Im Zulaufbauwerk kommt das gesamte Abwasser aus Dresden, Pirna, Heidenau, Freital, Bannewitz, Tharandt und Radebeul-Ost an. Der Zulauf des Abwassers erfolgt über 2 riesige Kanäle (Abfangkanäle) links und rechts der Elbe, die sich hier am "Eingang" der Kläranlage vereinigen.
- mittlerer Trockenwetterzufluss: 120.000 m³/d; 5.000 m³/h
- maximaler Mischwasserzufluss: 68.400 m³/h (bei Niederschlag)
- Jahreschmutzwassermenge: 50.000.000 m³/a
- Längster Weg des Abwassers: 50 km von Bad Gottleuba bis Dresden-Kaditz
Wichtige Parameter zur Bewertung der Abwasserbeschaffenheit:
- Die BSB5-Konzentration im Zulauf zur Kläranlage liegt im Mittel bei ca 220 mg/l.
- Die gesetzlichen Anforderung für den Ablauf der Kläranlage beträgt 15 mg/l.
Hier im Grobrechen werden die gröbsten Verunreinigungen (Holz, Papier, Textilien u.a.) aus dem Abwasser entfernt. Viele dieser Stoffe gelangen über die Straßenentwässerung in die Kanalisation.
Der Rechen besitzt Gitterstäbe, die eng nebeneinander stehen. Wenn das schmutzige Wasser durch die Stäbe fließt, bleiben alle großen und kleinen Gegenstände, die im Wasser mitschwimmen, darin hängen. Im Grunde funktioniert der Rechen wie ein Kamm, der das Wasser nach festen und sperrigen Gegenständen "durchkämmt".
Damit der Weiterfluss nicht verstopft, greifen Harken regelmäßig die hängen gebliebene "Beute" der Rechen ab und ziehen sie nach oben. Über ein Förderband fällt das so genannte rechengut in Container und wird schließlich auf der Kompostieranlage entsorgt.
- 4 Gegenstrom Kletterrechen
- Stababstand 65 mm
- Rechenfeldbreite 2 m
- Rechengutanfall: 1.000 Tonnen pro Jahr (ca. 52 LWK-Ladungen)
Auch für den Fall, dass es viel regnet, ist vorgesorgt. Denn wenn mehr Wasser im Klärwerk ankommt, als gereinigt werden kann, hilft das Regenüberlaufbecken. Hier wird die Wassermenge, die die Kapazität der Kläranlage übersteigt, zwischengespeichert.
Sobald der Regen nachlässt, kann es aus dem Überlaufbecken schrittweise in den normalen Reinigungsprozess zugeführt werden. In Extremsituationen, wenn es aber weiter stark regnet, dann fließt das nur mechanisch gereinigte Wasser (grobe Verunreinigungen haben sich bereits am Beckenboden abgesetzt) über Überlaufwehre direkt in die Elbe. Zum Glück kommt das nur ganz selten vor.
Fassungsvermögen:
- 6 Kammern mit insgesamt 24.000 m³ (16-fache Wassermenge des Georg-Arnold-Bades in Dresden)
- max. Gesamtförderleistung: 9 m³/s mit 8 Pumpen
Auf dem Dach des Regenüberlaufbeckens befindet sich eine Photovoltaikanlage mit einem Jahresertrag von 160 MWh. Die insgesamt 949 Module besitzen eine Gesamtleistung von 190 kW (peak).
Die Kläranlage Dresden-Kaditz betreibt damit eines der größten Solarkraftwerke Dresdens. Mit dieser Anlage können annähernd ein Prozent des Gesamtenergieverbrauchs der Kläranlage gedeckt werden.
Gegenstände, die durch die Gitterstäbe des Grobrechens durchgeschlüpft sind, bleiben spätestens im Feinrechen hängen. Hier stehen die Stäbe deutlich enger als beim Grobrechen beieinander - genau 15 Millimeter, da bleibt auch das kleinste Stück zusammengeklumptes Toilettenpapier hängen.
