Biologische Abwasserreinigungsanlagen. "die umweltberatung" R. Burger

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1 Biologische Abwasserreinigungsanlagen "die umweltberatung" R. Burger

2 Seite 2 Biologische Abwasserreinigungsanlagen Abwasserreinigung im ländlichen Raum Moderne Kläranlagen reinigen das Abwasser nicht nur mechanisch, sondern auch biologisch. Die biologische Abwasserreinigung ist eine Nachahmung des Prozesses der Selbstreinigung in Gewässern 1. Egal ob zentrale Großanlage, kleine Genossenschaftsanlage, Einzelanlage o- der dezentrale Pflanzenkläranlage, bei allen Anlagen sind Mikroorganismen (Kleinstlebewesen wie Bakterien oder Algen) an der Reinigung des Abwassers entscheidend beteiligt. Inhaltsverzeichnis Was passiert in einer Kläranlage... Belebungsverfahren... Tauchkörperverfahren... Pflanzenkläranlage... Planung und Wartung... Seite 3 Seite 4 Seite 5 Seite 6 Seite 7 1 Gesamtheit aller physikalischen, chemischen und biologischen Vorgänge, durch die in ein Gewässer eingebrachte Stoffe in eine unschädliche Form umgewandelt und zum Teil aus diesem entfernt werden.

3 Seite 3 Was passiert in einer Kläranlage? Bei der mechanischen Vorreinigung werden Feststoffe vom Abwasser getrennt. In Absetzbecken (z.b. Dreikammeranlagen) sammeln sich die schweren Feststoffe am Boden, aufschwimmende Öle und Fette werden mittels Tauchwänden zurückgehalten, Rechen oder Siebe halten Feststoffe zurück. Je weniger Verunreinigungen in das Abwasser gelangen, umso geringer ist der in der mechanischen Reinigung zurückgehaltene Abfall. Die durch die Vermehrung der Mikroorganismen aufgebaute flockige Bakterienmasse bezeichnet man als Blebtschlamm. Da der Belebtschlamm schwerer als Wasser ist, kann er in Absetzbecken vom gereinigten Abwasser getrennt werden. Bei der biologischen Reinigung ernähren sich Mikroorganismen (Kleinstlebewesen) vom Abwasser. Die als Nahrung geeigneten, biologisch abbaubaren Inhaltsstoffe werden von den Organismen aufgenommen und somit aus dem Abwasser entfernt. Ersparen Sie sich den Umweg über die Kläranlage und entsorgen Sie Küchenabfälle, Hygieneartikel und Ähnliches über die entsprechenden Müllcontainer. Die Nährstoffe werden zum Teil veratmet (Energiestoffwechsel, Betriebsstoffwechsel) zum Teil dienen sie der Vermehrung der Organismen (Bildung neuer Biomasse). Vereinfacht kann man sagen, dass sie organische Substanz und Sauerstoff aus dem Abwasser aufnehmen und diese in Biomasse, Kohlendioxid (CO 2 ) und Wasser umwandeln. Diese Vorgänge führen zur Abnahme der organischen Kohlenstoffverbindungen im Abwasser. Gleichzeitig wird unter Anwesenheit von Sauerstoff Ammonium (NH 4 ) zu Nitrat (NO 3 ) umgewandelt (Nitrifikation). Das bedeutet, in Kleinkläranlagen wird der Stickstoff nur umgewandelt, nicht aber aus dem Abwasser entfernt. In größeren Kläranlagen wandeln spezielle Mikroorganismen unter Sauerstoffabschluss das Nitrat in Stickstoff um, der in die Atmosphäre abgegeben wird (Denitrifikation). "die umweltberatung" Kohlenstoffentfernung und Nitrifikation (Abbau des Ammoniumstickstoffes) sind auch für Einzelobjekte in Österreich vorgeschrieben. Sie gelten als Mindesterfordernis, bevor die gereinigten Abwässer in ein Fließgewässer (Vorfluter) eingeleitet werden dürfen. Darf JedeR eine eigene Kleinkläranlage errichten? Gibt es in Ihrer Gemeinde bereits einen Abwasserkanal, so besteht bis auf wenige Ausnahmen eine Anschlussverpflichtung. Die Ausnahmen sind in der NÖ Bauordnung 62 beschrieben.

