ARA

Beschreibung

Einzugsgebiet

Die Eckpunkte unseres Einzugsgebietes sind etwa:
Gäbris, Schwäbrig, Sommersberg, Stoss, Sammelplatz, Gemeindegrenze Gais, Idustriegebiet Strahlholz AI, Mehlersweid AI, Gemeidegrenze Bühler, Unterer Steigbach, Dachsbühl, Rothalden, Weissegg, Buche ob Bühler. So kommt insgesamt das Abwasser von etwa 4'500 natürlichen Einwohnern mit rund 5’000 Einwohnergleichwerten aus der Industrie zusammen.

Im ganzen Einzugsgebiet erfolgt die Entwässerung im „Trennsystem“. Somit wird nur das verschmutzte Abwasser aus Haushaltungen, Industrie und Gewerbe der ARA zugeleitet. Gefasstes sauberes Grundwasser, aber auch Abwasser von Dächern, Plätzen (keine Autos etc. waschen!) und Strassen wird direkt in die Gewässern abgeleitet; Versickerung ist nur vereinzelt möglich.

Das Abwasser aus der Industrie wird durch diese teilweise vorgereinigt; dadurch kann die Industrie Gebühren sparen und die ARA Bühler – Gais wird entlastet, d.h. sie muss vorläufig nicht vergrössert werden. Die grossen Industriebetriebe bezahlen dem Abwasserverband Gebühren entsprechend der effektiven Belastung der ARA.

Der Hauptkanal, welcher das Abwasser zur ARA führt, verläuft etwa dem Rotbach entlang.

Plan

DIE ABWASSERREINIGUNGSANLAGE (ARA) BÜHLER - GAIS

Die gemeinsame ARA von Bühler und Gais wurde in der Unteren Au in Bühler erstellt und 1976 in Betrieb genommen. Sie wurde nach dem System „Attisholz“ gebaut, d.h. das Abwasser wird in zwei aufeinanderfolgenden biologischen Stufen gereinigt, das Phosphat wird durch Zugabe einer Eisen- oder Aluminiumlösung ausgefällt. Der anfallende Klärschlamm wurde ursprünglich belüftet und als Dünger verwertet.

1988 bis 1990 wurde die Anlage modernisiert und ausgebaut. So wurde das Volumen der Belüftungen, das heisst der „Hauptort“ der biologischen Abwasserreinigung, vergrössert. Dadurch wurde eine vollständigere Reinigung der Abwässer möglich. Um Schwebestoffe im Ablauf der Anlage möglichst vollständig zurückhalten zu können, wurde eine Filtration nachgeschaltet. Zur Behandlung des Klärschlammes wurde eine Schlammfaulung nachgerüstet; darin wird der Schlamm unter Luftausschluss verfault. Das gewonnene Faulgas wird in einem Blockheizkraftwerk zur Gewinnung von Elektrizität und Wärme genutzt. Im Laboratorium werden regelmässig Proben von Abwasser aus der Industrie, aus dem Reinigungsprozess der ARA und aus dem Rotbach untersucht, auch die verschiedenen Schlämme müssen zur Optimierung der Prozesse regelmässig analysiert werden.

ABWASSERBEHANDLUNG

Kies- / Sand- und Fettfang

Durch das einseitige Einpressen von Luft wird das Abwasser gezielt in Bewegung gehalten. Durch die regulierte Strömung sollen sich Steine und Sand absetzen, Fett aufschwimmen und organische Bestandteile in Schwebe gehalten werden.

Rechenanlage

Hier werden dem Abwasser gröbere Feststoffe wie WC-Papier entnommen und für die Entsorgung zusammengepresst. Dieses sog. Rechengut wird mit dem kommunalen Kehricht in der Verbrennungsanlage entsorgt.

