Mit einer speziell auf das Projekt zugeschnittenen Sonderlösung haben die Planer ein wirkungsvolles System zur Reinigung und Entsorgung des Abwassers ausgewählt: einen Fettabscheider mit integrierter biologischer Nachbehandlung.

Strenge Abwasser-Grenzwerte in Frankfurt am Main

Die Abwassergrenzen werden in vielen Kommunen immer strenger. Eine Grenzwert-Überschreitung kann dabei teuer werden: Die Maßnahmen der Behörden reichen von Starkverschmutzer-Beiträgen, entsprechend dem Verschmutzungsgrad des Abwassers, über die Verhängung eines Bußgeldes bis hin zum Versagen der Betriebserlaubnis bei wiederholter, unerlaubter Einleitung. Damit soll verhindert werden, dass die Folgekosten der starken Verschmutzung durch Verstopfungen und Korrosionen oder der Mehraufwand beim Klären von der Allgemeinheit getragen werden müssen. Die hohen Grenzwerte betreffen vor allem Lebensmittel verarbeitende Betriebe wie auch die Großküche der Cafeteria im Neubau der Europäischen Akademie der Arbeit (EAdA), da dort organisch belastetes Abwasser in die Kanalisation eingeleitet wird. Die Einleitungsbedingungen in Frankfurt am Main regelt eine Satzung, in der die Grenzwerte für die Beschaffenheit des Abwassers vorgegeben sind. Geprüft wird beispielsweise auch der Anteil der lipophilen (verseifbaren) Öle und Fette im Schmutzwasser. Bei der herkömmlichen physikalischen Methode, nämlich dem Einsatz eines Fettabscheiders, weist das Abwasser am Ablauf einen Restwert lipophiler Stoffe von ca. 300 mg/l auf. Das überschreitet den Grenzwert in Frankfurt am Main von weniger als 100 mg/l um ein Vielfaches. Ohne eine zusätzliche Abwasserbehandlung lassen sich die vorgegebenen Grenzwerte nicht einhalten. Im neuen Akademiegebäude kam daher eine Komplettlösung von KESSEL, ein Fettabscheider EasyClean ground direct (NS 7) mit einem integrierten umweltschonenden sowie biologischen BIFENA^® -System zur Nachbehandlung des Abwassers, zum Einsatz.

Individuelle Planung im Vorfeld

Die stark begrenzte Einbausituation im „House of Labour“ stellte das zuständige Ingenieurbüro IBH Zaehle & Buse Beratende Ingenieure PartG mbB sowie den Generalunternehmer Dreßler Bau GmbH vor große Herausforderungen. „Bei allen wichtigen Entscheidungen während des Projekts stand uns KESSEL mit Rat und Tat zur Seite, beispielsweise die Sonderlösung im Zuge der Planung an einer geeigneten Stelle zu integrieren“, erklärt Thomas Siegl vom Ingenieurbüro IBH Zaehle & Buse Beratende Ingenieure PartG mbB. Daraus resultierte, dass die Technik der Abscheideranlage platzsparend in einem Schacht aus verschiedenen Kammern verbaut wurde. So konnte die komplette Sonderlösung bereits im KESSEL-Werk vorbereitet und mithilfe eines Krans bei Anlieferung weitestgehend anschlussfertig direkt ins Erdreich gesetzt werden – mit geringerem Planungs- und Anschlussaufwand. Eine weitere Herausforderung war das Zeitmanagement auf der Baustelle: „Insbesondere die Abstimmung des Liefertermins der KESSEL-Produkte war hier wichtig, da die Anlagentechnik genau dann vor Ort sein musste, als die Baugrube rund um das Gebäude weit genug geöffnet war und die Arbeiten für die Grundleitungsverlegung begonnen haben. Die termingenaue Lieferung hat hier wunderbar funktioniert“, sagt Christian Richtsteiger, Bauleiter der Dreßler Bau GmbH. Ein klarer Vorteil war hierbei auch das geringe Gewicht der Kunststoffprodukte. Die Inbetriebnahme sowie der elektrische Anschluss der Pumpen und Elektroteile erfolgten durch den KESSEL Werkskundendienst im Juni 2019.

Abwasser reinigen mit Hilfe der Schwerkraft

Um das anfallende fetthaltige Abwasser in einem ersten Schritt zu behandeln, fließt es über ein spezielles Zulaufbauwerk beruhigt in die Anlage ein. Das bewirkt eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und der sogenannte Abscheideraum wird gleichmäßig angeströmt. Stoffe, die schwerer sind als Wasser, sinken aufgrund der Schwerkraft zu Boden und sammeln sich dort im Schlammfang. Darüber befindet sich der Fettabscheideraum. Hier trennen sich Öle und Fette vom Abwasser, da sie eine geringere Dichte als Wasser haben und an der Oberfläche schwimmen. So bildet sich eine stetig wachsende Fettschicht, die zwischen den Zulauf- und Auslaufeinbauten zurückgehalten wird. Das weitestgehend gereinigte Abwasser wird anschließend zur weiteren Nachbehandlung durch einen Auslauf in die BIFENA^®-Anlage geleitet.

