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Kläranlage Oberfrielinghausen


Auftraggeber: Gemeindewerk Wasser und Abwasser Lindlar
Ansprechpartner: Herr Frielingsdorf




1. Allgemeine Erläut
erungen

Im Rahmen der Umsetzung des Abwasserbeseitigungskonzeptes der Gemeinde Lindlar war unter anderem auch eine ordnungsgemäße Entwässerung der Ortslage Oberfrielinghausen sicherzustellen.

Gegenstand der Planung war die Sammlung und Ableitung oder Behandlung (dezentral) der in der Ortslage Oberfrielinghausen anfallenden Abwässer. Aufgrund des vorhandenen nur wenig leistungsstarken Vorfluters wurden seitens der Genehmigungsbehörde erhöhte Anforderungen an die Abwasserqualität gestellt.

Es wurden im Rahmen dieser Planung insgesamt 3 Varianten miteinander verglichen mit dem Ziel, die insgesamt wirtschaftlichste Lösung für die Gemeinde Lindlar zu finden. Gegenüber den Lösungen einer Freispiegelkanalisation oder einem Druckentwässerungssystem mit Bau einer Pumpstation inkl. Nachblasstation und Abwasserüberleitung in Richtung Hohkeppel kristallisierte sich der Bau einer dezentralen Kläranlage als langfristig wirtschaftlichste Lösung heraus.

Gegenstand der weiteren Planung war somit neben der Sammlung des häuslichen Schmutzwassers insbesondere die Behandlung der in der Ortslage Oberfrielinghausen anfallenden Abwässer. Gemäß Abwasserbeseitigungskonzept der Gemeinde Lindlar war für die Ortslage eine dezentrale Abwasserbehandlung vorgesehen.

Da aufgrund des vorhandenen nur wenig leistungsstarken Vorfluters erhöhte Anforderungen an die Abwasserqualität seitens der Genehmigungsbehörde gestellt wurden, die neben der erhöhten Reinigungsleistung der Kläranlage auch eine erhöhte Prozessstabilität erforderte, wurde zur Ausführung ein Reinigungsverfahren als Belebungsverfahren mit Membranfiltration gewählt.

Die Abwasserreinigung und -behandlung erfolgt mehrstufig; zuerst gelangt das Abwasser in die mechanische Vorbehandlung (Schachtbauwerk) zur Abscheidung der Grobstoffe (> 3 mm) sowie zur Sandabscheidung. Danach fließt das Abwasser durch einen Siebkorb, der mittels Luftspülung regelmäßig gereinigt wird, in die Membranbelebungsstufe. Dort erfolgt die biologische Behandlung sowie die 100%ige Phasenseparation des Wasser-Belebtschlammgemisches durch die Membranen.

Das gereinigte Wasser wird im freien Gefälle filtriert und in einen Klarwasserschacht geleitet und wird von dort aus in freiem Gefälle dem namenlosen Vorfluter zugeführt.


Lageplan Bauwerk


2. Beschreibung der Verfahrensstufen

2.1 Anbindung / Siebung

Die Abwasserzuleitung erfolgt über eine Freispiegelleitung in den Vorreinigungsschacht. In dem Vorreinigungsschacht erfolgt die Abtrennung des Siebgutes, sowie die Abscheidung des evtl. vorhandenen Sandes. Im Rahmen der Wartungsarbeiten wird dieses Rechengut regelmäßig entnommen. Hierzu ist ein Sauganschluss für einen Spülwagen vorgesehen. Der Zufluss wird zu diesem Zweck kurzzeitig in die 2. Kammer geleitet, sodass die 1. Kammer abgesaugt werden kann. Danach erfolgt die Absaugung der 2. Kammer und Zwischenspeicherung des Zuflusses in der 1. Kammer. Der Überlauf in die Membranbiologie erfolgt über ein getauchtes Sieb, welches zeitgesteuert mit Druckluft gespült wird. Die Abscheidung dieses Siebes beträgt ≤ 3 mm. Sollte es zu einer Verstopfung oder Störung des Siebes kommen, so wird der Vorschacht aufgestaut und das Abwasser fällt ungesiebt in den Überlauf zur Biologie.

Sollte Rechengut in Form von Faserstoffen etc. in den Filtrationsteil durchschlagen, ist dies unkritisch, da die gewählte Membrantechnik als „offenes" System konzipiert ist und den Faserstoffen kaum Möglichkeit zur Verzopfung der Membranmodule bietet. Die Abstände zwischen den einzelnen Membranplatten sind mit 6 mm ausreichend groß gewählt, sodass ein Verzopfungsproblem nachweislich nicht besteht.

2.2 Pufferung

Die zufließenden Abwässer unterliegen insbesondere bei kleinen Ortslagen einer starken Schwankung im Bezug auf die Quantität.

Durch Regenereignisse, Fremdwasserzuleitungen sowie die normale Tagesganglinie, kommt es zu Zuflussschwankungen im Bereich 0 bis ca. 2,8 m³/h.

