Beschreibung der Kläranlage in Peppingen (Inbetriebnahme 2009) Zulauf und Einzugsgebiet Die Abwasserkläranlage (KA) in Peppingen ist mit ihrer Reinigungskapazität von 95.000 Einwohnergleichwerten die zweitgrößte           Kläranlage Luxemburgs. Behandelt wird das Abwasser aus den Gemeinden Bettemburg, Düdelingen, Kayl, Roeser und Rümelingen (Mitglieder des interkommunalen Syndikats STEP), sowie aus den angeschlossenen französischen Gemeinden Ottange-Nondkeil, Bure, Escherange-Molvange und Volmerange-les-Mines. Durch das Mischwassersystem1 gelangen Fremd2- und Schmutzwasser3 sowie im Regenwetterfall auch Regenwasser über einen gemeinsamen Abwasserkollektor zur Kläranlage. Regenüberläufe (RÜ) und Regenüberlaufbecken (RÜB) entlasten das Kanalsystem bei hohen Niederschlägen (B43). Die RÜB werden nach einem Regenereignis normalerweise über Pumpen entleert, um die stark verschmutzte Fracht so dem System zuzuführen. Im Einzugsgebiet der KA sind ebenfalls einige industrielle Einleiter, allerdings im Trennsystem (ein separater Kanal für Schmutzwasser und einer für Regenwasser), angeschlossen. Dabei läuft das Mischwasser im Allgemeinen im freien Gefälle zur KA. Im System sind ein paar Pumpstationen für meist nur kleinere Wohngebiete zuständig. Ausnahme ist die Gemeinde Roeser mit den Ortschaften Peppingen, Liwingen, Berchem, Biwingen, Crauthem, Kockelscheuer (Pumpwerk in Planung) und Roeser (Pumpwerk fertiggestellt, aber noch nicht in Betrieb). Durch die geographische Lage wird das Abwasser mit Hilfe von Druckluft über eine Druckleitung zur KA gefördert. Wasserreinigung        1. Mechanische Reinigungsstufe Die mechanische Reinigungsstufe besteht aus Grobrechen, Zulaufpumpwerk, Feinrechenanlage, Sand- und Fettfang sowie Vorklärbecken. Mithilfe dieser Konstellation wird etwa ein  Drittel der anfallenden organischen Schmutzfracht entfernt. Wenn das Abwasser das Einlaufbauwerk (B01) der Kläranlage erreicht, werden zuerst größere Feststoffe (z.B. Äste, Blätter, Getränkedosen, Steine, Baumaterialien, Hygieneprodukte, Tennisbälle u.v.m.) mithilfe von einem Grobrechen (50 mm Spaltweite) entfernt. Anschließend heben die Pumpen im Zulaufpumpwerk (B02) das Abwasser an und leiten es weiter zum Rechengebäude (B03). Dort werden kleinere Feststoffe mit 2 Feinrechen ( Durchlasslöcher Ø 10 mm) entfernt.Das sogenannte Rechengut aus Grob- und Feinrechen wird teilentwässert, in Containern gesammelt und in der Müllverbrennungsanlage SIDOR entsorgt. Die Trennung des Abwassers von Sand und Fett erfolgt im belüfteten Sandfang (B04). Das Druckluftgebläse (B12) belüftet die Becken, wodurch kombiniert mit der Zulaufströmung eine Walzenströmung erzeugt wird. Mineralische Partikel wie Sand setzen sich durch die Schwerkraft am Boden ab und Stoffe mit geringerer Dichte wie Fette und Öle aus Haushalten und Restaurants, Heizöl (manchmal beim Betanken der Heizöltanks)  und durch Fahrzeuge verursachte Verunreinigungen von befestigten Fahrflächen, sammeln sich an der Oberfläche. Über spezielle Sandpumpen gelangt das Sand-Wassergemisch zum Sandklassierer (B05), wo es aufbereitet wird. Dabei verteilt sich das sauber gereinigte Sandgut gleichmässig auf 2 Container. Die anfallende Organikfracht fließt zurück zum Zulauf der KA. Das energiereiche Fett wird regelmäßig mit Räumschildern abgezogen und direkt zu den Faultürmen gepumpt. Nach dem Sand- und Fettfang  fließt das Abwasser in die Vorklärbecken (B06), wo sich ungelöste Feststoffe absetzen können. Der dabei entstehende Primärschlamm4 trennt sich vom Abwasser und wird zur Schlammbehandlung