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1 Schriftenreihe des Lehrstuhls Abfallwirtschaft und des Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft 12 Herausgeber: Bauhaus-Universität Weimar Fakultät Bauingenieurwesen Lehrstuhl Abfallwirtschaft Lehrstuhl Siedlungswasserwirtschaft Weimar, Coudraystraße 7 RHOMBOS-VERLAG BERLIN

2 Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Forschung Politik RHOMBOS VERLAG 2004 RHOMBOS-VERLAG, Berlin Printed in Germany Das Werk ist in allen seinen Teilen urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeisung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Umschlag: RHOMBOS-VERLAG, Berlin VK-Nr RHOMBOS-VERLAG, Kurfürstenstr. 17, Berlin Druck: dbusiness GmbH, Berlin, Eberswalde ISBN

3 Bauhaus Universität Weimar (Hrsg.) Zukünftige Aufgaben der Abwasserentsorgung im ländlichen Raum Symposium am 9. Oktober 2003 in Weimar Veranstalter: Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar Professur Siedlungswasserwirtschaft der Bauhaus-Universität Weimar Bauhaus-Universität Weimar, 2004 RHOMBOS-VERLAG

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5 Vorwort In Thüringen gibt es etwa Kleinkläranlagen, die zum großen Teil in sehr schlechtem baulichen Zustand sind. Das Abwasser wird entweder indirekt über sogenannte Bürgermeisterkanäle oder direkt in ein Gewässer eingeleitet. Etwa 37% der Thüringer Bevölkerung werden dezentral entsorgt. Die Gewässerbelastung durch unzureichende Abwasserbehandlung ist erheblich. Vor diesem Hintergrund erlangt die Abwasserentsorgung im ländlichen Raum eine zunehmende Bedeutung sowohl in technischer als auch in rechtlicher, organisatorischer und finanzieller Hinsicht. Der vorliegende Tagungsband enthält die Beiträge einer gemeinsamen Veranstaltung des Thüringer Ministeriums für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt, der Materialforschungs- und -Prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar und des Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft der Bauhaus-Universität Weimar. Ziel der von ca. 140 Teilnehmern besuchten Tagung war, Probleme bewusst zu machen, spezifische Lösungen anzubieten und Lösungsstrategien in anderen Bundesländern mit den in Thüringen geplanten zu vergleichen. Die rege Diskussion vor allem über rechtliche und organisatorische Regelungen zeigte, dass das Thema dezentrale Abwasserentsorgung im ländlichen Raum auch zukünftig große Bedeutung haben wird. Weimar im April 2004 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong

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7 Inhaltsverzeichnis V1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Wolfram Kämpfer; Michael Berndt 1 V2 Abwasserentsorgung im Einzugsgebiet von Trinkwassertalsperren Jörg Londong 21 V3 Betrieb und Überwachung von Kleinkläranlagen Vergleich der gesetzlichen Regelungen in den Bundesländern Jan Mauriz Kaub 43 V4 Entwurf der Thüringer Kleinkläranlagenverordnung Frank Porst 55 V5 Qualitätssicherung von Kleinkläranlagen Versuchsfeld zur Zertifizierung Jörg Müller 69 V6 Gütesicherung der Wartung von Kleinkläranlagen Ralf Hilmer 87 1

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9 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen 1 Zielstellung Ablauf, Umfang und Auswertung der Bestandsaufnahme Vergleichende Betrachtungen zu Kleinkläranlagen in Thüringen Erste Ergebnisse der Bauzustandsaufnahme...12 Quellenverzeichnis...19 Verfasser: Dr.-Ing. Wolfram Kämpfer Materialforschungs- und prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar Amalienstraße Weimar Tel: Dipl.-Ing. Michael Berndt Materialforschungs- und prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar Amalienstraße Weimar Tel:

