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Die mechanische Reinigung des Abwassers, bei der grobe Verunreinigungen entfernt werden, wird auch Erste Reinigungsstufe genannt. Den Anfang bildet eine dreistraßige Rechenanlage aus Grob- und Feinrechen. Die zurückgehaltenen Feststoffe werden Rechengut genannt und bestehen hauptsächlich aus organischen Substanzen wie Fäkalien, Lebensmittelresten, Laub, Holz und Ästen. Hinzu kommen Toilettenpapier und Hygieneartikel. Jährlich fallen knapp 400 Tonnen Rechengut auf der Göttinger Abwasserreinigungsanlage an. Das entspricht etwa 2,2 Kilogramm pro Einwohner im Einzugsgebiet.

Das entnommene Rechengut hat einen hohen Wasseranteil. Vor dem Transport zur Verwertungsanlage werden organische Inhaltsstoffe ausgewaschen. Anschließend wird es mechanisch entwässert und zur Verwertung weitergeleitet.
 

Die Rechenanlage lässt zahlreiche kleinere Feststoffe durch. Der belüftete dreistraßige Sandfang hält schwere Stoffe wie Sand, Steinchen und Glas zurück. Beim Sandfang handelt es sich um lange Rinnen, in denen sich bei einer Fließgeschwindigkeit von 30 cm/Sekunde mineralische Feststoffe am Boden absetzen. Über eine Drucklufteinspeisung entsteht in den Rinnen eine Zentrifugalkraft. Durch horizontale Kreisbewegungen werden die Teilchen, die schwerer als Wasser sind, an den Rand der Rinne gedrückt und sinken zu Boden. Die am Boden abgesetzten Stoffe werden durch einen Räumer abgepumpt und zur Sandwaschanlage weitergeleitet. Pro Jahr fallen in Göttingen 100 Tonnen Sandfanggut an. Im Sandwaschbehälter wird dieses gereinigt, entwässert und anschließend verwertet.
 

Mit der Vorklärung endet die mechanische Reinigung des Abwassers. Die Abwasserreinigungsanlage Göttingen hat sechs Vorklärbecken mit einem Volumen von jeweils 1.250 m³. Drei Becken dienen der Vorklärung. Die weiteren drei Becken sowie ein Rundbecken werden als Tagesausgleichsbecken genutzt, um einen gleichmäßigen Zufluss zur nächsten Reinigungsstufe zu gewährleisten, der biologischen Reinigung.

In der Vorklärung wird die Fließgeschwindigkeit noch weiter reduziert. Dadurch sinken auch die leichten unlöslichen Stoffe zu Boden. Diese überwiegend organischen Substanzen bilden den sogenannten Primärschlamm. Noch im Abwasser enthaltene Schwimmstoffe wie Öle und Fette sind leichter als Wasser und setzen sich an der Wasseroberfläche ab. Über eine Räumerbrücke mit Fettfang und Bodenräumschild werden die abgesetzten Stoffe entfernt. Der Primärschlamm wird in die an den Stirnseiten der Becken angeordneten Trichter geschoben. Dort dickt dieser ein und wird in die Faultürme weitergeleitet. Das mechanisch gereinigte Abwasser fließt aus dem Becken über eine Überfallschwelle in das Zwischenhebewerk, das automatisch den Zufluss in die Kaskadenbiologie steuert. Ein Drittel der Verschmutzungen in gelöster Form sind nun aus dem Abwasser entfernt.