weitergefördert. Damit ist die mechanische Stufe abgeschlossen. Das nachgeschaltete Zwischenhebewerk (B08) hebt das Wasser auf die Höhe der nachfolgenden Becken an.         2. Biologische Reinigungsstufe Das eigentliche Ziel der Abwasserreinigung ist es, Abwasserinhaltsstoffe aus dem Abwasser zu entfernen oder in Stoffe überzuführen, die in der Natur keinen oder einen geringeren Umweltschaden anrichten. Dabei werden in Gewässern natürlich ablaufende Reinigungsprozesse in kompakten Becken aufkonzentriert und die notwendigen Lebensbedingungen geschaffen. Bei der alten KA erfolgte nur ein gezielter Abbau der Kohlenstoffverbindungen aber jetzt wird in einem weitergehendem 3. Schritt ebenfalls der Abbau von Stickstoff und Phosphor. Die biologische Reinigung erfolgt auf unserer KA durch das Belebtschlammverfahren mit vorgeschalteter Deni-Zone (auch noch anoxische Zone genannt). Die kommunale Abwasserschmutzfracht besteht aus einem Vielstoffgemisch von Wasser und einer Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen in gelöster und ungelöster Form.  In den Belebungsbecken [B09.1] werden größtenteils organische Schmutzstoffe wie Kohlenstoffverbindungen oxydiert und  gleichzeitig Stickstoff  und Phosphor abgebaut. Der Gehalt, der im Abwasser  biologisch oxydierbaren organischen Schmutzstoffe, wird durch den BSB5 (Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen)5 und aller oxydierbaren organischen Schmutzstoffen durch den  CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf)6 bestimmt. Die vielen verschiedenen, im Abwasser bereits enthaltenen Mikroorganismen, die beim Abbau und der Umwandlung von Verbindungen (Substrate) Nährstoffe gewinnen, nutzen diese zum eigenen  Zellenwachstum. Die Mikroorganismen bilden dabei  Belebtschlammflocken und es entsteht eine große zur Verfügung stehende Biomasse. Diese Biomasse (auch noch als Belebtschlamm bezeichnet), setzt sich in den nachgeschalteten Nachklärbecken [B09.2] ab. Um eine ausreichend hohe Biomasse im System zu halten und die Verweilzeit der Mikroorganismen zu erhöhen, wird eine kontinuierliche Rückführung dieser abgesetzten Biomasse, durchgeführt. Diese zurückgeführte Biomasse wird als Rücklaufschlamm7 bezeichnet.  Das erklärt auch, warum es bei diesem klassischen Belebungsverfahren immer eine Kombination aus Belebung- und Nachklärbecken erforderlich ist. Das Absetzverhalten des Schlammes in der Nachklärung wird durch den Schlammindex8 charakterisiert. Das Schlammalter9  wird anschließend über einen gezielten Abzug des sogenannten Überschußschlammes geregelt. Der Überschussschlamm10  wird zur maschinellen Schlammeindickung [B16] und dann weiter in die Faulbehälter [B17] gepumpt. Die Belebungsbecken sind jeweils in 2 Bereiche eingeteilt.  In der vorgeschalteten unbelüfteten anaeroben Zone erfolgt die Denitrifikation und in der belüfteten aeroben Zone vermehren sich die Bakterien unter Abbau der organischen Kohlenstoffverbindungen und es findet gleichzeitig die Nitrifikation statt. Spezielle Mikroorganismen, sogenannte Nitrifikanten, oxidieren Ammonium (NH4) über Nitrit (NO2)   zu Nitrat (NO3) um (Nitrifikation). Dieses Nitrat wird mit Rezirkulationspumpen in die vorgeschalteten sauerstofffreien Bereiche geführt ( Deni-Zone), wo das Nitrat (NO3), mit als Denitrifikanten bezeichneten Mikroorganismen,  in molekularen Stickstoff N2 umgewandelt wird (Denitrifikation)  und einfach in die Atmosphäre entweichen kann. Lebensbedingungen der Mikroorganismen Die möglichst günstigsten Lebensbedingungen für die unterschiedlichen Mikroorganismen spielen eine