Die Abwasserreinigung wird in drei Schritten durchgeführt:
1. Mechanische Abwasserbehandlung mit den Anlagenteilen Feinstrechen, Sand- und Fettfang,
Vorklärung
2. Biologische Abwasserbehandlung mit den Anlagenteilen anaerobe Vorstufe und
Belebungsbecken
3. Chemische Abwasserbehandlung mit der Fällmittelstation
Unmittelbar vor der Kläranlage ist am Regenüberlaufbecken das bestehende Zulaufpumpwerk.
Von hier wird das Abwasser mittels Kreispumpen (2 Pumpen + 1 Reserve) und Druckleitung der höher gelegenen Kläranlage zugefördert.
Grobstoffe im Abwasser behindern den Betriebsablauf einer Kläranlage (z.B. Verstopfen der Pumpen) und verschlechtern die Klärschlammqualität.
Aus diesem Gund werden die Grobstoffe auf der Kläranlage Knetzgau mit einem Feinrechen (Spaltbreite = 5 mm) maschinell entfernt.
Zum Schutz vor Witterungseinflüssen und zur Verhinderung von Geruchsemissionen ist dieses Anlagenteil zusammen mit dem Sand- und Fettfang in einem separaten Gebäude integriert.
Die organischen Anteile vom Rechengut werden mit einer Rechengutwäsche ausgewaschen und in das Abwasser zurückgegeben.
Das verbleibende Rechengut wird gepresst und in einen Container abgeworfen.
Sand im Abwasser führt zu erhöhtem Verschleiß an Pumpen und Rohrleitungen und kann durch Ablagerungen auch den Klärbetrieb erheblich stören.
Aus diesem Grund wird der Sand durch den sog. gelüfteten Sand- und Fettfang aus dem Abwasser entnommen.
Die aus Edelstahl hergestellte Anlage besteht aus einer Sandkammer und einer danebenliegenden Fettabscheidekammer. Der Sand setzt sich aufgrund seines Eigengewichtes auf der Sohle der Sandkammer ab und wird über Förderschnecken aus dem Abwasser ausgetragen.
In der anschließenden Sandwaschanlage werden die organischen Bestandteile abgespült, damit der Sand auf gemeindlichen Baustellen wieder eingebaut werden darf.
Der gereinigte Sand wird in einen Container abgeworfen.
Nachdem Fett leichter ist als Wasser, schwimmt das Fett in der strömungsberuhigten Fettkammer oben auf.
Das Fett wird mit einem Räumpaddel abgezogen und konzentriert mit einer Exzenterschneckenpumpe unmittelbar vor den Rechen gefördert.
Aufgrund der geringen Fließgeschwindigkeit können sich in der Vorklärung (Aufenthaltszeit = 22 min) langsam absinkende Feststoffe vom Abwasser trennen.
Der anfallende Schlamm wird abgezogen und mit dem bestehenden Schlammpumpwerk in die beiden offenen Schlammstapelräume gegeben.
Das mechanisch vorgereinigte Abwasser fließt durch die anaerobe Vorstufe in die Belebungsbecken.
In dieser Reinigungsstufe bauen Kleinstlebewesen, z.B. Beakterien, die gelösten und feinzerteilten organischen Schmutzstoffe des zugeführten Abwassers durch entsprechend gesteuerte Verfahrensabläufe ab. Die verschiedenen Abwasserinhaltssoffe können so eliminiert werden.
Zur Vermeidung von Blähschlamm und zur Verbesserung der biologischen Phosphatausscheidung ist eine anaerobe Vorstufe vorgesehen.
Die beiden bisherigen Belebungsbecken wurden zur anaeroben Zone umgestaltet. In den beiden hintereinander durchflossenen Becken speichern spezielle Bakterienstämme das Phosphat. Die phosphathaltigen Bakterien werden schließlich als Überschussschlamm abgezogen. Der Rücklauf aus dem Nachklärbecken wird in den Zulauf der anaeroben Becken zugegeben.
Die verbesserte biologische Phosphatausscheidung hat mehrere Vorteile:
Der biologische Teil der Kläranlage Knetzgau wurde als Belebungsanlage ausgeführt. Als Verfahren wurde die vorgeschaltete Denitrifikation gewählt, die als Kaskadendenitrifikation betrieben wird.
Im Belebungsbecken werden durch spezielle Bakterienstämme die Kohlenstoffverbindungen und Ammonium im Nitrifikationsteil abgebaut. Dabei wird Ammonium zunächst zu Nitrit und dann zu Nitrat umgewandelt. Der notwendige Sauerstoff für diesen natürlichen Prozess wird durch die tiefliegende feinblasige Flächenbelüftung eingetragen.
