Klärwerk Hamburg: Abwasserbehandlung auf höchstem Niveau

Illuminierte Faultürme bei Nacht

Das Klärwerk Hamburg als zentrale Hamburger Abwasserbehandlungsanlage entstand stufenweise ab 1955, zunächst auf der künstlich aufgeschütteten Elbhalbinsel Köhlbrandhöft. 1988 wurde dann mit der Inbetriebnahme einer zusätzlichen biologischen Reinigungsstufe auf der Dradenau die weitergehende Abwasserreinigung umgesetzt. Beide Anlagen sind durch eine in 80 Meter Tiefe die Elbe unterquerende, 2,3 Kilometer lange Leitung, einen sogenannten Düker, miteinander verbunden. Bei Trockenwetter fließen dem Klärwerksverbund pro Sekunde durchschnittlich vier bis fünf Kubikmeter Abwasser zu. Bei starken Niederschlägen kann sich dieser Zufluß auf bis zu 19 Kubikmeter pro Sekunde erhöhen. Im Jahresdurchschnitt werden rund 150 Millionen Kubikmeter Abwasser gereinigt. Das Klärwerk Hamburg hat eine Belastung von rund 2,9 Millionen Einwohnerwerten. Dieser Wert setzt sich zusammen aus der Zahl der angeschlossenen Einwohner und der Belastung aus Industrie und Gewerbe.

Abwasserbehandlung im Klärwerk Hamburg: mechanische Reinigung

Bei der mechanischen Behandlung im Klärwerksteil Köhlbrandhöft lässt sich mit 20 bis 30 Prozent bereits ein Großteil der im Abwasser enthaltenen Schmutzfracht entfernen.

Rechenanlage

Im ersten Reinigungsschritt durchläuft das Abwasser eine Rechenanlage, in der die Grobstoffe zurückgehalten werden. Das entstehende Rechen- und Siebgut - im Jahr rund 7.000 Tonnen - wird mithilfe von Pressen entwässert und zusammen mit dem Klärschlamm thermisch verwertet.

Sandfang

Im Sandfang wird die Fließgeschwindigkeit so gering gehalten, dass der mitgeführte Sand nebst anderen schwereren Stoffen absinkt. Bei trockenem Wetter fallen pro Tag durchschnittlich drei bis vier Tonnen, bei starken Niederschlägen zum Teil über 20 Tonnen Sandfanggut an. Das Material - rund 2.000 Tonnen jährlich - wird gewaschen und größtenteils als Füllsand im Baugewerbe wiederverwendet.

Vorklärung

An den Sandfang schließen sich die Vorklärbecken an. Hier ist die Fließgeschwindigkeit gerade so groß, dass sich die restlichen Feststoffe je nach spezifischem Gewicht auf den Beckenböden absetzen oder aufschwimmen können. So entsteht Primärschlamm, der abgetrennt, gesiebt, in Eindickern grob entwässert und in die Faulung gegeben wird.

Abwasserbehandlung im Klärwerk Hamburg: biologische Reinigung
Belebungsbecken

Ziel der biologischen Reinigung ist es, die im Abwasser enthaltenen Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen auf natürliche Art und Weise abzubauen. Dieser Vorgang erfolgt durch Mikroorganismen im Rahmen ihrer Stoffwechselprozesse. Hierfür werden große Mengen an zusätzlichem Sauerstoff benötigt, die in den Belebungsbecken ins Abwasser eingebracht werden. Während der Abbauprozesse bilden die Mikroorganismen einen flockigen, absetzbaren Belebtschlamm.

Abbau von Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen

Mikroorganismen, die Stickstoffverbindungen zersetzen können, vermehren sich sehr viel langsamer als diejenigen, die auf den Abbau von Kohlenstoffverbindungen spezialisiert sind. Um beide Prozesse möglichst optimal gestalten zu können, lässt man sie deshalb im Klärwerk in weitgehend getrennten Stufen ablaufen. So erfolgt der Abbau von Kohlenstoffverbindungen überwiegend im Klärwerksteil Köhlbrandhöft, der von Stickstoffverbindungen dagegen in den Belebungsbecken des Klärwerkteils Dradenau.

Nachklärung

Die Abtrennung des Belebtschlamms vom Abwasser erfolgt in den Nachklärbecken - der zweiten und zugleich letzten Stufe der biologischen Abwasserbehandlung. Als Rücklaufschlamm wird er mit dem mechanisch vorbehandelten Abwasser gemischt und erneut in die Belebungsbecken geleitet. Durch ständige Vermehrung der Mikroorganismen entsteht ein Überschuss an Schlamm, der abgezogen, eingedickt und in die Faulung gegeben wird.

Abwasserbehandlung im Klärwerk Hamburg: Nährstoffelimination
Phosphatfällung

Phosphor wird aus dem Abwasser im Klärwerk Hamburg durch chemische Fällung entfernt. Dies geschieht durch Einbringen von Eisensalzen vor der biologischen Reinigung. Mit den im Abwasser vorhandenen Phosphatsalzen bilden sich unlösliche Flocken, die sich zusammen mit dem Belebtschlamm abtrennen lassen. Das gereinigte Abwasser wird dann in den Köhlbrand und damit in die Elbe eingeleitet. Die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Grenzwerte werden zum Teil deutlich unterschritten.

Zentratbehandlung

Das bei der Schlammentwässerung anfallende Schlammwasser - auch Zentrat genannt - macht trotz des relativ kleinen Volumenstroms etwa 30 Prozent der Stickstoffbelastung im Zulauf der biologischen Reinigung aus. Daher wird dieser Teilstrom durch das eigens von der Hamburger Stadtentwässerung entwickelte "Store and Treat"-Verfahren biologisch behandelt. Das Besondere ist die Kombination der Prozesse Speichern und Behandeln in einem Becken. Effizient und wirtschaftlich können im Klärwerksverbund so zusätzlich rund 3.500 Kilogramm Stickstoff pro Tag eliminiert werden, was die Ablaufwerte des gereinigten Abwassers in die Elbe signifikant verbessert. Dieses so genannte SAT-Verfahren kann auch auf anderen Kläranlagen zur kostengünstigen Behandlung von hochkonzentrierten Schlamm-/Zentratwässern oder Teilströmen eingesetzt werden.