entscheidende Rolle.Unabdingbar ist Sauerstoff, der über die Gebläsestation (B13) in die einzelnen Becken eingeblasen wird. Die Zusammensetzung und die Menge der Schmutzfracht spielen ebenfalls eine wichtige Rolle, speziell das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff und zu Phosphor C:N:P. Dabei variieren die Angaben in der Literatur für das Verhältnis von C:N:P zwischen 100:14:3 und 100:10:1. Oft steht zu wenig Kohlenstoff gegenüber dem Stickstoff zur Verfügung, wodurch die Abbaufunktion erheblich gestört werden kann. Dann kann es erforderlich werden, sogenannte externe Kohlenstoff-Quellen zu verwenden wie z. Bsp.: Methanol. Die Wassertemperatur und das Schlammalter sind ebenfalls sehr wichtig für die Stickstoff abbauenden Mikroorganismen.  Diese Mikroorganismen vermehren sich erst nennenswert ab einer Temperatur von 10o Celsius und einem Schlammalter von ca. 10 Tagen. Das wirkt sich immer deutlich aus, wenn die Wassertemperatur im Winter zum Teil unter 10o Celsius fällt. Durch die schlechteren Abbaubedingungen verschlechtert sich auch der Schlammindex, welcher Aussagen über das Absetzverhalten des Belebtschlammes in den Nachklärbecken erlaubt. Die Schwankungen sind zum Teil erheblich und begünstigen den Schlammabtrieb aus der KA, was unerwünscht ist. Eine gute Durchmischung der Schmutzstoffe mit den Mikroorganismen wird durch Rührwerke oder durch die Belüfterplatten erreicht. Dadurch erreicht man eine Homogenisierung des Belebtschlammes über das ganze Becken. Weitere Faktoren sind der pH-Wert,  toxische Stoffe (z. Bsp.: Chlorhaltiges Wasser aus Schwimmbädern), Schwermetalle, usw. welche den Abbau in irgendeiner Form mehr oder weniger stark beinflussen können und im schlimmsten Fall sogar zum Absterben der Mikroorganismen führen können. Wie bereits erwähnt, werden die abgesetzten Belebtschlammflocken aus den Nachklärbecken (B09.2) als Rücklaufschlamm in die Belebungsbecken zurückgepumpt.         3. Chemische Reinigungsstufe (Phosphatfällung B13) Durch die Zugabe von einem Fällungsmittel, in unserem Fall  Eisenchlorid (FeCl3), in das Rücklaufschlamm- Abwassergemisch im Verteilerbauwerk des Zwischenhebewerkes [B08], wird Phosphor als Eisenphosphat im Belebtschlamm abgelagert und später mit dem Überschussschlamm aus dem System entfernt. Das gereinigte Wasser sammelt sich im  Ablaufbauwerk (B14) und fließt unter ständiger Qualitätskontrolle in den Crauthemer Graben und schlussendlich in die Alzette. Ein Teil davon wird außerdem in der Brauchwasseranlage [B05] aufbereitet und intern zu Reinigungs- und Bewässerungszwecken benutzt. Dadurch kann sehr viel Trinkwasser und bei den aktuellen Trinkwasserpreisen auch höhere Ausgaben eingespart werden. Schlammbehandlung Der anfallende Schlamm muss in erster Linie stabilisiert werden, d.h. er muss soweit mineralisiert werden, dass keine unangenehmen Gerüche mehr entstehen. Die zweite Aufgabe ist, den Schlamm soweit wie möglich zu entwässern, also die Menge zu reduzieren, um spätere Entsorgungskosten zu senken. Der dritte Schritt besteht darin, eine Verwertung des Klärschlammes zu ermöglichen, zum Beispiel als Dünger in der Landwirtschaft oder wie in unserem Fall als energiereicher Ersatzbrennstoff. Der Überschussschlamm wird täglich zu der mechanischen Eindickung [B16] gepumpt und dort entwässert. Der Primärschlamm wird mehrmals täglich aus den Vorklärbecken [B06] zum Voreindicker [B15] gepumpt und dort statisch eingedickt. Das dabei entstehende Trübwasser läuft wieder in den Zulauf der KA. Ab einem bestimmten Eindickungsgrad wird der abgesetzte