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Geschichte, Funktionsprinzip und Daten der Kläranlage

Im Jahr 1997 wurde die biologische Reinigungsstufe, mit einem Reinigungsgrad von mehr als 95 Prozent, in Betrieb genommen.

Ausgelegt ist die Anlage auf 250.000 Einwohnerwerte (EW). In der Kläranlage Villach werden neben den Abwässer aus der Stadt Villach, auch die Abwässer aus dem Gebiet des Abwasserverbandes Faaker See, Teilen des Wasserverbandes Ossiacher See sowie den Gemeinden Hohenthurn, Afritz, Arnoldstein, Bleiberg und Arriach gereinigt.

Geschichte

Gewässer dienen als Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere und Pflanzen und sollten nachhaltig geschützt werden. Schon vor Jahrhunderten begannen die Menschen die anfallenden und verschmutzten Abwässer zu reinigen. Anlass dafür waren in erster Linie die hygienischen und sanitären Missstände und damit verbunden der Ausbruch von Krankheiten und Seuchen.

In Villach wurden die ersten Abwasserkanäle in der Zeit der Römerbesiedelung errichtet. Diese Kanalsysteme leiteten das anfallende Abwasser aus den Siedlungsgebieten in die nächstgelegenen Fließgewässer ab.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts sind aufgrund der wachsenden Bevölkerung und der Ansiedelung von Industrie- und Gewerbebetrieben die Abwassermengen und Abwasserkonzentrationen stetig gestiegen. Diese Abwässer konnten nicht mehr unbehandelt in die Gewässer eingeleitet werden, da diese zunehmend zu einer Gefahr für die Umwelt wurden. Die Kläranlage Villach wurde in zwei Baustufen errichtet. Die erste Stufe wurde im Jahr 1972 in Betrieb genommen und bestand aus einem Zulaufpumpwerk, Grob- und Feinrechen, Sandfang, Vorklärbecken und einer Faulung. Der anfallende Klärschlamm wurde in Trockenbeeten entwässert und danach deponiert. Das anfallende Klärgas wurde zur Beheizung der Faulung und des Betriebsgebäudes genutzt der Überschuss wurde abgefackelt. Die Ausbaugröße der mechanischen Reinigungsstufe betrug ca. 60.000 Einwohnerwerte (EW) mit einer Reinigungsleistung von ca. 30 %.
Ausgelöst durch die erhöhten Reinigungsanforderungen nach der Wasserrechtsgesetznovelle 1990 und den nachfolgenden Emissionsverordnungen, wurde in den Jahren 1994 bis 1996 die zweite Baustufe – mit der biologischen Reinigung und einem Reinigungsgrad von mehr als 95 Prozent – errichtet. Mit dem damit erzielbaren Reinigungsgrad kann das gereinigte Abwasser bedenkenlos in den Vorfluter Drau eingeleitet werden.
Im Jahr 2021 erfolgte der Startschuss für die dritte Ausbaustufe der Kläranlage Villach. Durch den stetigen Zuwachs an Industrie- und Gewerbebetrieben kommt es zu einer Erhöhung der Abwassereinleitung, sowohl was die Schmutzfracht, als auch die Abwassermenge betrifft.

Einzugsgebiet und Verbände

Bitte auf die Grafik klicken, um die Detailansicht des Einzugsgebietes zu öffnen.

Neben den Abwässern aus der Stadt Villach, werden auch die Abwässer aus den

fünf Einleitergemeinden

und den

zwei Einleiterverbänden

Abwasserverband Faaker See
- Gemeinde Finkenstein
- Stadtgemeinde Villach (tw.)
Wasserverband Ossiacher See
- Gemeinde Ossiach
- Gemeinde Steindorf
- Gemeinde Treffen
- Stadtgemeide Feldkirchen (tw.)

in der Kläranlage Villach gereinigt.

Anlagenplan

Der nachstehende Übersichtsplan zeigt die einzelnen Anlagenteile der Kläranlage.