4 Seite 4 Abwasserreinigunsverfahren Kleinkläranlagen sind eine sinnvolle Alternative, wenn die Abwasserreinigung in der öffentlichen Großanlage unverhältnismäßig hohe Kosten verursachen würde. Bei der biologischen Abwasserreinigung (Intensivierung des natürlichen Selbstreinigungsprozesses) wird zwischen den Verfahren mit freier Biomasse (Belebungsverfahren) und den Verfahren mit ortsfesten, Mikroorganismen (Biofilm-, bzw. Festbettverfahren) unterschieden. Die Pflanzenkläranlage zählt zu den extensiven Verfahren. Als biologische Behandlungsverfahren kommen im Kleinkläranlagenbereich mehrere Systeme in Frage. Der entstehende Belebtschlamm wird im Nachklärbecken vom Abwasser getrennt und teilweise in das Belebungsbecken und teilweise in einen Schlammspeicher zurücktransportiert. Das gereinigte Abwasser wird in einen Vorfluter eingeleitet. Etwa einmal im Jahr wird der so genannte Überschussschlamm aus der Anlage entfernt. Da die Mikroorganismen für die Abwasserreinigung unbedingt nötig sind, darf nie die gesamte Biomasse / Blebtschlamm aus der Anlage entfernt werden. Welches System ist das Beste? Es gibt kein so genanntes bestes System für alle Einsatzbereiche. Das jeweilige System sollte aufgrund der bestehenden Bedingungen wie Topographie (Lage), Geologie, Abwasseranfall und technischen Kenntnisse der Betreiber gewählt werden. Belebungsverfahren: Die Mikroorganismen werden mittels Druckbelüftung mit dem Abwasser vermischt und mit Sauerstoff versorgt. Belebtschlammverfahren Belebungsverfahren Beim Belebungsverfahren erfolgt der Abbau der organischen Abwasserinhaltsstoffe durch im Belebungsbecken frei schwimmende Kleinstlebewesen. Damit die Mikroorganismen und das Abwasser gut vermischt werden, wird das Abwasser belüftet, so dass Umwälzströmungen im Abwasser entstehen. Durch die Belüftung wird gleichzeitig genügend Sauerstoff für die biologischen Prozesse zur Verfügung gestellt. Die Kleinstlebewesen nehmen die Inhaltsstoffe aus dem Abwasser auf und sterben nach einer oft kurzen Lebensdauer ab. Beim Belebtschlammverfahren können Anlagen mit Durchlaufbetrieb und solche mit Aufstaubetrieb unterschieden werden. Beim Durchlaufbetrieb ist das Belebungsbecken und das Nachklärbecken räumlich getrennt. Vorteile: für häusliches Abwasser normalerweise ausreichende Reinigung Nachteile: empfindlich gegenüber Stoßbelastung (Wäsche waschen nach dem Urlaub etc.); eventuell Probleme mit der Schlammrückführung vom Nachklärbecken ins Belebungsbecken.

