ABWASSERVERBAND ALTENRHEIN Als in den 60er Jahren die ...

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ABWASSERVERBAND ALTENRHEIN Als in den 60er Jahren die ...

A BWASSERVERBAND ALTENRHEIN

ABWASSERVERBAND ALTENRHEIN

Als in den 60er Jahren die negativen Auswirkungen

der Gewässerverschmutzung

immer sichtbarer und bedrohlicher wurden,

begannen sich die Gemeinden unserer

Region mit der Abwasserreinigung

auseinanderzusetzen. In der Überzeugung,

diese Aufgabe gemeinsam besser

lösen zu können, gründeten sie den Abwasserverband

Altenrhein. Zwischen 1968

und 1975 wurden die notwendigen Bauwerke

erstellt: Kanalisationen, Regenklärbecken,

Hochwasserentlastungen, Pumpwerke

und die zentrale Abwasserreinigungsanlage

Altenrhein.

Die ARA Altenrhein in Zahlen

Abwasserreinigung für rund 120'000 Einwohner / Einwohnergleichwerte

Abwasserzulauf bei Trockenwetter: 400 l/sec

Abwasserzulauf bei Regenwetter: max. 3'000 l/sec

davon 1'000 l/sec über Biologie,

2'000 l/sec nur mechanische Reinigung

(Regenklärbecken)

Klärschlammanfall täglich rund 300 m 3 , pro Einwohner ca. 2.5 l

Methangasproduktion aus Schlammfaulung: ca. 1.4 Mio. m 3 pro Jahr

Klärschlammtrocknung für rund 350'000 Einwohner / Einwohnergleichwerte

Verarbeitetes Klärschlammvolumen im

überregionalen Schlammverbund, pro Jahr: 80'000 – 120'000 m 3 Flüssigschlamm zu

5'000 – 7'000 t Trockenklärschlamm (TKS)

Reinigungsanforderungen an die ARA bzw. Einleitbedingungen in den Alten Rhein/Bodensee

Gesamte ungelöste Stoffe ≤ 5 mg TS/l

Biochem. Sauerstoffbedarf BSB5

≤ 15 mg 02/l

Reinigungseffekt ≤ 93 %

Gelöster organischer Kohlenstoff DOC

Stickstoffverbindungen

≤ 10 mg C/l

− Ammonium und Ammoniak als Summe ≤ 2 mg N/l

Wirkungsgrad ≤ 80 %

− Nitrat: N-Elimination

soweit mit Verfahren möglich ≤ 60 %

Gesamtphosphor ≤ 0,3 mg P/l

Reinigungseffekt ≤ 95 %


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Tafel 1; Übersicht

An die Kläranlage Altenrhein angeschlossenes Gebiet

80 km Verbandskanäle und 190 km Gemeindekanäle

sowie rund 80 Pumpstationen

sorgen dafür, dass das Abwasser aus

den Siedlungsräumen zur zentralen Kläranlage

geleitet wird.

Die Kläranlage Altenrhein reinigt das Abwasser

von 8 Gemeinden des Kantons St.

Gallen und von 5 Gemeinden des Kantons

Appenzell AR.

Sie behandelt das Abwasser von mehr als

50'000 Einwohnern und von rund 30'000

Einwohnergleichwerten aus Gewerbe- und

Industriebetrieben.

Die Anlage ist auf maximal 120'000 Einwohnergleichwerte

ausgelegt.

Modernste mechanische, biologische und

chemische Reinigungsverfahren sowie

eine Flockungsfiltration tragen zur Sauberkeit

des Alten Rheins und des Trinkwasserspeichers

Bodensee bei.

Der Bodensee dient heute ungefähr 4,5

Mio. Einwohnern als Trinkwasserspeicher.

Er ist zudem ein bedeutendes Fischgewässer

und Erholungsraum für drei Anliegerstaaten.

Der Gewässerschutz im Einzugsgebiet

des Sees hat deshalb hohe

Bedeutung.


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Einzugsgebiet des überregionalen Schlammverbundes Altenrhein

Der AVA übernimmt den nicht landwirtschaftlich

verwertbaren Klärschlamm aus

rund 20 Kläranlagen der Kantone St. Gallen,

Thurgau, beiden Appenzell und aus

Teilen des Fürstentums Liechtenstein zur

umweltgerechten Entsorgung. Der Klärschlamm

wird entwässert und in einer modernen

Trocknungsanlage zu Trockenklär-

schlamm verarbeitet. Getrockneter Klärschlamm

dient der Zementindustrie als

Brennstoff und kann auf diese Weise einer

energetisch optimalen Verwertung und

ökologisch sinnvollen Entsorgung ohne

Deponierung von Reststoffen zugeführt

werden.


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Tafel 2: Zulaufkanal und Einlaufpumpwerk

Durch den sieben Meter tief liegenden

Haupt-Zulaufkanal gelangt das Abwasser

aus den 13 Verbandsgemeinden in den

Kiesfang, wo schweres Material wie Steine

und Kies aufgefangen und mit einer Kiespumpe

zur Sandwaschanlage abgepumpt

wird.

Grosse Gegenstände werden vom Katastrophenrechen

zurückgehalten. Das

Hauptpumpwerk ist mit vier Schraubenzentrifugalrad-Pumpen

à 2 x 300 l/sec.

sowie 2 x 350 l/sec und zwei Pumpen à

ca. 1'200 l/sec., total also mit einer Maximalförderleistung

von etwa 3’700 l/sec.

ausgerüstet.

