Biologische Reinigung

Die im Abwasser nach der mechanischen Reinigung verbleibenden, vorwiegend in gelöster Form vorliegenden Schmutzkomponenten werden in der biologischen Reinigungsstufe mittels Kleinstlebewesen und Bakterien (Belebtschlamm), abgebaut. Damit werden in einem zweistufigen Prozess Stickstoff- und Kohlenstoffverbindungen abgebaut.

Denitrifikation

Auf der ARA Oberes Wiggertal gelangt das sogenannte Denitrifikationsverfahren zur Anwendung. Damit gehört diese ARA zu den am modernsten ausgerüsteten Kläranlagen im Kanton Luzern. Durch diese Denitrifikationsstufe wird die in den Vorfluter abgeleitete Stickstofffracht merklich verringert.

Das Verfahrensprinzip kann, sehr vereinfacht, wie folgt beschrieben werden: durch Rückführung von Belebtschlamm (Biomasse) und durch Rezirkulation von nitrathaltigem Abwasser aus der Nitrifikation wird eine grosse Menge Mikroorganismen und viel Nitrat-Stickstoff in speziell dazu ausgerüsteten Anoxbecken mit vorgeklärtem Abwasser in Kontakt gebracht.

Hier bauen die hungrigen Mikroorganismen einen Teil der im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe ab. Dazu benötigen sie Sauerstoff. In den Anoxbecken ist aber bewusste kein gelöster Sauerstoff vorhanden und es wird auch von aussen keiner zugeführt. Somit entnehmen die Mikroorganismen den Sauerstoff zwangsläufig aus den Nitrat-Molekülen. In der Fachsprache wird dies als Reduktion von Nitrat (NO₃) zu elementaren Stickstoff (N²) bezeichnet, wobei der reine Stickstoff (N²) in die Luft entweicht und somit nicht mehr im Abwasser enthalten ist.

Durch die Reduktion der in die Wigger abzuleitenden Stickstofffracht leistet die ARA Oberes Wiggertal einen Beitrag zur Minderung der Stickstoffproblematik in der Nordsee.

Auch kann mit einem geringeren Strombedarf für die Sauerstoffversorgung in den Belüftungsbecken gerechnet werden, da bereits in den Anoxbecken ein Teil der organischen Stoffe abgebaut wird. Dies wirkt sich positiv auf die Betriebskosten aus.

Nitrifikation

Das hauptsächlich von menschlichen und tierischen Ausscheidungen herrührende Ammonium im Abwasser ist für Fische giftig. Die Umwandlung dieser Stickstoffverbindung zum Nitrat-Stickstoff erfolgt durch spezielle Mikroorganismen im Belüftungsbecken. Dieser Vorgang wird Nitrifikation genannt und ist zwingend an Luftsauerstoff im Wasser gebunden. Daher wird in den Belüftungsbecken, wie der Name auch sagt, das Abwasser-/Belebtschlammgemisch belüftet. Neben der Nitrifikation werden auch gleichzeitig die organischen Schmutzstoffe weitestgehend darin abgebaut.

Die für den Sauerstoffeintrag in den Belüftungsbecken benötigte Druckluft wird in einer separaten Gebläsestation produziert und mittels feinblasiger Tiefenbelüftung (sogenannte Belüfterdome) in das Abwasser eingebracht.

Nachklärbecken

Das Schlamm-/Wassergemisch fliesst nach mehrstündigem Aufenthalt in den Belüftungsbecken in die Nachklärung, wo eine Abtrennung des gereinigten Abwassers von Belebtschlamm erfolgt: das Wasser läuft über Überfallrinne ab in die Wigger und der Belebtschlamm sinkt auf den Beckenboden, wo er durch ein Kettenräumsystem in die zulaufseitigen Schlammtrichter geschoben wird. Von dort wird dieser Rücklaufschlamm wieder in die Anoxbecken zurück gepumpt.

Durch die Umwandlung und den Abbau der Schmutzstoffe vermehren sich die Mikroorganismen im Belebtschlamm. Der dabei entstehende Schlamm wird als Überschussschlamm bezeichnet. Damit das Belebtschlammsystem immer eine konstante Menge an Biomasse beinhaltet, muss dieser Überschussschlamm mehrmals täglich aus dem Rücklaufschlammstrom entnommen und in die Schlammbehandlung abgepumpt werden.