10 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. 1. Zielstellung Kleinkläranlagen (KKA) stellen für die dezentrale Abwasserentsorgung im ländlichen Raum und in Stadtrandlagen ein wichtiges Element des Boden- und Gewässerschutzes dar. Neben der Einhaltung der Ablaufwerte und dem sicheren Betrieb sind im Zusammenhang mit den allgemeinen bautechnischen Anforderungen: - die Standsicherheit, - die Beständigkeit und - die Dichtigkeit dieser Anlagen für den geplanten normativen Nutzungszeitraum nachzuweisen. Die Gebrauchstauglichkeit von Kleinkläranlagen soll nach Empfehlungen der LAWA 1998 über einen Mindestzeitraum von 15 bis 25 Jahren gegeben sein. Daraus leiten sich die Anforderungen an die zu verwendenden Baustoffe, Dichtstoffe sowie an aktive/ passive Korrosionsschutzmaßnahmen ab. Aus den Erfahrungen der Wartung von Kleinkläranlagen resultiert, dass die spezifischen Betriebsbedingungen, wie die Be- und Entlüftung in einer engen Wechselbeziehung zur baulichen Zustandsänderung stehen. Dies betrifft insbesondere die bei unsachgemäßem Betrieb von KKA entstehenden hohen Schadgasanteile an Hydrogensulfid und Kohlendioxid, die zu einer beschleunigten Alterung des Baukörpers und der maschinentechnischen Installationen führen können. Bei Kleinkläranlagen nach DIN ist die Eigenkontrolle durch den Betreiber und die Wartung der Anlagen durch einen Fachbetrieb bereits Stand der Technik. Aus der Fachliteratur ist bekannt, dass bei bestehenden mechanischen, unbelüfteten Systemen, die nicht der DIN entsprechen, wie Mehrkammerabsetzgruben und Mehrkammerausfaulgruben, ein alarmierender baulich-verfahrenstechnischer Zustand vorliegt. Insbesondere sind die im Gasraum dieser Anlagen vorhandenen Beton-, Stahlbeton- und Stahlkonstruktionen durch tiefwirkende Korrosion derart angegriffen, dass die Standsicherheit mittelfristig in Frage gestellt ist. Zudem werden etwa 85% der Schadstoffe in Thüringer Gewässern durch KKA direkt oder über Teilortskanalisation (TOK) indirekt eingetragen. Bezüglich des Boden- und Gewässerschutzes spielt der Nachweis der Dichtigkeit der Anlagen eine wesentliche Rolle. Für die nicht-din-gerechten Anlagen liegen derzeit nur sehr unzureichende Angaben zur Dichtigkeit vor. Stichpro- 2

11 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 benartige optische Inspektionen lassen jedoch den Schluss zu, dass auf Grund der Altersstruktur bestehender KKA in Thüringen ein Großteil der Anlagen den Anforderungen nicht entspricht. Die Prüfung des Bauzustandes bestehender KKA beschränkt sich derzeit auf zwei Arbeitsgebiete: - Optische Prüfung der Anlage auf Einsturz, Risse, Außen- und Innenkorrosion von Wand-, Konus-, Deckel- und Trägerbauteilen, Standsicherheit (allgemein), Belüftungsverhältnisse - Optische Prüfung der Wasserdichtigkeit nach Entleerung der Anlagen (Prüfung auf Infiltrationen insbesondere im Fugenbereich). In besonderen Fällen lässt sich die vorhandene Restfestigkeit des Betons/Stahlbetons, die Schädigungstiefe und Restwandstärke mittels einfacher zerstörungsfreier Prüfverfahren bestimmen. Die Anforderungen der DIN 1045 nach einer Mindestbetonfestigkeitsklasse C 35/45 können jedoch nicht ohne weiteres auf bestehende Altanlagen angewendet werden. In Thüringen werden derzeit etwa KKA und etwa abflusslose Gruben betrieben. Ein Großteil der KKA sind an Teilortskanalisationen, deren Abwässer keine abschließende Reinigung in einer kommunalen Kläranlage erfahren, angeschlossen. Die überwiegende Anzahl bestehender KKA in Thüringen wurde vor 1990 errichtet und entspricht nicht dem Stand der Technik. Ein Bestandsschutz für diese Altanlagen ist nicht gegeben. KKA müssen zukünftig dem Stand der Technik entsprechen. Mit den zur Verfügung stehenden Bestandsdaten kann der erforderliche Sanierungsbedarf in Thüringen nicht eingeschätzt werden. Nach Aussagen des Hauptverbandes der Deutschen Bauindustrie werden in den kommenden Jahren in Deutschland etwa 8 Mrd. an Investitionen benötigt, um bestehende KKA in einen bautechnisch-betrieblichen Zustand gemäß dem Stand der Technik zu versetzen. Dies beinhaltet insbesondere die bautechnische Ertüchtigung der Anlagen und die Nachrüstung mit einer biologischen Behandlungsstufe. Auf Grund der Vielzahl der vorhandenen, zum Teil technisch noch funktionsfähigen KKA ist eine sofortige Stilllegung und/oder Schaffung von Alternativlösungen ausgeschlossen. Die spezifische Struktur der Abwasserentsorgung in Thüringen erfordert zudem, für den praktischen Vollzug der geplanten Thüringer Kleinkläranlagen-Verordnung (ThürKKAVo) einen Leitfaden für die Erfas- 3