Technische Daten:

Bei Trockenwetter oder geringem Regenanfall

fördern bis drei der kleinen Pumpen

das Abwasser in das 14 Meter höher gelegene

Rechengebäude. Die Rechenanlage

entnimmt dem Abwasserstrom unerwünschte

Grobstoffe. Übersteigt die Zulaufmenge

1'000 l/sec., so werden die drei

Regenklärbecken beschickt. Diese Becken

ermöglichen eine grobe mechanische Klärung

des Mischwassers. Nach Abklingen

des Regenanfalles werden die Regenklärbecken

entleert und deren Inhalt ebenfalls

über die Kläranlage geführt.

Ausgeklügelte Mess- und Regeltechnik

steuert die Pumpeneinsätze. Zwei Schützen

im Zulauf harmonisieren die Ganglinie.

Sie drosseln den Zufluss bei Starkregen

und schützen das Pumpwerk bei Störfällen

vor Überflutung.

Maximaler Trockenwetterzufluss bei Tag 400 l/sec.

Minimaler Zufluss bei Nacht 50 l/sec.

Maximal zu bewältigende Zulaufmenge ca. 3'700 l/sec.

Leistung Trockenwetterpumpen 2 x 300 l/sec. + 2 x 350 l/sec.

(Motorenleistung je 90 kW)

Leistung Regenwetterpumpen 2 x 1'200 l/sec.

(Motorenleistung je 250 kW)

Jährliche Gesamtfördermenge ca. 11 Millionen m 3 Abwasser

Gesamtinhalt der 3 Regenklärbecken total 2'780 m 3


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Tafel 3: Rechenanlage

Um die Abwasserfilteranlagen und

Schlammbehandlungsprozesse der ARA

vor Störungen und Verstopfungen zu

schützen, entnimmt die Rechenanlage

Grobstoffe, wie Lumpen, Binden, Wattestäbchen

und Plastikteile. Die Rechenstäbe

mit einer lichten Weite von 10 mm werden

mit Kämmen automatisch gereinigt.

Die Menge der zufliessenden Grobstoffe

variiert stark. Er ist abhängig von Regen-

oder Trockenwetter, der Tageszeit und

den Produktionsprozessen in der Industrie.

Zur Steuerung der Abreinigungsintervalle

wird der Wasserspiegel vor und hin-

Technische Daten:

ter dem Rechen ständig gemessen. Die

Wasserspiegeldifferenz ergibt eine Aussage

über die Belegung des Rechenrostes

mit Rechengut. Die Abreinigung setzt immer

dann ein, wenn der Aufstau den

massgebenden Grenzwert erreicht.

Das Rechengut gelangt via Förderband

zur Entwässerung in die Schneckenpresse

(Kompaktor). Dort wird das Material in

einer Schneckenpresse entwässert. Das

entwässerte Rechengut wird in Containern

der Kehrichtverbrennungsanlage zugeführt.

3 Rechenanlagen Spaltweite 10 mm

Containerfüllungen Pro Jahr ca. 550 Füllungen

Rechengutmenge Pro Jahr ca. 180 Tonnen


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Das gehört nicht ins Abwasser!

Feststoffe Textilien, Strümpfe, Wegwerfwindeln, Slipeinlagen, Watte,

Wattestäbchen, Verpackungen, Rasierklingen, grobe Speisereste,

Katzenstreu usw.

In den Kehricht

Motoren- und Maschinenöl

Altölsammelstelle der Gemeinde

oder der ARA Altenrhein

Speiseöl und Speisefett

Altölsammelstelle der Gemeinde

oder der ARA Altenrhein

Benzin, Verdünner u. ä. (Explosionsgefahr!)

Rückgabe an die Verkaufsstelle, die Giftsammelstelle der

Gemeinde oder an die regionale Sammelstelle für Sonder-

und Giftabfälle in der ARA Altenrhein

Gifte, Chemikalien, alte Medikamente, Säuren, Laugen u. ä.

Rückgabe an die Verkaufsstelle, die Giftsammelstelle der

Gemeinde oder an die regionale Sammelstelle für Sonder-

und Giftabfälle in der ARA Altenrhein

Malerei-, Lack- und Klebstoffabfälle

Rückgabe an die Verkaufsstelle, die Giftsammelstelle der

Gemeinde oder an die regionale Sammelstelle für Sonder-

und Giftabfälle in der ARA Altenrhein

Zement- und Gipswasser

Absetzgruben oder als Schutt abführen

(kann in Leitungen zu teuren Schäden führen!)

Sparsam umgehen mit:

Waschmittel

Überdosierung nutzlos und schädlich!


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Tafel 4: Belüfteter Sandfang / Fettabscheider

Im belüfteten Sandfang wird soviel Druckluft

von unten her eingetragen, dass die

entstehenden Turbulenzen die organischen

Partikel in Schwebe halten. Kies

und Sand jedoch setzen sich am Boden

ab, werden mit einem Schildräumer in einen

Trichter geschoben und von dort zur

Sandwaschanlage gepumpt.

Pflanzliche und tierische Öle und Fette

trennen sich in den seitlichen Abscheidbecken

des Sandfangs ab und steigen zur

Abschöpfung an die Wasseroberfläche.