Um eine Vergleichmäßigung, bzw. kurzfristige Spitzen, die möglicherweise auch über die 2,8 m³/h hinausgehen, puffern zu können, wird in der Biologie eine Aufstaumöglichkeit vorgesehen, auch, um bei Störfällen eine Zwischenpuffer zu beseitzen, ohne das Abwasser direkt mittels Saugwagen abziehen zu müssen.

Die vergleichmäßigte Abwassermenge/-fracht wird im freien Gefälle filtriert und in den Permeatspeicher abgeleitet. Durch die Filtration im freien Gefälle erfolgt die Steuerung über den Wasserstand. Sobald der minimale Wasserstand erreicht ist, stoppt die Permeatpumpe und es erfolgt ein langsames Ausspiegeln zwischen dem Reaktor und dem Permeatspeicher. Sobald der Wasserstand in der Biologie gestiegen ist, springt die Permeatpumpe an und filtriert die anstehende Wassermenge, bis der eingestellte Mindestwasserstand wieder erreicht ist. Das System ist durch diese Steuerung sehr einfach und störunanfällig konzipiert.

2.3 Biologische Reinigungsstufe, Membrantrennstufe

In der biologischen Behandlungsstufe erfolgt die biologische Reinigung des Abwassers nach dem Membranbelebungs-Verfahren. Das bedeutet im Wesentlichen, dass die Biologie mit einem TS-Gehalt von 12-18 g/l betrieben wird und eine 100%ige Phasenseparation durch die getauchten Membranmodule innerhalb der Biologie erfolgt.

Dadurch ergibt sich ein 100%iger Partikelrückhalt. Durch dieses Konzept wird die Anlage sehr kompakt. Im Vergleich dazu arbeiten z.B. konventionelle Belebungsanlagen mit TS-Gehalten von 3-4 g/l und einer Sedimentation zur Schlammabtrennung. Dieses Konzept ist jedoch bei kleinen Anlagen, infolge der i.d.R. instabilen Verhältnisse nicht sehr betriebssicher.

Die Filtration erfolgt durch Anlegen eines Unterdrucks. Die transmembrane Druckdifferenz wird über Pumpen im Membranbecken zum Permeatspeicher hin erreicht.

Die Betriebsweise mit niedrigen transmembranen Drücken wirkt sich günstig auf die Lebensdauer der Membranen aus. Durch die hier vorgesehene sehr schonende Frei-Gefälle Filtration, sind transmembrane Drücke bis 270 mbar möglich.
Der normale Arbeitsbereich bewegt sich im Bereich zwischen 50 und 100mbar.

Durch die Filtration bildet sich ein Filterkuchen (Deckschicht) auf der Membranoberfläche. Als Gegenmaßname zur Deckschichtbildung wird bei diesem getauchten System Luft (Cross-Flow-Belüftung) unterhalb der Module (Belüftungseinheit) eingetragen. Durch die Belüftung entstehen eine Aufwärtsbewegung des Schlamm-Wasser-Gemisches und eine vertikale Überströmung (Cross-Flow-Effekt) der Membranplatten, wodurch die Deckschichtbildung auf der Membran kontrolliert wird.
Durch die eingeblasene Luft wird gleichzeitig auch die Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff im Membranreaktor gewährleistet.

Als ergänzende Maßnahme zur Deckschichtentfernung wird der Filtrationsbetrieb zeitweise (i.d.R. 9min Filtration u. 1 min Pause) unterbrochen. Die fortlaufende Überströmung der Membrane in der Pausenzeit sorgt für eine verbesserte Deckschichtentfernung.

Trotz dieser Maßnahmen müssen aufgrund von organischen (sog. Fouling) oder anorganischen Verunreinigungen (sog. Scaling) auf der Membran in bestimmten Intervallen chemische Reinigungen durchgeführt werden, um den angestrebten Filtratfluss auch über längere Zeiten zu gewährleisten.



Bauwerkszeichnung


Systemskizze


Lageplan Außenanlage


3. Ausblick

Die Kläranlage wurde im Oktober 2008 in Betrieb genommen, die Wartung der Anlage übernimmt der Aggerverband im Auftrag der Gemeinde Lindlar. Bis dato sind gute bis sehr gute Reinigungsleistungen erzielt worden, die Grenzwerte aus der Genehmigung wurden regelmäßig deutlich unterschritten.

Ziel ist es, Erfahrungen mit der Anlage im laufenden Betrieb zu sammeln und dahingehend sukzessiv eine Optimierung des Betriebes zu erzielen. Erste Schritte gehen zum Beispiel bei der Anpassung/Änderung der Lauf-/Pausenzeiten der Cross-Flow-Belüftung und des Plattenbelüfters in diese Richtung. Ziel ist es, hier ggf. sogar eine teilweise Denitrifikation und eine Stabilisierung des pH-Wertes im Ablauf zu erzielen.

Insgesamt erfüllt die Anlage die an sie gestellten Anforderungen, lediglich ein „Finetuning" ist für einen optimierten Betrieb erforderlich.


Info Planung:  Dipl.-Ing. Florian Roth
Info Ausschreibung / Ausführung:
Dipl.-Ing. Michael Scholemann

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