12 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. sung, Beurteilung, Ertüchtigung und Überwachung dieser Anlagen zu entwikkeln. Kleinkläranlagen ohne biologische Behandlungsstufe gelten als Übergangslösungen mit entsprechender zeitlicher Befristung bis maximal , sofern der Zustand des Vorfluters dies zulässt. Der Betrieb von KKA liegt in Verantwortung der Grundstückseigentümer. Eine Identifikation der Eigentümer mit ihren KKA ist selten. Die Betreiber führen keine oder zu geringe Eigenkontrollen durch. Es muss davon ausgegangen werden, dass in den wenigsten Fällen die Fachkunde für eine sachgerechte Überprüfung und Wartung vorzufinden ist. Einheitliche Regelungen zu Umfang und Häufigkeit von Wartungsarbeiten fehlen. Für den Betrieb der Anlagen ist daher ein ganzheitliches Konzept notwendig. Zielstellung der bautechnischen Bestandserfassung in Thüringen ist, einen Leitfaden zur Erfassung, Beurteilung, Ertüchtigung und sicheren Betrieb von Kleinkläranlagen ( 50 EW oder < 8 m³/d) vorzubereiten. Hierfür sind folgende Arbeitsschwerpunkte vorgesehen: - Erstellung einer Checkliste für die bautechnische Zustandserfassung - Typisierung und stichprobenartige Erfassung des bautechnischen Zustandes - Ermittlung des Sanierungsbedarfs (Sanierungsschwerpunkte) der KKA in Thüringen - Darstellung von bautechnischen Sanierungsmöglichkeiten. 2. Ablauf, Umfang und Auswertung der Bestandsaufnahme Die bautechnische Zustandserfassung erfolgt mittels statistischer Methoden (Umfrage) sowie durch Vor-Ort-Inspektionen an ausgewählten KKA. Zur statistischen Erhebung wurden in einer Fragebogenaktion an die kommunalen Aufgabenträger nachfolgende Bestandsdaten erfasst: - Allgemeine Angaben zum Bestand nach Baujahresabschnitten (Gesamtanzahl an KKA der an KKA angeschlossenen Einwohner) - Art der Ableitung aus KKA (Gesamtanzahl der abflusslosen Gruben, Direkteinleiter in Oberflächengewässer oder Grundwasser, Einleiter in Teilortkanalisationen und Einleiter in eine kommunale Kläranlage) 4

13 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 - Behandlungsverfahren (nicht DIN/TGL-gerechte Anlagen mit Grubeninhalt < 3 m³, Anlagen nach TGL 7762 mit Differenzierung des Grubeninhalts, Mehrkammerabsetz- bzw. -ausfaulgruben nach DIN mit Differenzierung des Grubeninhalts, mechanische/teilbiologische Behandlung + Versickerungsanlage, Anlagen nach DIN , sonstige Anlagen wie Pflanzen- und Teichanlagen) - Baulicher Zustand (vorgegebene Differenzierungen: guter bis sehr guter Zustand/ durchschnittlicher Zustand/ Sanierungsbedarf/ undichte Anlage) - Fäkalschlammabfuhr und Wartung (Fäkalschlammmenge und abfuhrintervalle sowie Wartung der KKA im Zuständigkeitsgebiet) Für detaillierte Vor-Ort-Untersuchungen wurde eine Untersuchungsmatrix für repräsentative Ortschaften in fünf Abwasserzweckverbänden aufgestellt, die nach ihrer Typen- und Baujahresverteilung sowie den Anschlussgraden charakteristisch für Thüringen sind. Die bautechnische Erfassung gliedert sich in: a) Bauzustandserfassung zu baustofflichen und konstruktiven Kennwerten: - Schädigungsart und -tiefe für Beton- und Mauerwerkskonstruktionen - Zusammenhang von Schädigungstiefen und Besiedlung heterotropher Bakterien b) Erfassung verfahrenstechnischer Kennwerte: - Analyse der Ablaufwerte (CSB, BSB 5, LF, Trübung) - Funktionsfähigkeit/Anfälligkeit einzelner Anlagenteile - Messung der Schlammdicken (Absetzschlamm, Schwimmschlamm, Wandaufwuchs) - Erfassung der Betriebsbedingungen, rechtlichen Rahmenbedingungen und Maßnahmen zur Wartung/Eigenkontrolle - persönliche Einstellung des Betreibers zu seiner KKA Aus der bautechnischen Erfassung sind nachfolgende Aussagen abzuleiten: - Bewertung und Klassifizierung des baustofflich-konstruktiven Zustandes - Prognose zur Restnutzungsdauer nach Baugruppen und Baujahren 5