Fette und Öle würden den Klärbetrieb

durch Verkleben und Verstopfen von Belüftungseinrichtungen,

Rohrleitungen und

Schiebern stören. Das abgeschiedene Fett

und Öl wird zusammen mit dem Schlamm

in der Faulanlage behandelt und verhilft zu

grösserer Klärgasproduktion. Mineralische

Öle und Fette gehören hingegen nicht in

Technische Daten:

das Abwasser. Sie wirken toxisch auf die

biologischen Prozesse in der Kläranlage.

Würde man den Sand und das Kies im

Abwasser belassen, so gerieten sie mit in

die Schlammbehandlung, würden dort

Pumpen und Rohrleitungen schädigen und

sich am Boden der Faulräume anhäufen.

Im Sandwäscher wird der Sand mittels

Drallströmung und Coanda-Effekt abgeschieden

und mit Brauchwasser im Gegenstrom

von den organischen Bestandteilen

befreit.

Der gewaschene Sand wird in eine Sandmulde

ausgetragen und von dort zur späteren

Wiederverwertung in eine Zwischendeponie

abtransportiert. Die ausgewaschenen

organischen Stoffe gelangen zurück

in die Kläranlage.

2 Becken Sand- / Fettfang Inhalt 2 x 450 m 3

Abgeführte Sandmulden Pro Jahr ca. 80 Mulden

Abgeführte Sandmenge Pro Jahr ca. 250 m 3


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Tafel 5: Vorklärbecken / Schlammentnahme

Die noch im Abwasser enthaltenen Feststoffe

werden in den zwei Vorklärbecken

abgetrennt. Beim langsamen Durchfliessen

dieser Bauwerke setzt sich der grössere

Teil der Schmutzpartikel aufgrund

ihrer Dichte auf dem Beckenboden ab,

während die Leichtstoffe zur Wasseroberfläche

aufschwimmen. Einlaufseitig sorgt

eine Prallwand für die Verteilung des Abwassers.

Vor dem Beckenablauf verhindert

eine Tauchwand das Abschwennen

der Leichtstoffe.

Zwei unabhängige Unterwasserräumer

sind für den Austrag der abgetrennten

Rückstände, in ihrer Gesamtheit als

Frischschlamm bezeichnet, verantwortlich.

Ein Bodenschild schiebt das abgesetzte

Material in Auffangtrichter, ein Schwimmschlammschild

rahmt die Leichtstoffe auf

der Wasseroberfläche ab. Die ganze

Räumkonstruktion läuft auf unter Wasser

angeordneten Schienen und wird über

Technische Daten:

Seile bewegt, was die Anlage wintersicher

macht.

Bei geringen Zuflussmengen ist jeweils ein

Vorklärbecken in Betrieb. Bei Regenwetter

wird automatisch die zweite Einheit zugeschaltet.

Nach Abklingen des Niederschlages

erfolgt die Entleerung des zuerst

betriebenen Beckens.

Eine Pumpstation fördert den anfallenden

Frischschlamm in zwei Voreindicker. Diese

dienen einerseits als Puffervolumen

und andererseits zur Abtrennung von allfällig

freiem Wasser.

Zusätzlich zum Frischschlamm der ARA

Altenrhein wird auch der Schlamm der

ARA Herisau und einiger Industrieanlagen,

über eine spezielle Annahmestation, entgegen

genommen und der anaeroben Behandlung

zugeführt..

2 Vorklärbecken Inhalt 2 x 1'750 m 3

2 Voreindicker Inhalt 2 x 180 m 3

Verweildauer Abwasser Trockenwetter: ca. 1,5 Stunden

Schlammvolumen Altenrhein pro Jahr ca. 70'000 m 3

pro Tag ca. 200 m 3

Entnommene Trockensubstanz pro Tag ca. 8 to TS

Schlammmenge eines Einwohners pro Tag ca. 2,5 Liter


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Tafel 6: Regenklärbecken / Katastrophenbecken

Regenklärbecken

Der durchschnittliche Trockenwetterzufluss

bei Tag liegt bei ca. 400 Litern pro

Sekunde. In der Nacht fliesst deutlich weniger

Abwasser zu. Die ARA kann den

Trockenwetteranfall hydraulisch problemlos

bewältigen.

Bei Regenwetter verarbeitet die Kläranlage

in allen vier Reinigungsstufen maximal

1'000 Liter pro Sekunde. Die vier Trockenwetterpumpen

beschicken die mechanische

Reinigung bei mässigen Regenlagen

bis maximal 1'300 Litern pro

Sekunde. Davon werden 1'000 Liter über

die gesamte Kläranlage geführt, die überschiessenden

300 Liter pro Sekunde werden

nach der mechanischen Reinigung in

den Alten Rhein entlastet.

Bei Starkregen kann der ARA-Zufluss auf

maximal 3'700 Liter pro Sekunde anschwellen.

Die Regenwetterpumpen fördern

davon im Extremfall 2'400 Liter pro

Sekunde. Dieses überwiegend aus sauberem

Meteorwasser bestehende Mischwasser

wird den Regenklärbecken zugeleitet.

Die Regenklärbecken werden in der Län-

Technische Daten:

ge durchflossen und wirken als Absetzbecken.

Schwimmstoffe werden durch

Tauchwände zurückgehalten und die absetzbaren

Schmutzstoffe sedimentieren

auf dem Beckenboden. Der Überlauf gelangt

in den Alten Rhein.

Nach Regenende werden die Regenklärbecken

samt den zurückgehaltenen

Schmutzstoffen in den ARA-Zulauf entleert

und danach über alle Reinigungsstufen

geführt.