5 Seite 5 Beim Aufstaubetrieb laufen die einzelnen Reinigungsphasen zeitlich hintereinander im selben Becken ab. Vorteile: meist unkomplizierte Bauart, geeignet für Stoßbelastungen Nachteile: Belastung des Vorfluters durch stoßweisen Ablauf des gereinigten Abwassers Festbettverfahren Im Gegensatz zu den Belebungsverfahren sitzen hier die Mikroorganismen auf so genannten Trägermaterialien fest und bilden einen Biofilm. Bei all diesen Verfahren ist der Kontakt zwischen Biomasse und Abwasser herzustellen und die Biomasse mit Sauerstoff zu versorgen. Tropfkörperanlagen Das Abwasser muss unbedingt mechanisch vorgereinigt werden, da es sonst zu Verstopfungen kommen kann. Das vorgereinigte Abwasser wird über grob poröse Füllstoffe wie Lavaschlacke, Koks oder Kunststoff verrieselt. Die Mikroorganismen sind beim Tropfkörper als Biofilm (dem so genannten Bakterienrasen) auf dem Füllmaterial angesiedelt. Die zum Abbau notwendige Luft strömt vor allem aufgrund der Temperaturdifferenz (Kamineffekt) durch den Tropfkörper, eine Unterstützung durch ein Gebläse ist möglich. Meist wird das Abwasser mehrmals im Kreislauf über den Tropfkörper geführt. Nur ein geringer Teil des Biofilms wird ausgewaschen und muss im Nachklärbecken vom gereinigten Abwasser getrennt werden. Vorteile: meist geringere Stromkosten als bei Belebungsverfahren Nachteile: mögliche Verstopfung der Verteilereinrichtung und/oder des Tropfkörpers; eventuell Auskühlung im Winter (geringere Reinigungsleistung), meist starrer Verfahrensablauf Rotationstauchkörperverfahren Tauchkörper sind aus Scheiben oder Walzen aufgebaut, die auf einer drehbaren Welle angeordnet sind. Die Mikroorganismen sitzen auf den Scheiben / Walzen und bilden einen Biofilm. Die Tauchkörper sind maximal bis zur Hälfte in das Abwasser eingetaucht und drehen sich kontinuierlich. Während der Auftauchphase kann der Biofilm Sauerstoff aus der Umgebungsluft und in der Tauchphase Schmutzstoffe aus dem Wasser aufnehmen. Tropfkörperanlage: Die Mikroorganismen befinden sich als Biofilm auf dem Füllmaterial. Das Abwasser wird über das Füllmaterial verrieselt, die Luft strömt von unten durch das Füllmaterial hindurch. Die Mikroorganismen befinden sich als Biofilm auf sich drehenden Walzen. Sie nehmen abwechselnd Sauerstoff aus der Luft und Nährstoffe aus dem Abwasser auf.

6 Seite 6 Vorteile: meist geringere Stromkosten als bei Belebungsverfahren Nachteile: mögliches Zuwachsen des Trägermaterials, mögliche Auskühlung im Winter (geringere Reinigungsleistung), Ablagerung von angefaultem Schlamm im Tauchkörperbecken Getauchtes Festbett Das Abwasser muss mechanisch vorgereinigt werden, da es sonst zu Verstopfungen kommen kann. Das Trägermaterial wird hier als Festbett bezeichnet, auf dem wiederum die Mikroorganismen sitzen (biologischer Rasen, Biofilm). Das Festbett ist ständig überstaut. Die Belüftung befindet sich unterhalb des Festbettes, sie wälzt einerseits das Wasser um und bringt andererseits den Sauerstoff ein. Wie beim Tropfkörper wird das Abwasser meist mehrmals über das Festbett geführt. Der Biofilm, der mit dem gereinigten Abwasser in das Nachklärbecken gelangt, muss vom Wasser getrennt werden. Pflanzenkläranlagen Bei Pflanzenkläranlagen durchströmt mechanisch vorgereinigtes Abwasser einen gegen den Untergrund und zu den Seiten hin mit Folie abgedichtetes Sand-Kiesbett. Die Mikroorganismen befinden sich im Sand-Kiesbett. Das Abwasser wird stoßweise (ca. alle sechs Stunden) auf die Anlage geleitet. Wichtig ist, dass das Abwasser in das Sandbett einsickern kann (vertikale Beschickung) und nicht oberflächig über die Anlage läuft. In den Zeiten, in denen kein Wasser aufgebracht wird, kann genügend Sauerstoff zu den Mikroorganismen gelangen. Der Wechsel zwischen aerober und anaerober Phase ist ein wesentlicher Bestandteil der Reinigungswirkung. Die Mikroorganismen befinden sich in den Porenhohlräumen des Sandbettes und das Abwasser sickert durch das Sandbett hindurch. Tropfkörperanlage: Die Mikroorganismen befinden sich als Biofilm auf dem Füllmaterial. Das Abwasser wird über das Füllmaterial verrieselt, die Luft strömt von unten durch das Füllmaterial hindurch. Vorteile: kompaktes Bauvolumen, betriebsstabil, geeignet für Stoßbelastungen und problematische Abwasserinhaltsstoffe Nachteile: Verstopfungsgefahr Meist besteht der Bodenkörper aus Kiesund Sandlagen, die mit Röhricht und anderen Sumpfgewächsen bepflanzt sind. Die Tiefe des Bodenkörpers beträgt etwa 1,2 Meter. Pro Einwohnerwert wird eine Fläche von zirka fünf Quadratmeter in einer möglichst sonnigen Lage benötigt. Daraus ergibt sich für ein Einfamilienhaus ein Flächenbedarf von rund 20 bis 25 m 2. Die Mikroorganismen sitzen in den Hohlräumen des Bodens und vor allem an den Wurzeln der Pflanzen. Der Abbau der Abwasserinhaltsstoffe erfolgt während des Durchsickerns des Abwassers durch den Bodenkörper. Die Hauptaufgabe der Pflanzen besteht in der Durchwurzelung des Bodenkörpers.