Biologische Reinigung ohne Chemikalien

BIFENA^® ist eine Ergänzung zum Fettabscheider, welche das Abwasser in einem zweiten Schritt noch einmal wesentlich gründlicher reinigt. „Im Gegensatz zu den gängigen chemischen Methoden wird bei diesem biologischen Verfahren die organische Schmutzfracht im vorgereinigten Abwasser von Mikroorganismen zu CO₂, Wasser und Biomasse umgesetzt“, erklärt Alexander Steinherr, Produktmanagement Abscheidetechnik bei der KESSEL AG. Diese Methode ist so nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch kostengünstiger: Es müssen keine Chemikalien zugesetzt werden und die teure Entsorgung von Sonderabfällen entfällt.

Spezielle Bakterien für schnelle Reinigung

Die Basis der Anlage bilden kleine Füllkörper, die sich frei im Behälter, dem sogenannten Reaktor, bewegen und als Aufwuchsfläche für spezielle Bakterien dienen. Diese für den Menschen ungefährlichen Mikroorganismen beschleunigen den natürlichen Abbauprozess von Eiweißen, Fetten, Kohlenhydraten und Alkoholen. Da es sich um speziell gezüchtete, schadstoffadaptierte Bakterien handelt, wird eine genügend hohe Anzahl bereits nach knapp vier Wochen und nicht erst nach sechs Monaten wie bei anderen Bakterienkulturen erreicht. Auch bei schwer abbaubaren Abwasserinhaltsstoffen kann das System schnell gestartet werden. Wenn ein Mehrbedarf an Bakterien besteht, vermehren sich die Bakterien sehr schnell. Wird weniger Schmutzwasser eingeleitet, kommen sie auch mehrere Wochen ohne „Nahrung“ aus.

Funktionsprinzip der biologischen Fettnachbehandlung

Der BIFENA^® -Behälter ist aus Kunststoff gefertigt. Im unteren Bereich befindet sich der Schlammsammelraum, über dem Belüfterkerzen quer zur Wasseroberfläche angeordnet sind. Darüber beginnt der mit Füllkörpern gefüllte Reaktionsraum. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird das Abwasser durch Trennwände geführt. Dieser lange Durchflussweg ermöglicht eine hohe Prozess-Stabilität, da sich in den einzelnen Belüftungssegmenten unterschiedliche Mikroorganismen ansiedeln. Diese setzen leicht abbaubare und in den folgenden Zonen auch schwer abbaubare organische Verbindungen um. Mit Ausnahme chlorierter Kohlenwasserstoffe können so fast alle organischen Verbindungen abgebaut werden. Die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen erfolgt durch das Einbringen von Luft mittels eines Verdichters über Keramik-Belüfterkerzen. Diese sind so angeordnet, dass eine optimale Sauerstoffversorgung gewährleistet ist.

Einfacher Betrieb: wenig Aufwand für Wartung und Entsorgung

Feststoffe und Überschuss-Schlamm sammeln sich im Schlammsammelraum des Systems. Die Entsorgung erfolgt automatisch in regelmäßigen Abständen und führt den Schlamm in den vorgeschalteten Fettabscheider zurück. Durch diesen Kreislaufbetrieb kann die Anlage auch Nichtbeschickungszeiten von mehreren Tagen gut überstehen. Bei der vierteljährlichen Wartung durch den KESSEL Kundendienst wird BIFENA^® geräumt, die Belüftungskerzen gereinigt und der Schlammfang geleert. Da sehr wenig Überschuss-Schlamm anfällt, sind die Entsorgungskosten gering und auch der Aufwand für Wartung und Betreuung nimmt nur wenige Minuten pro Tag in Anspruch.

Gereinigtes Abwasser optimal in den Kanal einleiten

Da sich der Einbauort der Fettabscheider-Anlage mit integrierter Fettnachbehandlung unterhalb der Rückstauebene befindet, kann das gereinigte Abwasser abschließend nicht mit dem natürlichen Gefälle zum Kanal fließen. Es muss mittels einer Hebeanlage über eine Druckleitung in den Kanal gehoben werden, sodass sich der Betreiber zusätzlich für die KESSEL-Pumpstation Aqualift F XL entschieden hat. Das Abwasser wird im Behälter der Anlage gesammelt und ab einem definierten Wasserstand mittels einer Druckleitung mit Rückstauschleife in den Kanal gepumpt. Die Führung der Abwasserleitung über die Rückstauebene sorgt dafür, dass das Wasser nicht wieder zurückfließen kann