Abwasser entsteht in jeder noch so kleinen Ansiedlung. Unter Abwasser versteht man sowohl das in Haushalten, Gewerbe- und Industriebetrieben gebrauchte Wasser (Schmutzwasser) als auch Niederschlagswasser, das von Dächern, Straßen und Plätzen abfließt. Beide Wasserarten gelangen über die Kanalisation in Richtung Kläranlage.
Zum Schutz der Umwelt - insbesondere von Grundwasser, Bächen und Flüssen - wird Abwasser in dichten Kanalnetzen gesammelt und einer Reinigung in der Kläranlage zugeführt. Dafür betreibt der Verband und seine Mitgliedsgemeinden umfangreiche Kanalnetze.

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Kanalnetzen:

Im Mischsystem werden Schmutzwasser und Regenwasser gemeinsam in einem Rohrnetz gesammelt und transportiert. Im Trennsystem wird das Schmutzwasser über ein eigenes Kanalnetz zur Kläranlage geführt, während das Niederschlagswasser separat abgeführt, behandelt und versickert wird oder direkt in den Vorfluter (Elsenz) eingeleitet wird. Im Verbandsgebiet des AZV Im Hollmuth gibt es sowohl Misch- als auch Trennsysteme. Während im Altbestand vielfach noch Mischsysteme dominieren, werden in Neubaugebieten überwiegend Trennsysteme eingesetzt.

Vorteile und Herausforderungen
Die Einführung von Trennsystemen hat sich in den letzten Jahren verstärkt durchgesetzt. Ein Grund: Sie entlasten die Kläranlage, da große Regenwassermengen nicht unnötig mitbehandelt werden müssen. Gleichzeitig wird Regenwasser oftmals ortsnah zurückgehalten, versickert oder genutzt, was die Grundwasserneubildung fördert. Doch Trennsysteme haben auch ihre Herausforderungen: Durch den geringeren Wasseranfall in den Schmutzwasserkanälen kommt es häufiger zu Ablagerungen und Geruchsbelästigungen. Feststoffe werden nicht mehr so regelmäßig mitgespült wie im Mischsystem. Diese Probleme erfordern verstärkte Wartung und Reinigung.

Fremdwasser - ein Dauerthema

Ein besonderes Augenmerk liegt seit vielen Jahren auf dem Fremdwasser: Also auf Wasser, das eigentlich nicht in die Schmutzwasserkanalisation gehört, z. B. Quell- oder Bachwasser, durch Grundwassereintritt, undichte Schächte oder fehlerhafte Hausanschlüsse. Dieses Fremdwasser belastet unnötig die Kläranlage, da es mitbehandelt werden muss, obwohl es im Grunde sauberes Wasser ist. Der AZV Im Hollmuth arbeitet kontinuierlich daran, Fremdwassermengen zu verringern - durch Entkoppeln von Quell- und Bachzuläufen, Kanalsanierungen, Dichtheitsprüfungen, Fremd-wasseruntersuchungen und Aufklärung der Bevölkerung.

Regenwasserbewirtschaftung und Entlastungs-anlagen

Regenereignisse stellen die Kanalisation vor besondere Herausforderungen. Während der normale Trockenwetterabfluss relativ gleichmäßig ist, kann bei Starkregen das 100- bis 150-fache an Wassermengen auftreten. Eine Kläranlage kann diese Mengen nicht vollständig aufnehmen. Daher gibt es im Verbandsgebiet an den Hauptsammelkanälen sogenannte Regen-entlastungsanlagen. Dort wird der Teil des Mischwasserabflusses, der nicht zur Kläranlage weitergeleitet werden kann, kontrolliert in die Gewässer eingeleitet. Voraussetzung ist, dass das Abwasser durch Regen ausreichend verdünnt ist.

Um die Umwelt zusätzlich zu schützen, sind viele Anlagen mit Regenüberlaufbecken ausgestattet. Diese Becken speichern einen Teil des Abflusses zwischen, sodass sich absetzbare Stoffe zurückhalten lassen. Nach Abklingen des Regens werden die Inhalte - einschließlich des gesammelten Schlamms - der Verbandskläranlage zugeführt und dort ordnungsgemäß gereinigt. Insgesamt betreibt der Abwasserzweckverband Im Hollmuth heute 19 Regenentlastungsanlagen, die ein zentrales Element der Regenwasser-bewirtschaftung darstellen.