Bevor der hier raus gekämmte Dreck aber in den Containern landet, wird er ordentlich ausgepresst und entwässert. Insgesamt werden jährlich 24 LKW-Ladungen Rechengut über die Kompostieranlage entsorgt.
- 3 Mitstrom Kletterrechen
- Stababstand 15 mm
- Rechenfeldbreite 2,40 m
- Rechengutanfall: 1.600 Tonnen pro Jahr (ca. 56 LKW-Ladungen)
Das Abwasser läuft jetzt in 2 parallele Becken, die Sandfangkammern. Weil die Becken so groß sind, fließt das Abwasser hier viel langsamer. Dadurch sinken Kiesel, Steine und Sandkörner, die vorher immer mit weitergespült wurden, langsam nach unten.
Mittels Tauchpumpen werden die Rückstände entfernt. In der kläranlageneigenen Sandaufbereitungsanlage wird dieser schmutzige Sand schließlich gewaschen und als Bauhilfsstoff verwendet.
- Fließgeschwindigkeit: 0,3 m/s
- Beckengröße: 36 x 4 m
- Sandanfall: 1.000 Tonnen pro Jahr (ca. 40 Lkw-Ladungen)
Bis zum Sandfang ist das Wasser immer abwärts geflossen. Weil aber die nächste Station ziemlich genau 14 Meter über dem Sandfang liegt, braucht man ordentlich kräftige Pumpen. Insgesamt sechs davon warten im Pumpwerk, um das Wasser aus dem Sandfang nach oben zu transportieren.
Im Pumpwerk befinden sich außerdem noch Regenwasserpumpen. Diese werden nur in Extremfällen benötigt, wenn bei Hochwasser die Kapazitäten der Kläranlage und des Regenüberlaufbeckens nicht ausreichen. Dann muss das überschüssige Abwasser von hier direkt zur Elbe gepumpt werden. Für die Kläranlage ist das ein seltener Betriebsfall, doch für den Hochwasserschutz der Stadt Dresden eine sehr wichtige Funktion.
- Schmutzwasserförderung: maximal 14.300 m³/h (4 m³/s) durch 6 Pumpen
- Regenwetterförderung: maximal 68.400 m³/h (18 m³/s) durch 4 Pumpen
Noch immer sind feinste Partikel, Schlammflocken, aber auch Öle und Fette im Abwasser enthalten. Um auch diese zu entfernen, wird das Abwasser auf rechteckige Becken aufgeteilt.
Weil das Wasser hier fast steht, können feinste Schmutzstoffe nach unten sinken und setzen sich am Boden ab. Fette und Öle schwimmen dagegen auf der Wasseroberfläche.
Den Schlamm am Boden (Primärschlamm) und den an der Wasseroberfläche (Schwimmschlamm) gilt es jetzt, aus dem Wasser zu entfernen. Dafür fahren zwei Räumschilde wie langsame Schneeschieber über den Boden bzw. an der Wasseroberfläche. Sie schieben den Schlamm am Ende des Beckens in einen Trichter, wo er nach unten in ein Rohr fällt. Der Schwimmschlamm von der Wasseroberfläche in eine Rinne geschoben.
Dieser Schlamm wird zur Energiegewinnung in den beiden Fauleiern genutzt.
- 3 Doppelbecken
- Größe: 57 x 16,8 x 2,25 m (Länge x Breite x Höhe)
- Absetzvolumen: 4.800 m³
- Verweildauer des Abwassers: 20 min bis 1,5 Stunden
- 3 Doppellängsräumer mit Boden- und Schwimmschlammschild
- Schlammanfall: ca. 2.500 m³/d
Zur Entfernung von Stickstoffen, die im Abwasser als Ammonium (aus Harnstoffen) vorliegen, sind zwei Prozesse - die Nitrifikation und Denitrifikation erforderlich. Diese beiden Schritte, finden abwechselnd im Belebungsbecken statt. Hier in der vorgeschalteten Denitrifikation wird der Stickstoffabbau aber noch einmal deutlich verbessert.
