Klärsysteme

Pflanzenkläranlagen im allgemeinen und „Detail“ Im Zusammenspiel von Pflanze, Boden und darin lebenden Mikroorganismen werden im Pflanzenbeet sowohl organische als auch anorganische gelöste Stoffe abgebaut oder durch Bindung an den Bodenkörper aus dem Abwasser eliminiert. Ebenso tragen die Pflanzenkläranlagen zu einer Reinigung des Abwassers durch Verminderung der Gesamtkeimzahl bei. Pflanzenkläranlagen eignen sich aufgrund ihrer Abbauleistungen vorzugsweise für die Reinigung gering belasteter komunaler Abwässer. Aber auch stark belastetes Abwasser aus Industrie und Gewerbe oder Sickerwasser gelten u.U. und bei geeigneter Anpassung (Adaptation) der Pflanzenkläranlage an die Schadstofffracht und hinreichender Größe als umsetzbar, soweit eine Abbaubarkeit gegeben ist. Pflanzenkläranlagen unterscheiden sich von technischen Kläranlagen im Wesentlichen dadurch, dass in ihnen das Abwasser ohne künstliche Belüftung gereinigt wird. Während der Passage des Abwassers durch den von Schilf durchwurzelten Boden oder durch mit Schilf oder Binsen bepflanzten Kies/Sandschichten, wird das Abwasser sowohl mechanisch gefiltert, als auch durch die im Boden Mikroorganismen gereinigt. Gemeinsames Kennzeichen der Pflanzenkläranlagen ist die Bepflanzung mit Sumpfpflanzen (Schilf, Binsen u. a.), denen ein aktiver Beitrag zur Reinigung des Abwassers zugeschrieben wird. Die wesentliche Reinigungsleistung einer Pflanzenkläranlage erfolgt durch Bakterien, die sich im Wurzelbereich der Pflanzen ansiedeln und sich aus dem vorbeifließenden Wasser ernähren. Die Pflanzen dienen als "Wirt", von denen sich die Bakterien vorwiegend mit Sauerstoff versorgen. Neben der Verrieselung und Filtergräben bieten die Pflanzenkläranlagen das einfachste Prinzip der Abwasserreinigung. Sie weisen aber, im Gegensatz zu Ihrer "Konkurrenz", eine höhere Reinigungsleistung auf und können in bestimmten Einsatzbereichen als Alternative zu SBR-Anlagen betrachtet werden. Der Nachteil gegenüber den kompakten Behälteranlagen ist der vergleichsweise hohe Platzbedarf. Je nach Verfahren werden mindestens 2-5 m² Fläche pro Einwohnergleichwert benötigt. Die Mindestfläche eines Pflanzenbeetes wird mit 25 m² angegeben. Um eine große Oberfläche für die zahlreichen Umwandlungsprozesse zur Verfügung zu stellen, ist eine ausreichend tiefe Durchwurzelung notwendig. Rohrschilf zum Beispiel erreicht eine Durchwurzelung bis in 1,20 m Tiefe. Für die meisten Pflanzenkläranlagen ist eine Wurzeltiefe von ca. 60 cm jedoch ausreichend. Typen der Pflanzenkläranlagen Pflanzenkläranlagen werden in drei Grundtypen unterschieden: 1. in Pflanzenkläranlagen mit wasserüberstauten Beeten 2. in Pflanzenkläranlagen mit nicht bindigem Filtermaterial auf der Basis von sandig-kiesigem Boden. Das Wasser durchströmt den Boden vorwiegend in vertikaler Richtung. 3. in Pflanzenkläranlagen mit bindigem Filtermaterial; hier wird der Bodenkörper horizontal vom Abwasser durchflossen. 4. Mischformen dieser Grundtypen ergeben sich manchmal während des Betriebs oder sind als solche von vornherein geplant. Die mechanische Vorklärrung des Abwassers beim Betrieb von Pflanzenkläranlagen ist sinnvoll, da der Verlauf der anfallenden Abwassermenge gleichmäßiger wird. Darüber hinaus wird die Sedimentation ungelöster Abwasserinhaltsstoffe in der Pflanzenstufe verhindert. Diese mechanische Entschlammung vermeidet zusätzlich eine Verschlechterung der hydraulischen Eigenschaften des Bodenkörpers. Hygiänische Probleme können so vermieden werden. Horizontales Verfahren Das Abwasser wird über die Mehrkammerabsetzgrube unterhalb der Beetoberfläche in die Anlage eingeleitet. Das Abwasser durchfließt