14 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. - Erhebung zur Anzahl der KKA, die bis 2013 umgerüstet/neu gebaut werden müssen - Abschätzung des monetären Sanierungsbedarfs für KKA in Thüringen 3. Vergleichende Betrachtungen zu Kleinkläranlagen in Thüringen Die Definition Kleinkläranlagen muss historisch gesehen differenziert für die in der Bundesrepublik Deutschland (BRD) und die in der ehemaligen DDR geltenden Normen betrachtet werden. In der Bundesrepublik Deutschland können in KKA ohne Abwasserbelüftung nach DIN und DIN sowie mit Abwasserbelüftung nach DIN häusliche Schmutzwässer mit einer Kapazität bis 8m³/d behandelt werden. Dies entspricht bei einer angenommenen Schmutzwassermenge von 150 l/ew*d etwa 50 Einwohnern. Der gegenwärtige Schmutzwasseranfall in ländlichen Regionen Thüringens beträgt allerdings maximal 100 l/ew*d. Die überwiegende Mehrzahl bestehender KKA in Thüringen sind derzeit noch die nach den Standards der ehemaligen DDR geplanten und ausgeführten Anlagen. In Analogie zur DIN 4261 existierte vor 1990 der Fachbereichsstandard TGL Er bezog sich auf die Behandlung von häuslichen Schmutzwässern, allerdings für eine Kapazität bis etwa 200 EW. Zur Anpassung an bundesdeutsches Recht wurde nach 1990 die Vornorm DIN V als Übergangsnorm für den Teil Betrieb und Wartung von Kleinkläranlagen nach TGL 7762 herausgegeben. In der Zwischenzeit wurde diese Norm (1996) wieder zurückgezogen. Relevant für Kleinkläranlagen nach TGL 7762 ist deren normative Nutzungsdauer. Die von der Staatlichen Bauaufsicht der DDR vorgegebene Nutzungsdauer von Kleinkläranlagen als temporäre Lösungen der dezentralen Abwasserentsorgung betrug für Mehrkammerabsetzgruben 8 bis 12 Jahre und für Mehrkammerausfaulgruben 15 bis maximal 25 Jahre. Diese Lebensdauerbegrenzungen wurden deshalb so restriktiv angesetzt, da für KKA nach TGL 7761 die Vorgaben für die Ausführung dauerhafter Stahlbetonkonstruktionen nach TGL nicht eingehalten werden konnten. In der Bundesrepublik wird nach Richtlinie der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser LAWA die normative Nutzungsdauer von KKA nach DIN 4261 mit 10 bis 15 Jahren und in Ausnahmen bis maximal 25 Jahre angesetzt. Dementsprechend gelten die vor 1990 errichte- 6

15 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 ten Mehrkammerabsetzgruben und die vor 1980 errichteten Mehrkammerausfaulgruben als grundsätzlich nicht dem Stand der Technik entsprechend. Bezogen auf die in der ehemaligen DDR verwendeten Standards sind nachfolgende Technologien für Anlagen, die vor 1990 errichtet wurden, in Thüringen noch anzutreffen: - Mehrkammerabsetzgrube (MKG), Mehrkammerausfaulgrube (MKAG) sowie zweistöckige Kleinkläranlagen (auch als mechanische Vorstufe für nachfolgende biologische Stufen) - Untergrundverrieselungsanlagen, Sickerschächte und Filtergräben, - Kleinbelebungsanlagen, - unbelüftete Abwasserteiche. Tropfkörper- und Tauchtropfkörperanlagen sowie Pflanzenbeete sind vor 1990 in Thüringen nicht angewandt worden. Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten werden KKA ausschließlich nach Richtwerten bemessen. Eine qualifizierte Grundlagenarbeit erfolgt nicht. Tabelle 1 gibt einen Überblick über Richtwerte, die den BRD- und DDR- Bemessungsrichtlinien zugrunde liegen. Tab. 1: Vergleich der Richtwerte für Schmutzwasser Normen tägl. Abwassermenge Spitzenanfall Schmutzfracht Q t [ l/(ew*d) ] Q t x [ l/h ] [g BSB 5 / (EW*d) ] DIN und DIN ,11 l/s (Badewanneneffekt) 1 / 10 * Q t (nach Vorklärung) ATV A ATV A (100) (nach Vorklärung) TGL / 12 * Q t (54) *) *) Richtwert, nicht Inhalt der TGL Die Tabellen 2 und 3 (S. 8) geben einen vergleichenden Überblick zu Konstruktion und Bemessung von mechanischen Systemen nach DIN und TGL

16 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. Tab. 2: Vergleich der Richtwerte für MKG Normen DIN TGL 7762 Volumen [m³] (spezifisch [m³/ew]) 3,0 (0,3) 2,0 (0,2) Kammeranzahl [ n ] 4,0 m³; n = 2 > 4,0 m³; n = 3 4,0 m³; n = 2 > 4,0 m³; n = 3 Nutztiefe [ mm ] Einsatzgröße [EW ] Tab. 3: Vergleich der Richtwerte für MKAG Normen DIN 4261/1 TGL 7762 Volumen [m³] (spezifisch [m³/ew ]) 6,0 (1,5) 4,0 (1,0) Kammeranzahl [ n ] Nutztiefe [ mm ] Einsatzgröße [ EW ] Zweistöckige Kleinkläranlagen, auch als Emscherbrunnen bezeichnet, wurden vor 1990 als mechanische Vorklärung für nachfolgende biologische Kläranlagen genutzt. Nach TGL 7762 soll das Volumen des Abwasserabsetzraumes 0,03 m³/ EW und das des Schlammfaulraumes 0,06 m³/ EW betragen. Derartige Anlagen wurden insbesondere für den Kapazitätsbereich von EW entwickelt. Der Nachteil des Bauwerkes besteht in der großen Höhe. Die Hauptbaustoffe für alle mechanischen Systeme, die vor 1990 errichtet wurden, wie Mehrkammerabsetzgrube (MGK), Mehrkammerausfaulgrube (MKAG) und zweistöckige Kleinkläranlagen waren Beton und Stahlbeton. Natürliche biologische und künstlich belüftete biologische Systeme wurden vor 1990 im Raum Thüringen nur punktuell eingesetzt und sind von untergeordneter Bedeutung. In der ehemaligen DDR waren von den KKA, die nach TGL 7762 errichtet wurden, nur MKG und MKAG mengenmäßig relevant. Eine Ermittlung über die in Betonwerken der DDR hergestellten Mengen an Betonfertigteilen für KKA 8

