Technologie

Belebungsbecken 1
Das Rohabwasser gelangt zuerst in das Belebungsbecken 1 (BB 1). Beim BioTopp-System findet hier der Kohlenstoffabbau, die Denitrifikation und unter optimalen Bedingungen auch eine biologische Phosphat-Elimination statt.
Hinweis: Am Ende der Belüftungsphase sind Sauerstoffkonzentrationen von 0 mg/l aufgrund der sehr hohen Belebtschlamm-Konzentration (im eingefahrenen Zustand nahezu 1000 ml/l und ca. 12 g TS/l) möglich.

Rechenrohr
Im Belebungsbecken 1 befindet sich ein Rechenrohr mit senkrechten Schlitzen, das als «Rechen» bezeichnet wird. Das Rechenrohr enthält einen Luftheber, auch bekannt als Mammutpumpe, der während des Belüftungszyklus das Abwasser aus dem Belebungsbecken 1 in das Belebungsbecken 2 (BB 2) fördert. Durch den Rechen werden grobe Partikel zurückgehalten und nach und nach durch die Scherkräfte der Wasserwalze mechanisch zerkleinert und biologisch abgebaut. Falls nicht abbaubare Stoffe wie Plastikteilchen (die eigentlich nicht in den Zulauf der Kläranlage gelangen sollen) auftreten, können diese bei Bedarf von der Oberfläche des Belebungsbeckens 1 abgeschöpft werden. Diese Stoffe beeinträchtigen den biologischen Abbauprozess nicht. Das Rechenrohr ist am Boden fest verschlossen und ragt 0,1 m über den maximalen Wasserspiegel hinaus. Dadurch muss das eintretende Abwasser zwingend durch die Schlitze fließen. Die Schlitze des Rechenrohrs werden kontinuierlich von der Wasserwalze, die durch den Belüftungsvorgang erzeugt wird, freigespült.
Beschickung
Die Förderdauer des Beschickungs-Lufthebers ist so gewählt, dass das komplette gepufferte Abwasser in die Belebung 2 gepumpt wird. Dadurch sinkt der angestiegene Wasserspiegel in der Kammer 1 bis zum Minimum ab, das durch die Schlitze des Rechenrohres bestimmt wird. Sobald der minimale Wasserstand erreicht ist, erfolgt der automatische Übergang zum nächsten Programmschritt durch die integrierte Druck- und Wasserstands Messung.

