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Abwasserreinigung

Die Abwasserreinigungsanlage (ARA) im Buholz in Emmen hat die Aufgabe, das vorwiegend durch häusliches Abwasser verunreinigte Schmutzwasser von organischen Verbindungen sowie von Stickstoff und Phosphor zu befreien.

Dadurch wird verhindert, dass durch die anschliessende Einleitung des gereinigten Abwassers in die Reuss keine Überdüngung stattfinden kann. Das von der ARA gereinigte Wasser ist aber kein Trinkwasser.

Bei Trockenwetter beträgt die Abwassermenge, welche in der ARA Buholz gereinigt wird, rund 1200 Liter pro Sekunde. Bei Regenwetter werden etwa 3500 Liter pro Sekunde mechanisch und 2400 Liter pro Sekunde biologisch gereinigt.

Mechanische Reinigung

Pumpwerk

Da die ARA an der tiefsten Stelle des Verbandsgebietes liegt, muss das Abwasser mittels Schneckenpumpen und Zentrifugalpumpen zuerst angehoben werden.

Eckdaten:
Förderhöhe auf der Luzerner Seite: 3 Meter.
Förderleistung: 3 x 1500 Liter pro Sekunde. 

Förderhöhe auf der Rothenburger Seite: 7 Meter.
Förderleistung Zentrifugalpumpen: 500 Liter pro Sekunde;
Schneckenpumpen: 2 x 500 Liter pro Sekunde und 1 x 1600 Liter pro Sekunde.

Rechen

Mit der Rechenanlage werden Feststoffe wie Toilettenartikel (z. B. WC-Papier, Binden, Feuchttücher), Speisereste etc. aus dem Abwasser entfernt. Das nasse Rechengut wird in einer Presse entwässert und danach in der Kehrichtverbrennungsanlage in Perlen/Root verbrannt.

Eckdaten:
Grobrechenanlage: 2 Rechen mit 50 Millimetern Spaltweite.
Feinrechenanlage: 4 Rechen mit 10 Millimetern Spaltweite.
Anfallendes Rechengut: Rund 50 Tonnen pro Monat.

Sand- und Fettfang

Anschliessend sinken im Sandfang Sand und Kies auf den Boden und werden von dort abgepumpt. Sand und Kies stammen vom Winterdienst, von Baustellen, aus den Kanalisationen sowie vom Abrieb, der auf den Strassen anfällt.

Mitgeschwemmtes Fett und Öl sowie Schwebestoffe, die an der Oberfläche aufschwimmen, werden von einem Räumer abgeschöpft.

Eckdaten:
Becken: 4 x 325 Kubikmeter.
Sandmenge: Rund 10 bis 15 Tonnen pro Monat.

Vorklärbecken

Im Vorklärbecken wird die Fliessgeschwindigkeit soweit verlangsamt, dass sich die Fäkalstoffe sowie alle restlichen Feststoffe auf dem Boden des Beckens als Schlamm absetzen. Von dort wird der Schlamm mit einem Räumer in einen Trichter geschoben und anschliessend abgepumpt. Das Wasser, welches zur biologischen Reinigung fliesst, enthält nur noch gelöste Schmutzstoffe.

Eckdaten:
Becken: 2 x 2500 Kubikmeter.
Aufenthaltszeit: 1 bis 2 Stunden.

Biologische Reinigung des Abwassers

Biologie

Das Herzstück der ARA Buholz ist die biologische Reinigungsstufe, welche im A/I-Verfahren betreiben wird. D.h. die Biologiebecken werden alternierend mit Abwasser beschickt und intermittierend mit Luft belüftet. In der Biologie werden die im Abwasser gelösten Schmutzstoffe entfernt, welche im Gewässer zu einer Überdüngung (Eutrophierung) führen können. Es sind dies organische Verbindungen, Stickstoff und Phosphor. Die Reinigung des Abwassers erfolgt durch Mikroorganismen, welche die im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffe herausfressen. Damit die Mikroorganismen leben können, brauchen sie sehr viel Luft. Diese Luft wird von Gebläsen über am Boden der Biologiebecken eingebaute, feingelochte Membranteller eingeblasen. Je kleiner die Luftblasen sind, je grösser ist die Oberfläche an welcher der Austausch von Sauerstoff stattfinden kann. Zusätzlich bewirkt die eingeblasene Luft, dass der Beckeninhalt gut durchmischt wird und die Mikroorganismen ihre Nahrung möglichst einfach finden.