Klimawandel und neue Anforderungen

Die Anforderungen an die Abwasserentsorgung haben sich in den letzten 25 Jahren deutlich verändert. Starkregenereignisse treten häufiger und intensiver auf. Deshalb werden Rückhaltevolumen, Notüberläufe und intelligente Steuerungen immer wichtiger. Rechtliche Vorgaben wurden verschärft: EU-Richtlinien, Bundes- und Landesvorschriften fordern eine Reduzierung von Mischwasserüberläufen und eine bessere Behandlung von Regenwasser. Dezentrale Maßnahmen gewinnen an Bedeutung: Regenwasser soll möglichst nahe am Entstehungsort zurückgehalten, versickert oder genutzt werden, um Kanalnetze und Kläranlagen zu entlasten. Neue Schadstoffe wie Mikroplastik, Arznei-mittelrückstände oder Biozide rücken zunehmend in den Fokus der Abwasserbehandlung. Das Kanalnetz beim AZV Im Hollmuth ist ein komplexes Zusammenspiel aus historisch gewachsenen Mischsystemen und modernen Trennsystemen. Ziel ist es, die Abwassermengen effizient zu erfassen, die Kläranlage optimal auszulasten und gleichzeitig die Gewässer bestmöglich zu schützen.

Mit Sanierungen, Investitionen in Regenentlastungsanlagen, dem konsequenten Umgang mit Fremdwasser und der Anpassung an den Klimawandel sorgt der Abwasserzweckverband Im Hollmuth dafür, dass die Abwasserableitung und -reinigung auch in Zukunft zuverlässig und umweltgerecht funktioniert und dass sauberes Wasser wieder zurück in den natürlichen Lauf der Elsenz kommt.

Das Abwasser aus den Verbandsgemeinden gelangt über den Hauptsammler zur Kläranlage des AZV. Bevor es ins Hebewerk fließt, wird es über einen Grobrechen geleitet. Dieser hat einen Stababstand von 35 mm. Seine Aufgabe ist es, Grob- und Sperrstoffe, die größer als dieser Stababstand sind, aus dem Abwasser zu entfernen.

Hebewerk | Rohabwasserpumpen:
Das Abwasser trifft in einer Tiefe von ca. 9,00 m ein. Damit es weiter gereinigt werden kann, muss es auf ca. +1,5 m angehoben werden. Diese Aufgabe übernehmen die Pumpen des Zulaufhebewerks. Jede Pumpe hat eine maximale Förderleistung von ca. 116 l/s. So können bei Regen bis zu 220 l/s gefördert werden.

Zum Vergleich: Eine Badewanne fasst zwischen 120–180 l. Von den drei Zulaufpumpen laufen maximal zwei, die dritte dient als Reserve, falls eine der anderen verstopft oder ausfällt. Die Pumpen besitzen eine elektrische Leistung von je 30 kW. Bei einer Stunde Laufzeit auf Volllast verbraucht eine Pumpe somit 30 kWh.

Zum Vergleich: Ein Vier-Personen-Haushalt benötigt etwa 11 kWh pro Tag.

Hebewerk | Regenpumpen:
Bei Regen gelangt mehr Abwasser in die Kläranlage, als sie verarbeiten kann. Um eine hydraulische Überlastung zu vermeiden, wird das überschüssige Abwasser über zwei Regenpumpen mit je 944 l/s Förderleistung in das Regenüberlaufbecken (RÜB) der Kläranlage gepumpt. Dieses hat ein Fassungsvermögen von 2.400 m³. Dort wird das Wasser zwischengespeichert, sodass sich Feststoffe absetzen können. Sollte mehr Abwasser ankommen, als das RÜB aufnehmen kann, leitet es kontrolliert in die Elsenz ab. Da es sich hierbei um verschmutztes Regenwasser handelt, ist dieser Abschlag vom zuständigen Landratsamt genehmigt.

