von dem Boden des Klärbeckens entfernt, da sie sonst zu Beschädigungen und Verschleiß führen würden.

Da Fett eine geringere Dichte als Wasser hat und sich an der Wasseroberfläche absetzt, kann es ganz einfach durch die spezielle Luftzufuhrtechnik auf der Längsseite über den Beckenrand aus dem Becken gespült werden.

c) Vorklärbecken

In den Vorklärbecken der Kläranlage ruht das Abwasser, sodass sich alle übrigen Klein- und Schwebeteilchen nach und nach als Schlamm am Grund des Beckens absetzen können. Dort wird der Schlamm mit einem Räumer zu einer Pumpe geschoben, die diesen zu der Schlammbehandlung befördert.

2. Biologische Reinigung

Nachdem das Abwasser von groben Fremdkörpern gereinigt wurde, müssen organische Stoffe wie Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor entfernt werden. Um diese Stoffe unschädlich zu machen, werden sie mithilfe von Belebtschlamm gebunden. Dafür werden dem Abwasser der Kläranlage Mikroorganismen zugesetzt, die mit ausreichend Sauerstoff versorgt die gelösten Stoffe in Kohlendioxid, Zellsubstanz und Energie umwandeln und das Wasser reinigen. Bei diesem Reinigungsschritt kommen die Nitrifikation und Denitrifikation ins Spiel.

a) Nitrifikation

Die sogenannte Nitrifikation bindet den Stickstoff im Abwasser. Dabei wird Stickstoff von den Bakterien als Ammoniak abgespalten, welches daraufhin mit dem Sauerstoff erst zu Nitrit und dann zu Nitrat oxidiert.

b) Denitrifikation

Um anschließend das entstandene Nitrat aus dem Abwasser zu entfernen, wird (teilweise parallel zur Nitrifikation) die Denitrifikation genutzt. Dabei nehmen Mikroorganismen das Nitrat aus dem Wasser auf und geben molekularen Stickstoff an die Atmosphäre ab.

3. Chemische Reinigung

Um das Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen, werden entweder in der biologischen Reinigung Mikroorganismen eingesetzt oder eine chemische Reinigung mit Fällungsmitteln vollzogen – teilweise auch beides. Durch die Fällungsmittel wird Phosphor in wasserunlösliche Verbindungen überführt und kann abfiltriert werden.

4. Weitere Reinigungsmethoden

Die meisten Kläranlagen sind dreistufig, doch neuere Klärwerke nutzen immer öfter auch weitere Reinigungsmethoden in der z.B. mithilfe von Aktivkohlefiltern, Ozonierung und speziellen Membranverfahren auch die kleinsten Schadstoffe aus dem Abwasser gefiltert werden.

Übrigens: Bevor das geklärte Abwasser die Anlage verlässt, wird es meist noch mit UV-Licht bestrahlt, um effektiv alle verbleibenden Bakterien und Krankheitserreger abzutöten. Danach wird das gereinigte Abwasser wieder dem Wasserkreislauf zugeführt, damit es später in Wasserwerken zu Trinkwasser aufbereitet werden kann.

Behandlung von Klärschlamm

Durch die oben beschriebenen Prozesse der Abwasserbehandlung in den verschiedenen Becken der Kläranlage entsteht Klärschlamm. Dieser wird aus den Becken abgefiltert und per Schlammbehandlung zur Weiterverwendung nutzbar gemacht. Dafür wird er eingedickt und Wasser entzogen. Zusätzlich wird der Schlamm unter Einfluss von Sauerstoff stabilisiert (aerob), um bei der Weiterverarbeitung keinen Geruch abzugeben, oder durch den Entzug von Sauerstoff stabilisiert (anaerob), um die Energie der Faulgase z.B. in Biogasanlagen zu nutzen oder in das Gasnetz einzuspeisen. Teilweise finden diese Prozesse bereits in den Vor-, Belebungs- oder Nachklärbecken statt.

Verwendung von Klärschlamm

Früher wurde der Klärschlamm auf Mülldeponien gelagert, doch spätestens seit 2005, als dies verboten wurde, kommt er als Brennstoff in Müllverwertungsanlagen oder bestimmten Kraftwerken zum Einsatz. Bei Beachtung der Verordnungen und Auflagen kann er ebenso als landwirtschaftliches Düngemittel oder für den Straßenbau genutzt werden.

Übrigens: Falls Sie noch nach einem nachhaltigen Düngemittel für Ihren Garten suchen, empfehlen wir Ihnen einen Blick in unseren Artikel Kompost anlegen zu werfen. Wieso so gerne Torf für das Düngen eingesetzt wird, erfahren Sie in unserem Beitrag über das Moor.

Allgemeinhin verbrauchen Kläranlagen enorm viel Energie und in vielen Kommunen sind sie mit Abstand die Einrichtungen mit dem höchsten Energieverbrauch. Weltweit machen Kläranlagen ca. 3 % des Stromverbrauchs aus. Zusätzlich benötigen sie eine Menge Chemikalien, um die aufwändige Aufbereitung des Abwassers zu vollziehen.

Andererseits leisten Kläranlagen einen ebenso wichtigen Beitrag für die Umwelt. Denn durch die Reduzierung der Umweltverschmutzung und die Aufbereitung des Wassers leisten sie einen unermesslichen Beitrag für die Natur. Moderne Klärwerke arbeiten bereits sehr effizient, gewinnen Ressourcen zurück und tragen durch die Gewinnung von Biogas zur nachhaltigen Energiegewinnung bei. Eine weitere nachhaltige Energiegewinnung, die in modernen Klärwerken bereits teilweise Anwendung findet, ist Wärme aus Abwasser.