17 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 tendierte 1975 gegen Stück/Jahr. Nach Angaben der Staatlichen Bauaufsicht der DDR wurden im Jahre 1986 etwa KKA hergestellt und eingebaut. Nicht berücksichtigt in den statistischen Erhebungen ist der sehr hohe Anteil an KKA, die in Eigenbau errichtet wurden und keiner Norm entsprechen. Einer Hochrechnung zufolge wurden in Thüringen zwischen 1960 und 1990 etwa KKA nach TGL 7762 errichtet. Die Gesamtzahl der in Eigenbau errichteten Anlagen dürfte im gleichen Betrachtungszeitraum mindestens ebenso hoch sein. DDR- eigene Normen führten im Jahre 1961 zur Herausgabe der TGL Im Jahr 1965 übernahm der neugegründete Projektierung Wasserwirtschaft die Entwicklung der Typenprojekte für die Reihen 1 bis 7 (5 bis 169 Einwohner). Diese wurden bei Beibehaltung der genormten Bauwerksabmessungen gegenüber DIN 4261 aktualisiert und als Angebotsprojekte Kleinkläranlagen herausgegeben. Ihre Nutzung war kostenpflichtig. Im Jahre 1973 wurde der Weiterentwicklung von Angebotsprojekten für Kläranlagen aller Größenordnungen höchste Priorität gegeben und das Typensortiment unter Verzicht auf die Reihe 7 auf nahezu 50 EW reduziert. Mit Weiterentwicklung der TGL 7762 und dem verstärkte Bau einzelner Wohnblöcke, vor allem in ländlichen Gemeinden, erfolgte die erneute Aktualisierung der Angebotsprojekte im Jahre Das Sortiment wurde wieder auf 7 Reihen erweitert. Im März 1987 erschien eine neue, dem Wissensstand angepasste TGL Die Typen- und Angebotsprojekte MKG und MKAG setzten sich im Wesentlichen aus Beton- und Stahlbetonelementen zusammen, die von Betonwerken angeboten wurden. Aus Qualitätsgründen (Nichteinhaltung der TGL Betonbau; Korrosion und Korrosionsschutz) wurden die aus dem Elementkatalog Fertigteile für Schächte (AK und AK 65-46) herstellbaren Typenreihen 1 und 2 ab etwa 1984 nur noch bedingt angewendet. Ersatzweise wurden von einigen Betrieben im Rahmen der sogenannten Konsumgüterproduktion KKA aus Vollplastkonstruktionen z.b. aus glasfaserverstärktem ungesättigen Polyesterharz (GUP) angeboten. Die TGL 7761: dokumentiert den letzten Stand der genormten MKG und MKAG in der ehemaligen DDR. Es handelte sich um runde Bauwerke, die nur der mechanischen Klärung oder der mechanischen Klärung mit teilbiologischer Reinigung von häuslichem Abwasser dienen. Die Typen 3/5 bis 3/9 sowie 4/12 wurden für die mechanische Klärung mit teilbiologischer Reinigung einge- 9

18 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. setzt. Die Typen 4/15 bis 7/169 fanden ausschließlich für teilbiologische, die Typen 1 und 2 ausschließlich für mechanische Reinigungszwecke Verwendung. Letztere wurden nur noch genutzt, wenn eine weitere Abwasserbehandlung in Versickerungs- oder Untergrundverrieselungsanlagen erfolgte. Der Gebrauchswert der Typen 1 und 2 war eingeschränkt. Aus der nachfolgenden Abbildung 1 können die geometrischen Grundstrukturen und charakteristische Maße entnommen werden. Die Typen 1 und 2 bestanden aus Betonfertigteilen. Sie setzten sich aus Elementen im Sinne der TGL 9386 Betonfertigteile für runde Schächte zusammen. Speziell wurde der Katalog AK Fertigteile für Schächte und Behälter bis mm Durchmesser genutzt. Ergänzungselemente bot der Katalog AG an. 10