7 Seite 7 Dadurch wird eine gute Durchlüftung und eine ausreichende Versorgung der Lebewesen mit Sauerstoff sichergestellt. Die Aufnahme von Nährstoffen durch die Pflanzen ist eher gering. Vorteile: wenig Regelungs- und Steuertechnik, geringer Überschussschlammanfall, hohes Puffervermögen und stabile Reinigungsleistung Nachteile: Verstopfungsgefahr, hoher Platzbedarf, ebene und sonnige Lage nötig Intermittierend (stoßweise) beschickte und vertikal durchströmte Pflanzenkläranlagen gelten bis zu einer Größe von 50 Einwohnerwerten 2 als Stand der Technik und sind in Niederösterreich somit wasserrechtlich bewilligungsfähig. Kombinierte Anlagen Kombinierte Anlagen stellen eine Verbindung verschiedener Systeme dar. Meist beziehen sie sich auf die Kombination einer technischen Kleinkläranlage mit einer Pflanzenkläranlage. Der technischen Anlage werden dabei ein oder mehrere Pflanzenbeete nachgeschalten. Mit kombinierten Anlagen können besonders gute Ablaufwerte erzielt werden. Sie können daher unter Umständen auch bei ungünstigen Vorfluterbedingungen zum Einsatz kommen, bei denen normalerweise keine Einleitung möglich wäre (Erhalt der ökologischen Funktionsfähigkeit von Fließgewässern 3 ). Zu erwähnen sind allerdings die erhöhten Errichtungs- und Anschaffungskosten solcher Anlagen sowie der erhöhte Wartungsaufwand im laufenden Betrieb. Auch beim Bau von Pflanzenkläranlagen ist auf eine sorgfältige Planung und eine gewissenhafte Bauaufsicht zu achten. Lassen Sie sich vom Hersteller oder Planer die Ablaufwerte der Anlage garantieren. Fragen Sie nach Referenzanlagen, die bereits in Betrieb sind. Klären Sie als Erstes mit Ihrer Bezirkshauptmannschaft die rechtlichen Belange für die Errichtung einer Kleinkläranlage. Zu empfehlen ist weiters die fachliche Abklärung des Vorhabens mit den Sachverständigen der Gebietsbauämter ( und Suchbegriff Gebietsbauamt). Auch Einzelanlagen können unter gewissen Voraussetzungen finanzielle Förderungen erhalten. Rufen Sie möglichst zu Beginn der Planung bei der Abteilung Siedlungswasserwirtschaft im Amt der NÖ Landesregierung an: "die umweltberatung" A. Peintner Wollen Sie Kleinkläranlagen besichtigen und mit den BesitzerInnen und PlanerInnen in Kontakt treten? "die umweltberatung" organisiert einmal jährlich eine Exkursion zu Kleinkläranlagen den aktuellen Termin erfahren Sie in Ihrer Umweltberatungsstelle. 2 EW: Einwohnerwert; der einem Einwohner entsprechende Anfall an Abwasser (Menge und Inhaltsstoffe) 3 Die natürlich im und am Gewässer vorkommenden Tier- und Pflanzenarten sollen erhalten bleiben.