Im nächsten Schritt gelangt das Abwasser in den Feinrechen. Dabei handelt es sich um zwei rotierende Trommeln mit einem Stababstand von 4 mm. Das Wasser fließt von außen durch die Trommeln hindurch. Stoffe, die größer als 4 mm sind, bleiben an den Gitterstäben hängen und bilden eine Filterschicht. Dadurch können auch kleinere Partikel zurückgehalten werden.

Eine Höhenstandsmessung überwacht den Zulauf. Steigt der Füllstand an, setzt sich die Trommel automatisch in Bewegung und streift das abgefilterte Material mit einem Schaber ab. Dieses gelangt in die Rechengutwaschpresse. Dort wird es mit Wasser versetzt, um organische Rückstände auszuwaschen und der Kläranlage als Nährstoff zurückzuführen. Anschließend wird das Material gepresst, entwässert und in Kunststoffcontainer gefüllt, die derzeit von der Firma Remondis abgeholt werden. Das Rechengut wird in einem Müllheizkraftwerk verbrannt.

Nun müssen die schweren und leichten Bestandteile – Sand und Fett – entfernt werden. Der Sand stammt hauptsächlich aus Abrieb von Kanalrohren, Baustellen und Oberflächenwasser. Das Fett kommt überwiegend aus privaten Haushalten sowie aus nicht ordnungsgemäß gewarteten Fettabscheidern. Im Sand- und Fettfang werden zwei physikalische Prinzipien genutzt:

1. Sedimentation
Die Fließgeschwindigkeit des Abwassers wird durch die Verbreiterung und Vertiefung des Gerinnes reduziert. Dadurch können sich die schweren Bestandteile größer als 0,05 mm absetzen. Ähnlich verhält es sich, wenn man Erde in einem Glas Wasser auflöst und dieses in ein größeres Gefäß umfüllt.

Zusätzlich wird von der Seite Luft eingeblasen, um die Dichte weiter zu reduzieren und den Sand schneller absinken zu lassen. Am Grund des Sandfangs befindet sich eine Rinne, in der sich der Sand sammelt. Alle 30 Minuten läuft der Sandräumer automatisch an. Der Sand wird mit einer Pumpe abgesogen und in den Sandtopf gepumpt, wo er sich absetzt und das Wasser verdrängt. Ist der Eimer voll, wird er manuell in den Sedimentationscontainer entleert, in dem weiteres Wasser abgeschieden wird. Der entwässerte Sand wird in eine Aufbereitungsanlage gebracht und wiederverwertet.

2. Flotation (Aufschwimmen)
Das leichtere Fett schwimmt oben auf und wird abgeschöpft. Durch die seitliche Lufteinblasung entsteht unter Wasser eine Rotation. Die Fettpartikel binden sich an die Luftblasen und werden unter einer Tauchwand hindurch transportiert. Am Ende des Gerinnes befindet sich der Fettablassschacht. In regelmäßigen Abständen wird das Fett dorthin geschoben und anschließend über Pumpen in den Faulturm gefördert. Fett hat eine hohe Nährstoffdichte und eignet sich daher ideal zur Gasgewinnung.

Nach dem Sandfang fließt das Abwasser in den letzten Schritt der mechanischen Reinigung: das Vorklärbecken. Dieses ist wie der Sandfang ein Sedimentationsbecken. Hier setzt sich der Schlamm über die gesamte Länge am Boden ab. Nach etwa einer Stunde schiebt der Räumer den Schlamm in einen Trichter im Zulaufbereich. Dies geschieht mit Räumschilden, die ähnlich wie Schneeschieber funktionieren. Der Schlamm gelangt vom Trichter in den Rohschlammschacht und wird gemeinsam mit überschüssigem Schlamm aus dem Nachklärbecken in den Faulturm gepumpt.

Im Zulaufbereich des Vorklärbeckens befindet sich eine hydraulische Weiche. Sie leitet ca. 50 % des Abwassers in das Denitrifikationsbecken 2, um die Stickstoffelimination zu unterstützen.

