Jede Sekunde kommt in der Kläranlage Hetlingen durchschnittlich ein Kubikmeter  –also 1000 Liter– Abwasser an. Im Zulaufpumpwerk heben vier Förderschnecken das Abwasser um zehn Meter an. Jede Schnecke kann durch ihre Drehbewegung bis zu 5.000 Kubikmeter pro Stunde fördern.
Da die Kläranlage über ein leichtes Gefälle verfügt, fließt das Abwasser anschließend von selbst durch die Reinigungsanlagen bis zum Zwischenpumpwerk.
Das Zulaufpumpwerk verfügt, wie die meisten Anlagen, über Abdeckungen. Damit werden Gerüche eingedämmt sowie die Hygiene und Sicherheit für die Mitarbeitenden verbessert.
Gegen Gerüche können außerdem geruchsbindende Mittel ins Abwasser gegeben werden – sowohl im Kanalnetz als auch innerhalb der Kläranlage.
 

In der Rechenanlage werden grobe Schmutzstoffe aus dem Abwasser entfernt. Die drei Rechen verfügen über senkrecht verlaufende Stäbe, die im Abstand von einem Zentimeter nebeneinander angeordnet sind. Das Abwasser fließt durch, aber Grobstoffe bleiben hängen und werden mit Räumbalken nach oben geschoben. Sie werden in der Rechengutwaschpresse behandelt, danach zur Verladehalle befördert, in Container gefüllt, abtransportiert und extern verbrannt.
Eigentlich soll hier nur Toilettenpapier entfernt werden müssen. Leider gelangen durch Abfluss, Toilette und Kanalisation auch andere Stoffe in die Kläranlage – z. B. Feuchttücher, Hygieneartikel oder Speisereste.
Die Entsorgung von Rechengut ist aufwändig und teuer. Außerdem können kleine Teile die Rechen passieren und Verstopfungen verursachen. Daher gilt: Die Toilette ist kein Mülleimer!
 

Über den häuslichen Abfluss können Sandkörner und Fette ins Abwasser gelangen. Sie werden entfernt, damit sie die nachfolgenden Anlagen nicht beschädigen oder verstopfen.
Im Sand- und Fettfang fließt das Abwasser langsam durch ein trichterförmiges Becken. Dort wird Luft eingeblasen, so dass eine spiralförmige Strömung entsteht. Damit können sich die Sandkörner besser am Boden absetzen. Der Sand wird abgesaugt, in die Schwemmrinne hochgepumpt und zu Sandwäschern in der Containerverladehalle geleitet, wo er gereinigt und verladen wird.
Im hinteren Teil der Anlage wird deutlich mehr Luft eingeblasen, so dass Fette an die Oberfläche geschwemmt und in einen Sammelschacht geschoben werden. Dort werden sie abgeholt und zur Energiegewinnung weitergenutzt. Über den häuslichen Abfluss können Sandkörner und Fette ins Abwasser gelangen. Sie werden entfernt, damit sie die nachfolgenden Anlagen nicht beschädigen oder verstopfen.
 

Die Vorklärung ist die dritte und letzte Stufe der mechanischen Reinigung. Das Wasser fließt so langsam durch die Vorklärbecken, dass sich feine organische Teilchen durch die Schwerkraft als Schlamm am Beckengrund absetzen.
In der mechanischen Abwasserreinigung, bestehend aus Rechenanlage, Sandfang und Vorklärbecken, wird der Verschmutzungsgrad des Abwassers um insgesamt ein Drittel reduziert. Der sogenannte Primärschlamm aus der Vorklärung wird eingedickt und anschließend, zusammen mit Überschussschlamm aus den Nachklärbecken, zur Methangasbildung in die Faulung gefördert. 
Dort ist Primärschlamm ein guter Energielieferant, da die enthaltenen organischen Feststoffe vor der Entnahme noch nicht abgebaut wurden.
 