den Bodenkörper und wird auf der Sohle am Ende der Anlage in Filterrohren aufgesammelt und über einen Kontrollschacht in ein Gewässer geleitet oder im Untergrund versickert. Für horizontal durchflossene Anlagen werden mindestens 5 m² Pflanzfläche angesetzt. Bei der Berechnung der notwendigen Fläche müssen der Zu- und Ablaufbereich mitberücksichtigt werden. Vertikales Verfahren Beim vertikalen System wird das Abwasser über ein Verteil-System auf der Pflanzfläche in den Bodenkörper eingebracht. Das Wasser wird gleichmäßig über die gesamte Pflanzfläche verteilt und rieselt aus den Verteilerrohren in den Bodenkörper. Auf der Sohle der Anlage wird das gereinigte Wasser gesammelt und ebenfalls über einen Kontrollschacht in ein Gewässer geführt oder im Untergrund verrieselt. Betriebshinweise Jede Kleinkläranlage unterliegt nach dem Gesetz der Eigenüberwachung. Für die Pflanzenkläranlage sind neben den Bestimmungen der DIN 4261 weitere, für Pflanzenkläranlagen typische Arbeiten im Rahmen der eigenen Betreuung durchzuführen. Regelmäßige Kontrollen der Pflanzenoberfläche auf Schäden, Pfützenbildung oder sonstige Auffälligkeiten sind ebenso wichtig wie die Kontrolle der bautechnischen Anlagenteile. Pflanzenbeete sind Bauteile von Pflanzenkläranlagen. Sie dienen der Reinigung vorgeklärten Abwassers. Im Prinzip bestehen alle Pflanzenbeete aus einem mit Sumpfpflanzen bewachsenen, sandig-kiesigem Bodenkörper. Die Reinigungsvorgänge beruhen vorwiegend auf der Tätigkeit der im Bodenkörper angesiedelten Mikroorganismen und ähneln den Vorgängen im Filtergraben. Die Pflanzen sollen durch ihr Wurzelwachstum die hydraulische Durchlässigkeit des Bodenkörpers aufrecht erhalten. Den größten Einfluss auf die Wirkung von Pflanzenbeeten hat die ausreichende Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff. Verfahrensvarianten Unter der großen Vielfalt unterschiedlicher Bau- und Betriebsweisen lassen sich als Haupttypen von Pflanzenbeeten unter Berücksichtigung der hydraulischen Situation vorwiegend horizontal und vorwiegend vertikal durchströmte Beete unterscheiden. U.a. wir zudem ausgehend von der Wasserspiegellage in eingestaute und nicht eingestaute Pflanzenbeete unterschieden. Bemessung Die Bemessung erfolgt in der Regel nach Arbeitsblatt A 262. Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Pflanzenbeeten für kommunales bei Ausbaugrößen bis 1000 Egw sind bei der ATV zu finden. Die Bepflanzung erfolgt in der Regel mit mit Schilf, Rohrkolben oder Schwertlilie. Anwendung In der Regel sind Anschlussgrößen bis zu 1000 Einwohnergleichwerten (EG) möglich. Besonders vorteilhaft sind sie für kleine Anschlussgrößen (Einzelobjekte). Bei großen Pflanzenkläranlagen ist die Wirtschaftlichkeit gegenüber alternativen Techniken zu prüfen. Bei vertikal durchströmten, nicht eingestauten und intermittierend beschickten Pflanzenbeeten herrschen hinsichtlich des Sauerstoffeintrages günstige Verhältnisse, so dass der BSB5 weniger 20 mg/l und VSB weniger 100 mg/l sowie eine weitgehende Stickstoffoxidation mit NH4-N weniger 10 mg/l erreichbar sind. Die Wirkung von horizontal der Länge nach durchströmten Beeten ist i.d.R. weniger gut, weil bei eingestauten Beeten ein ausreichender Sauerstoffeintrag nicht gegeben ist und bei nicht eingestauten Beeten nur ein Teil des Bodenkörpers tatsächlich durchströmt wird. Eine Nitrifikation ist bei solchen Anlagen nicht mit Sicherheit zu erwarten, BSB5 weniger 40 mg/l und CSB weniger 150 mg/l gelten als erreichbar. Das Prinzip der Pflanzenbeete wird auch in den sogenannten Ruhezonen der Schwimmteiche genutzt, allerdings mit erheblich geringeren Belastungen! Kleinkläranlagen Eine