8 Seite 8 Was ist wichtig bei der Planung? Kleinkläranlagen sollen nicht nur verkleinerte Kopien großer Anlagen sein, sondern an den speziellen Verwendungsbereich angepasst werden. Eine einfache Bauweise ist vorteilhafter als komplizierte Technik. Achten Sie auf übersichtliche, wartungsfreundliche und robuste maschinelle Einrichtungen. Ein manueller Betrieb bei Ausfall von automatisierten Einrichtungen soll leicht möglich sein. Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit haben Vorrang vor geringen Volumen- und Energieeinsparungen. Die meisten Hersteller bieten kostengünstige Wartungsverträge zur regelmäßigen Überprüfung der Anlage an. Grundkenntnisse der Abwassertechnik, die für die Wartung und den Betrieb von Kleinkläranlagen nötig sind, können in Kursen erworben werden. Unter anderen bietet der ÖWAV (Österreichischer Wasser- und Abfallwirtschaftsverband) solche Kurse an. Info: Tel.: 01/ oder Ein ausreichendes Maß an Anlagenkontrolle kommt der Betriebssicherheit zugute. Über die Betriebsstunden sind Aufzeichnungen zu führen. Täglich sollte die Funktionsfähigkeit der Anlage optisch beurteilt werden. Die Ammoniumkonzentration soll wöchentlich mit Teststreifen kontrolliert werden. Bei den Festbettverfahren (Biofilmverfahren) und bei Pflanzenkläranlagen ist eine gute mechanische Vorreinigung erforderlich. Ansonsten erhöht sich die Störanfälligkeit (Verstopfung) und die notwendige Reinigungsleistung kann nicht erreicht werden. Bei Pflanzenkläranlagen ist die gleichmäßige Zulaufverteilung, die Funktion der Wasserspiegelregulierung und die Pflanzenbildung auf der Filteroberfläche regelmäßig zu prüfen. Zum Nachweis der Leistungsfähigkeit von Kleinkläranlagen gegenüber der Wartung Auch das beste System funktioniert ohne Wartung nicht! Alle beschriebenen Systeme benötigen für einen problemlosen Betrieb entsprechende Wartung. Deshalb ist durch den Planer der Anlage eine Betriebsvorschrift für jede Kläranlage auszuarbeiten, damit dem Betreiber eine regelmäßige Prüfung der Funktion der Anlagenteile ermöglicht wird. Anbieter von technischen Kleinkläranlagen bieten als Service für die Betreiber Wartungsverträge an. Es ist anzuraten, solche Verträge mit den Firmen abzuschließen. Sinnvoll und Kosten sparend ist auch die Betreuung von mehreren Kleinkläranlagen durch einen Klärwärter. "die umweltberatung" R. Burger Wasserrechtsbehörde ist in bestimmten Intervallen (meist einmal jährlich) ein entsprechendes Analysenergebnis des Kläranlagenablaufs vorzulegen. Die Analyse muss von einer dazu autorisierten Stelle durchgeführt werden. Das Intervall der Untersuchung wird im wasserrechtlichen Genehmiungsbescheid vorgeschrieben

9 Seite 9 "die umweltberatung" in Österreich Oberösterreich / Burgenland / Kärnten / "die umweltberatung" Wien Buchengasse 77, 1100 Wien 01/ "die umweltberatung" NÖ Rechtsträger: Umweltschutzverein Bürger und Umwelt Grenzgasse 10, 3100 St. Pölten 02742/71829 i In folgenden Beratungsstellen werden Sie zu Wasser-Themen persönlich beraten: "die umweltberatung" Mostviertel Beratungsstelle Pöchlarn 02757/8520 "die umweltberatung" NÖ-Mitte Beratungsstelle St. Pölten 02742/ "die umweltberatung" NÖ-Süd Beratungsstelle Mödling 02236/ "die umweltberatung" Waldviertel Beratungsstelle Zwettl 02822/53769, "die umweltberatung" Weinviertel Beratungsstelle Hollabrunn 02952/43 44 Beratungsstelle Deutsch-Wagram 02247/ Version Februar 2010 (Auszug aus der Broschüre Abwasser reinigen 2004, vergriffen) Redaktion "die umweltberatung" NÖ, Fachbereich Wasser: DI in Martina Kainz, DI in Anita Peintner, DI in Karin Schmid, Mag. Rainer Burger Herausgeber und Rechtsträger: Umweltschutzverein Bürger und Umwelt, 3100 St. Pölten

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