In der Denitrifikationskaskade wird das zwischenzeitlich im Wasser gelöste Nitrat zu gasförmigem Stickstoff abgebaut und in die Atmosphäre abgegeben. Auch hierfür sind Mikroorganismen verantwortlich, die nur unter sauerstoffarmen Bedingungen Nitrat zu Sauerstoff und Stickstoff umwandeln. Rührwerke in der belüftungsfreien Denitrifikationszone verhindern, dass sich Schlamm absetzen kann.
Die Belebungsbecken wurden als Rechteckbecken ausgeführt. Das Beckenvolumen wird auf zwei Straßen aufgeteilt, die parallel beschickt werden. Jede Straße hat eine Denitrifikationskaskade und drei sog. Wechselkaskaden, die zur Denitrifikation oder Nitrifikation je nach Belastung der Kläranlage verwendet werden können. In den Wechselkaskaden sind daher Belüftung und Rührwerke eingebaut.
Die Hauptquelle der Phosphorbelastung unserer Gewässer ist kommunales Abwasser. Wenn zu viel vom Pflanzennährstoff Phosphor in die Gewässer eingetragen wird, nimmt das Algen- und Pflanzenwachstum überhand.
Durch die bakterielle Zersetzung der abgestorbenen Pflanzenmasse entsteht ein Mangel an gelöstem Sauerstoff, so dass Fischsterben ausgelöst werden kann. Um diesem Missstand vorzubeugen, ist der Phosphatanteil im Abwasser zu reduzieren.
Neben der bereits oben erläuterten biologischen Phosphatentnahme wird auf der Kläranlage Knetzgau das Phosphat auch auf chemischem Weg entfernt. Hierzu wurde eine Fällmittelstation, bestehend aus einem doppelwandigem Fällmitteltank und einer Dosierstation, errichtet. Bei der chemischen Elimination werden die Phosphate in schwer lösliche Eisenverbindungen überführt. Aufgrund des höheren Gewichtes als Wasser setzen sich diese Eisenverbindungen ab und können mit dem Schlamm aus dem Abwasser entnommen werden.
Nach der biologischen Reinigung werden die Bakterien als Belebtschlammflocken vom gereinigten Abwasser getrennt.
Nachklärbecken arbeiten physikalisch wie die Vorklärbecken, d.h. der Belebtschlamm setzt sich ab, während das gereinigte Abwasser über eine gezahnte Schwelle abläuft.
Das Nachklärbecken wurde als horizontal durchflossenes Rundbecken ausgeführt. Der Zulauf erfolgt über eine Dükerleitung in die Mitte des Nachklärbeckens. Der abgesetzte Schlamm wird mit einem Räumschild zur Beckenmitte geschoben und von dort über eine Dükerleitung und das Rücklaufpumpwerk in das Belebungsbecken zurückgefördert. Ein Teil des Schlamms wird kontinuierlich abgezogen und auf Schlammspeicher zur Lagerung und Entwässerung gepumpt.
Das täglich auf der Anlage anfallende Schlammwasser wird nicht sofort der Anlage wieder zugeführt, sondern in den beiden ehemaligen Nachklärbecken gespeichert und in Zeiten geringerer Belastung der Kläranlage wieder zugegeben.
Der Ablauf wird über die ehemalige Rücklaufschlammpumpe der anaeroben Stufe zugeführt.
Bevor das gereingte Wasser in den Main fließt, wird die Wassermenge im Messschacht (induktive Durchflussmesseinrichtung) kontinuierlich registriert und aufgezeichnet. Zur Probeentnahme wurde zusätzlich ein Messschrank angeordnet.
Die Messwerte werden benötigt, um die wasserrechtlichen Einleitungswerte zu überprüfen und die Abwasserabgabe festsetzen zu können.
Zur Versorgung der Belebungsbecken mit Druckluft sind Verdichter notwendig. Diese sind in der Gebläsestation untergebracht.
Zusätzlich wird für die Sandwaschanlage wegen des hohen Wasserverbrauchs eine Versorgung mit gereinigtem Abwasser aus der Kläranlage aufgebaut. Damit wird unnötige Grundwasserentnahme vermieden.
Im Maschinenhaus sind der Feinstrechen, die Waschanlage, das Sandfanggebläse, die Rechengutcontainer, die Sandcontainer, der Sand- und der Fettfang untergebracht.
Der anfallende Klärschlamm wird in den beiden offenen Schlammfaulräumen gelagert.