Belebungsbecken 2
Im Belebungsbecken 2. findet die Nitrifikation, der Kohlenstoff-Restabbau, der Klarwasserabzug und der Überschussschlammabzug statt. Die Einstellung der Belüftungszeit erfolgt so, dass der Sauerstoffgehalt am Ende des Belüftungsintervalls deutlich mehr als 2,0 mg/l aufweist. Die Belebtschlamm-Konzentration beträgt im eingefahrenen Zustand zwischen 300 ml/l und 600 ml/l. Anhand der Eintauchtiefe der Überschussschlammpumpe kann die optimale Belebtschlamm-Konzentration eingestellt werden.
Tipp: Bei Anlage mit einer generell niedrigen Auslastung empfiehlt sich zur energetischen Optimierung eine niedrige Belebtschlamm-Konzentration. Bei Anlagen mit einer hohen Auslastung oder sogar Überlastung empfiehlt sich eine hohe Belebtschlamm-Konzentration.
Rückführung
Die Rückführung von Belebungsbecken 2 in das Belebungsbecken 1 erfolgt mit einem Luftheber. Diese Rückführung hat die Aufgabe das im Belebungsbecken 2 nitrifizierte Abwasser für die Denitrifikation in Belebungsbecken 1 zurückzuführen.
Klarwasserabzug
Bei Erreichen des maximalen Wasserspiegels im Belebungsbecken 2 beendet die Schwimmer-Niveausteuerung automatisch den Belebungszyklus und leitet den Klarwasserzyklus ein. Im Klarwasserzyklus wird zunächst das Belebungsbecken 2 intensiv belüftet. Dadurch werden die Schmutzstoffe, die in das Belebungsbecken 2 beschickt wurden, abgebaut und nitrifiziert. Anschließend erfolgt die 60-minütige Sedimentationsphase. Dabei sinkt der Belebtschlamm ab und es bildet sich eine Klarwasserschicht aus. Nach Abschluss dieser Phase wird das gereinigte Abwasser mittels einer Abzugsvorrichtung (Luftheber oder Tauchpumpe) in die Probenahmevorrichtung gefördert, von wo es frei abfließt. Die Ansaugöffnungen der Abzugsvorrichtung sind so angeordnet, dass der Sicherheitsabstand zum Schlammspiegel eingehalten und Schwimmschlamm zurückgehalten wird.
Nach dem Abzug des Klarwassers überprüft die Steuerung den Wasserstand. Wenn das Klarwasser aufgrund einer Störung nicht abgezogen wurde, erfolgt ein akustischer und optischer Hochwasseralarm und der Klarwasserzyklus wird erneut durchlaufen.
Eco-Ferienbetrieb
Pro Tag wird bei normalem Abwasseranfall das gereinigte Abwasser, je nach Abwasseranfall etwa ein- bis viermal abgezogen. Sollte an zwei Tagen kein Klarwasserzyklus erfolgen, schaltet die Anlage automatisch auf Schwachlastbelüftung um («ECO-Ferienbetrieb»). Beim darauffolgenden Zyklus stellt sich wieder die normale Betriebsbelüftung ein.
Schlammvererdung
Der beim BioTopp-Verfahren anfallende aerob stabilisierte Überschussschlamm (keine Geruchsbelästigung!) wird in den nachgeschalteten Vererdungsbecken entwässert und getrocknet. Das Vererdungsbecken besteht aus zwei Kammern mit einer Drainageschicht aus Splitt und der aktiven Filterschicht aus Pflanzenkohle (ca. 10 bis 20 mm).
Steigt im Belebungsbecken 2 das Schlammvolumen über 600 ml/l, so wird der aerob stabilisierte Überschussschlamm automatisch alle 3 Tage um 24:00 Uhr auf eines der zwei Vererdungsbecken gepumpt. Der Schlamm wird je nach Auslastung und Schlammanfall für 3 bis 12 Monate auf eines der Vererdungsbecken beschickt. Ist das Füllvolumen etwa zur Hälfte erreicht, wird die Beschickungseinrichtung auf das nächste Vererdungsbecken gedreht.
Das anfallende Sickerwasser fließt zurück in den Zulauf der BioTopp-Anlage und durchläuft die biologische Reinigung erneut. Somit kann keine Kontamination nach außen erfolgen.
Der Schlamm wird durch Verdunstung und Versickerung entwässert und biologisch zu Humusboden abgebaut (mineralisiert). Zudem führen Witterungseinwirkung und biologische Aktivität zu einer Entkeimung des Schlammes. In der Regel fällt pro Einwohner und Jahr nicht mehr als ca. 1 bis 4 kg getrocknete Klärschlammerde an.
Schlammentsorgung und Verwertung
Obwohl getrocknete Schlammerde aus Hauskläranlagen in der Regel gering belastet ist und Schadstoffgrenzwerte unterschreitet, sind die umfassenden Pflichten zur Dokumentation und zur Klärschlammanalyse gemäß Düngemittel- und Klärschlammverordnung auch für Kleinkläranlagen-besitzer Plicht. Dies macht die bodenbezogene Schlammverwertung kostenintensiv und damit i.d.R. nicht wirtschaftlich.
Der gesetzlichen Andienungspflicht an die Gemeinde (konform mit WHG, AbfKlärV, KrWG) kann auch nachgekommen werden, indem die getrocknete Klärschlammerde in den Hausmüll gegeben wird. Aufgrund der vernachlässigbaren Mengen (ca.1 kleiner Eimer pro Haushalt im Jahr) ergeben sich bei diesem Entsorgungsweg keine unnötigen Umweltbelastungen und Kosten (z.B. Abfuhr durch Saugwagen).
Der optimal ökologische Weg ist die Entsorgung über Ihren Wartungsservice, der die Klärschlammerde für Sie, beim nächstgelegenen Gruppenklärwerk zur stofflichen und thermischen Verwertung (Monoverbrennung und potentiell Phosphorrückgewinnung) ohne große Umstände abgeben kann.
Hinweis: Die Klärschlammerde ist der weitestgehend mineralisierte und getrocknete (<10% Feuchte) Klärschlamm aus dem BioTopp-Belebungsverfahren, das mit einem sehr hohen Schlammalter arbeitet (Schlammstabilisierung). Im Gegensatz zu Rohschlamm (Fäkalschlamm) oder nicht stabilisiertem Schlamm, bedarf sie keiner weiteren Behandlung auf einer kommunalen Kläranlage.
Ablauffiltration
Um eine hohe Betriebssicherheit und Gütequalität für die Wasserwiederverwendung zu erreichen, wird der biologischen Reinigung eine Ablauffiltration nachgeschaltet. Die Ablauffiltration arbeitet nach dem Prinzip von vertikal durchflossen Raum- und Bodenfiltern. Sie hat den Zweck, die abfiltrierbaren Stoffe und die Trübung zu reduzieren, um eine effiziente UV-Hygienisierung zu erzielen. Außerdem dient die Ablauffiltration zum Schutz, des Nachgeschalteten Brauchwassertanks und des Gewässers vor möglichen Störungs- und Havarie Ereignissen.
UV-Hygienisierung
Das biologisch gereinigte und filtrierte Abwasser wird über die Drainage der Ablauffiltration in den Zulauf des Brauch- und Vorlagetanks geleitet. Der Zulauf des Brauchwassertanks ist mit einem Grundrohr und einem Zulaufdiffusor ausgestattet, damit sich dort keine hydraulische Durchmischung ergibt. Von dort wird das filtrierte Abwasser zu UV-Hygienisierung gepumpt. Die Pumpe und die UV-Lampe sind auf eine Strahlungsintensität von 400 J/m² bemessen. Das hygienisierte Abwasser fließt dann über eine schwimmende Rücklaufleitung auf die Oberfläche des Brauch- und Vorlagetanks – es ergibt sich somit eine Schichtung von hygienisiertem und nicht hygienisiertem gereinigtem Abwasser. Das Vorlagevolumen im Tank ist so bemessen, dass mindestens ein kompletter Klarwasserabzug gepuffert werden kann. Außerdem ist die Förderleistung so bemessen, dass das gereinigte und filtrierte Abwasser zwingend mindestens einmal die UV-Hygienisierung durchläuft. In der Praxis durchläuft das gereinigte Abwasser sogar mehrmals die UV-Röhre, was eine besonders intensive Hygienisierung bewirkt.
Wasserwiederverwendung
Im Brauchwasser-Speichertank kann eine Tauch- oder Saugpumpe mit einer schwimmenden Entnahme für die Wasserwiederverwendung installiert werden. Die begrenzte Entnahmetiefe wird so installiert, dass eine Kurzschlussströmung mit dem Filtratwasser vermieden wird. Der größere Teil (ca. 2/3 des Volumens) stehen für die Wasserwiederverwendung zur Verfügung.