Belebungsbecken, dahinter: Gebäude für Gebläse und Pumpen (im Keller), sowie Online-Messung

Das mechanisch vorgereinigte Abwasser wird dabei weitgehend zu gleichen Teilen auf zwei biologische Reinigungsstraßen mit einem Gesamtvolumen von 2 x 4900 m³ aufgeteilt. Eine Reinigung bis auf eine Restverschmutzung von 1 – 2 % erfolgt in diesen beiden parallel laufenden Straßen.

Verteilerbauwerk des Abwassers aus der Vorklärung in die zwei Straßen der Belebung

Das Belebungsbecken ist, abgetrennt durch Tauchwände, unterteilt in unbelüftete und belüftete Zonen, wobei das Abwasser einen zweifachen Wechsel von unbelüfteter zu belüfteter Zone kaskadenartig durchläuft, bevor es in die Nachklärung abgeleitet wird.

Zahllose Mikroorganismen (Bakterien, Ein- und Mehrzeller, Urtierchen etc.) in ihrer Gesamtheit als Belebtschlamm oder Biomasse bezeichnet, nehmen die organischen Schmutzstoffe als Nahrung auf und wandeln diese durch ihre Stoffwechseltätigkeit in einfache organische Verbindungen, mineralische Stoffe und Gase um. Da die Mikroorganismen bei ihren Lebensprozessen Sauerstoff benötigen, muss immer ein genügend hoher Sauerstoffgehalt (1-2 mg/l) in den Belebungsbecken vorherrschen.

Der Lufteintrag in das Abwasser- / Belebtschlammgemisch erfolgt durch ein am Beckenboden installiertes Rohrleitungssystem, aufgeteilt in 16 Teilabschnitte, das mit insgesamt 2496 Membran-Tellerbelüftern bestückt ist.

Belüftungsteller am Boden de Belebungsbecken

Diese Belüfter gewährleisten sowohl einen feinblasigen Lufteintrag als auch die Vermeidung von Ablagerungen und sind, aufgrund einer konstruktiv bedingten Rückschlagventilwirkung auch bei ausgeschalteten Gebläsen verstopfungsfrei.

Belebungsbecken; belüftete Zone (aerob)

Die hierfür erforderliche Druckluft erzeugen insgesamt drei Drehkolbengebläse . Die Regelung des Lufteintrages in die einzelnen Teilabschnitte der Belebung erfolgt mittels 8 Blendenregulierschiebern, die über zugeordnete Sauerstoffmesssonden angesteuert werden.

Durch 2 Absperrklappen in der Hauptluftleitung in der Gebläsestation ist es möglich bei Bedarf eine der beiden Belebungsstraßen stillzusetzen.

Eine weitere Aufgabe der Belebtschlammanlage ist die Verminderung der Stickstoff- und Phosphorverbindungen, der sogenannten Nährsalze. Die Reduzierung des Stickstoffgehaltes erfolgt in 2 Stufen:

Stickstoffentfernung (Nitrifikation und Denitrifikation)

In der 1. Stufe, der Nitrifikation, wandeln Bakterien (Nitrifikanten) Ammoniumstickstoff in Nitratstickstoff um, wobei sehr viel freier Sauerstoff benötigt wird (aerobe Verhältnisse).

Im ersten Schritt wandeln Nitritbakterien Ammoniak (im Wasser gelöst als Ammonium-Ionen (NH₄+) vorliegend) in Nitrit.
Im zweiten Schritt wandeln Nitratbakterien die Nitrit-Ionen zu Nitrat-Ionen.

Belebungsbecken; unbelüftete Zone (anoxisch) mit Rührwerk

In der 2. Stufe, der Denitrifikation, in der kein gelöster Sauerstoff vorliegt (anoxisch), wandeln bestimmte Bakterienarten (Denitrifikanten) in ihrer Stoffwechseltätigkeit den Nitratstickstoff in gasförmigen Sauerstoff und Stickstoff um. Der Stickstoff entweicht in die Atmosphäre und der Sauerstoff wird von den Bakterien bei ihren Lebensprozessen weiterverarbeitet.

Um eine ausreichende Stickstoffeliminierung zu erreichen, muss aus den Nitrifikationsbecken das nitrathaltige Belebtschlammgemisch mehrmals die Denitrifikationszone durchlaufen. In den unbelüfteten Beckenzonen sorgen insgesamt 4 Stück Vertikal-Rührwerke für die Duchmischung des Belebungsschlammes und für die Vermeidung von störenden Ablagerungen auf dem Beckenboden. Ende 2017 wurden die inzwischen für den Klärprozess unnötigen Rezirkulationspumpen außer Betrieb genommen und statt dessen zwei energieeffiziente Rührwerke eingebaut.

Biologische Phosphorentfernung (Bio-P)

Die biologische Phosphorverminderung erfolgt ebenfalls durch Bakterien, die Phosphate in ihre Körpersubstanz einlagern.
Das Auftreten der biologischen Phosphorentfernung (Bio-P) lässt sich folgendermaßen erklären:
Die Mikroorganismen bauen in ihre Zellen im Abwasser gelösten Phosphor als Energieträger ein. Die Bakterien nehmen also einen gewissen Teil des Phosphors auf. Setzt man die Bakterien unter "Stress", so nehmen sie mehr Phosphor auf, als sie eigentlich müssten. Ein ständiger Wechsel vom sauerstoffreichen- zum sauerstoffarmen Bereich, erzeugt diesen benötigten "Stress". Mit dem sauerstoffreichen Nitrifikationsbecken und dem Denitrifikationsbecken, das praktisch keinen gelösten Sauerstoff enthält, sind beide erforderlichen Verhältnisse bereits im Belebungsbecken vorhanden. Gelangt nun die Biomasse mit den Bakterien im ständigen Wechsel vom Nitrifikationsbecken ins Denitrifikationsbecken erhalten somit die Bakterien automatisch diese Stresssituation, die sie brauchen, um mehr Phosphor als nötig aufzunehmen. Dieser Effekt wird auch auf der Kläranlage Miesbach gerne genutzt. Eine gezielt gesteuerte biologische Phosphatentfernung wird jedoch nicht betrieben.
Die dabei erreichte Verminderung ist aber nicht ausreichend, so dass der Restphosphor durch die "chemische Fällung" dem Abwasser entzogen wird. Bei all diesen Vorgängen in den Belebungsbecken, sei es der Schmutzabbau, die Stickstoffumsetzungen oder die Phosphoreliminierungen handelt es sich um eine Optimierung der biologischen Verhältnisse, wie sie in jedem gesunden und natürlichen Gewässer vorherrschen (Selbstreinigungskraft). Von den Belebungsbecken fließt das Gemisch aus gereinigtem Abwasser und Belebtschlamm in die Nachklärbecken.

Beiden biologischen Stufen ist je ein Nachklärbecken nachgeschaltet.