ARA Zwingen
Die ARA Zwingen wurde im Jahr 1977 in Betrieb genommen. Seither wurde die Kläranlage laufend erweitert und modernisiert, um den zunehmenden Anforderungen an die Abwasserreinigung gerecht zu werden.
Die ARA Zwingen behandelt die Abwässer von etwa 26‘000 Einwohnern aus den 15 Verbandsgemeinden. Jährlich werden in der Kläranlage Zwingen ca. 4 Mio. m3 Abwasser gereinigt.
Das Abwasser gelangt aus den Gemeinden über das Verbandskanalisationsnetz zur Kläranlage. In der mechanischen Reinigungsstufe wird der grösste Teil der festen Grob- und Schmutzstoffe eliminiert. In der nachfolgenden biologischen Reinigungsstufe werden die organischen Abwasserinhaltsstoffe von Mikroorganismen abgebaut und somit aus dem Abwasser entfernt. Auch die Umwandlung des fischtoxischen Ammoniums in unbedenklichen Nitrat-Stickstoff erfolgt durch die Mikroorganismen nahezu vollständig. Parallel zu den biologischen Prozessen wird durch den Einsatz von Fällmitteln der grösste Teil der Phosphate chemisch aus dem Abwasser entfernt.
Aus dem bei der Abwasserreinigung anfallenden Klärschlamm entsteht in der Schlammbehandlung Faulgas, das im Blockheizkraftwerk energetisch verwertet wird. Mit der dabei produzierten Energie werden der gesamte Wärmebedarf und ca. 70% des Strombedarfs der ARA Zwingen gedeckt.
Das Abwasser der Verbandgemeinden gelangt über die Kanalisation im freien Gefälle zur ARA Zwingen. Bei starken Regenereignissen fliessen bis zu 3‘000 l/s zur Kläranlage. Da der Zulauf der ARA auf den doppelten Trockenwetteranfall, also 400 l/s begrenzt ist, wird Abwasser, welches nicht der Kläranlage zugeführt werden kann, mittels dem Lochsiebrechen mechanisch grob gereinigt und im Mischwasserbecken zwischengespeichert resp. dem Vorfluter zugeführt.
Das Mischwasserbecken auf der ARA verfügt über ein Nutzvolumen von 820 m3 und dient der Speicherung des Abwassers, welches bei einem Niederschlagsereignis aufgrund der Zuflussbegrenzung nicht direkt behandelt werden kann. Sobald nach dem Ende des Regenereignisses wieder ausreichende hydraulischen Kapazitäten zur Verfügung stehen, wird das zwischengespeicherte Abwasser aus dem MWB in den Zulauf der Kläranlage gepumpt.
Der zweistrassige Harken-Umlaufrechen, der über einen Stababstand von 12 mm verfügt, entfernt Grobstoffe wie Holz, Wattestäbchen, Hygieneartikel etc. aus dem Abwasserstrom. Das entfernte Rechengut wird mittels Schwemmrinne den beiden Rechengutwaschpressen zugeführt.
Das mittels Grobrechenanlage vorgereinigte Abwasser wird mit vier trockenaufgestellten Pumpen, die im Normalbetrieb eine Fördermenge von jeweils bis zu 100 l/s aufweisen, der nachfolgenden Feinrechenanlage zugeführt.
Mit dem Lochblech-Umlaufrechen werden sowohl Störstoffe mit einem Durchmesser von bis zu 6 mm, als auch langfaseriges Material, welches zuvor die Grobrechenanlage passiert hat, aus dem Abwasserstrom entfernt. Wie beim Grobrechen auch, wird das entfernte Rechengut mittels Schwemmrinne zu den Rechengutwaschpressen transportiert.
In den beiden Rechengutwaschpressen (WAP) werden die am Rechengut haftenden organischen Feststoffe mittels Rührwerk abgeschlagen und dem Abwasserstrom zurückgeführt. Das gewaschene Rechengut wird mittels einer in der Sohle der WAP installierten Schnecke gepresst, geruchsarm abgesackt und in zwei Mulden zur Entsorgung bereitgestellt.
Mit dem Abwasser gelangt ebenfalls Sand, welcher durch Regen in die Kanalisation gespült wird, zur Kläranlage. Zum Schutz der installierten Aggregate wird der Sand im Sandfang entfernt. Darüber hinaus werden ebenfalls Fette, welche an der Oberfläche schwimmen, im Fettfang eliminiert und anschliessend direkt der Schlammfaulung zugeführt.
Das Sand-Wassergemisch aus dem Sandfang wird dem Sandwäscher zugeführt. Mittels eines Rührwerks wird das ausgeschwemmte organische Material vom Sand abgetrennt und in den Ablauf des Sandfangs zurückgeführt. Der im Sandwäscher abgesetzte Sand wird mit Betriebswasser gereinigt und durch eine Austragsschnecke in die Mulde abgeworfen.
Im Vorklärbecken wird der Abwasserstrom verlangsamt, so dass in der Folge partikuläre Abwasserinhaltsstoffe sedimentieren können. Der sogenannte Primärschlamm wird mittels Schildräumern in die zuflussseitigen Schlammtrichter geschoben und von dort aus der Schlammbehandlung zugeführt.
In der zweiten Stufe, der biologischen Reinigungsstufe, wird das Abwasser in zwei Belebungsbecken biologisch gereinigt. Die im mechanisch gereinigten Abwasser enthaltenen nicht absetzbaren Schmutzstoffe dienen als Nahrung für zahlreiche Mikroorganismen, die den Reinigungsprozess bewirken, in dem sie unter Sauerstoffzufuhr die Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen soweit abbauen, dass sie für die Gewässer keine Belastung mehr darstellen.
