Abwasserreinigung

Nach dem Vorbild der Natur

Die ARA von Limeco reinigt das Limmattaler Abwasser in vier Stufen: mechanisch, chemisch, biologisch und mit Filtration. Danach hat es wieder Flusswasserqualität und wird in die Limmat entlassen, zurück in den natürlichen Kreislauf. 

1. Rechen

Grobes wird rausgefischt

Zerfetzt, zerfleddert, zerstückelt: Der Rechen fischt raus, was nicht ins Abwasser gehört. Unter anderem Laub, Holz, Plastik und Textilien.

2. Sand und Fettfang

Sand sinkt ab, Fett und Öl steigen auf

Nachdem der Rechen die groben Stoffe wie Holz, Textilien und Papier herausgefischt hat, fliesst das Abwasser in den längsbelüfteten Sand- und Fettfang. Eine Wand trennt das Becken in der Mitte. Düsen blasen Luft ein und erzeugen auf beiden Seiten eine Wasserwalze. Fett und Öl werden an den Rand gedrückt, wo sie an die Wasseroberfläche aufsteigen und in den Vorfaulraum der Schlammbehandlungsanlage abfliessen. 

Durch die konstante Belüftung verkleinert sich die Dichte des Wassers, weshalb sogar feinster Sand auf den Boden absinkt. Ein Schieber drückt ihn in den Sammeltrichter, von wo er in den Sandwäscher abgesaugt wird. Gewaschen und gereinigt kommt der Sand auf eine Schweizer Inertdeponie.

Technische Daten
Anzahl Becken   2
Volumen, pro Becken m3 225
Aufenthaltszeit bei Trockenwetter h 0,25
3. Vorklärung

Fäkalien und Papierreste setzen sich ab

Aus dem Sand- und Fettfang rauscht das Abwasser ins grosse Vorklärbecken. Eine Prellwand bremst den Wasserstrom ab, damit sich die ungelöste Biomasse absetzen kann: Fäkalien und Papierreste schweben im beruhigten Wasser langsam auf den Boden. Die Räumerkette drückt den Schlamm in den Sammeltrichter, von wo er nach einer Voreindickung in die Faulräume gepumpt wird. Das an der Wasseroberfläche treibende Fett und Öl fliesst durch einen separaten Abfluss in dieselbe Schlammleitung. 

Technische Daten
Anzahl Becken   2
Volumen, pro Becken m3 840
Aufenthaltszeit bei Trockenwetter h 0,7
4. Denitrifkation

Mikroben entziehen den schädlichen Stickstoff

Nach der Vorklärung heben starke Pumpen das Abwasser auf eine Höhe von 12 m, damit es in die Becken fliessen kann, in denen die sogenannte Denitrifikation stattfindet: die Reduktion von Stickstoff zum Schutz von heimischen Gewässern und der Nordsee. In den Becken steht ein Geflecht aus Tausenden von Kunststoffwaben, jede Einzelne wird von Millionen Mikroorganismen besiedelt: winzige Wimper-, Glockenund Rädertiere sowie Bakterien, die sich von den organischen Schmutzstoffen im Abwasser ernähren.  

Unter anaeroben Bedingungen, praktisch ohne Sauerstoff, bauen die Kleinstlebewesen Nitrat zu elementarem Stickstoff ab, der als Gas in die Atmosphäre entweicht und das Abwasser entlastet. Nicht nur Stickstoff, auch Phosphor fördert die schädliche Algenblüte in den Küstenregionen. Deshalb findet gleichzeitig mit der biologischen auch die chemische Reinigung statt: Durch die Zugabe von Eisenchlorid scheidet der Phosphor aus und setzt sich im Schlamm ab.

Technische Daten
Anzahl Becken   10
Volumen, pro Becken m3 325
Beckentiefe m 8
5. Nitrifikation

Mikroben veratmen das giftige Ammonium

Nach der Stickstoff- und Kohlenstoffreduktion folgt die sogenannte Nitrifikation: die Entgiftung des Abwassers. Die Becken sind bis zur Hälfte mit Blähtonkügelchen gefüllt, die man von Zimmerpflanzen her kennt. Auf ihnen sitzen ähnliche Mikroorganismen wie in den Denitrifikationsbecken, allerdings erledigen sie eine andere Arbeit: Sie veratmen Ammonium zu Nitrit und dieses zu Nitrat. Abhängig vom pH-Wert eines Gewässers kann Ammonium zu Ammoniak reagieren, einem starkem Fischgift. Weil die Umwandlung ein aerober Vorgang ist, brauchen die Mikroben enorm viel Sauerstoff, der rund um die Uhr eingeblasen wird.