Katastrophenbecken

Eines der vier Regenklärbecken erfüllt

eine wichtige Spezialfunktion. Es dient

dem Kanton St. Gallen als Becken zur

Aufnahme von verschmutzten Flüssigkeiten

in Katastrophenfällen.

Das mit Tankwagen oder über die Kanalisation

zugeführte Unfallgut kann während

der Zwischenlagerung analysiert, je nach

Resultat vorbehandelt und über die Kläranlage

gereinigt oder zur externen Behandlung

und Entsorgung abtransportiert

werden.

Regenbeckenvolumen der ARA 2’770 m 3

Katastrophenbecken 860 m 3

Gesamte Abwassermenge p. a. ca. 11 Mio. m 3

Davon über Biologie und Filtration ca. 10,5 Mio. m 3

Entlastungen, mech. gereinigt oder RKB ca. 0,5 Mio. m 3

Entlastungsmenge auf der Kläranlage ca. 4 – 6 %


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Tafel 7: Belebtschlamm - Biologie

Abbau organischer Schmutzstoffe

In den Belebungsblöcken bauen schwimmende

Mikroorganismen die organischen

Schmutzstoffe ab. Sie siedeln sich in Kolonien

auf fein verteilten Schweb- und

Feststoffen an und bilden als Flocken den

belebten Schlamm. Der von Mikroorganismen

benötigte gelöste Sauerstoff

stammt aus der Luft, die an der Beckensohle

mit einer Folienbelüftung eingetragen

wird. Den Hauptanteil der Abbauprozesse

erbringen vielfältige Arten von Bakterien,

von denen in einem Liter Belebtschlamm

einige Hundert Milliarden

vorhanden sein können. Ihre Vermehrung

erfolgt durch Zellteilung. Grössere Mikroorganismen

wie Protozoen, Rädertierchen

oder Nematoden ernähren sich von den

Bakterien.

Stickstoffelimination

Stickstoffverbindungen, die in natürliche

Gewässer gelangen, zehren lebenswichtigen

Sauerstoff. Sie können in Form von

Ammoniak oder Nitrit zu Vergiftungen und

im Extremfall Fischsterben verursachen.

Im Abwasser ist Stickstoff primär in der

Form von Ammonium vorhanden. Dieses

wird in zwei Schritten umgewandelt.

Erster Schritt: Nitrifikation

In der belüfteten Zone wandeln Nitrosomas-Bakterien

unter Sauerstoffzufuhr

(O2), Ammonium (NH4-N) zunächst in

giftiges Nitrit (NO2) um. Nachher sorgen

Nitrobacter-Bakterien dafür, dass daraus

weniger schädliches Nitrat (NO3) entsteht.

Zweiter Schritt: Denitrifikation

In abgetrennten Beckenabschnitten, den

Anoxzonen, werden Bakterien unter Sauerstoffmangel

gezwungen, dem Nitrat

(NO3) über mehrere Stufen den Sauerstoff

(O2) zu entziehen. Das Nitrat gelangt mit

dem aus dem Biologieablauf rezirkulierten

Abwasser und dem Rücklaufschlamm in

die Anoxzone. Es entsteht harmloses

Stickstoffgas (N2), das in die Atmosphäre

entweicht.

Nach vier bis sechs Stunden fliesst das

gereinigte Abwasser zusammen mit dem

Belebtschlamm in das Nachklärbecken.

Hier senkt sich der Belebtschlamm auf die

Beckensohle ab. Räumer entfernen den

abgesetzten Schlamm kontinuierlich, damit

er zu erneuter Reinigungsarbeit in die

Belüftungsbecken zurückgepumpt werden

kann. Der beim Abbau produzierte Überschussschlamm

(Sekundärschlamm) wird

abgezogen.


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Technische Daten:

Volumen Belebtschlammbecken 9’000 m 3 (3 x 3'000 m 3 )

Davon Anoxzone 2'040 m 3

(3 x 680 m 3 )

Total belüftete Fläche 1'248 m 2

Maximaler Druckluftbedarf 12'800 m 3 /Std.

Drucklufteintrag bei Normalbelastung ca. 9'100 m 3 /Std.

Volumen Nachklärbecken 7'500 m 3


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Tafel 8: Festbett-Trägerbiologie System Biostyr

Der Begriff „Festbett-Trägerbiologie“ bezeichnet

ein Reinigungsverfahren, bei dem

in einem Festbett kleinste Kunststoffkügelchen

die Reinigungsbakterien auf sich

„tragen“.

Mechanisch gereinigtes Abwasser wird

gleichmässig in die acht Festbett-

Kammern gepumpt. Jede Kammer wird

über einen separaten Zulaufschacht beschickt

und von unten nach oben durchströmt.

Das Abwasser passiert zuerst die

unbelüftete Anoxzone, in der Bakterien in

einem komplexen Prozess den Sauerstoff

aus dem Nitrat des rezirkulierten Abwassers

aufnehmen. Dabei wird elementarer

Stickstoff frei, welcher in die Atmosphäre

entweicht (Denitrifikation). Darüber liegend

wird über ein Rohrgitter Luft eingedüst und

innerhalb der Biostyrkügelchenpackung

fein verteilt.

