Hauptklärwerk Wiesbaden

Zunächst durchfließt das ankommende Abwasser den Geröllfang. Mitgeführte schwere Grobstoffe, zum Beispiel Kies oder Pflastersteine, fallen hier in einen Schacht und werden regelmäßig mit einem Greifer entnommen. Damit der Geröllfang sich nicht durch kleinere Teilchen oder Schlamm zusetzt, wird regelmäßig von unten Luft eingeblasen, die die leichteren Partikel im Abwasserstrom hält.

Vom Geröllfang fließt das Abwasser ins Rechenhaus und teilt sich dort auf drei parallele Straßen auf. In jeder dieser Straßen arbeiten zwei Rechen hintereinander: Zunächst hält ein Grobrechen mit 40 mm Spaltweite größere Festkörper wie etwa schwimmendes Holz zurück. Ein automatisch gesteuerter Greifer zieht das zurückgehaltene Rechengut schräg nach oben ab. Anschließend befreit ein Feinrechen mit 6 mm Spaltweite das Schmutzwasser von den kleineren Grobstoffen wie Papier oder Fäkalien.

Das dem Abwasserstrom entnommene Rechengut wird zerkleinert, mit Wasser ausgewaschen, in einer Presse entwässert, in Containern gesammelt und in einer Müllverbrennungsanlage entsorgt. Das Presswasser wird in die Vorklärung eingeleitet. 

Aus dem Rechenhaus fließt das Abwasser durch zwei parallele Langsandfänge, wo sich mitgeführter Sand absetzt. Damit wird sichergestellt, dass kein Sand in den folgenden Reinigungsstufen durch seine Schleifwirkung Rohrleitungen und Pumpen beschädigt.

Das Abwasser fließt hier sehr viel langsamer als im Rechenhaus, so dass der Sand nicht mehr von der Strömung mitgenommen wird und sich absetzt.

Zudem sind die Sandfänge belüftet: Seitlich eingeblasene Luft versetzt das Abwasser in eine schraubenförmige Bewegung. Dadurch wird einerseits das Absetzen unterstützt, andererseits werden Fette separiert. Sie schwimmen auf und werden am Ende der Sandfänge abgezogen. Der abgesetzte Sand wird von einem selbstfahrenden Räumer der Länge nach abgesaugt, in Containern gesammelt und entsorgt. Die Fette werden zur Schlammbehandlung in die Faultürme gepumpt.

In den vier Vorklärbecken werden die ungelösten Stoffe aus dem Abwasser entfernt. Dazu wird die Fließgeschwindigkeit des Abwassers noch weiter herabgesetzt. Auch Stoffe, die bislang in der Schwebe blieben, sinken nun auf die Sohle ab. Der sogenannte Primärschlamm wird von einem umlaufenden Kettenräumer in einen Schlammabzugstrichter geschoben und anschließend in die Faultürme zur Schlammbehandlung gepumpt.

Ungelöste Stoffe, die leichter als Wasser sind, steigen als sogenannter Schwimmschlamm an die Oberfläche, wo sie von den rücklaufenden Balken des Kettenräumers zum Beckenende geschoben werden. Dort werden sie regelmäßig in eine Schlammrinne abgezogen und ebenfalls zur
Schlammbehandlung in die Faultürme gefördert.

Damit ist der mechanische Teil des Klärvorgangs abgeschlossen. Das Abwasser ist nun vom größten Teil der ungelösten Schmutzstoffe befreit und sieht auch schon deutlich klarer aus als am Anfang.

Das mechanisch vorgereinigte Abwasser enthält fast nur noch gelöste Schmutzstoffe: Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen sowie Phosphate. Diese Substanzen werden in der biologischen Reinigung aus dem Abwasser entfernt. Das ist notwendig, weil sie in der Natur als Pflanzendünger wirken und zu einer Überdüngung der Flüsse mit gravierenden ökologischen Folgen führen würden.

Zur biologischen Reinigung wird das Abwasser auf fünf Straßen verteilt, in denen unzählige Mikroorganismen die gelösten Stoffe aufnehmen und umwandeln. Die Mikroorganismen bilden insgesamt den sogenannten Belebtschlamm, der das Abwasser dunkelbraun färbt.