In der Verladehalle wird das im Sandfang entnommene Sandfanggut mit Hilfe von Sandwäschern behandelt. Damit wird sowohl die an den Sandkörnern anhaftende Organik abgetrennt als auch der Wasseranteil reduziert.
Die Organik wird zum Ablauf des Sandfangs gefördert, während der Sand in Containern gesammelt wird. Die Verwertung findet außerhalb der Kläranlage mittels thermischer Behandlung statt. Das Rechengut wird in der Rechengutwaschpresse behandelt: Hierbei werden überwiegend Papier- und Faserreste gepresst, von anhaftender Organik und Fetten befreit und entwässert. Anschließend wird es über Spiralförderwege in die Container gefüllt.
Das Rechengut wird ebenfalls außerhalb der Kläranlage thermisch verwertet, dabei wird Energie gewonnen. Im Schnitt fallen täglich ca. 2 Badewannen Sandfanggut und ca. 10 Badewannen Rechengut an.

In den unterirdischen Belebungsbecken werden Stickstoff - und Kohlenstoffverbindungen aus dem Abwasser entfernt. In den Becken befindet sich Belebtschlamm – er enthält unzählige verschiedene Mikroorganismen, die winzige Schmutzteilchen und gelöste Schadstoffe abbauen.
Die Becken bestehen aus getrennten Kammern für die zwei Phasen der Stickstoffentfernung: In der Denitrifikation wird das Abwasser mit Rührwerken bewegt, in der Nitrifikation Sauerstoff eingeblasen. Kohlenstoff wird in beiden Phasen entfernt. Das Abwasser zirkuliert, so dass die Schmutzstoffe nach und nach abgebaut werden. Das Verfahren ahmt den natürlichen Gewässerreinigungsprozess nach, geht aber schneller, weil optimale Lebensbedingungen für die Mikroorganismen geschaffen werden: Viel Sauerstoff und eine  Temperatur von mindestens 12°C. Für die Sauerstoffversorgung wird sehr viel Energie benötigt.

Die aerobe (sauerstoffreiche) Phase beginnt.
1. Ammonium-Ion (NH4+) – der Stickstoffanteil soll entfernt werden.
2. Bakterie Nitrosomonas spaltet das Ion auf und fügt Sauerstoff ein.
3. Nitrit-Ionen und Wasserstoff bilden sich.
4. Bakterie Nitrobacter spaltet das Nitrit-Ion auf und fügt Sauerstoff ein.
5. Nitrat (NO3-) entsteht.
Die anaerobe (sauerstoffarme) Phase beginnt.
6. Verschiedene Bakterien nutzen den Sauerstoff (O) und eliminieren den Stickstoff (N2) aus ihren Zellen.
7. Der Stickstoff (N) entweicht in die Luft. Übrig bleibt Wasser (H20).

Im Abwasser sind energiereiche Kohlenstoffverbindungen enthalten (Fette, Zucker, Alkohol…), die von Mikroorganismen aufgenommen werden. 
Die Mikroorganismen fressen das Abwasser sauber, wachsen und vermehren sich durch Teilung.
Sie bilden den Belebtschlamm – überschüssige Mengen davon werden aus dem Abwasser entfernt und als Klärschlamm thermisch verwertet.

Phosphat soll aus dem Abwasser entfernt werden:
1. FÄLLMITTEL WIRD HINZUGEFÜGT - Um Phosphat (PO4 3-) unschädlich zu machen, wird Eisen-III-Chloridsulfat (FeClSO4) oder ein anderes Fällmittel ins Abwasser gegeben.
2. LÖSUNG DER FÄLLMITTELBESTANDTEILE - Eisen (Fe) ist der reaktive Bestandteil für die Phosphatfällung. Sulfat (SO4 2-) und Chlor-Ionen (Cl) lösen sich ab.
3. VERBINDUNG MIT PHOSPHAT Das Eisen-Ion verbindet sich mit dem Phosphat zu einem neuen Molekül.
4. NEUES SALZMOLEKÜL ENTSTEHT - Eisen-III-Phosphat (FePO4) entsteht, sinkt zu Boden und wird später mit dem Klärschlamm abgezogen.

