Triple A: Die Revolution im Vorklärbecken

Die Kläranlage in Strass im Zillertal befindet sich am Knotenpunkt dreier klingender Tiroler Alpentäler. Die Abwässer aus Achental, Inntal und Zillertal fließen hier zusammen und bringen immer größere Herausforderungen mit sich. Aufgrund der steigenden Spitzen im Wintertourismus musste die Kapaziät der Anlage des Abwasserverbands Achental-Inntal-Zillertal (AIZ) von 167.000 Einwohnergleichwerten (EWG) auf 250.000 EWG erhöht werden. Und: Diese Optimierung sollte umgesetzt werden, ohne neue Becken zu bauen. Die Betreiber setzten stattdessen auf Effizienzsteigerung und innovative Technologie: Das „Triple-A-Verfahren“ war die Lösung. Dieses Verfahren steht für „Alternierende Aktivierte Adsorption“ (AAA) und beschreibt ein revolutionäres Belüftungsprozedere in der ersten Reinigungsstufe, entwickelt von Bernhard Wett. Durch die Nutzung des bisher brach liegenden Potentials im Vorklärbecken gelingt es die Anlagenkapazität ohne bauliche Erweiterung deutlich zu erhöhen, die Gasausbeute zu steigern und den Energieverbrauch der Gesamtanlage zu reduzieren.

Ein Effizienzgewinn auf ganzer Linie also, der im AIZ allein durch die Umrüstung bestehender Zwischenklärbecken mit modernster, zukunftsweisender Technologie erzielt wurde. „Wenn es um innovative Klärtechnik geht, ist das AIZ schon seit Jahren eine Vorzeigeanlage“, weiß Gerald Glaninger, Vertriebsleiter und Prokurist bei AQUACONSULT ANLAGENBAU GmbH. Die Belüftungstechnik des niederösterreichischen Unternehmens ist in sämtlichen Klärstufen des AIZ im Einsatz. Auch im Triple-A-Verfahren spielt es nun eine wesentliche Rolle. „Das Verfahren wird die Vorklärung revolutionieren“, ist sich Glaninger sicher. Doch wie funktioniert es im Detail?

AAA in vier Phasen

Im AAA-Becken des AIZ laufen innerhalb eines etwa einstündigen Zyklus insgesamt vier Phasen ab. Die Feststoffe setzen sich zuerst bei der unbelüfteten Phase am Boden des Beckens ab. Beim AAA-Verfahren wird diese Schicht als natürlicher Filter verwendet. Über einen Zeitraum von etwa einer halben Stunde wird frisches Abwasser von unten in das Reaktorbecken geleitet. Die darüber liegende Schlammdecke verhindert die Durchmischung mit dem bereits vorgereinigten Wasser in Oberflächennähe. Während des etwa halbstündigen Zuflusses wird das vorgereinigte, oberflächennahe Wasser verdrängt und fließt per Überlauf in die zweite Reinigungsstufe. Die Schlammschicht wirkt einerseits als Barriere, sie wirkt andererseits auch als Filter und Ort für massiven CSB-Abbau durch Bakterien. Hierbei bildet sich eine EPS-Matrix (Extrazelluläre polymere Substanz). Dies sind langkettige Verbindungen, die von Mikroorganismen gebildet werden. EPS wird häufig auch als Biofilm bezeichnet und hilft den Zellen, mit benachbarten Zellen eine Verbindung einzugehen. Die Reinigungs- beziehungsweise Filterwirkung ist so effektiv, dass sie 60 Prozent der im Abwasser enthaltenen Organik agglomeriert und dazu auch noch kräftig Stickstoff bindet. Klassische Vorklärbecken erreichen üblicher Weise gerade einmal 30 Prozent. Ein weiterer Vorteil liegt in der technischen Realisierung. Das Verfahren benötigt keine aufwendige Räummechanik, um den Schlamm aus dem Becken zu bekommen. Die eingeblasene Luft reicht aus.