Belüftungsbecken erste Stufe

Im Zufluss zu diesem Becken wird ein erster Teil der Eisenlösung zur Ausfällung des Phosphors ins Abwasser dosiert. Im Belüftungsbecken wird nun Belebtschlamm gezüchtet; zahlreiche Kleinstorganismen (kein Gift ins Abwasser!), welche hauptsächlich gelöste organische Verbindungen mit Hilfe von Sauerstoff „verbrennen“. Mit der dabei frei werdenden Lebensenergie vermehren sich die Organismen. Der für die „Verbrennung“ benötigte Sauerstoff wird mit Luft eingetragen. Diese Luft hat auch den Zweck, den Belebtschlamm in Schwebe zu halten. Die Menge des im Becken vorhandenen Schlammes wird durch die Entnahme von sogenanntem „Überschussschlamm“ geregelt.

Zwischenklärbecken

Nach dem Belüftungsbecken gelangt das Gemisch aus teilgereinigtem Abwasser und Belebtschlamm in das Zwischenklärbecken. Da hier keine nennenswerte Strömung herrscht, setzt sich der Belebtschlamm ab. Er wird durch den „Räumer“ mittels Bodenschild in trichterförmige Vertiefungen an den beiden Schmalseiten des Beckens geschoben. Aus diesen Trichtern wird der Schlamm mit Hilfe von Drucklufthebern in das Belüftungsbecken zurückgefördert und muss dort erneut arbeiten. Der überschüssige Schlamm wird nach wenigen „Arbeitstagen“ als sogenannter Frischschlamm entnommen und in einen Eindicker gepumpt.

Belüftungsbecken zweite Stufe

Hier wird die biologische Abwasserreinigung fortgesetzt. Die Organismen in diesem Belebtschlamm müssen die nach der ersten Stufe verbliebenen Verbindungen weiter oxidieren. Dabei handelt es sich vorwiegend um schwerer abbaubare organische Verbindungen und um den Stickstoff; dieser muss nun vom problematischen Ammoniak / Ammonium in das weitgehend ungiftige Nitrat umgewandelt werden (Nitrifikation). Solch anspruchsvolle Prozesse sind „Spezialistenarbeit“; die entsprechenden Kleinstorganismen vermehren sich teilweise sehr langsam, sodass sie im Mittel meist über zehn Tage lange arbeiten und sich vermehren müssen, sie benötigen auch viel (Luft-)Sauerstoff. In diese Stufe wird auch die restliche Eisenlösung zur vollständigen Ausfällung des Phosphors dosiert.

Nachklärbecken

Auch in der zweiten biologischen Stufe fliesst das Gemisch von Belebtschlamm und gereinigtem Abwasser anschliessend durch ein Absetzbecken. Der Schlamm wird wie im Zwischenklärbecken (siehe oben) durch Absetzung vom Abwasser getrennt und in das Belüftungsbecken der zweiten Stufe zurückgefördert. Der nicht mehr benötigte überschüssige Schlamm der zweiten Stufe wird zum Belüftungsbecken der ersten Stufe gepumpt und dort zusammen mit jenem Überschussschlamm als Frischschlamm entnommen.

Filtration

Das soweit gereinigte Abwasser wird nun noch über eine Filtration geleitet. Hier werden leichte Flöcklein, welche sich in der Nachklärung nicht abgesetzt haben, zurückgehalten. Der Filter besteht aus zwei Doppelkammern, durch welche das Abwasser von unten nach oben strömt. Das Filtermedium – Quarzsand – ist ebenfalls in Bewegung und strömt langsam von oben nach unter durch das Filter (Gegenstromprinzip). Wenn der Sand unten im Filter mit Schmutzstoffen beladen ist, so gelangt er in das zentrale Rohr jeder Filtereinheit und wird dort mittels Druckluft durch Schikanen nach oben gewirbelt und dabei gereinigt. Anschliessend rieselt er wieder auf das Filterbett. Der Sand wird etwa drei Mal täglich umgewälzt.

Abfluss der ARA

Das so mechanisch, biologisch und chemisch gereinigte Abwasser fliesst nun in den Rotbach; es ist zwar nach dem Stand der Technik sehr gut gereinigt, weist aber weder Trinkwasser- noch Badewasserqualität auf.