In der Nachklärung wird der Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser getrennt. In den tiefen, runden Becken beruhigt sich das aufgewirbelte Wasser. Dadurch setzt sich der Belebtschlamm ab. Der sich langsam drehende Räumer schiebt den Schlamm am Boden der Becken zusammen und saugt ihn ab.
Ein Großteil des Schlamms wird als Rücklaufschlamm in die Belebungsbecken zurückgeführt: Die enthaltenen Mikroorganismen werden dort erneut zur biologischen Abwasserreinigung eingesetzt. Der Rest ist Überschussschlamm und wird teilweise zur Energieerzeugung in den Faulbehältern genutzt.
Das gereinigte Abwasser fließt über die Ablaufkante der Nachklärbecken zum Ablauf der Kläranlage. Es hat keine Trinkwasserqualität, ist jetzt aber so sauber, dass es in die Elbe eingeleitet werden kann.

Täglich werden im Labor verschiedene Abwasser- und Schlammproben untersucht. Damit wird kontrolliert, ob die vorgegebenen Reinigungswerte eingehalten werden.
Relevante Parameter wie der Stickstoff - und Phosphatgehalt des Abwassers werden regelmäßig an den einzelnen Reinigungsstufen erhoben.
Außerdem wird unter dem Mikroskop die Artenvielfalt des Belebtschlamms untersucht. Die Laboruntersuchungen sind eine wichtige Grundlage für die Steuerung und Optimierung der Abwasserreinigung und der Schlammbehandlung.
Die Umweltbehörde prüft anhand der Laborergebnisse regelmäßig die Reinigungsleistung der Kläranlage und die Einhaltung der Grenzwerte für die Einleitung in die Elbe.

Das gereinigte Abwasser fließt normalerweise im freien Gefälle von den Nachklärbecken über eine große Rohrleitung in die Elbe.
Bei Hochwasser kann der Wasserstand der Elbe über der Höhe des Kläranlagengeländes liegen. Dann wird die Freigefälleleitung mit einem Schieber verschlossen und das gereinigte Abwasser über ein Hochwasserpumpwerk abgeleitet.
Es gibt ein altes und ein neues Hochwasserpumpwerk. Im alten Pumpwerk wird das gereinigte Abwasser um einige Meter angehoben und fällt dann hinter dem geschlossenen Schieber hinab in die Ablaufleitung.
Im neuen Pumpwerk drücken starke Pumpen das Abwasser in Richtung Elbe. So kann bei Hochwasser kein Wasser zurück in die Kläranlage gedrückt werden. Die Kläranlage selbst ist durch den Deich geschützt.

In die vier riesigen grünen Faulbehälter wird eingedickter Schlamm aus der Vor- und Nachklärung geleitet. Zusätzlich verwerten wir darin Fette aus dem Sandfang sowie angelieferte energiereiche Reststoffe und Schlämme (Co-Vergärung).
Jetzt kommen Mikroorganismen zum Einsatz: Bei etwa 37 Grad Celsius, ohne Sauerstoff und ständig in Bewegung leben sie unter optimalen Bedingungen, um die organischen Reststoffe im Schlamm zu zersetzen. Damit wird die Menge des Schlamms reduziert und wir gewinnen Faulgas, auch Klärgas genannt. 
Das Faulgas treibt im BHKW vier Gasmotoren an, die durch Verbrennung Strom und Wärme erzeugen. So produzieren wir einen Großteil der Energie, die wir für den Betrieb der Kläranlage brauchen. Der ausgefaulte Schlamm wird anschließend entwässert, per LKW abtransportiert und verbrannt.

Abwasser stinkt – daran gibt es nichts zu beschönigen!
Um Geruchsbelästigungen möglichst gering zu halten, trifft der AZV Südholstein zahlreiche Vorkehrungen:
• Wir geben sowohl in der Kanalisation als auch in der Kläranlage geruchshemmende Mittel ins Abwasser.
• Die Anlagen sind fast alle eingehaust oder abgedeckt.
• Wir filtern die Abluft aus den Anlagen.
In die Biofilter wird Abluft unten eingeblasen und steigt dann langsam durch das Filtermaterial aus Wurzelholz nach oben.
Auf dem Filtermaterial sind Mikroorganismen angesiedelt – Bakterien, Pilze und Hefen – die Schad- und Geruchsstoffe aus der Luft entfernen und den Geruch deutlich mindern.