Hier bauen aerobe Bakterien und andere

Mikroorganismen, die sich auf Milliarden

von Biostyrkügelchen ansiedeln, Kohlenstoffverbindungen

ab und setzen Ammoniumstickstoff

in Nitrat um. Die Kügelchen

werden an der Düsendecke, die das gereinigte

Abwasser durchlässt, zurückgehalten.

Ein Teil des Abwassers fliesst der Flockungsfiltration

zu, der andere Teil wird

rezirkuliert, um das gebildete Nitrat in der

Anoxzone in Luftstickstoff umzusetzen.

Der im Festbett entstehende Überschussschlamm

wird durch regelmässige Gegenstromspülungen

beseitigt. Dabei durchfliesst

gereinigtes Abwasser die Kammer

von oben nach unten. Im Gegenstrom wird

Luft eingetragen. Die entstehende Turbulenz

trennt die in Biomasse umgesetzten

Schmutzstoffe von den Biostyrkügelchen.

Es bleiben jedoch genügend aktive Mikroorganismen

auf den Trägerkügelchen haften,

um die volle Reinigungsleistung nach

dem Spülen sicherzustellen.

Technische Daten:

Gesamtvolumen Trägerbiologie 8 x 168 m 3 – 1'504 m 3

Volumen der belüfteten Zone 8 x 125 m 3 – 1'000 m 3

Volumen der Anoxzone 8 x 63 m 3 – 504 m 3

Normaldurchsatz bei Trockenwetter bis 200 l/sec - 720 m 3 /Std.

Normaldurchsatz bei Regenwetter 570 l/sec 2'050 m 3 /Std.

Durchmesser eines Biostyrkügelchens 3 mm

Anzahl eingesetzter Kügelchen ca. 70 Milliarden

Gesamtoberfläche der Kügelchen ca. 1,9 Millionen m 3


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Tafel 9: Flockungsfiltration System Dynasand

Das biologisch gereinigte Abwasser aus

der Festbett-Trägerbiologie und den

Nachklärbecken durchströmt das Kontakt-

und Reaktionsbecken. Hier wird zur Ausfällung

der Phosphate Eisenchloridsulfat

zudosiert. Über je einen Zulaufschacht

gelangt das Abwasser in die Filterzellen,

welche von unten nach oben durchströmt

werden. Ungelöste Schmutzstoffe, Restphosphate

und bakterielle Keime werden

im Quarzsandbett zurückgehalten. Das

filtrierte Abwasser fliesst gereinigt über die

Überfallkanten in den Ablaufkanal zum

Alten Rhein.

Technische Daten:

Parallel zum Filtrationsvorgang wird am

unteren Trichterende der 48 Module mit

einer Mammutpumpe laufend Sand durch

Druckluft über ein Steigrohr nach oben

befördert. Ein Sandwäscher löst durch

starke Turbulenz den Schmutz vom Sand.

Das verschmutzte Sandwaschwasser wird

über ein Schlammwasserbecken vor die

Rechenanlage der ARA gepumpt. Der

gewaschene Sand fällt zurück auf das

Filterbett. Auf diese Art wird das Sandbett

kontinuierlich regeneriert, wodurch ein

hoher Reinigungsgrad und Verstopfungsfreiheit

garantiert sind.

Filteranzahl 8 Stück

Modulanzahl 6 Stück pro Filter – 48 Module

Filterfläche 8 x 6 x 5 m 2 – 240 m 2

Höhe der Filterschicht ca. 1'500 mm

Filtervolumen insgesamt ca. 360 m 3

Maximalleistung bei Trockenwetter 500 l/sec – 1'800 m 3 /Std.

Maximalleistung bei Regenwetter 1'136 l/sec. – 4’090m 3 /Std.

Umwälz- bzw. Waschzeit des Sandfilters ca. 6 – 8 Std.


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Tafel 10: Chemische Phosphatelimination

Phosphat wirkt im See als Dünger und

fördert im durchlichteten Bereich das

Wachstum von Algen und höheren Seepflanzen

(Eutrophierung).

Beim Absterben und Zersetzen dieser

Pflanzenmasse wird vom lebenswichtigen

Sauerstoff gezehrt. Sauerstoffmangel gefährdet

Fische und deren Brut sowie die

gesamte Lebensgemeinschaft der vielfältigen

Kleinorganismen im See. Sauerstoffmangel

führt zur Rücklösung von im Bodenschlamm

eingelagertem Phosphor und

von gewissen Schadstoffen.

Um diesen negativen Prozessen entgegenzuwirken,

werden in der Kläranlage

zweierlei Eisenlösungen zudosiert. Die als

Technische Daten:

Fällmittel wirkenden Eisenlösungen verbinden

sich in aufoxidierter Form mit dem

Phosphat und bilden dabei Flocken. Diese

werden dem Abwasser ein einer ersten

Stufe im Vor- und Nachklärbecken zusammen

mit dem abgesetzten Klärschlamm

entzogen.

In einer zweiten Stufe, der Abwasserfiltration,

hält ein Sandbett die mit Eisenchloridsulfat

ausgeflockten Restphosphate

zurück. Diese gelangen über die Sandreinigung

in das Schlammwasserbecken und

von dort zur Sedimentierung und Entnahme

zusammen mit dem Frischschlamm ins

Vorklärbecken.

Jährliche Phosphormenge im Zulauf der ARA ca. 50 Tonnen p. a.

Davon in der ARA zurückgehaltene Menge > 47, 5 Tonnen p. a.

