Ein Klärbecken ist das stille Arbeitspferd fast jeder Kläranlage – der Behälter, in dem sich Schwebstoffe vom Wasser abscheiden, damit der gereinigte Anteil weitergeführt werden kann. Ist der Absetzbehälter richtig ausgelegt, läuft die gesamte Anlage stabil; ist er zu klein dimensioniert oder wurde der falsche Typ gewählt, gelangen Feststoffe in alle nachgeschalteten Stufen. Dieser Leitfaden erklärt, was ein Absetzbehälter ist, wie er funktioniert, worin der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärabsetzbehältern besteht und wie Sie die richtige Auslegung für Ihr Abwasser wählen.
Es richtet sich an Anlageningenieure und Betreiber, die Kläranlagen auswählen. Wo sich eine kompakte, leistungsstarke Lösung eignet, weisen wir auf die entsprechende Maschine hin, damit Sie die Technologie an Ihren Standort anpassen können.
Was ist ein Klärbecken?
Ein Klärbecken ist ein Absetzbecken, das Schwebstoffe durch Schwerkraft aus dem Wasser abscheidet, wodurch oben klares Abwasser und unten konzentrierter Schlamm entsteht. Das Wasser wird langsam zugeführt, sodass schwerere Partikel absinken, während ein Abstreifmechanismus den abgesetzten Schlamm zur Entsorgung sammelt. Ein Abwasserklärbecken wird in kommunalen und industriellen Anlagen eingesetzt, um Schwebstoffe und Trübung vor oder nach der biologischen Behandlung zu reduzieren.
Das Prinzip ist die Schwerkraft. Verlangsamt man das Wasser ausreichend, gibt man den Partikeln genügend Zeit und Raum, dann setzen sie sich ab. Alle Aspekte der Konstruktion eines Klärbeckens – Beckengröße, Strömungsverteilung, Verweilzeit – dienen dazu, den Feststoffen die ruhigen Bedingungen zu bieten, die sie zum Absetzen benötigen.
Kurz gesagt: Ein Klärbecken verlangsamt die Strömung des Wassers, sodass sich die Schwebstoffe durch die Schwerkraft absetzen und oben klares Wasser und unten Schlamm zurückbleibt.
So funktioniert ein Klärbecken
Ein Klärbecken funktioniert so, dass die Strömungsgeschwindigkeit verringert wird, sodass sich Schwebstoffe am Boden absetzen, wo sie von einem langsam laufenden Schaber in einen Schlammtrichter geschoben und von dort abgeführt werden. Das geklärte Wasser fließt über ein Wehr an der Oberfläche ab und gelangt in die nächste Stufe. Die folgenden vier Schritte beschreiben einen typischen Zyklus.
- Einlass und Strömungsverteilung. Das Wasser tritt durch einen zentralen Einlauf oder eine Verteilerschottwand ein, die den Durchfluss gleichmäßig verteilt und die Strömungsgeschwindigkeit verringert, sodass der Absetzvorgang beginnen kann.
- Absetzen. In der ruhigen Absetzzone sinken Partikel, die schwerer als Wasser sind, auf den Boden. Durch die chemische Koagulation im vorgelagerten Bereich setzen sich feine Partikel schneller ab.
- Schlammsammlung. Ein rotierender oder sich bewegender Schaber befördert den abgesetzten Schlamm in einen zentralen oder endseitigen Trichter, von wo aus er abgepumpt wird.
- Abwasserüberlauf. Das geklärte Wasser steigt an und fließt über ein Randwehr, wodurch der Großteil der Schwebstoffe aus dem Becken entfernt wird.
Primär- vs. Sekundärklärbecken
Primär- und Sekundärklärbecken erfüllen an unterschiedlichen Stellen in der Kläranlage dieselbe physikalische Aufgabe. Ein Primärklärbecken entfernt vor der biologischen Behandlung absetzbare Feststoffe aus dem Rohabwasser. Ein Sekundärklärbecken trennt nach der Belüftungsphase den biologischen Schlamm vom gereinigten Wasser ab. Die folgende Tabelle zeigt, worin sich beide unterscheiden.
| Faktor | Vorklärbecken | Nachklärbecken |
|---|---|---|
| Position | Vor der biologischen Behandlung | Nach der Belüftung / biologische Stufe |
| Entfernt | Unbehandelte absetzbare Feststoffe, Sand, einige organische Stoffe | Biologische Flocken (Belebtschlamm) |
| Schlammart | Primärschlamm | Sekundär-/Rücklauf-Belebtschlamm |
| Hauptziel | Entlastung der nachgelagerten Biologie | Klares Abwasser erzeugen |
Arten von Klärbecken
Klärbecken gibt es in verschiedenen Ausführungen, und die Wahl des richtigen Modells hängt von der Stellfläche, der Durchflussmenge und der Absetzgeschwindigkeit der Feststoffe ab. Die drei unten aufgeführten Modelle decken die meisten industriellen und kommunalen Anforderungen ab.
Herkömmliche runde und rechteckige Klärbecken
Die klassische Bauweise: ein großer runder oder rechteckiger Behälter mit einem rotierenden oder sich bewegenden Schaber. Diese Konstruktion ist einfach, zuverlässig und für hohe Durchflussmengen geeignet, benötigt jedoch viel Platz, da die gesamte Absetzfläche auf einer einzigen Ebene liegt.