Fließschema

Nachfolgend wird der Weg des Abwassers durch die Kläranlage Schritt für Schritt grafisch beschrieben:

Funktionsprinzip

Wasserlinie | Mechanische Reinigung

Rechenanlage und Zulaufpumpwerk

Das Abwasser gelangt über zwei Hauptsammler in die Kläranlage und enthält alle nur denkbaren Verunreinigungen. Dazu zählen feste Stoffe wie Hygieneartikel (z.B. Wattestäbchen, Feuchttücher, Binden etc.), Zigarettenstummel, Sand, Steine und Feinpartikel sowie schwebende und gelöste Stoffe - wie Phosphate und Stickstoffverbindungen, welche durch Waschmittel oder Ausscheidungsprodukte in das Abwasser gelangen.
Nachdem das Abwasser die Kläranlage erreicht hat, wird es durch zwei Grobrechen – mit einer Spaltbreite von 2 cm – von Grobstoffen gereinigt. Anschließend wird das Abwasser im Zulaufpumpwerk, mittels vier Pumpen, aus 6 m Tiefe, auf das Niveau der Kläranlage gehoben. Danach entfernen zwei Feinrechen - mit 5 mm Spaltweite - weitere Grobstoffe. Das anfallende Rechengut wird in Rechengutwäschern gewaschen und entwässert. Dieses wird in Containern gesammelt, von einer Fremdfirma abgeholt und entsorgt. Im Monat fallen durchschnittlich 30 t Rechengut an.

Sand- und Fettfang
Anschließend verlässt das grob vorgereinigte Abwasser das Rechenhaus und fließt über den 2-straßig belüfteten Sand-/Fettfang. Im Sandfang wird die Fließgeschwindigkeit des Abwassers auf 0,27 – 0,47 m/s reduziert, wodurch schwere Stoffe – vorwiegend mineralische Stoffe – wie Sandpartikel und Kies, absinken. Der in der Sammelrinne abgesetzte Sand wird vom Sandfangräumer in den stirnseitig angeordneten Pumpensumpf transportiert. Von dort aus wird der Sand mittels Mammutheber zu den bestehenden Sandwäschern in das Rechenhaus gefördert, wo die Trennung von Restwasser und die Sandwäsche erfolgt. Im Monat fallen durchschnittlich ca. 2,5 t Sand an, welcher fachgerecht entsorgt wird. Für die Anlage ist es sehr wichtig, dass der Sand entfernt wird, da die Schleifwirkung des Sandes zu einem erhöhten Verschleiß der Anlagenteile führt.
Im Fettfang werden leichte Abwasserinhaltsstoffe durch Flotation [= Trennverfahren, bei welchem im Wasser dispergierte (fein verteilte) oder suspendierte Stoffe (in Schwebe befindende Teilchen) durch anhaftende Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert werden] an der Oberfläche abgeschieden und direkt in den Faulturm geschickt. Über ein Gerinne gelangt das Abwasser in das Vorklärbecken. Hier werden sowohl absetzende als auch aufschwimmende Abwasserinhaltsstoffe entfernt.

Nun teilt sich der Weg des Abwassers auf. Ein Teil des kommunalen Abwasserstroms, welcher durch das Rechenhaus, den Sand- und Fettfang geflossen ist, zweigt in die Hochlast-Biologie ab und vermischt sich dort mit industriellem Abwasser, das über eine Pumpdruckleitung in die Kläranlage geleitet wird.