Die Bakterien brauchen zur Nahrungsaufnahme Sauerstoff. Hier in diesen Becken geben die Klärwerker den Mikroorganismen aber absichtlich keinen. Doch aus diesem Mangel machen sich die Bakterien nicht viel. Sie schnappen sich einfach den im Nitrat gebundenen Sauerstoff. Die Bakterien wandeln also Nitrat zu Sauerstoff und Stickstoff um. Der gasförmige Stickstoff entweicht dann in die Luft.
Chemische Formel:
Denitrifikation: NO3- + organische Kohlenstoffverbindungen (enthalten H+) -----> N2 + H2O
- 4 Doppelbecken
- Gesamtvolumen: 15.000 m³
- Wassertiefe: 3,85 m
- Rührwerke: 16
- Verweilzeit des Abwassers: ca. 1 Stunde
Kalkdosierstation:
Um den Mikroorganismen, die im Klärwerk "am Werk" sind, optimale Lebensbedingungen zu schaffen, muss das Wasser, damit es nicht zu sauer wird, bei Bedarf gekalkt werden.
Fällmittelstation:
Phosphate können hauptsächlich nur auf chemischem Weg entfernt werden. Dazu müssen die gelösten Phosphate in ungelöste feste Verbindungen umgewandelt werden. Damit das funktioniert, werden hier Metallsalze ins Wasser gegeben- genau dosiert, versteht sich. Diese setzen sich schließlich in Form von Phosphatverbindungen im Nachklärbecken ab und werden zusammen mit dem Überschussschlamm aus dem Abwasser entfernt.
Ethanolstation:
Zur Beseitigung von Stickstoff brauchen die Bakterien ausreichend Kohlenstoffverbindungen. Wenn davon nicht ausreichend im frischen Abwasser vorhanden ist, werden Kohlenstoffverbindungen (in Form von Ethanol) dem Abwasser zugegeben.
In den 6 Belebungebecken kommen die Bakterien richtig in Schwung. Insgesamt 20 Stunden verweilt das Abwasser in den Becken, die 7,50 Meter tief sind. Dabei atmen, ernähren und vermehren sich die Bakterien vor allem von den Stoffen, die dem Menschen in der Konzentration nicht gut tun würden.
Genau genommen "veratmen" die Bakterien die organischen Verbindungen und es entweicht Kohlendioxid in die Luft. Dazu benötigen die Bakterien Sauerstoff. Deshalb
unddamit sich die Mikroorganismen nicht am Boden absetzen, wird über tausende Belüftungsteller permanent Luft in das Wasser gepumpt - es sprudelt also die ganze Zeit ordentlich. Zusätzlich sorgen insgesamt 42 Rührwerke dafür, dass es im Becken nicht langweilig wird, das Wasser und die darin enthaltenen Bakterien also in Bewegung bleiben und ständig mit neuem Abwasser vermischt werden.
Zur Entfernung von Stickstoffen, die im Abwasser als Ammonium (Harnstoffe) vorliegen, sind zwei Prozesse - die Nitrifikation und Denitrifikation erforderlich. Diese beiden Schritte, finden hier abwechselnd statt.
Zunächst wird das Ammonium zu Nitrit (NO2) und danach das Nitrit zu Nitrat (NO3) oxydiert. Die eigentliche Arbeit leisten dabei wieder die Kleinstlebewesen, denen man ausreichend Raum, Sauerstoff und Zeit gibt (Nitrifikation).
Doch jetzt muss das Nitrat noch zu Stickstoff reduziert werden. Dabei sind wieder Bakterien am Werk, die unter sauerstoffarmen Bedingungen Nitrat zu Sauerstoff und Stickstoff umwandeln (Denitrifikation). Der gasförmige Stickstoff entweicht dabei in die Luft.
Damit diese beiden Vorgänge ständig im Wechsel stattfinden, werden die Becken wechselweise belüftet.