19 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 Abb. 1: Konstruktion und Maße der KKA nach TGL 7762, Typenreihen 1 bis 7 Beide Kataloge entsprachen nicht den Anforderungen der TGL Betonbau, Korrosion und Korrosionsschutz. Deshalb wurde die Nutzungsdauer der Typen 1 und 2 auf acht Jahre begrenzt wurde auf der AQUAPURA in Weimar korrosive Beanspruchungen an realisierten KKA vorgestellt. Danach waren unter Rückgriff auf die TGL folgende Materialkennwerte erforderlich: - Beton BK 25 - Zement ZZ 4 oder PZ 2 - Betondeckung > 30 mm - w/z Wert < 0,45 - Festbetonporenraum < 14 Volumen-% Für den heutigen Zeithorizont dürften KKA der Typen 1 und 2 nicht mehr interessant sein. Die Typen 3 bis 7 setzten sich aus Elementen zusammen, die nach unterschiedlichen Bautechnologien hergestellt wurden. Die Grundplatte aus Stahlbeton B 25 wurde auf einer Unterbetonschicht B 8 monolithisch auf der Baustelle errichtet. Auf diesem Unterbau wurden als Ringwände Betonformsteine nach TGL Betonformsteine für Rundbehälter verlegt. Diese Formsteine erhielten eine senkrechte Bewehrung und einen Innen- und Außenschutz durch 25 mm Putz MG III. In den gemauerten Trennwänden waren Druckausgleichsöffnungen vorgesehen. Die Abdeckplatte bestand aus Stahlbetonelementen. Diese wurden außen auf den Ringwänden und innen auf einen Auflager-Kranz, der auf Stützen befestigt war, montiert. Die unterschiedlichen Elemente der Abdeckplatte, z.b. die Abdeckungen der Kontrollöffnungen, der Deckel über dem Einstieg, waren entsprechend des Kataloges AEC/TW 001 genormt. Alle katalogisierten Fertigteilelemente konnten von der zentralen oder dezentralen Bauindustrie bezogen werden. Dem erforderlichen Korrosionsschutz wurde besonders im Gasbereich Rechnung getragen. Hierzu gehörten: - Betondeckung > 30 mm - Betonklasse BK 25 mit vorgeschriebener Betonrezeptur - wasserundurchlässiger Putz > 25 mm 11

20 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. - kalkarme Zemente - Schutzanstrich und zusätzliche Beschichtung der Oberfläche der Dekkenelemente - Einbau zusätzlicher Entlüftungsleitungen bei den Typen 5 bis 7 entlang der Ringwand 4. Erste Ergebnisse der Bauzustandsaufnahme Für die Bauzustandserfassung bestehender KKA wurde ein Bewertungskatalog erarbeitet. Darin enthalten ist eine Einstufung nach Zustandsklassen und Korrosionsgraden, die mit einer Bilddokumentation unterlegt ist. In den Bewertungskatalog ist die Erfassung des optisch ermittelbaren verfahrenstechnischen Zustandes integriert. So werden die Überstauung oder das Vorhandensein von Schwimmschlamm in der dritten Kammer mit erfasst. Basierend auf dem Bewertungskatalog ist ein Erfassungsbogen entwickelt worden, der auch technische Laien in die Lage versetzen soll, abschätzende Zustandsermittlungen an Grundstückskleinkläranlagen durchzuführen. Hiermit wird in ausgewählten Ortschaften Thüringens versucht, über die Schlammabfuhr und/oder die Eigenkontrolle der Betreiber einen Überblick zum Bauzustand der Kleinkläranlagen zu gewinnen. In einer umfassenden Fragebogenaktion wurden durch das Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt entsprechende Fragebögen an 153 Zweckverbände/Eigenentsorger verschickt. 81 Fragebögen wurden mit Stand September 2003 zurückgesandt und ausgewertet. Damit erfasst wurden etwa 60% der Thüringer Bevölkerung. Von den erfassten Einwohnern sind etwa 25% an Kleinkläranlagen angeschlossen. Da ein Teil der Angaben als nicht plausibel eingestuft werden müssen, werden einige Erfassungsbögen derzeit von den Abwasserzweckverbänden (AZV) / Eigenentsorgern überarbeitet. In Abbildung 2 (S. 13) ist die Verteilung der KKA in Thüringens nach TGL 7762, DIN 4261 und nichtnormgerechten Anlagen aufgeführt. Der Anteil an KKA, die vor 1990 errichtet wurden beträgt etwa 85%, wobei die TGLgerechten Anlagen etwa 60% und die nichtnormgerechten Anlagen, vorrangig die Eigenbauvarianten etwa 25% ausmachen. DIN-gerechte Anlagen nach DIN weisen einen Anteil von etwa 12% auf. Wie aus Abbildung 3 (S. 13) 12