Wasserlinie | Biologische Reinigung

Hochlast-Biologie
In der Hochlast-Biologie oder auch AAA-Verfahren (Alternierende Aktivierte Adsorption) genannt, kommt es zum kontrollierten Abbau von dem, im industriellen Abwasser, enthaltenen Nitrat. Den nötigen Kohlenstoff um das Nitrat abzubauen, erhalten die Bakterien aus dem Teil des kommunalen Zulaufs. Dieser wird mit dem industriellen Abwasser, vor der Einbringung in die Hochlast-Biologie, vermischt. Ein zusätzlich positiver Effekt ist der damit einhergehende CSB-Abbau, wodurch wiederrum eine Entlastung der Schwachlast-Biologie erzielt wird. Grundsätzlich geschieht die Reinigung des Abwassers in der Hochlast-Biologie in vier Phasen. Die Becken der Hochlast-Biologie fassen bei voller Auslastung 2.600 m³ und das Abwasser hält sich rund 45 Minuten darin auf.

Vorklärung

Der andere Teil des kommunalen Abwassers mündet im 3. Schritt der mechanischen Reinigung in die Vorklärung. Das Vorklärbecken umfasst 1.600 m³ und dient zur Absonderung der feinsten Teilchen. Die Fließgeschwindigkeit des Abwassers wird im Vorklärbecken auf 0,015 m/sec bzw. 1,5 cm/sec. reduziert. Die sich am Beckengrund ablagernden Substanzen wie ungelöste Stoffe, Fäkalien, Papier etc. bestehen hauptsächlich aus organischem Material und werden als sogenannter Primärschlamm bezeichnet. Der Primärschlamm wird über einen Voreindicker eingedickt und anschließend in die beiden Faultürme gepumpt.

Nun wurde sowohl der Teilstrom des industriellen als auch des kommunalen Abwassers mechanisch gereinigt und beide Ströme können in die Belebungsbecken der Schwachlast-Biologie, zur biologischen Reinigung, weitergeleitet werden.

Schwachlast-Biologie
Die Schwachlast-Biologie umfasst vier Belebungsbecken mit einem Fassungsvermögen von insgesamt 26.000 m³, welche sich in zwei voneinander getrennte Linien aufteilen. Dabei schließt die Linie 1 die Belebungsbecken 1 und 2 sowie die Nachklärbecken 1 und 2 ein. Die Linie 2 beinhaltet die Belebungsbecken und Nachklärbecken 3 und 4. In den Belebungsbecken bauen Mikroorganismen, wie Bakterien und Kleinstlebewesen Stickstoff-, Kohlenstoff- und Phosphorverbindungen ab. Die Bakterien sind aber nicht in der Lage, Phosphor in ausreichender Menge aufzunehmen. Aus diesem Grund wird - im "chemischen Reinigungsprozess" - vor dem Einleiten in die vier Belebungsbecken Fällmittel (Eisen(III)-chlorid) beigegeben. Die Zugabe führt dazu, dass sich das gelöste Phosphat in ungelöstes Phosphat umwandelt und als gebundener Feststoff aus dem Abwasser entfernt werden kann. Die abgeschiedenen Phosphorpartikel finden sich im Klärschlamm wieder.
Das Abwasser, welches sich nun in den Belebungsbecken befindet, vermischt sich jetzt mit dem sogenannten Belebtschlamm. Da gewisse Bakterien am besten unter aeroben (mit Sauerstoff) Bedingungen arbeiten können, befinden sich am Boden der vier Belebungsbecken – in vier Feldern angeordnet – 1.150 Tellerbelüfter, welche Luft (Sauerstoff) in die Belebungsbecken einblasen (Lufteintrag 160.000 m³/Tag). Der Abbau der organischen Inhaltsstoffe spiegelt sich im Zuwachs des Belebtschlammes wieder. Die Aufenthaltszeit des Abwassers in den Belebungsbecken beträgt ca. 15 Stunden, bevor es weiter in die Nachklärbecken geleitet wird.
Es ist essentiell, dass die organischen Verbindungen bereits in der Kläranlage abgebaut werden, denn ansonsten würde dieser Abbauprozess im Vorfluter (Drau) stattfinden. Dort würde für diesen Prozess der gesamte Sauerstoff verbraucht werden, wodurch das Überleben von Fischen und anderen Lebewesen nicht mehr möglich wäre. Des Weiteren käme es durch den Eintrag von Stickstoff und Phosphor zu einer „Überdüngung“ der Gewässer was zur Folge hätte, dass es zu einem übermäßigen Wachstum von Wasserpflanzen und Algen kommen würde.