Abbauleistung der ARA Altenrhein > 95 %

Geforderte Einlaufgrenzwerte in den Alten Rhein < 0,3 mg P/l

Geforderte Abbauleistung der ARA Altenrhein > 95 %


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Der Bodensee dient heute ungefähr 4,5

Mio. Einwohnern als Trinkwasserspeicher.

Es ist zudem ein bedeutendes Fischgewässer

und Erholungsraum für drei Anliegerstaaten.

Der Gewässerschutz im Einzugsgebiet

des Sees hat deshalb hohe Bedeutung.

Eine der wichtigsten Massnahmen ist dabei

die Nährstoffbegrenzung in Form der

Phosphatelimination in den Kläranlagen.


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Tafel 11: Schlammbehandlung / Faulung

Sowohl der als Primärschlamm vom Kanalnetz

zufliessende Schlamm als auch

der als Sekundärschlamm bezeichnete

Schlamm aus Belebtschlammbiologie,

Trägerbiologie und Flockungsfiltration

setzt sich in den Vorklärbecken ab. Von

dort wird er entnommen und in die Voreindicker

zur Zwischenlagerung gepumpt.

Danach wird der Schlamm in die

Strainpress-Anlage weiterbefördert. Die

Strainpresse ist eine Siebtrommel, die den

Schlamm von Haaren, Kunststoffteilen,

Borsten etc. befreit.

Ein Warmwasserkreislauf, beheizt durch

die Abwärme der Blockheizkraftwerke und

der Trocknungsanlage, erwärmt den

Schlamm auf 37 o Celsius. Unter dieser

Wärmeeinwirkung und intensiver Durchmischung

mittels Gaseinpressung durchläuft

der Schlamm in den beiden Vorfaulräumen

während rund 15 bis 20 Tagen

eine anaerobe Faulung. Dabei bauen vorwiegend

Methanbakterien unter Abschluss

von Sauerstoff organische Stoffe im

Schlamm ab.

Technische Daten:

Im Schlamm reduziert sich der Feststoffanteil,

er wird stabil und verliert seinen

unangenehmen Geruch. Als Stoffwechselprodukt

entsteht Methangas, dessen Energiewert

im Blockheizkraftwerk durch

Erzeugung von elektrischem Strom und

Wärme genutzt wird.

Im Nachfaulraum wird der ausgefaulte

Schlamm zwischengelagert und durch

Sedimentation eingedickt. Das überstehende

Faulwasser wird in die Biologie der

Kläranlage abgeleitet.

In der Faulanlage der ARA Altenrhein wird

der gesamte Frischschlamm der Kläranlage

Herisau und einiger kleiner ARAs mitbehandelt.

Nachdem die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung

seit 1999 vollständig

zum Erliegen kam, wird der gesamte Faulschlamm

entwässert, getrocknet und anschliessend

im Zementwerk Untervaz unter

optimaler Ausnutzung des Heizwertes

verfeuert.

Vorfaulräume 2 x 2'700 m 3

Nachfaulraum 2'700 m 3

Frischschlammmenge AVA pro Jahr ca. 85’000 m 3

Frischschlammmenge AVA im Durchschnitt pro Tag ca. 230 m 3

Frischschlammmenge Herisau pro Jahr ca. 8'000 m 3

Methangasproduktion pro Jahr ca.1'400'000 m 3


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Tafel 12: Schlammannahme und –Stapelung

Der überregionale Schlammverbund –

ein Gemeinschaftswerk

Erstmals wurde 1984 in Altenrhein Klärschlamm

entwässert und getrocknet. Auch

andere Kläranlagen der Region konnten

wegen steigenden Schlammfrachten, überdüngten

den sowie schärferen Vorschriften

die Schlämme nicht mehr vollumfänglich

an die Landwirtschaft abgeben.

In einem Gemeinschaftswerk wurde vom

AVA 1994 eine neue Entwässerungs- und

Trocknungsanlage mit hoher Kapazität in

Betrieb genommen. Der AVA steuert rund

einen Fünftel des Schlammes bei.

Die übrigen 20 Partnerkläranlagen beteiligten

sich proportional nach deren

Schlammmenge an den Investitionskosten

und leisten einen monatlichen Betriebs-

und Erneuerungskostenbeitrag. Der AVA

kann die teure Anlage gut auslasten und

die Schlammpartner operieren wesentlich

günstiger als beim Bau einer eigenen Anlage.

Technische Daten:

Schlammannahme, Stapelung und Mischung

Der Klärschlamm der ARA Altenrhein gelangt

von der Faulanlage in die Stapel-

und Mischbehälter. Voreingedickter, aber

noch flüssiger Schlamm aus den Kläranlagen

der Partner wird mit Tankfahrzeugen

angeliefert und über die speziell dafür eingerichteten

Annahmestationen in die Stapel-

und Mischbehälter gefördert.

Die Schlämme müssen in den Mischbehältern

gut durchmischt werden, um eine

möglichst gleich bleibende Produktequalität

zu erreichen. Stetig wechselnde

Schlammzusammensetzungen wirken sich

negativ auf den automatischen 24-

Stunden-Betrieb der mechanischen Vorentwässerung

und der thermischen Trocknung

aus. Die Stapel- und Mischbehälter

dienen auch dem Mengenausgleich bei

unterschiedlicher Zufuhrmenge und bei

Trocknungsunterbrüchen.

