Klärwerk Karlsruhe

In den siebziger und achtziger Jahren lag der Schwerpunkt in der Abwasserreinigung auf einer Reduzierung der biologisch leicht abbaubaren Kohlenstoffverbindungen, die mittlerweile weitestgehend abgebaut werden. Anschließend war das Ziel, auch die mineralischen Nährstoffe Phosphor und Stickstoff, die in gelöster Form im Abwasser enthalten sind, zu entfernen. In Karlsruhe wird seit 1988 eine Phosphorfällung mit Metallsalzen vorgenommen, seit 1996 ist die so genannte dritte Reinigungsstufe, die Stickstoffelimination, in Betrieb.

Um die gesetzlich geforderten Ablaufwerte sicher und stabil einhalten zu können, wurde eine vierte Reinigungsstufe, bestehend aus einer Flockungs-Filtrationsanlage zur Rückhaltung von Feinststoffen sowie einer Pulveraktivkohle-Adsorptionsanlage zur Reduzierung der Spurenstoffe, in Betrieb genommen.

Die neue Pulveraktivkohle-Adsorptionsanlage trägt mit ihrer optimierten Abwasserreinigung dazu bei, dass weniger Spurenstoffe in die Gewässer gelangen.

Dies dient zum einen der Wasserqualität und zum anderen dem Schutz sensibler Gewässerorganismen.

Spurenstoffe stammen meist aus Produkten, die im Haushalt, in öffentlichen Einrichtungen, Industrie, Gewerbe oder Landwirtschaft eingesetzt werden. Kritisch zu betrachten sind insbesondere die Stoffe, die sich aufgrund ihrer biologischen Wirksamkeit bereits in geringen Konzentrationen nachteilig auf die Gewässerqualität und die Gewässernutzung auswirken können. Insbesondere Arzneimittel, Biozide, Pflanzenschutzmittel, Hormone, Wasch- und Reinigungsmittel, Körperpflegeprodukte sowie Baustoffe können solche Stoffe enthalten.

Die vierte Reinigungsstufe kann bis zu 80 Prozent der Hormone, Arzneimittel oder Pestizide aus dem Abwasser entfernen.

Die Pulveraktivkohle-Adsorptionsanlage wurde in zwei Teilschritten geplant.

Die erste Ausbaustufe wurde auf 7.500 Kubikmeter Abwasser pro Stunde ausgelegt, das entspricht etwa 2.100 Litern pro Sekunde. Das Abwasser wird der Adsorptionsanlage als Teilstrom des Gesamtabwasserstroms zugeführt. Bezogen auf die gesamte Jahreswassermenge können damit über 90 Prozent des gesamten Kläranlagenzulaufes in der Aktivkohle-Adsorptionsanlage behandelt werden. Sie besteht aus zwei, baulich und technisch komplett identischen Anlagenstraßen.

Nach Aufteilung des Abwasserstroms im Verteilerbauwerk auf beide Anlagenstraßen, fließt das Abwasser den drei in Reihe geschalteten Kontaktbecken zu. In diesen Becken erfolgt die Anlagerung der Schadstoffe an die Aktivkohle. Zur Verhinderung von Kohlablagerungen und der Homogenisierung des Mediums ist in jedem Kontaktbecken ein Vertikalrührwerk installiert.

Über den Einmischschacht gelangt die Abwasser-/Aktivkohle-Mischung in das Sedimentationsbecken, in dem die Trennung von Aktivkohle und Abwasser durch Ablagerung auf dem Beckenboden erfolgt. Mittels einer umlaufenden Räumeinrichtung wird die auf der Beckensohle des Sedimentationsbeckens abgelagerte Aktivkohle in einen Trichter befördert und von dort, dem Rück-/Überschusskohle-Pumpwerk zugeführt.

Da die Aktivkohle in diesem Verfahrensschritt noch nicht vollständig mit Abwasser-Inhaltstoffen angelagert ist, erfolgt zur Weiternutzung die Rückführung in das Kontaktbecken. Überschusskohle wird in der Biologie oder alternativ der Schlammverbrennung gänzlich entsorgt.

Die neue Adsorptionsstufe besteht aus sechs Kontaktbecken mit einem Durchmesser von 11,5 Metern und etwa 1.870 Kubikmeter Inhalt.

Hier wird dem biologisch gereinigten Abwasser Pulver-Aktivkohle beigemengt, so dass die im Abwasser noch gelösten Spurenstoffe gebunden werden können.

Anschließend gelangt das mit Aktivkohle vermischte Abwasser in eines der beiden großen Sedimentationsbecken, mit einem Durchmesser von 51,4 Meter und rund 8.200 Kubikmeter Inhalt. Hier wird die Aktivkohle vom Abwasser abgetrennt und in den Prozess zurückgeleitet.

Ein Teil der beladenen Aktivkohle wird aus dem Verfahren ausgeschleust und mit dem Klärschlamm auf der Anlage verbrannt.

Das vorgereinigte Abwasser wird über die Sandfiltration geleitet, um die letzten Reststoffe zu beseitigen und in den Klärwerksablauf eingeführt.

Der Bau der vierten Reinigungsstufe mit einem Gesamtaufwand von rund 70 Millionen Euro wurde zu 20 Prozent vom Land gefördert.

Die Flockungs-Filtrationsanlage reduziert die Stickstoff- und Phosphorbelastung im Abwasser.

Um die Kläranlage, zum Schutz der Umwelt, auf dem neuesten Stand der Technik zu halten, wurde im Oktober 2019 eine neue Flockungs-Filtrationsanlage in Betrieb genommen. Der Bau dieser vierten Reinigungsstufe wurde im bereits Jahr 2012 beantragt und war damals ein freiwilliger Schritt, der im Einvernehmen mit dem Land gegangen wurde, welches das Vorhaben zu 20 Prozent förderte. Heute werden Betreiber von Kläranlagen nach und nach zur Umsetzung dieser Technologie verpflichtet.
 
Die rund 60 mal 60 Meter große Flockungs-Filtrationsanlage stellt den ersten Bauabschnitt der vierten Reinigungsstufe dar.

Der Schwerpunkt der Filtrationsanlage liegt auf der Reduzierung der Stickstoff- und Phosphorbelastung, um eine Anreicherung von Nährstoffen in den Gewässern zu reduzieren.

Um dies zu erreichen wird das bereits geklärte Abwasser durch zwei Sandschichten mit unterschiedlicher Körnung geleitet und ein weiteres Mal gefiltert. Erst danach fließt es in freiem Gefälle über die Alb in den Rhein. Ein Teil des gereinigten Wassers wird zudem für betriebliche Zwecke des Klärwerks genutzt, beispielsweise als Kühlwasser für die Klärschlammverbrennung.

Die Kläranlage Karlsruhe erhielt eine Erwähnung bei „Blaues Gut – Wir machen Gewässer besser“ des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg und wurde zudem als erfolgreiches Projekt vorgestellt.

Die Klärschlammverbrennungsanlage besteht aus zwei Verbrennungslinien.

Die Schlammverbrennungsline 2 wurde in den Jahren 2020 und 2021 erneuert und ist seit Anfang 2021 wieder in Betrieb.

Der verbleibende Klärschlamm aus den vier Reinigungsstufen wird zunächst vorgetrocknet und anschließend der Schlammverbrennungsanlage zugeführt.

Die in der Verbrennungsanlage entstehende Wärme und der über eine Dampfturbine erzeugte Strom finden in internen Prozessen Verwendung, damit wird die Energieeffizienz des Klärwerks verbessert und die Umwelt geschont.