Lamellenklärer (Schrägplattenklärer)
A Lamellenklärer Im Inneren des Behälters sind geneigte Platten angeordnet, wodurch die effektive Absetzfläche auf einem Bruchteil der Grundfläche vervielfacht wird. Die Partikel setzen sich auf den Platten ab und rutschen in den Schlammtrichter hinab. Bei gleichem Durchfluss kann eine Lamellenanlage nur einen Bruchteil der Größe eines herkömmlichen Klärbeckens einnehmen, was sie zur praktischen Wahl bei beengten Platzverhältnissen macht.
Flotation als Alternative
Wenn die Feststoffe leichter als Wasser sind – Öl, Fett, Fasern oder chemisch ausgefällte leichte Flocken –, gestaltet sich das Absetzen schwierig. In diesem Fall ist ein System zur Flotation mit gelöster Luft (DAF) bringt die Verunreinigungen an die Oberfläche, anstatt sie absetzen zu lassen. Dies ist die Standardlösung für ölige oder schwimmfähige Verunreinigungen, die ein Schwerkraftklärer nicht auffangen kann.
So wählen Sie einen Klärbehälter aus
Bei der Auswahl eines Abwasserklärbeckens kommt es auf Ihren Feststoffgehalt, Ihren Durchfluss und Ihre Stellfläche an. Berücksichtigen Sie diese Faktoren, bevor Sie sich für ein Becken entscheiden.
- Dichte von Feststoffen. Dichte, schnell absinkende Feststoffe eignen sich für einen Schwerkraftklärer; leichte oder ölige Feststoffe erfordern hingegen eine Flotation.
- Fußabdruck. Bei begrenzten Platzverhältnissen bietet ein Lamellenklärbecken die gleiche Absetzfläche auf deutlich kleinerer Grundfläche als ein herkömmliches Becken.
- Durchfluss und Schwankungen. Dimensionieren Sie die Durchflussmenge für den Spitzenbedarf mit einer Sicherheitsmarge und bauen Sie stromaufwärts einen Ausgleich ein, falls Ihr Durchfluss und der Feststoffgehalt im Laufe des Tages schwanken.
- Flächenbelastung. Passen Sie die Überlaufrate an die Absetzgeschwindigkeit Ihrer Feststoffe an – wenn Sie sie zu hoch einstellen, werden die Feststoffe über das Wehr mitgerissen.
- Schlammbewirtschaftung. Planen Sie, wie der gesammelte Schlamm eingedickt und entwässert wird; der Klärbehälter ist nur so gut wie die ihm nachgeschaltete Schlammbehandlung.
Einen umfassenden Überblick darüber, wo die Klärung in einer Aufbereitungsanlage zum Einsatz kommt, finden Sie in unserem Leitfaden zur Abwasserbehandlung im geschlossenen Kreislauf.
Haufig gestellte Fragen
Ein Klärbecken ist ein Absetzbecken, in dem Schwebstoffe durch Schwerkraft aus dem Wasser abgeschieden werden. Das Wasser verlangsamt sich, sodass die Partikel als Schlamm auf den Boden sinken, während das klare Abwasser oben überläuft. Es wird eingesetzt, um Schwebstoffe und Trübung vor oder nach der biologischen Abwasserbehandlung zu reduzieren.
Ein Vorklärbecken entfernt vor der biologischen Behandlung absetzbare Feststoffe aus dem Rohabwasser. Ein Nachklärbecken trennt nach der Belüftung biologische Flocken (Belebtschlamm) vom geklärten Wasser ab, um ein klares Endabwasser zu erzeugen. Gleiche physikalische Vorgänge, unterschiedliche Stellen in der Anlage.
Dadurch wird die Strömung verlangsamt, sodass sich die Schwebeteilchen am Boden absetzen, wo sie von einem Schaber in einen Schlammtrichter gesammelt werden. Das geklärte Wasser fließt an der Oberfläche über ein Wehr und gelangt in die nächste Stufe. Eine vorgelagerte chemische Koagulation trägt dazu bei, dass sich feine Partikel schneller absetzen.
Ein Lamellenklärbecken nutzt übereinander angeordnete schräge Platten, um die Absetzfläche innerhalb eines kleinen Beckens zu vergrößern. Partikel setzen sich auf den Platten ab und rutschen in den Trichter, sodass das gleiche Durchflussvolumen auf einem Bruchteil der Stellfläche eines herkömmlichen Klärbeckens geklärt werden kann. Es eignet sich für Standorte mit begrenzter Stellfläche.
Verwenden Sie einen Schwerkraft- oder Lamellenklärer für dichte, schnell absinkende Feststoffe. Setzen Sie ein DAF-System ein, wenn es sich um leichte oder ölige Verunreinigungen handelt – Öl, Fett, Fasern oder chemisch koagulierte leichte Flocken –, da diese durch die Flotation nach oben befördert werden, anstatt darauf zu warten, dass sie absinken. Viele Anlagen setzen beide Verfahren nacheinander ein.
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