Jährliche Faulschlammmenge in m 3 bis ca. 130'000 m 3

Jährliche Faulschlammmenge, Trockensubstanz bis ca. 7'000 to TS

Entsprechen ungefähr 300'000 Einwohnergleichwerten

Anzahl Schlamm liefernde Partnerkläranlagen 20 – 22 Anlagen

Jährliche Klärschlammmenge der Partneranlagen bis ca. 80 %

Jährliche Anlieferung in Tankfahrzeugen ca. 4'400 Lieferungen

Volumen der Stapel- und Mischbehälter 7'200 m 3 (4 x 1'800 m 3 )


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Tafel 13: Schlammentwässerung / Centripress

Die Centripress entwässert den Schlamm

unter Nutzung der Zentrifugalkräfte. Vorgängig

werden im Schlammvorwärmer die

Schlämme auf ca. 50° C erwärmt. Der

vorgewärmte Schlamm wird durch das

Einlaufrohr in die rotierende Zentrifugentrommel

eingeführt. Die Zentrifugalkräfte

bewirken das Absetzen der Feststoffflocken

an der Innenwandung des äusseren

Zentrifugenmantels, während das

Schlammwasser (Zentrifugat) im Zentrum

des Zylinders abläuft.

Die mit einer geringeren Drehzahl mitrotierende

Austragsschnecke hat die Aufgabe,

die auf der Trommelwandung abgesetzten

Feststoffe in Richtung Trommelende zum

Austrag zu transportieren. Dabei wird der

Schlamm weiter verdichtet. Das dazu erforderliche

hohe Drehmoment wird durch

eine spezielle hydraulische Regeleinheit

erzeugt.

Technische Daten:

Unmittelbar vor dem Eintritt in die

Centripress werden Flockungsmittel zudosiert.

Dank des Einsatzes von Polyelektrolyten

gelingt es, im Schwerefeld u. a.

durch elektrostatische Anziehungskräfte

aus den Feststoffteilchen absetzbare Flocken

zu erzeugen. Dadurch wird eine

weitgehende Trennung der Grob- und

Trübstoffe vom Wasseranteil erreicht. Der

Einsatz des Flockungshilfsmittels wird automatisch

geregelt, damit der Entwässerungsgrad

möglichst gleichbleibend und

das Zentrifugat weitgehend trübungsfrei

ist.

Bei der Entwässerung eines Faulschlammes

mit 6 % Trockensubstanz auf 35 %

TS werden 88 % des Wasseranteils mechanisch

abgeschieden. Der Rest des

Wassers wird in der anschliessenden

Trocknung fast vollständig verdampft.

Eigengewicht Centripress 9'650 kg

Leistung Hauptantriebsmotor 90 kW

Maximale Drehzahl des Hauptrotors 2'500 U/min.

Maximaler Durchsatz 30 m3 Flüssigschlamm/Std.

Flockungsmitteleinsatz (flüssig) ca. 15 kg/to TS – 90 to FHM/Jahr

Dickschlammaustrag ca. 5m 3 /Std.

Entwässerungsgrad ca. 35 % Trockensubstanz


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Tafel 14: Klärschlamm –Trocknungsverfahren

Der in der Centripress mechanisch stark

vorentwässerte Schlamm wird im Doppelwellenmischer

mit bereits getrocknetem

Rückführschlamm zu einem homogenen,

krümeligen Gut vermischt. Diese Mischung

wird der Trocknungstrommel zugeführt,

welche von mehr als 300º C heisser

Luft durchströmt ist.

Darin wird der Schlamm stetig umgewälzt

und zusammen mit der heissen Prozessluft

vorwärts befördert. Dabei verdampft

der Wassergehalt der Schlammpartikel.

Nach dem Verlassen der Trommel trennt

eine Schlauchfilteranlage den getrockneten

Klärschlamm von der Prozessluft und

vom Wasserdampf.

Ein Becherwerk fördert den getrockneten

granulatförmigen Schlamm vom Ausgang

der Filteranlage zum TKS-Kühler, von wo

dieser anschliessend pneumatisch in die

beiden Trockenklärschlamm-Silos verfrachtet

wird. Eine Teilmenge des Trockenprodukts

gelangt über ein Rückführsilo

zum Doppelwellenmischer zurück.

Technische Daten:

Die filtrierte und vom Schlamm abgeschiedene,

auf rund 100º C abgekühlte

Prozessluft passiert im Untergeschoss den

Ventilator und wird in einem zweistufigen,

von Rauchgas und Thermalöl beheizten

Wärmetauscher wieder auf 300 ο C erhitzt.

Die zur Erhitzung der Prozessluft notwendige

Wärme entstammt einem mit Erdgas

betriebenen Brenner.

Ein Teil der Prozessluft wird kontinuierlich

abgekoppelt und auskondensiert. Danach

findet in einem Wäscher die Abtrennung

des ammoniakbeladenen Luftanteils statt.

Diese vorgereinigte Luft wird durch

Verbrennung in der Flamme des Heizbrenners

vom penetranten Geruch befreit.

An mehreren Stellen des im Unterdruck

gefahrenen Prozesses wird Staub abgesaugt,

der in einer separaten Filteranlage

vom Luftstrom abgeschieden und anschliessend

dem feinkörnigen Trockenschlamm

im Stapelsilo zugemischt wird.