Eckdaten:

Becken: 6 x 5‘500 m3
Aufenthaltszeit: ca. 8 Stunden

 

Organische Stoffe (Kohlenstoff)

Herkunft: Zucker, Stärke, Eiweiss, etc.

Organische Stoffe werden von den Mikroorganismen in der Biologie aus dem Abwasser herausgefressen. Die Mikroorganismen leben im sogenannten Belebtschlamm. Dies ist ihr Zuhause.


Stickstoff

Herkunft: Urin (Ammonium = gelöst / Ammoniak = gasförmig)

Der Stickstoff wird von den Mikroorganismen so umgewandelt, dass er nicht mehr giftig ist (Nitrifikation) oder gasförmig als Luftstickstoff aus dem Abwasser austritt (Denitrifikation).
 

Phosphor (chemische Reinigungsstufe)

Herkunft: Reinigungsmittel, Duschmittel, Kosmetika

Phosphor wird durch chemische Bindung mit einer Eisen- oder Aluminiumlösung im Belebtschlamm gebunden und so aus dem Abwasser entfernt.

Nachklärung

Im Nachklärbecken geht es um die Abtrennung der Mikroorganismen vom gereinigten Abwasser. Der Belebtschlamm mit den Mikroorganismen ist in der Regel schwerer als das Wasser. Durch eine Tauchwand am Einlauf der Nachklärbecken wird der Belebtschlamm an den Beckenboden geführt und steigt aufgrund seiner Schwere nicht mehr auf. Anschliessend fliesst das gereinigte Abwasser durch einen Ablaufkanal zur Reuss. Das gereinigte Abwasser ist aber kein Trinkwasser.

Eckdaten:

Becken 12 x 3'200 m3
Aufenthaltszeit: ca. 6 Stunden

Auslauf in die Reuss

Die Reststoffe im gereinigten Abwasser, welches in die Reuss fliesst sind ausgeschwemmte Mikroorganismen, Krankheitserreger (z.B. Darmbakterien), Rückstände von Medikamenten etc. Durch die Verdünnung mit dem Reusswasser und dank der natürlichen Reinigungsleistung der Natur wird auch nach dem Auslauf der ARA in die Reuss eine sehr gute Badewasserqualität erreicht

Schlammbehandlung

Primärschlamm

Der Schlamm aus der Vorklärung wird im Voreindicker durch absetzten eingedickt.  

Sekundärschlamm (Überschussschlamm)

Durch die ständige Vermehrung der Mikroorganismen in der Biologie entsteht ein Überschuss an Belebtschlamm. Dieser Überschussschlamm wird mittels zweier Zentrifugen von ca. 0.3 % auf 5 – 6% Trockensubstanz (TS) eingedickt.

Faulung

Der Primär- und Sekundär-Schlamm, welcher zu 2/3 aus organischen Feststoffen und zu ca. 1/3 aus anorganischem Feststoff (Sand) besteht, wird in den 3 Faulräumen gepumpt. Dort wird der Schlamm auf 38°C erwärmt. Bei dieser Temperatur sind die Methanbakterien am aktivsten und wandeln ca. die Hälfte der organischen Feststoffe (oder 1/3 der gesamten Feststoffe) in Klärgas um. 

Eckdaten:

Faulbehälter: 3 x 2'750 m3
Aufenthaltszeit: ca. 24 Tage
Klärgas: ca. 65% Methan (CH4) / ca. 35% Kohlendioxid (CO2)

Schlammentwässerung

Der ausgefaulte Faulschlamm wird mittels zweier Zentrifugen von ca. 3% auf ca. 25% Trockensubstanz (TS) entwässert und anschliessend verbrannt.