21 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 hervorgeht, werden rund 75% der KKA nach TGL 7762 mit einem Grubeninhalt von 3...6m³ betrieben. Der Anteil der Anlagen von m³ beträgt etwa 21%. Anlagen mit 12 bis 50m³ weisen einen Anteil von etwa 4%, solche über 50 m³ kleiner 1% auf. Mehrkammerabsetzgrube / Mehrkammerausfaulgrube nach DIN 4261 Teil 1 12,4% mechanische/ teilbiologische Behandlung + Versickerung 0,6% Anlagen nach DIN 4261 Teil 2 (Vollbiologie) 3,1% sonstige Kleinkläranlagen/ Pflanzenkläranlagen Teichanlagen, etc. 0,1% nicht DIN-/TGL-gerecht 25,4% Anlagen nach TGL ,4% Abb. 2: Übersicht zur Verteilung von KKA in Thüringen (Erfassungsanteil 60%) Grubeninhalt 6m³ bis 12m³ 20,9% Grubeninhalt 12m³ bis 50m³ 3,9% Grubeninhalt >50m³ 0,4% Grubeninhalt 3m³ bis 6m³ 74,8% Abb. 3: Übersicht zur Größenverteilung von KKA in Thüringen (Erfassungsanteil 60%) 13

22 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. Bei den Aussagen zum baulichen Zustand der Kleinkläranlagen ist zu berücksichtigen, dass nur für 60% der ausgewiesenen Anlagen eine Zustandsklassifizierung vorgenommen wurde. Die Klassifizierung zum bautechnischen Zustand erfolgt in die Zustandsklassen: - guter bis sehr guter Zustand - durchschnittlicher Zustand - kurzfristiger Sanierungsbedarf - undichte Anlage. Der bautechnische Zustand von etwa 20% der KKA wird mit gut bis sehr gut eingeschätzt. 52% der Anlagen weisen einen durchschnittlichen bautechnischen Zustand auf und für etwa 27% der Anlagen liegt ein kurzfristiges Sanierungsgebot aufgrund starker Baustoffschädigungen oder Undichtigkeiten vor. Die Analyse der Baustoffschädigungen zeigt eine Abhängigkeit von der Nutzungsdauer und den Betriebsbedingungen. So sind beispielsweise fehlende Be- und Entlüftungen die Hauptursache von starken Beton- und Stahlkorrosionen in den Anlagen. Knapp zwei Drittel der sanierungsbedürftigen Anlagen wurden vor 1990 errichtet. -Baulicher Zustand- -Baujahresverteilung- - - undicht 1,3% durchschnittlich 52,4% gut bis sehr gut 20,1% Sanierungsbedarf 26,1% ,7% vor 1990: 62,6% nach ,7% Abb. 4: Übersicht zur Zustandsklassifikation von KKA in Thüringen (Erfassungsanteil 60%) 14

23 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 In nachstehender Abbildung 5 werden beispielhaft Angaben zum KKA-Bestand und zur Art der Abwasserableitung für zwei unterschiedliche Zweckverbände vorgestellt. Im Verband A (oben) sind 76% der Einwohner an KKA mit durchschnittlich 4 Einwohnern angeschlossen. Im Verband B (unten) sind 31% der Einwohner an eine KKA mit durchschnittlich 3 Einwohnern angeschlossen. Ableitung in: Direkteinleiter 13,6% abflußlose Grube 0,1% Kläranlage 23,8% KKA 76,2% Einleitung in TOK 86,3% Ableitung in: Direkteinleiter 18,7% abflußlose Grube 1,9% Kläranlage 68,8% KKA 30,6% ohne Behandlung 0,6% Einleitung TOK 79,4% Abb. 5: Bestand an KKA und Art der Abwasserableitung in den Abwasserzweckverbänden A (oben) und B (unten) Grundlegende Vor-Ort-Zustandsaufnahmen wurden in fünf Entwässerungsgebieten durchgeführt. Dabei wurden optische Inspektionen und baustoffliche Untersuchungen nach einer Checkliste vorgenommen. Nach dieser werden die Einzelbauelemente Boden, Außen- und Trennwände, Konus, Schachtabdekkung, Fugen und Fugendichtstoffe, Zu-, Ablauf- und Tauchrohre sowie Steigeisen und Innenbauteile auf Korrosion, Risse, Abplatzungen, Einsturz, Verformungen/Setzungen und andere bauliche Mängel untersucht. Die Inspektionen erfolgen in der Regel im Zusammenhang mit der Fäkalschlammentleerung. 15