Nachklärung
Nach dem Aufenthalt in der Schwachlast-Biologie, gelangt das Schlamm-Wasser-Gemisch aus den Belebungsbecken zum Verteilbauwerk. Von dort aus wird es gleichmäßig auf vier Nachklärbecken (Fassungsvermögen gesamt 24.000 m³) aufgeteilt.
Die Nachklärbecken sind Absetzbecken, in welchen sich der Schlamm absetzt und das gereinigte Abwasser über getauchte Abzugsrohre in das Ablaufgerinne und in weiterer Folge in den Vorfluter (Drau) abgeleitet wird. Die Aufenthaltszeit des Abwassers in den Nachklärbecken beträgt ca. 14 Stunden. Der abgesetzte Schlamm wird mit Rundräumern zur Beckenmitte geschoben. Anschließend wird ein Teil des Schlammes aus den Nachklärbecken als Rücklaufschlamm in die Belebungsbecken zurückgepumpt.

inDENSE-Verfahren
Der andere Teil des Schlammes wird mittels acht Hydrozyklone (inDENSE) in zwei Schlammfraktionen geteilt, wobei die leichtere Schlammfraktion als Überschussschlamm auf eine sog. MÜSE (Mechanische-Überschussschlamm-Entwässerung) geleitet bzw. in die AAA-Stufe zurückgeführt wird. Die dichtere Biomasse, mit einem erhöhten Anteil an Bio-Phosphor-Organismen, wird zur Verbesserung des Schlammindexes in die Schwachlast-Biologie zurückgeführt. Jene Schlammfraktion, welche über die MÜSE geführt wird, wird dort entwässert und in weiterer Folge der Faulung zugeführt.
Die Zeitdauer des Durchflusses des Abwassers durch die Kläranlage hängt von der Menge des Zulaufes zur Anlage ab. Je höher der Zufluss, desto schneller muss das Abwasser die Kläranlage durchlaufen, da die Volumina der einzelnen Becken beschränkt sind. Die durchschnittliche tägliche Zulaufmenge an Schmutzwasser beträgt 35.000 m³. Unter normalen Bedingungen verweilt das Abwasser 36 Stunden in der Kläranlage, bevor es vollständig gereinigt in den Vorfluter (Drau) abfließt.

Schlammlinie

Primär- und Überschussschlamm
Der im Vorklärbecken anfallende Primärschlamm wird in den Voreindicker gepumpt und anschließend in die Faulung geleitet. Ein Teil des Überschussschlammes aus der Belebung wird unter Beimischung von Polymer, über die MÜSE eingedickt. Die eingedickten und behandelten Schlämme beider Anlagen (Hochlast- und Schwachlast-Biologie) werden kontinuierlich den beiden Faulbehältern zugeführt.

Faulung und Entwässerung
Der eingedickte Primär- und Überschussschlamm wird über Wärmetauscher auf ca. 37°C erwärmt und anschließend in zwei Faultürme - mit einem Gesamtvolumen von 11.000 m³ - gepumpt. In den Faultürmen werden die organischen Bestandteile des Faulschlammes unter Beteiligung von Mikroorganismen zu Klärgas umgewandelt. Nach der Faulung wird der Schlamm in einem Schlammstapelbehälter zwischengespeichert, von wo aus er zur Schlammentwässerung gelangt. Die Schlammentwässerung hat die Aufgabe, dem stabilisierten Schlamm noch mehr Wasser zu entziehen. Dem Schlamm werden Polymere zugesetzt die bewirken, dass der Schlamm Flocken bildet und sich somit besser entwässern lässt. In den Dekanterzentrifugen wird der Schlamm in Rotation versetzt und das gebundene Wasser durch die hohen Zentrifugalkräfte ausgeschleudert.
Der entwässerte Schlamm bildet ein Sediment, welches nach Beendigung des Entwässerungsvorganges als Trockensubstanz in eine Förderanlage abgeworfen und in Container gefüllt wird. Von dort aus wird dieser über eine Fremdfirma abgeholt und verwertet.