Bedingt durch die Lage zwischen Wohnbebauung und Bahnstrecke waren im Wiesbadener Hauptklärwerk besondere Bauweisen notwendig. Um das erforderliche Volumen bereitzustellen, musste die biologische Reinigung ungewöhnlich tief angelegt werden, was an die Durchmischung undBelüftung besondere Ansprüche stellt.

Werfen wir einen näheren Blick auf die Vorgänge der biologischen Reinigung, ohne zu sehr ins Detail zu gehen. Sie besteht aus drei Abschnitten: Biologische Phosphatelimination (Bio-P), Denitrifikation und Nitrifikation. Diese Abfolge ergibt sich aus dem Stoffwechsel der Mikroorganismen.

Aus der biologischen Reinigung kommt ein Gemisch aus gereinigtem Abwasser und Belebtschlamm, das infolge des Schlammanteils viel schmutziger aussieht, als es eigentlich ist. Um Abwasser und Belebtschlamm wieder voneinander zu trennen, wird das Gemisch in sechs Nachklärbecken strömungstechnisch so beruhigt, dass sich der Schlamm durch sein Gewicht nach unten absetzt und das aufsteigende geklärte Abwasser in die umlaufende Sammelrinne fließt.

Der abgesetzte Schlamm wird mit umlaufenden Räumschilden, die von den langsam drehenden Brücken über die Beckensohle gezogen werden, in einen Sammeltrichter in der Beckenmitte geschoben. Von dort wird er als Rücklaufschlamm zur biologischen Reinigungsstufe zurückgepumpt, um dort die Biomassekonzentration aufrechtzuerhalten. Da sich die Organismen im Belebtschlamm vermehren, muss nicht die gesamte Menge zurückgeführt werden. Die nicht benötigte Menge wird als Überschussschlamm aus dem Rücklaufschlamm abgezweigt, eingedickt und zur Schlammbehandlung in die Faultürme gepumpt.

Hoch über den Becken der biologischen Reinigungsstufe befindet sich die Hauptschaltwarte. Von hier aus wird der gesamte Betrieb gesteuert und überwacht: rund um die Uhr, 7 Tage die Woche. Auf großen Bildschirmen werden alle wichtigen Betriebsdaten dargestellt: Temperaturen, Fördermengen, Messwerte, Betriebszustände. Den Überblick verschafft uns ein innovatives Prozessleitsystem, das zudem sämtliche Daten protokolliert und archiviert.

Von der Schaltwarte aus steht die Schichtleitung mit allen diensthabenden Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in Funkkontakt. Jederzeit kann sofort, direkt und gezielt in einzelne Prozesse eingegriffen werden. 

Nicht nur das Klärwerk selbst wird von der Schaltwarte aus überwacht, sondern auch das über 800 km lange Wiesbadener Kanalsystem mit Außenanlagen sowie über Fernwirktechnik der Nachtbetrieb des Klärwerks Biebrich. Bei Störungen wird sofort die Rufbereitschaft verständigt, um den Fehler zu beheben. 

Unter der Erde sorgen in unserem Klärwerk mehr als 250 technische Aggregate und viele Rohrkilometer dafür, dass Abwasser, Betriebsstoffe und Schlämme die vorgesehenen Wege nehmen.

Um die technischen Einrichtungen für Wartungs- und Reparaturarbeiten zugänglich zu halten, befinden sie sich vollständig in begehbaren Kanälen. Hier verlaufen Betriebs- und Versorgungsleitungen für Trink-, Trüb- und Betriebswasser, die Druckluftleitungen zur Ansteuerung von Stelleinrichtungen, die Gasleitungen für Erd- und Faulgas sowie die elektrischen Messdaten-, Steuer- und Energieleitungen. Dabei sind die Leitungen in mehreren Ebenen so angeordnet, dass jede Leitung möglichst gerade verläuft und einander kreuzende Leitungen auf unterschiedlichen Ebenen liegen.

Die insgesamt 1,5 km langen Kanäle umlaufen sämtliche Klärbecken und werden über eine Belüftungsanlage mit Frischluft versorgt. Zur Sicherheit sind Rauchgasdetektoren, ein Gasmesssystem sowie ein Personen-Ortungssystem installiert.