SCHLAMMBEHANDLUNG

Eindicker Frischschlamm

In diesen Becken soll der aus der Zwischenklärung entnommene Frischschlamm durch Absetzung weiteres Wasser abtrennen. Der Prozess wird durch die Beigabe eines Flockungshilfsmittels unterstützt. Das abgetrennte sog. Trübwasser wird mit einer absenkbaren Tauchpumpe entnommen und in den Zufluss zur Kläranlage geleitet. Der eingedickte Schlamm wird nun in den Faulraum gepumpt.

Faulraum

Im Faulraum wird der Schlamm während etwa 35 Tagen unter Ausschluss von Luft (anaerob) gefault. Dieser biologische Abbauprozess verläuft über mehrere Stufen bei einer Temperatur von knapp 40 °C. Dabei fällt Faulgas an, welches in einem Gasometer zwischengestapelt wird. Der ausgefaulte Schlamm wird nun in den Stapelraum verdrängt.

Stapelräume Faulschlamm und Schlammentsorgung

Der ausgefaulte Schlamm besteht nach dem Faulraum zu etwa 97 % aus Wasser. In Stapelräumen wird von diesem Faulschlamm durch Absetzung ein Teil des Wassers abgetrennt. Dieses sog. Faulwasser ist sehr stark belastet und wird dem Zufluss der Anlage wieder beigemischt. Durch die Eindickung erreichen wir zur Zeit einen Schlamm mit etwa 6 % Trockenrückstand. Dieser Schlamm wird mit Tanklastwagen auf die Kläranlage Altenrhein geführt. Dort wird er zuerst durch Zentrifugen auf etwa 30% Trockenrückstand entwässert und anschliesssend thermisch getrocknet. Der so entstandene Brennstoff mit rund 96 % Trockenrückstand wird im Zementwerk Untervaz verwertet.

HILFS- UND NEBENBETRIEBE

Gasbehandlung

Dem bei der Schalmmfaulung anfallenden Klärgas wird zunächst in einem Wasserabscheider – einem mit Kies gefüllten, kühl aufgestellten Topf - die überschüssige Feuchtigkeit entzogen. Trockenes Klärgas besteht im Wesentlichen zu rund 2/3 aus Methan und zu rund 1/3 aus Kohlendioxid. Um es rationell verwerten zu können, wird es in einem Gasometer, in unserem Fall einem aufblasbaren Sack im Estrich, zwischengestapelt.

Blockheizkraftwerk

Wenn genügend Gas im Gasometer gestapelt ist, wird es durch ein Gebläse dem Blockheizkraftwerk (BHKW) zugeführt. Der Motor des BHKW treibt einen Generator, welcher etwa 1/6 des Strombedarfes unserer Kläranlage deckt. Mit der Abwärme des BHKW decken wir rund 95 % des Wärmebedarfes der Anlage.

Wärmepumpe

Die fehlende Wärme für den Betrieb der Kläranlage wird mittels Wärmepumpe aus dem gereinigten Abwasser gewonnen.

Gebläsestation Luft

5 teilweise geregelte Gebläse liefern die Luft für den Betrieb von Sandfang, Belüftungsbecken und Drucklufthebern. Druckluftheber, sog. „Mammutpumpen“ werden eingesetzt zur Anhebung von Abwasser und Rücklaufschlämmen um geringe Höhendifferenzen.

Kompressoren

Zwei Kompressoren verdichten Luft für den Antrieb von pneumatischen Schiebern und die Sandwäsche in den Abwasserfiltern.

Fällmittelanlage

In einem Tank wird die Eisenlösung zur Ausfällung des Phosphors gelagert; eine Tankfüllung reicht für etwa 3 Monate. Das Fällmittel wird durch zwei Dosierpumpen an die Zugabestellen zum Abwasser (Zufluss zur ersten und zur zweiten Biologie) gefördert.