DEMON-Verfahren
Das ausgeschleuderte Wasser (= Zentrat) wird gesammelt und dem DEMON-Reaktor zugeführt. Die Deammonifikation beschreibt einen kombinierten Prozess zur Stickstoffentfernung, aus teilweiser Nitritation des Ammoniums und der aeroben Oxidation des verbleibenden Ammoniums, mit Hilfe des verbleibenden Nitrits. Vereinfacht erklärt, erfolgt in der DEMON-Anlage der Abbau des Ammoniums aus dem Zentrat, was in weiterer Folge zur Entlastung der Schwachlast-Biologie führt. Dieser Prozess wird durch eine spezielle Bakteriengattung – die sogenannten Anammox-Bakterien – ermöglicht. Die charakteristisch rötliche Farbe im DEMON-Reaktor ergibt sich aufgrund des in den Bakterien vorhandenen „Häm-Farbstoffes.“ Dieser ist auch für die rote Farbe des menschlichen Blutes verantwortlich. Das durch die DEMON-Anlage deammonifizierte Prozesswasser wird in weiterer Folge wieder in den Kreislauf der Schwachlast-Biologie eingeleitet.

Gaslinie

Das in der Faulung anfallende Klärgas wird über zwei Aktivkohleadsorber gereinigt und gelangt anschließend in den Trockengasbehälter. Von dort aus wird das Klärgas über zwei Blockheizkraftwerke verwertet. In den Blockheizkraftwerken werden pro Jahr ca. 2,4 Millionen Kilowattstunden Strom erzeugt. Dieser deckt einen Teil der täglich benötigten Energie von ca. 9.000 bis 10.000 Kilowattstunden für die Prozesse der Abwasserbehandlung ab. Mit der zusätzlich, von den Blockheizkraftwerken erzeugten Abwärme, wird außerdem der gesamte Wärmebedarf der Kläranlage sichergestellt. Zudem wird seit 2008 der Wärmebedarf der Villacher Saubermacher GmbH und der Gewächshäuser der Abteilung Stadtgrün – mittels Nahwärmeversorgung – mitabgedeckt.

Photovoltaik
Zusätzlich produziert eine Photovoltaik-Anlage, auf den Dächern der beiden Gebläsehäuser, Sonnenstrom der ebenfalls für die Eigennutzung herangezogen wird

Eigen- und Fremdüberwachung

Die Durchführung der Eigen- und Fremdüberwachung wird durch das Wasserrechtsgesetz und die zugehörigen Verordnungen und Wasserrechtsbescheide geregelt. Um eine hohe Reinigungsleistung gewährleisten zu können, erfolgt die Eigenüberwachung auf der Kläranlage Villach in einem modern ausgestatteten technischen Labor.

Um im biologischen Reinigungsprozess eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten und rechtzeitig notwendige Maßnahmen treffen zu können, werden regelmäßig digitale Aufnahmen mikroskopischer Schlammpräparate gemacht und verglichen. Zusätzlich werden zwölfmal im Jahr Fremdüberwachungen laut ÖWAV Regelblatt 6 durchgeführt. Außerdem wird der Ablauf vom Land Kärnten – Abteilung 8 (Umwelt, Energie und Naturschutz) regelmäßig ohne Voranmeldung beprobt und auf die Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte kontrolliert.