Technische Daten
Anzahl Becken   10
Volumen, pro Becken m3 390
Beckentiefe m 7,3
Eingeblasener Sauerstoff, pro Stunde Nm3 450
6. Sandfilter

Feine Schwebestoffe trennen sich vom Wasser

Nach der Nitrifkation ist das Abwasser gereinigt und hat Flusswasserqualität. Bevor es durch eine unterirdische Leitung in die Limmat strömt, sickert es durch einen Zweistufenfilter aus Blähschiefer und Quarzsand, in dem die letzten feinen Schwebestoffe hängen bleiben. Einen Teil des sauberen Wassers leitet Limeco zu den benachbarten Elektrizitätswerken des Kantons Zürich (EKZ). Sie entziehen ihm die Wärme und heizen damit die Wohn- und Geschäftshäuser im neuen Dietiker Stadtteil Limmatfeld, in dem bis zu 5'000 Menschen wohnen und arbeiten.

Technische Daten
Anzahl Becken   10
Volumen, pro Becken m3 190
Beckentiefe m 5
Filterdicke Blähschiefer m 1
Korngrösse Blähschiefer mm 2–3,15
Filterdicke Quarzsand m 0,8
Korngrösse Quarzsand mm 1–1,6
Filtergeschwindigkeit bei 500 l pro Sekunde m/h 5

Zukünftige Reinigungsstufe

Elimination von Mikroverunreinigungen

Während sich die meisten festen und gelösten organischen Stoffe aus dem Abwasser entfernen lassen, rauschen Mikroverunreinigungen ungefiltert durch die Abwasserreinigungsanlagen. So landen hormonaktive Substanzen, pharmazeutische Wirkstoffe von Medikamenten, Röntgenkontrastmittel oder Reste von Pestiziden in Seen, Flüssen und Bächen. Missbildungen und Unfruchtbarkeit bei Fischen, Kleinkrebsen und Insektenlarven sind mögliche Folgen, obwohl die Konzentration teils nur milliardstel Gramm pro Liter beträgt – das entspricht einer Tasse Kaffee im Greifensee.

30'000 solcher Spurenstoffe gibt es in der Schweiz. Sie sind Bestandteil von Parfums, Sonnencremes oder Schmerztabletten. Insbesondere in Gewässern, die für die Trinkwassergewinnung von Bedeutung sind, kann die Summe der Mikroverunreinigungen problematisch sein. In die Limmat beispielsweise leiten fünf ARA gereinigtes Abwasser ein – über 100 Mio. m3 pro Jahr. Das Bundesamt für Umwelt testet zwei Verfahren, die zum Standard werden könnten: Ozonung des Abwassers und Filtration mit Aktivkohle.

Ozon entfernt Mikroverunreinigungen und tötet Krankheitserreger ab, wird es nach der biologischen Reinigung dem Abwasser beigemischt. So effektiv die Wirkung, so energieintensiv ist das Verfahren: Schon heute zählen Abwasserreinigungsanlagen zu den grössten Stromverbrauchern in einer Gemeinde, und mit der Ozonung steigt der Verbrauch um bis zu 30%. Dem Abwasserstrom beigemischt, bindet die Aktivkohle jene Stoffe, die nur in Spuren vorhanden sind. Mit einem Filter lassen sich die schädlichen Mikropartikel zusammen mit der Kohle aus dem Wasser entfernen.

Biogas aus Schlamm

Energie für 450 Haushalte

Bei der Abwasserreinigung fällt organischer Schlamm an. In riesigen Türmen fault er drei Wochen lang aus, wobei sich Klärgas bildet, ein energiereiches Biogas. Daraus produziert Limeco in zwei Blockheizkraftwerken Strom, der in seiner Ökobilanz dem Solar- und Windstrom ebenbürtig ist. Mit der Abwärme heizt Limeco die Faultürme und die Gebäude der Abwasserreinigungsanlage.

Mikroplastik

Rund 93% wird entfernt

2015 überprüfte das Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) 28 von 64 Abwasserreinigungsanlagen im Kanton Zürich hinsichtlich Mikroplastik, darunter auch die ARA von Limeco. Im Mittel werden 93% des Mikroplastiks abgetrennt, via Klärschlamm entsorgt und verbrannt. Eine komplette Entfernung von Mikroplastik aus dem Abwasser wird künftig weder technisch und wirtschaftlich machbar sein. Zielführender ist die Elimination am Ort der Entstehung.