Die Kläranlage verfügt über zwei in Reihe geschaltete Denitrifikationsbecken.

In der vorgeschalteten Denitrifikation wird Nitrat-Stickstoff, der in der Nitrifikation gebildet und über die Rezirkulation zurückgeführt wird, durch Bakterien abgebaut. Da diese – ähnlich wie Menschen – organische Nahrung benötigen, wird Rohabwasser aus dem Zulauf des Vorklärbeckens hierher umgeleitet.

Die Bakterien wandeln Nitrat in Kohlenstoffdioxid (CO₂), Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) um. CO₂ und N₂ entweichen in die Atmosphäre, das Wasser fließt weiter.

Im natürlichen Stickstoffkreislauf folgt auf die Nitrifikation die Denitrifikation. Da für die Denitrifikation Kohlenstoff benötigt, dieser jedoch in der Nitrifikation aufgebraucht wird, muss die Denitrifikation vorangestellt werden.

Weil Nitrat aber erst am Ende der Nitrifikation entsteht, wird nitrathaltiger Belebtschlamm in den Zulauf zum DN-Becken zurückgeführt. Die Pumpen fördern je 180 l/s, sodass bis zu 360 l/s rezirkuliert werden können.

Im Ablauf von DN 2 kann zusätzlich Fällmittel zur Phosphatelimination dosiert werden.

In der Nitrifikation erfolgt die Umwandlung von Ammonium-Stickstoff (NH₄-N) in Nitrat-Stickstoff (NO₃-N). Ammonium-Stickstoff entsteht im Kanal während der Ammonifikation aus Harnstoff im Urin. Durch die feine Lufteinblasung in 4 m Tiefe wird Ammonium in Nitrat umgewandelt. Die Luft wird von drei großen Kompressoren angesaugt und in das Becken gedrückt.

Jeder Kompressor hat eine Förderleistung von 2.860 m³/h sowie eine elektrische Anschlussleistung von 23,5 kW. Bei zu schwacher Nitrifikation kann Nitrit-Stickstoff (NO₂-N) entstehen. Dieser verursacht zwei Probleme:

Fischgiftigkeit: Nitrit hemmt den Sauerstofftransport im Blut von Fischen, was zu innerem Ersticken führt.

Lachgasbildung: N₂O ist 300-mal klimaschädlicher als CO₂. Um das zu verhindern, ist eine Vollnitrifikation erforderlich. Dafür darf der Sauerstoffgehalt im Becken nicht unter 0,80 mg/l sinken.

Im Auslauf der Nitrifikation wird ebenfalls Fällmittel zur Phosphatelimination dosiert.

Phosphat stammt überwiegend aus menschlichen Ausscheidungen und nur noch zu geringen Teilen aus Wasch- und Reinigungsmitteln. Da Phosphat ein Düngestoff ist, muss er aus dem Abwasser entfernt werden, um Algenblüten und damit Fischsterben zu verhindern.

In Bammental wird hierfür Eisen(III)-chlorid eingesetzt. Das Fällmittel bindet Phosphat, sodass es sich in den Schlammflocken einlagert. Dosiert wird sowohl im Zulauf als auch im Ablauf der Nitrifikation.

Diese sogenannte Zwei-Punkt-Fällung wird von einem Online-Analysator überwacht, der alle fünf Minuten Messwerte liefert und die Zugabe steuert.

Täglich werden etwa 300–500 l Fällmittel benötigt. Da Eisen(III)-chlorid eine 40%ige Säure ist, die auch Edelstahl angreift, bestehen alle Einbauten und Rohrleitungen, die mit Belebtschlamm in Kontakt kommen, aus hochwertigem Edelstahl.

In der Nachklärung erfolgt die letzte Reinigung des Abwassers. Das Wasser wird mittig ins Becken geleitet und durch eine Metallschürze tief unter die Oberfläche geführt. Dort steigt es langsam nach oben, während sich der Schlamm am Boden absetzt.