Schlamm in die Faultürme weiterbefördert. In den Faultürmen (B17.03 + B17.04) erfolgt die anaerobe Stabilisierung11 des Primär- und Überschussschlamms. Beim Gärungsprozess werden große Teile der organischen Bestandteile des Schlamms von Mikroorganismen mineralisiert, wobei Faulgas (hauptsächlich bestehend aus Methan ca. 70% und Kohlenstoffdioxid ca. 30%) als Nebenprodukt entsteht. Dieses Gas wird in den Blockheizkraftwerken (B22.02) hauptsächlich zur Stromerzeugung für das öffentliche Elektrizitätsnetz genutzt. Besteht ein Faulgasüberschuss kann das Faulgas über die Heizungen verfeuert werden. Eine erneute Reduzierung der Wassermenge erfolgt im Nacheindicker [B18] oder meistens direkt im Schlammspeicher [B19]. Die maßgebliche Entwässerung des Klärschlammes erfolgt dann über die Zentrifugen [B20] . Dort wird durch Zugabe eines Flockungsmittel der Schlamm mechanisch entwässert, wobei der Trockensubstanzgehalt12 von 3-4% auf 27-32% erhöht wird. Das dabei enstehende Produkt ist zum ersten Mal nicht mehr flüssig, sondern in fester Form! Das abgetrennte hochbelastete Schlammwasser läuft im freien Gefälle zum Schlammwasserspeicher [B21], ist mit Stickstoff, Phosphor und CSB hochbelastet und wird in den Nachtstunden dem Zulauf der KA zugeführt. Pro Jahr fallen etwa 3.000 Tonnen entwässerter Klärschlamm auf der Kläranlage an. Um diesen Klärschlamm energetisch zu verwerten, wurde 2009 eine solare Klärschlammtrocknungsanlage [B41] installiert. Diese besteht aus 8 verglasten Trocknungshallen mit einer Fläche von über 6000 m2. Dort wird der entwässerte Klärschlamm mithilfe eines Radladers in die Hallen verbracht und grob verteilt. Mit Hilfe der Sonneneinstrahlung und der Wasseraufnahmekapazität der Luft und durch Wenden mit sogenannten elektrischen Schweinen wird der Schlamm verteilt und getrocknet. Die Solartrocknung reduziert die Klärschlammmenge erneut deutlich (TS-Gehalt von 27-32 % auf 70 – 80 %) und führt zu einem Anstieg des Energieinhalts. Somit wird ein Energieträger erzeugt, der die Klärschlammentsorgungskosten verringert und die CO2-Bilanz verbessert. Der umgewandelte Klärschlamm wird im Klinkerwerk der CIMALUX in Rumelange als Zusatzbrennstoff verwertet. Abluftbehandlung Um Geruchsemissionen zu vermeiden, wird die Abluft über 5 Biofiltern (B27-B30, B42) gereinigt. Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze bauen die Geruchsstoffe aus der vorbeiströmenden Abluft zu Kohlenstoffdioxid und Wass Technische Daten Ausbaugröße der Kläranlage 95.000 Einwohnergleichwerte13 Mittlere Zulaufmenge bei Trockenwetter 35.625 m3 pro Tag   14,4 Millionen m3 pro Jahr Maximale Zulaufmenge bei Regenwetter 1007 Liter pro Sekunde Kollektorlänge 28.3 km in Betrieb und weitere 14,6 km in Planung (Stand 2009) Hauptkollektor im Zulaufbereich   DN1800 Zulaufpumpwerk (3+1 Pumpen) 4 x 55 kW Sand- und Fettfang (2-straßig, belüftet) 2 x 453 m3 (=906 m3) Vorklärung (2-straßige mechanische Reinigung) 2 x 1.800 m3 (=3600 m3) Zwischenhebewerk (3+1 Pumpen) 4 x 45 kW Belebungsbecken (4-straßig) 4 x 3.600 m3 (=14.400 m3) Nachklärung (4-straßig) 4 x 3.331 m3 (=13.324 m3) Schlammbehandlung: Voreindicker 1 x 200 m3 Faultürme 2 x 1.500 m3 Nacheindicker 1 x 200 m3 Schlammstapelbehälter 1 x 1300 m3 Eindickmaschinen 2 Stück Zentrifugen 2 Stück - maximal 2 x 40 m3/h bei 28%  TS Schlammwasserspeicher 1 x 100 m3 Ersatzstromversorgung (Diesel) 936 kVA Biogasverwertung: Gasbehälter 1 x 1.000 m3 2 Blockheizkraftwerke 2 x 160 kW elektrisch / 2 x 230 kW thermisch Mitllerer Leistungsbedarf der Gesamtanlage 750 kW Historique 1977-1981: Bau der