Kläranlage zur Abwasserreinigung in kompakter Bauweise für geringe Abwassermengen. Grundstücksbesitzer die nicht an die öffentliche Kanalisation angeschlossen werden können, müssen eine Kleinkläranlage (Grundstückskläranlagen oder Hauskläranlagen) errichten, falls die Abwasserbeseitigungspflicht auf sie übertragen wird. Dabei handelt es sich um Abwasserreinigungsanlagen mit einer Ausbaugröße von bis zu 50 Einwohnergleichwerten. Zu einer Kleinkläranlage gehören eine Einrichtung zur mechanischen Entschlammung des Abwassers (Mehrkammergrube ) und eine biologische Reinigungsstufe die sehr unterschiedlich gestaltet sein kann (Belebungsverfahren), Festbettreaktor, SBR, Pflanzenkläranlage, Klärteich oder ähnliche). Kleinkläranlagen sind in der DIN 4261 beschrieben. Kleinkläranlagen dienen im allgemeinen der Behandlung eines häuslichen Schmutzwassers aus einzelnen oder mehreren Gebäuden und sind innerhalb des zu entwässernden Grundstücks eingebaut. Das Abwasser wird nach Durchfließen einer solchen Grundstückskläranlage entweder versickern, soweit der Untergrund hierzu aufnahmefähig ist, oder in einem kurzen, in der Regel dem Grundstückseigentümer gehörenden Kanal dem nächsten offenen Gewässer zugeleitet. Die nach Einbaustelle und Ausbaugröße definierten Kleinkläranlagen können einen Abwasserzufluss bis zu 8 m3/d aufnehmen. Das entspricht bei einem spezifischen Schmutzwasseranfall von 150 Litern pro Einwohner und Tag einem Anschlusswert von maximal rund 50 Einwohnern. Der Einsatz von Kleinkläranlagen wird von den Länderbehörden bestimmt und in den einzelnen Bundesländern sehr unterschiedlich gehandhabt. Nach Ansicht vieler Behörden sind Kleinkläranlagen in der Regel eine provisorische Lösung und nur in Ausnahmefällen eine notwendige und vertretbare Maßnahme zu einer dezentralen Abwasserentsorgung. Kleinkläranlagen kommen daher als Dauerlösung i.d.R. nur dort in Frage, wo die Anwesen so weit von den übrigen Bebauungen entfernt sind, dass mit wirtschaftlichen Mitteln in absehbarer Zeit ein Anschluss an eine Sammelentwässerung nicht hergestellt werden kann. Bei Kleinkläranlagen wird i.d.R. grundsätzlich zwischen zwei Arten unterschieden, den Anlagen mit und die einfacheren Anlagen ohne Belüftung des Abwassers. Sonstiges über Kleinkläranlagen In vier Normblättern sind detaillierte Festlegungen für Kleinkläranlagen getroffen: DIN 4261, Teil 1 (Oktober 1983) Kleinkläranlagen, Anlagen ohne Abwasserbelüftung Anwendung, Bemessung und Ausführung, DIN 4261, Teil 2 (Juni 1984) Kleinkläranlagen, Anlagen mit Abwasserbelüftung, Anwendung, Bemessung, Ausführung und Prüfung, DIN 4261, Teil 3 (September 1990) Kleinkläranlagen, Anlagen ohne Abwasserbelüftung, Betrieb und Wartung, DIN 4261, Teil 4 (Juni 1984) Kleinkläranlagen, Anlagen mit Abwasserbelüftung, Betrieb und Wartung. Das ATV-Arbeitsblatt A 123 "Behandlung und Beseitigung von Schlamm aus Kleinkläranlagen" stellt eine wichtige Ergänzung zu den vorgenannten Normen dar. Die Zulässigkeit des Einbaus und des Betriebs von Kleinkläranlagen sowie die Wahl der Einbaustelle unterliegen in Deutschland den baurechtlichen (Länderbauordnungen) und wasserrechtlichen Vorschriften. Die zuständige Behörde entscheidet über das erforderliche Ausmaß der Abwasserbehandlung und die Art der Abwassereinleitung entsprechend den örtlichen Gegebenheiten. Dabei wird besonders darauf geachtet, dass eine Verunreinigung von Grundwasser oder oberirdischen Gewässern vermieden wird, und die hygienisch einwandfreie Beseitigung des anfallenden Klärschlamms gewährleistet ist. Aufgrund der besonderen Nähe zu bewohntem Gebiet müssen u.U. auch Maßnahmen zur Geruchsbeseitigung berücksichtigt werden.