AEROSTRIPS erstmals auf zwei Höhenebenen verbaut

Das zufließende Schmutzwasser durchläuft also nun in den bereits vorhandenen Zwischenklärbecken alternierend einen Durchmischungs- sowie Absetz- und Filterprozess. „Die fein eingeblasene Luft durch unsere AEROSTRIPS übernimmt dabei eine entscheidende Rolle, um die Aktivierung der Biosorption zu erreichen“, so Gerald Glaninger. Die Luft versorgt Bakterien mit Sauerstoff und fördert die Bildung von Schlammflocken, sie übernimmt zusätzlich die vollständige Durchmischung des gesamten Beckeninhalts. In der anschließenden Absetzphase bilden die zu Boden sinkenden Schlammflocken eine Feststoffschicht, den sogenannten „Flockenfilter“.

Eine besondere Herausforderung war die trichterähnliche Becken-Geometrie und die systembedingten Einbauten. Um negative Auswirkungen auf die Sauerstoffausnutzung zu vermeiden, mussten Zonen, in denen die Abstände zwischen den Belüftern zwei Meter oder mehr erreichen, unbedingt vermieden werden. Das gelang dank der schlanken Bauform der Streifenbelüfter, die es noch dazu in unterschiedlichen Längen gibt, jedoch spielerisch. „Um die volle Wassertiefe in allen Beckenbereichen bestmöglich für den Lufteintrag zu nutzen, wurden unsere AEROSTRIPS auch erstmals auf zwei Höhenebenen, in einem Innen- und einem Außenring am Boden der runden Becken verteilt“, schildert Glaninger. „Eine neue, effiziente Lösung für diese nachahmenswerte Verfahrenstechnik, die in dieser Größe einzigartig in Österreich ist.“

Hinter „AAA“ stehen in der Kläranlage Strass insgesamt auch drei „A“-Unternehmen, die das neue Verfahren gemeinsam realisieren: ARAconsult, zuständig für die Planung und Verfahrenstechnik – AERZEN als Lieferant für hocheffiziente Turbogebläse – und AQUACONSULT für die Belüftungssysteme.

Effizienzsteigerung und Kosteneinsparung

Die AEROSTRIP Streifenbelüfter leisten in diesem innovativen Prozess einen essenziellen Betrag und für die Betreiber der Anlage war es klar, das neue Projekt wieder mit der Belüftungstechnologie von AQUACONSULT umzusetzen. „Wir hatten bei unseren bestehenden Becken schon sehr gute Erfahrungen gemacht. Auch der schnelle und flexible Einbau, sowie die einfache Wartung sind wichtige Pluspunkte der AEROSTRIPS“, sagt Martin Hell, Laborleiter und Betriebsleiter Stv. im AIZ. Die Energiebilanz sehe schon jetzt nach wenigen Wochen sehr gut aus, genaueres aber werde man im Jahresverlauf sagen können.

Die Kosteneinsparung in der Investition ist mit dem Triple-A Verfahren gegenüber einem konventionellen Umbau jedenfalls enorm. Der gesamte Umbau hat dem Abwasserverband 1,8 Millionen Euro gekostet. „Alternativ hätten wir bei einem konventionellen Umbau die Schwachlaststufe um eine zusätzliche Belebungsstraße mit 5.000 Kubikmeter erweitern müssen“, rechnet AIZ-Betriebsleiter Christian Fimml vor. Die Gesamtkosten inklusive Anlagentechnik wären bei 4,3 Millionen Euro gelegen. Somit ergibt sich eine Einsparung von 2,5 Millionen Euro.

Fazit: Das neue Verfahren ist vor allem für Abwasserverbände und Kommunen interessant, die vor einer Anlagenerweiterung stehen. Die Investitionen rechnen sich sehr schnell – denn auch wenn der Bedarf an elektrischer Energie in der Vorreinigung zunimmt, wird in der späteren Belebung umso weniger gebraucht. Je weniger Organik in der Belebung ankommt, desto geringer ist der Sauerstoffbedarf.