ersten Kläranlage in Bettembourg (50.000 Einwohnergleichwerte biologisch, 70.000 EW hydraulisch) 1979: Inbetriebnahme der Kläranlage (Betrieb über eine Konvention der Gemeinden Rümelingen, Kayl, Düdelingen und Bettemburg) 1981: Einweihung der Kläranlage 1990: Beitritt der Gemeinde Roeser zur Konvention 10. Januar 1992: Gründung des “Syndicat intercommunal pour l’exploitation de la station d’épuration de Bettembourg et pour la réalisation de toutes activités de recyclage et de gestion écologique” (STEP) 1992: Anschluss der französischen Gemeinde Ottange-Nondkeil, später der Ortschaft Bure an die Kläranlage 1994: Inbetriebnahme von 2 Sammelhöfen, in Düdelingen/Bettemburg und Tetingen/Rümelingen 2005-2009: Neubau und Sanierung der Abwasseranlage von 50.000 auf 95.000 Einwohnergleichwerte 17. April 2007: Inbetriebnahme des ersten Bauabschnittes der neuen Kläranlage (biologische Reinigungsstufe) September 2008: Anschluss der französischen Gemeinden Escherange-Molvange und Volmerange-les-Mines an die Kläranlage, über den Kollektor der Gemeinde Düdelingen 26. Mai 2009: Einweihung der neuen Kläranlage und der solaren Klärschlammtrocknungsanlage (STA) Glossar 1Mischwasser: Abwasser bestehend aus verschiedenen Wasserarten (Schmutz-, Fremd- und Niederschlagswasser). 2Fremdwasser: Bezeichnung für Quell- und Drainagewasser sowie Grundwasser, das an undichten Stellen in die Kanalisation gelangt. 3Schmutzwasser: umfasst kommunales Abwasser (d.h. Abflüsse aus Haushalt, kommunalen Einrichtungen und Gewerbebetrieben) und industrielles Abwasser (d.h. Abwasser, das in Industriebetrieben bei den Produktionsprozessen anfällt). 4Primärschlamm: Schlamm aus abgesetzten, ungelösten Feststoffen aus der Vorklärung. 5BSB5: Maß der Sauerstoffmenge die Mikroorganismen in 5 Tagen bei 20°C zum Abbau der biologisch abbaubaren organischen Stoffe im Wasser verbrauchen. 6CSB: Maß der Sauerstoffmenge, die nötig wäre, um alle organischen Inhaltsstoffe chemisch zu oxidieren (biologisch abbaubar und biologisch inert) 7Rücklaufschlamm: Kontinuierliche Rückführung des abgesetzten Belebtschlammes aus der Nachklärung in die Belebung, zur Aufrechterhaltung einer gewissen Biomassenkonzentration   8Schlammindex: Er kennzeichnet die Absetzeigenschaften des belebten Schlammes 9Schlammalter: Gibt die mittlere Aufenthaltszeit von Biomasse in der biologischen Stufe an. 10Überschussschlamm: Regelmäßiger Abzug aus dem Rücklaufschlammkreislauf durch den täglichen Zuwachs der Biomasse, zwecks Steuerung der Biomassenkonzentration und des Schlammalters. 11Stabilisierter Schlamm: Schlamm, der soweit behandelt wurde, dass geruchsbildende Stoffe und organische Feststoffe verringert wurden. 12Trockensubstanzgehalt TS oder TR: Er gibt Auskunft über den prozentualen Anteil vom im Schlamm enhaltenen Wasseranteil. Man trocknet eine abgewogene Schlammmenge bei 105 oC und wiegt die Restmenge. 13Einwohnergleichwert: Dieser Wert stellt die Schmutzfrachtmenge dar, welche täglich von einem Einwohner produziert wird. Er entspricht, bei 150 l/s Wasserverbrauch pro Einwohner und Tag, einer Schmutzfracht von 120 g CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf), 12 g Stickstoff (N), 1,8 g (P) und 70 g absetzbarer Schwebestoffe (AS). Der durchschnittliche Einwohnergleichwert errechnet sich nach folgender Formel: 1 EGW = 1/5 {(Schmutzwasser [l]/150) + (CSB [g]/12) + (N[g]/12) + P[g]/1,8) + (AS[g]/70)} Dies ermöglicht die Ermittlung und Gleichstellung von industriellen Schmutzfrachten, die normalerweise nicht die gleiche Zusammensetzung haben, wie häusliches Abwasser.