Wasserverdampfung pro Std. ca. 2'700 kg

Durchsatz entwässerter Schlamm pro Std. ca. 4'300 kg zu ca. 35 % TS

Produktion Trockenklärschlamm pro Std. ca. 1'550 kg zu ca. 96 % TS

Volumenstrom Prozessluft pro Std. ca. 55'000 m 3

Jährliche Klärschlammtrocknungsmenge ca. 120'000 m 3 Flüssigschlamm

ca. 6'000 t Trockenklärschlamm


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Tafel 15: Stapelung / Entsorgung Trockenklärschlamm

Ökologisch sinnvolle Verwertung

Die Trockenklärschlammsilos dienen in

der ARA Altenrhein der Zwischenstapelung

des getrockneten Schlammgranulats.

Rund 97% werden in der Zementindustrie

ökologisch sinnvoll verwertet. Jährlich

werden vom AVA ca. 6'000 Tonnen Trockenklärschlamm

per Camion an die Zementindustrie

geliefert, davon der

Grossteil nach Untervaz.

Klärschlamm- ein einheimischer

Brennstoff

Der Trockenklärschlamm wird im Zementwerk

in einen Bunker geleert. Zusammen

mit dem Hauptbrennstoff Kohle oder

Schweröl und mit anderen Alternativbrennstoffen

(Kunststoffe, Altöle, Tiermehl)

gelangt der TKS zum Staubbrenner

des Zementofens.

Die Verfeuerung geschieht unter optimaler

Ausnützung des Heizwertes. Bei rund

1'450º C werden problematische organische

Schadstoffe vollständig vernichtet.

Es kann teure Primärenergie durch den

"einheimischen" Brennstoff TKS ersetzt

werden, was die Auslandsabhängigkeit

reduziert.

�1 Tonne TKS entspricht 1/3 Tonne

Steinkohle

Umweltschonendes Verfahren

Dank der modernen Rauchgas-

Reinigungsstufe des Zementofens der

Holcim Zement AG Untervaz (Wirbelschicht

mit zusätzlichem Elektrofilter) steht

dieses Zementwerk weltweit in der Spitzengruppe

bezüglich Minimierung der Abluftbelastung

und unterschreitet dadurch

die LRV-Grenzwerte deutlich. Schwefel

und das flüchtige Quecksilber werden in

der zweiten Rauchgasreinigungsstufe fast

vollständig zurückgehalten.

Mit dem Einsatz von Alternativ-

Brennstoffen, und insbesondere auch von

TKS, erreicht man gesamthaft betrachtet

eine Reduktion des CO2-Ausstosses, was

dem Treibhauseffekt entgegenwirkt.

�Pro Tonne TKS wird 1 Tonne CO2

weniger in die Atmosphäre ausgestossen

Klärschlamm im Zement ersetzt Steinbruchmaterial

Alle nicht brennbaren Rückstände des

TKS werden ohne Qualitätsprobleme in

den Zementklinker eingebunden. Es

verbleiben keinerlei Rückstände, die deponiert

werden müssen.

Schwermetalle werden auf natürliche Weise

unschädlich in den Klinker und somit in

den Zement eingebunden. Mit der Verfeuerung

von TKS kann Rohmaterial zur Zementgewinnung

gespart werden.

�1 Tonne TKS ersetzt 1/3 Tonne Zementrohmaterial


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Technische Daten:

2 Trockenklärschlamm-Silos Inhalt 150 bzw. 300 m 3

Jahresmenge Trockenklärschlamm pro Jahr ca. 6'000 Tonnen

Eingesparte Menge Steinkohle im Zementwerk pro Jahr ca. 2'000 Tonnen

Vermiedener Abbau im Steinbruch pro Jahr ca. 2'000 Tonnen


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Tafel 16: Klärgasverwertung / Blockheizkraftwerk

In zwei Gasspeichern, so genannten Gasometern,

wird das Klärgas, welches beim

Ausfaulen des Klärschlammes anfällt, zwischengelagert.

Dieses Biogas findet anschliessend

in den drei Blockheizkraftwerken

eine optimale energetische Verwertung.

Die Blockheizkraftwerke mit den drei

Gasmotor-Generatoren produzieren das

ganze Jahr elektrische Energie für den

Eigenbedarf. Das Zu- und Abschalten der

einzelnen Aggregate geschieht wechselweise

in Abhängigkeit vom Gasvorrat und

Technische Daten:

unter dem Gesichtspunkt der wirtschaftlichen

Tarifnutzung.

Die Abwärme der Gasmotoren wird zur

Aufheizung der Klärschlämme vor der

Faulung, für die Gebäudeheizung und zum

leichten Aufwärmen des Abwassers vor

der Biologie in der kälteren Jahreszeit genutzt.

Zur Sicherstellung des Betriebs bei Netzausfall

werden die Blockheizkraftwerke in

das Notstromkonzept eingebunden.

Gasmotorentyp Magerturbo V8

Elektrische Wirkleistung 3 x 157 kW total 471 kW

Nutzbare Heizleistung 3 x 297 kW total 891 kW

Gesamtwirkungsgrad ca. 87.6 %

Klärgasverbrauch pro Motor 87 m 3 /h

Produzierte Strommenge/a ca. 2’200'000 kWh/a

anfallende Gesamtwärmeleistung ca. 4'100'000 kWh/a

Anteil eigene Stromproduktion ca. 28 %

Produktion BHKW insgesamt entspricht ca. 450 EFH

Verbrauch ARA und Trocknung entspricht ca. 1'500 EFH

Gesamtstromverbrauch p. a. p. Einwohner ca. 80 kWh

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