Die Gebläsestation, bestehend aus gesamthaft fünf Gebläsen, erzeugt die Druckluft, mit der die Sauerstoffzufuhr der Belebungsbecken sichergestellt wird. Der sehr energieintensive Prozess ist für etwa ein Drittel des Gesamtstromverbrauch der ARA Zwingen verantwortlich.
Das Gemisch aus Belebtschlamm und gereinigtem Abwasser wird weiter in die vier Nachklärbecken geleitet. In diesen setzt sich der Belebtschlamm am
Boden ab und das gereinigte Abwasser fliesst via Überfallkanten in die Birs. Der Schlamm am Boden der Nachklärbecken wird mittels Räumeinrichtungen teilweise als Rücklaufschlamm abgezogen und in
die Belebungsbecken gefördert. Der überschüssige Schlamm wird in den Zulauf der Vorklärbecken geleitet. Aus den Vorklärbecken wird er als Frischschlamm in die Schlammbehandlung
gepumpt.
Das Rücklaufschlammhebewerk, bestehend aus zwei parallelen Förderschnecken, dient der Rückführung des in den Nachklärbecken sedimentierten Schlammes in die beiden Belebungsbecken, mit dem Ziel, eine konstante Biomassekonzentration in den Becken sicherzustellen.
In den zwei Belebungsbecken wird parallel zu den biologischen Prozessen zusätzlich durch die Zugabe eines Fällmittels (dritte Reinigungsstufe, die
chemische Stufe) der grösste Teil der Phosphate, die nebst Nitraten als Dünger für Wasserpflanzen und Algen wirken, an den Belebtschlamm gebunden und so aus dem Abwasser eliminiert.
Der täglich aus dem Vorklärbecken abgezogene Frischschlamm wird zur Vermeidung von Verstopfungen der Schlammleitungen durch Haare, Wattestäbchen sowie andere Fremdkörper, welche die beiden Rechenanlagen passiert haben, in der Strainpresse gesiebt.
Der gesiebte Frischschlamm wird vor der Behandlung in der Schlammfaulung von einem Trockensubstanzgehalt von ca. 3 % auf etwa 6 % eingedickt. Somit wird einerseits die zu erwärmende Schlammmenge halbiert, anderseits die Aufenthaltszeit des Schlammes in der Faulung verdoppelt.
Der voreingedickte Frischschlamm wird während mindestens 20 Tagen bei Temperaturen von etwa 38 °C im Faulraum ausgefault. In dem luftdicht abgeschlossenen Faulraum bauen Methanbakterien
etwa
ein Drittel des Schlamms ab. Dabei entsteht Klärgas, eine Mischung aus ca. 65% Methan und 35% CO2.
Der ausgefaulte Schlamm wird in den Stapel gepumpt, in dem er zwischengelagert und statisch voreingedickt wird. Das dabei abgezogene Prozesswasser wird wieder den Belebungsbecken zugeführt.
Bevor der Schlamm der Entsorgung zugeführt wird, wird dieser maschinell entwässert, um einerseits die zu transportierende Schlammmenge, andererseits die Entsorgungskosten zu reduzieren. Bei der Schlammentwässerung werden dem Schlamm Flockungshilfsmittel zudosiert, die den Abtrennvorgang unterstützen.
Der auf einen Trockensubstanzgehalt von ca. 30 % entwässerte Schlamm wird mit der Schlammförderanlagen in zwei Mulden verteilt und anschliessend einer externen Klärschlammverbrennung zugeführt.
Das beim Faulprozess entstehende Klärgas wird im Gasspeicher gesammelt und zur Erzeugung von Strom und Wärme im Blockheizkraftwerk genutzt.
Das Blockheizkraftwerk (BHKW) besteht aus einem Gasmotor, einem Generator und einem Wärmetauscher. Das produzierte Klärgas wird im Gasmotor verbrannt, welcher den Generator antreibt. Der produzierte Strom reicht aus, um mehr als 70% des Gesamtstromverbrauchs der Kläranlage zu decken. Mit der Abwärme aus dem BHKW kann gar der gesamte Wärmebedarf der Kläranlage gedeckt werden.
Grundsätzlich wird der gesamte Wärmebedarf durch die Abwärme des BHKW gedeckt. Bei einem sehr hohen Wärmebedarf sowie bei einem Überschuss an Faulgas kann dieses ebenfalls in der Heizungsanlage der ARA verwertet werden.
Für die Brauchwasserversorgung der ARA wird in erster Linie Grundwasser verwendet. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, sowohl gereinigtes Abwasser als auch Trinkwasser zu verwenden. Der erforderliche Betriebsdruck von ca. 6 bar wird über die mit drei Pumpen ausgestattete Druckerhöhungsanlage mit nachgeschaltetem Filter sichergestellt.
Zwecks Reduktion von Geruchsemmissionen wird die Abluft diverser Aggregate, wie beispielsweise der beiden Rechenanlagen und der Schlammvorbehandlung, sowie diverser Gebäude lokal gefangen und im Biofilter gereinigt.
Die beladene Abluft wird in den Boden des Biofilters eingeblasen und durchströmt gleichmässig die Biomasse, welche hauptsächlich aus Heidekraut besteht. Die auf dem Heidekraut lebenden Bakterien und Mikroorganismen nutzen die Luftschadstoffe als Nahrung und oxidieren diese biologisch.