Hochwasser-Pumpwerk

Damit die Kläranlage auch bei Hochwasser ihr biologisches Reinigungsziel erreicht, wird ein möglicher Rückstau aus dem Vorfluter mittels eines Hochwasserschiebers entgegengewirkt und das gereinigte Wasser des Kläranlagenablaufes über das Hochwasserpumpwerk in den Vorfluter (Drau) eingeleitet.

Energiezentrale

Nachdem die bestehende Energiezentrale aus dem Jahr 1996 sowie die Trafostation der Kärnten Netz GmbH nicht mehr dem Stand der Technik entsprachen war es erforderlich, die Niederspannungs-Hauptverteilung zu erneuern und in einem eigenen Gebäude unterzubringen. In diesem Zuge wurde auf die Eigenstromversorgung im Black-out-Fall Bedacht genommen und ein zusätzliches Notstrom-Dieselaggregat, mit einer Leistung von 500 kVA, installiert. Unter Volllastbetrieb und Volltankung (1000 Liter) des Notstromaggregates ist es der Kläranlage möglich, den laufenden Betrieb im Netzparallelbetrieb acht Stunden aufrechtzuerhalten.

Steuer- und Leittechnik

SPS-Vorsteuerung
In den einzelnen Bereichen der Kläranlage sind sogenannte SPS-Steuerungen installiert, welche die Aufgabe haben, diesen Bereich vollautomatisch zu steuern. Digitale und analoge Daten werden in den Steuerungen erfasst und dementsprechend werden Prozessabläufe fortlaufend angepasst. Sollten Betriebszustände eintreten, welche außerhalb des definierten Bereiches liegen, wird dies an das übergeordnete Prozessleitsystem weitergeleitet.

Prozessleitsystem (PLS)
Alle Vorortsteuerungen sind über Lichtwellenleiter mit den Servern des Prozessleitsystems verbunden. Alle digitalen und analogen Werte welche in den Steuerungen erfasst werden, werden hier gespeichert um in weiterer Folge für Protokoll- und Diagrammerstellungen herangezogen. Störungen werden vom Leitsystem rund um die Uhr an den diensthabenden Bereitschaftsdienst weitergeleitet, welcher sich umgehend um deren Behebung kümmert.

Technische Daten

Mit Fertigstellung der dritten Baustufe und der Inbetriebnahme der biologischen Reinigungsstufe verfügt die Kläranlage Villach über eine Ausbaugröße von 250.000 EW. Die Abwasserreinigung erfolgt in mechanischen, chemischen und biologischen Behandlungprozessen. Dadurch wird Kohlenstoff zu 96 %, Stickstoff zu 86 % und Phosphor zu 88 % abgebaut bzw. entfernt. Der Reinigungsgrad der Anlage liegt bei 95 %. Die Kläranlage Villach zählt zu den zehn größten kommunalen Abwasserreinigungsanlagen Österreichs.

Wussten Sie, dass ...

neun Gemeinden mit rund 96.000 ständige Einwohner und ca. 1.400 Hotel- sowie Beherbergungs- und Gastronomiebetriebe mit ca. 21.000 Gästebetten, die pro Jahr ca. 2,72 Millionen Übernachtungen verzeichnen an die Kläranlage Villach angeschlossen sind?
jahresdurchschnittlich ca. 14 Millionen m³ Abwasser in der Kläranlage gereinigt werden?
kanalfremde Stoffe, sogenanntes Rechengut, mit ca. 590 t/Jahr anfallen?
die Faultürme ein Gesamtvolumen von 11.000 m³ haben?
ca. 6.800 t Klärschlamm pro Jahr anfallen? Das entspricht ca. 260 LKW- Fuhren.
jährlich rund 1,55 Millionen m³ Klärgas entstehen?
seit 2008 die Gewächshäuser der Abteilung Stadtgrün und das Altstoffsammelzentrum der Villacher Saubermacher GmbH mit sauberer Biowärme aus Klärgas versorgt werden?
sich im Bereich des Villacher Kanalnetzes 38 Pumpstationen befinden?