Die ARA Werdhölzli bestand bis in die 1960er-Jahre nur aus einem Rechen, der Abfälle und andere Grobstoffe aus dem Abwasserstrom entfernte sowie einem Absetzbecken, in dem sich der Klärschlamm vom Abwasser trennte. Anschliessend wurde das Abwasser samt gelösten Schmutzstoffen zurück in die Limmat geleitet. Stickstoffverbindungen sorgten dort für eine Überdüngung, die ein starkes Algenwachstum nach sich zog. Sterben diese Algen ab, verbrauchen Bakterien bei deren Zersetzung grosse Mengen Sauerstoff. Dies führt in der Folge zu einer erheblichen Verschlechterung der Gewässerqualität und der Lebensumstände für viele Wasserlebewesen - das Gewässer droht zu kippen.
Damit anorganische Stickstoffverbindungen (z. B. Nitrate und Ammonium) sowie organische Kohlenstoffverbindungen (z. B. Proteine, Fette, Zucker) aus dem Abwasser entfernt werden können, ist der Einsatz spezieller Mikroorganismen notwendig, die diese Verbindungen abbauen. Daher wird diese Reinigungsstufe «Biologie» genannt. Das weltweit am häufigsten angewendete biologische Reinigungsverfahren ist das sogenannte Belebtschlammverfahren. Das mechanisch vorgereinigte Abwasser wird in sogenannte Belebungsbecken geleitet, die mit Sauerstoff belüftet werden. Das fördert die Entstehung spezialisierter Mikroorganismen. Diese Bakterien und andere einzelligen Mikroben ernähren sich nun von den Schmutzpartikeln im Abwasser und veratmen dabei den zugeführten Sauerstoff.
Dadurch wachsen sie, vermehren sich und bilden im Verbund den Belebtschlamm. In den ruhigen Nachklärbecken setzt sich dieser Bakterienschlamm am Boden ab und wird regelmässig geräumt. Ein Teil des Belebtschlamms («Überschussschlamm») wird in die Klärschlammbehandlung geleitet, ein weiterer Teil («Rücklaufschlamm») zurück in die Belebungsbecken gepumpt (Recycling), um die Konzentration an wertvollen Mikroorganismen aufrechtzuerhalten. Im Schnitt bleibt der Belebtschlamm so ca. 10 Tage im System.
Aufgrund des Bevölkerungswachstums muss die biologische Reinigungsstufe der ARA Werdhölzli ausgebaut werden, damit die Reinigungsleistung auch in Zukunft garantiert bleibt. Um die Kapazitätssteigerung zu erreichen, ohne die bestehenden Belebungsbecken zu vergrössern, testet ERZ derzeit ein neues Reinigungsverfahren im Rahmen eines Pilotprojekts.
Wo liegt der Unterschied zum heutigen Verfahren?
Der wichtigste Unterschied zum heutigen Belebtschlammverfahren liegt in den sogenannten Granulen («Körnchen»). Diese sind kompakter und dichter als herkömmliche Schlammflocken und sinken in der Nachklärung deutlich schneller auf den Beckenboden. Dadurch lässt sich das Abwasser effizienter reinigen – ein entscheidender Vorteil für die geplante Kapazitätserweiterung.
Wie entstehen diese Granulen?
Granulen bilden sich in der biologischen Reinigungsstufe unter gezielt gesteuerten Prozessbedingungen. Eine wichtige Rolle spielen dabei sogenannte Hydrozyklone im Rücklaufschlamm. Diese wirken wie eine Art physikalische Sortieranlage: Leichte und feine Schlammflocken werden als Überschussschlamm aus dem System entfernt, während die schwereren und besser absetzbaren Granulen in die biologische Reinigung zurückgeführt werden. Dadurch wird die Bildung der kompakten Granulen gezielt gefördert.
Worin liegt der Vorteil des Einsatzes von Granulen?
Dank ihrer kompakten Struktur setzen sich Granulen schneller und zuverlässiger ab als herkömmliche Schlammflocken. Dadurch kann in den bestehenden Nachklärbecken mehr Wasser gereinigt werden, ohne zusätzliche Becken bauen zu müssen. Gleichzeitig verbessert sich die Stabilität des Reinigungsprozesses. Das Verfahren ermöglicht somit eine höhere Kapazität bei gleichbleibender Fläche der Anlage.