Ein effizienter Klärbetrieb ist nur möglich, wenn alle Bedingungen stimmen. Dazu werden täglich an unterschiedlichsten Stellen Proben genommen und in unserem Betriebslabor analysiert. Nur so können wir wirklich sicherstellen, dass die Abwasserreinigung bestmöglich funktioniert. Weiterhin sind an allen wichtigen Stellen des Klärwerks Online-Messstationen installiert. Sie übermitteln unter anderem Temperatur und pH-Wert sowie Sauerstoff-, Phosphat- und Nitratkonzentration an die Schaltwarte, damit der Betrieb dort optimal gesteuert werden kann. Um die Wartung der Stationen
kümmern sich speziell qualifizierte Mitarbeiterinnen.

Viel Abwechslung haben die Kolleginnen und Kollegen im Betriebslabor. Die täglich gezogenen Abwasser- und Schlammproben müssen analysiert und ausgewertet werden. Daraus ergeben sich wesentliche Schlüsse über den Zustand der Prozessabläufe – zum Beispiel ob genügend Belebtschlamm in der biologischen Reinigungsstufe ist – einen stabilen Betrieb hinweist. Bei Auffälligkeiten wird sofort die Schaltwarte informiert.

Das Betriebslabor ist nicht nur für das Klärwerk da, sondern steht auch anderen Bereichen zur Verfügung. Beispielsweise untersuchen wir hier auch Brunnen- und Sickerwasserproben von der Deponie oder Luftproben aus dem Stadtgebiet. 

Der wichtigste Schritt in der Schlammbehandlung ist die Faulung. Sie läuft in den drei markanten Faultürmen ab, dem Blickfang unseres Klärwerks.

Um die im Schlamm enthaltenen organischen Stoffe optimal abzubauen, ist eine Erwärmung auf 35–37 °C erforderlich. Bei diesen Temperaturen produzieren verschiedene Bakterienstämme aus den organischen Stoffen das sogenannte Faulgas, das hauptsächlich aus dem hoch entzündlichen Methan besteht. Deshalb darf ein Faulturm nur unter strengen Sicherheitsvorkehrungen betreten werden.

Der Faulungsvorgang reagiert sehr empfindlich auf Licht, Sauerstoff und abrupte Temperaturänderungen. Um zu prüfen, ob im wahrsten Sinn des Wortes die Chemie stimmt, werden täglich Schlammproben genommen. Darüber hinaus muss der Inhalt der über 17 Meter hohen Faultürme immer gut durchmischt sein. Über sogenannte Begasungslanzen wird Faulgas an der Sohle eingeblasen und wälzt den Schlamm um.

Nach einer Aufenthaltsdauer von etwa drei Wochen verbleiben im faulenden Schlamm nur noch schwer abbaubare Verbindungen, die Faulgasproduktion geht zurück. Dann bezeichnen wir den Schlamm als „ausgefault“ und ziehen ihn aus dem Faulturm ab.

Der Faulungsprozess reduziert einerseits das Schlammvolumen und damit die Entsorgungskosten, andererseits entsteht energiereiches Faulgas, mit dem Blockheizkraftwerke zur Strom- und Wärmegewinnung betrieben werden.

Der ausgefaulte Schlamm wird eingedickt, um das Schlammvolumen nochmals zu verringern.

Zunächst durchläuft der Schlamm einen trichterförmigen Behälter, in dem ein Unterdruck besteht. Dadurch lösen sich verbliebene Faulgasbläschen aus dem Schlamm, was den nachfolgenden Eindickprozess verbessert. Anschließend setzt sich in den beiden Nacheindickern der Schlamm schwerkraftbedingt am Boden ab, wodurch eine weitere Separation von Wasser und Schlamm erfolgt.

Den Abschluss der Entwässerung bilden die beiden Kammerfilterpressen, die den Schlamm aus dem Nacheindicker aufnehmen. Bei einem Druck von 15 bar wird das verbleibende Wasser ausgepresst. Das dauert etwa 2 Stunden und reduziert das Schlammvolumen auf ein Sechstel. Organische Flockungsmittel unterstützen den Entwässerungsprozess. Der in den Filterkammern entstandene „Filterkuchen“ hat eine tiefdunkle Farbe und fühlt sich wie feuchte Gartenerde an. Er wird mit Dickschlammpumpen in zwei Silos gefördert. Aus diesen werden LKWs beladen, die den Schlamm einer externen Verbrennung zuführen.

Das gesamte Prozesswasser, das bei der Schlammbehandlung anfällt, wird zur Vorklärung gepumpt und kommt somit wieder in den biologischen Reinigungsprozess.