Der Schlamm wird über Rückleitungen in die Belebung (DN 1 & 2) zurückgeführt. Das gereinigte Wasser läuft über eine Zahnschwelle ins Auslaufbauwerk. Hier wird die letzte Messung durchgeführt, um die Einhaltung der Grenzwerte zu prüfen. Anschließend wird es wieder in den natürlichen Kreislauf geleitet.

Der aus der Nachklärung zurücklaufende Schlamm wird über das Schlammpumpwerk in die DN-Becken gefördert. Ein Teil wird über die Überschussschlammeindickung (ÜSS) aus dem System entfernt, um ein Übermaß an Schlamm zu verhindern.

Die Eindickung erfolgt mit einem Bandfilter. Durch die Zugabe eines Polymers vergrößern sich die Schlammflocken und geben Wasser frei. Auf dem Band – einem Kunststoffgewebe mit feiner Spaltbreite – bleibt der Schlamm zurück, während Wasser abläuft.

Am Ende fällt der eingedickte Schlamm in den Abwurftrichter und wird in den Rohschlammschacht gepumpt.

Der Rohschlammschacht dient als Vorlage für die Beschickung der Faulung. Hier gelangen der Vorklärschlamm und der eingedickte Überschussschlamm zusammen.

Täglich werden etwa 70 m³ Schlamm in den Faulturm gepumpt.

Im Faulturm werden organische Stoffe unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) biologisch abgebaut. Dabei entsteht Biogas, das energetisch genutzt werden kann.

Der Prozess verläuft in vier Phasen:

Hydrolyse: Makromoleküle (Fette, Proteine, Kohlenhydrate) werden in kleinere Bestandteile zerlegt.

Acidogenese: Die Bestandteile werden in organische Säuren, Alkohole sowie H₂ und CO₂ umgewandelt.

Acetogenese: Organische Säuren und Alkohole werden zu Essigsäure, H₂ und CO₂ umgesetzt.

Methanogenese: Essigsäure, H₂ und CO₂ werden von Archaeen zu Methan (CH₄) umgesetzt.

Ergebnis: Biogas (60–70 % CH₄, 30–40 % CO₂, geringe Mengen H₂S)

Stabilisierter Klärschlamm, der weniger geruchsintensiv und besser entsorgbar ist.

Hier wird der ausgefaulte Schlamm zwischen-gespeichert, bevor er zur Entwässerung gepumpt wird.

Die Entwässerung erfolgt mit einer Kammerfilterpresse. Unter Druck wird Wasser (Filtrat) durch Filtertücher abgepresst, während die Feststoffe als Filterkuchen zurückbleiben.

Der entwässerte Schlamm wird auf dem Schlammlagerplatz gesammelt und später zur Verbrennung in Kraftwerken abtransportiert.

Täglich fallen ca. 300 m³ Faulgas an. Es wird über Kies- und Keramikfilter vorgereinigt und in einem Gasspeicher zwischengespeichert. Bei Störungen steht eine Sicherheitsfackel bereit, die überschüssiges Gas verbrennt.

Vor der Nutzung wird das Gas in einem Siloxanwäscher von Siloxanen und Schwefelwasserstoff befreit, da diese Motoren und Dichtungen schädigen würden.

Das gereinigte Gas wird im Blockheizkraftwerk (BHKW) verbrannt. Es verfügt über 50 kW elektrische und 90 kW thermische Leistung.

Jährlich werden ca. 400.000 kWh Strom erzeugt, was rund 30 % des Strombedarfs der Kläranlage deckt.

Die Wärme wird zur Beheizung der Gebäude und des Faulturms genutzt.

Bei Bedarf kann das BHKW auch mit Erdgas betrieben werden.

Als Reserve dient ein Heizkessel mit 450 kW Leistung, der mit Erd- oder Faulgas betrieben werden kann. Er übernimmt bei Ausfällen oder zusätzlichem Wärmebedarf.

Die Kläranlage verfügt über zwei Mittelspannungstransformatoren, die am 20.000-Volt-Netz angeschlossen sind. Jeder Transformator hat eine Leistung von 400 kVA (ca. 320 kW). Sie werden abwechselnd betrieben.