Probenahmen Abwasser

Um den Reinigungsprozess auf allen Verfahrensstufen laufend überwachen und an die sich ändernden Verhältnissen anpassen zu können, werden vom ankommenden Rohabwasser wie auch nach jeder Reinigungsstufe über 24 Stunden automatisch Abwasserproben entnommen und periodisch im Laboratorium untersucht. Die Proben geben auch wertvolle Hinweise auf die Ursache von Betriebsstörungen.

Laboratorium

Um die komplexen Prozesse bei Abwasserreinigung und Schlammbehandlung laufend zu überwachen und gegebenenfalls den sich ändernden Gegebenheiten anpassen zu können, müssen verschiedene Proben von Abwasser und Schlämmen physikalisch, chemisch und biologisch untersucht werden. Aus den Resultaten der Online-Messungen und der Laboranalysen werden die optimalen Betriebsparameter berechnet.

Betriebswarte

Steuerung, Protokollierung und Unterhaltsplanung sind einige der Arbeiten, welche in der Betriebswarte durchgeführt werden.

Werkstatt

Abwasser fällt jahraus, jahrein rund um die Uhr an – und es muss immer gereinigt werden, sonst entsteht eine (strafbare) Gewässerverschmutzung. Dementsprechend muss durch einen vorausschauenden, guten Unterhalt der Anlagen deren dauerhafte Funktion gewährleistet werden.

Betriebsdaten
Ausbaugrösse	10'000 EGW	Stromerzeugung 2002	75'000 kWh/a*
Trockenwetteranfall Ausbau	40 l/Sek.	Stromverbrauch Biologie 2002	208'000 kWh/a*
Regenwetteranfall Ausbau	80 l/Sek.	Gasproduktion 2002	62'800 m3/a*
Abwassermenge 2002	551'000 m3/a*	Abfuhr Faulschlamm 2002: Vol.	2'200 m3/a*
davon aus Haushalt und Gewerbe davon aus Industrie	415'000 m3/a* 136'000 m3/a*	Trockenrückstand	130 t/a*
Biologische Auslastung 2002	95 %	Abfuhr Rechengut 2002	21 m3/a*
Hydraulische Auslastung 2002	76 %	Fällmittel 2002: Eisen-II-chlorid	71 t/a*
Stromverbrauch Total 2002	396'000 kWh/a*		a* = Jahr

Legende und Technische Angaben zu den Anlagen
Abwasserbehandlung	1. Kies-/Sand- und Fettfang 40 m3 2. Rechen 5 mm und Rechengutpresse 3. Belüftungsbecken 1. Stufe 145 m3 4. Zwischenklärbecken 570 m3 5. Belüftungsbecken 2. Stufe 415 m3 6. Nachklärbecken 570 m3 7. Zwilingsräumer (Zwiscchen- und Nachklärbecken) 8. Filtration 42 m3 Sand, Durchfluss max. 80 l/Sek. 9. Messschacht (Temp., 02, Menge) 10. Abflusskanal in Rotbach
Schlammbehandlung	11. Eindicker Frischschlamm 80 m3 12. Faulraum 400 m3 13. Stapelraum Faulschlamm Nr. 1: 300 m3 14. Stapelräume Faulschlamm Nr. 2: je 150 m3 15. Schlammabgabestelle
Klärgasteil	16. Gasentwässerung (Kiestopf) 17. Gasometer 130 m3 18. Gasgebläse 100 m3/h 19. Blockheizkraftwerk Totem 56 kW, Gasbrenner 40-108 kW 20. Gasfackel (ausser Betrieb)
Hilfsbetriebe	21. 5 Kreiskolbengebläse Total 1980 m3/h 22. 2 Luftkompressoren 1.7 m3/Min. 7.6 bar, Wärmepumpe 18 kW, diverse Pumpenanlagen, Trafostation 250 kVA, 2 Probeentnahmegeräte, Haus- und Druckwasseranlage 23. Fällmitteltank Inhalt 13 m3