- 8 Umlaufschlaufenbecken
- Gesamtvolumen: 116.000 Kubikmeter
- Wassertiefe 7,50 m
- Fließweg: ca. 240 m
- Horizontalrührwerke (gesamt): 42
- Belüfterteller (gesamt): 9.648
- Verweildauer des Abwassers: bis zu 15 Stunden
Chemische Formeln:
- Kohlenstoffabbau: Organische Kohlenstoffverbindungen + O2 ----> CO2 + H2O
- Nitrifikation: NH3 + 2O2 ---> NO3- + H+ + H2O
- Denitrifikation: NO3- + organische Kohlenstoffverbindungen (enthalten H+) ----> N2 + H2O
Hier stehen mächtige Druckluftgebläse, die ordentlich Luft in die Belebungsbecken pusten. Die außerdem hier installierten Pumpen sorgen dafür, dass der Rücklaufschlamm über Rohre wieder zurück ins Belebungsbecken und der Überschussschlamm in die Schlammbehandlung kommt.
- Gebläsestation: 3 Turbogebläse mit 12.000 Nm³/h, 16.000 U/min, 355 kW regelbar
- Rücklaufschlammpumpen: 5 Propellerpumpen mit je 2.900 m³/h und 55 kW regelbar
Bevor das gereinigte Wasser wieder in die Elbe kann, muss es natürlich erst mal von dem Belebtschlamm getrennt werden. Dafür gibt es insgesamt 6 riesige, runde Nachklärbecken. Das Wasser kommt über Rohre in den Zulauf des Beckens an und fließt von der Mitte langsam nach außen.
Auf dem Weg dahin sinken die Belebtschlamm-Flocken zu Boden. Ein kreisender Räumer schiebt den abgesetzten Schlamm in die Mitte in einen Trichter. Von dort geht der meiste Schlamm als Rücklaufschlamm wieder zurück in die Belebungsbecken, wo die Mikroorganismen, die zahlreich im Schlamm zappeln, weiter ihre Arbeit verrichten können.
Ein kleiner Teil wandert als Überschuss-Schlamm in die Schlammbehandlung. Das so vom Belebtschlamm gereinigte Wasser fließt nun über Ablaufrohre und ein Gerinne in Richtung Messhaus.
- 6 Rundbecken
- Durchmesser der Becken: 48,50 m
- Beckenvolumen: je 8.800 m³
- Beckentiefe: 4,80 m
- Beckenfläche: 1.850 m³
- Gesamtfläche: 10.920 m²
- Rundräumer mit Bodenschild und Schwimmschlammrinne mit Paddelwerk
- Verweildauer des Abwassers: 2 bis 7 Stunden
Im Messhaus wird das gereinigte Wasser, das aus dem Klärwerk in die Elbe fließt, rund um die Uhr online Überwacht. Daneben werden automatisch entnommene Wasserproben täglich im Labor analysiert. Diese Untersuchungen dienen der Erfolgskontrolle über den gesamten Klärprozess.
mittlere Ablaufkonzentrationen:
- BSB5: 7 mg/l
- CSB: 48 mg/l
- NH4-N: 2,4 mg/l
- Nges: ca. 9 mg/l (in dem Zeitraum, in dem der Grenzwert von 13 mg/l einzuhalten ist)
- Pges: 0,8 mg/l
Jetzt muss das gereinigte und geklärte Wasser nur noch zurück in die Elbe. dafür gibt es einen 275 Meter langen Kanal, der das Wasser bis zur Flusssohle der Elbe führt. Weil das Wasser dabei bergab fließt, kann man hier die Wasserkraft zur Energiegewinnung nutzen. Das Wasser strömt dabei durch eine Turbine.
Ein angeschlossener Generator erzeugt Strom, der im Klärwerk genutzt wird. Auch wenn es nur ein Bruchteil des eigenen Energiebedarfes ist, dieser Strom ist besonders umweltfreundlich.
- Energieerzeugung: 581.000 kWh /a (ca 1.620 kWh/d)