24 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. Derzeit sind etwa 110 KKA aus den Baujahren 1935 bis 2000 einer grundlegenden Zustandsbewertung unterzogen worden. Rund 78% der Anlagen sind vor 1990 errichtet worden. Auf Grund der Nutzungsdauer von mehr als 15 Jahren weisen viele dieser Anlagen erhebliche bauliche Mängel auf. Etwa 70% der Schäden lassen sich auf Beton- und Stahlkorrosion infolge erhöhter Hydrogensulfidkonzentrationen in Verbindung mit einer unzureichenden Betonqualität zurückführen. Bei Anlagen mit ausreichender Belüftung und Korrosionsschutzanstrichen im Innenraum sind signifikant geringere Schadensanteile vorhanden. Besonders betroffen durch Korrosion sind die luftberührten Innenbauteile der Anlagen. Auf Grund der hohen Schädigungstiefen sind etwa 25% der Anlagen mittelfristig in der Tragfähigkeit der Schachtabdeckungen und Schachtkonen soweit geschädigt, dass ein kompletter Bauteilaustausch erfolgen muss. Bei 12% der untersuchten Anlagen sind in den Schachtabdeckungen Risse, Abplatzungen, freiliegende Bewehrungen bis zum teilweisen Einsturz vorhanden. Derartige Mängel stellen eine gravierende Gesundheitsgefährdung dar. Diese Anlagen sind durch Absperrungen entsprechend zu sichern. Eine Besonderheit stellen Undichtigkeiten dar. Liegen die KKA-Behälter im Grundwasserbereich, sind Undichtigkeiten an Infiltrationen nach der Fäkalschlammentleerung optisch erkennbar. Die nachfolgenden Bilder zeigen Beispiele baulicher Mängel in älteren KKA. Abb. 6: Defekte Stützen für Auflager der Deckelelemente Abb. 7: Unterwanderung der Bitumenbeschichtung durch Betonkorrosion 16

25 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 Abb. 8: Ausbruch in der Stahlbetonabdeckung Abb. 9: Risse in der Stahlbetonabdeckung Abb. 10: Gerissene Stahlbetonabdeckung Abb. 11: Betonkorrosion der Abdeckelemente Abb. 12: Defekter Träger für Deckelement Abb. 13:Undichte Fugen im Wandbereich 17

26 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. Abb. 14: Betonkorrosion im Einstiegsbereich Abb. 15: Betonkorrosion im Schachtkonus Abb. 16: Betonkorrosion an den Trennwänden Abb. 17: Riss im Schachtkonus Abb. 18: Einsturz Abdeckung Abb. 19: Defektes Zulaufrohr 18

27 Kämpfer, B. Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen V 1 Literatur Boller, R., Strunkheide, J., Witte H. (2002) Betrieb und Wartung von Kleinkläranlagen; F. Hirthammer Verlag, München Finke, G. (2002) Kleinkläranlagen; Technik - Recht - Planung - Ausführung Wartung; ATV-DVWK-Landesverband Nord Felde, K. von, Burmester, M. (2001) Betrieb und Überwachung von Kleinkläranlagen; Schriftenreihe der Kommunalen Umwelt Aktion U.A.N - Heft 42 Heesen, D. (2001) Kontinuierliche Überwachung von Kleinkläranlagen; Materialien Nr. 28; Umweltüberwachung im Spannungsfeld; Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen Anonym (2003) LAWA-Synopse zu den Regelungen bezüglich Kleinkläranlagen in den verschiedenen Bundesländer, unveröffentlicht Anonym (1985) Angebotsprojekt Kleinkläranlage Typ 1 bis 7; Anwenderinformationen; VEB Projektierung Wasserwirtschaft; Stand: September 1985 Anonym (1995) Informationskatalog Abwassertechnik / Arbeitssammlung; PHQ / IS 193; VEB BMK Industrie-und Hafenbau Arbeitsmittel Anonym (1983) Angebotsprojekt Kleinkläranlage Typ 1 bis 7 - Anwenderinformationen VEB Projektierung Wasserwirtschaft, Dezember 1983 Anonym (2000) Abwasserbeseitigung im Außenbereich (Kleinkläranlagen); Merkblätter Nr. 3; Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen 19

28 V 1 Bauzustand bestehender Kleinkläranlagen im Freistaat Thüringen Kämpfer, B. Anonym (2001) Richtlinie über den Einsatz von Kleinkläranlagen; Bekanntmachung des Ministeriums für Landwirtschaft, Umweltschutz und Raumordnung Brandenburg Anonym (2002) Kleinkläranlagen 2002; Schriftenreihe der Kommunalen Umwelt Aktion U.A.N - Heft 45; November 2002 Gesetze und Normen DIN 4261, Teil 1 Kleinkläranlagen; Anlagen zur Abwasservorbehandlung; Ausgabe DIN 4261, Teil 2 Kleinkläranlagen; Anlagen zur Abwasservorbehandlung; Ausgabe DIN EN 12566, Teil 1 Kleinkläranlagen für bis zu 50 EW; Werkmäßig hergestellte Faulgruben; Ausgabe TGL 7762 Kleinkläranlagen; Anwendung, Bemessung, Gestaltung, Instandhaltung; Stand: März 1987 TGL Abwasserbehandlung; Kleinbelebungsanlagen; Anwendung, Bemessung, Verfahrensführung; Stand: November

29 Londong, J. Abwasserentsorgung im Einzugsgebiet von Trinkwassertalsperren V 2 Abwasserentsorgung im Einzugsgebiet von Trinkwassertalsperren 1 Einleitung Anforderungen Wasserhaushaltsgesetz, Landeswassergesetz und verordnung Arbeitsblätter, Richtlinien Probleme Allgemeines Nährstoffe Bakterien, Krankheitserreger Parasiten Arzneimittel Technischen Lösungsansätze Allgemeines Abwasserableitung Abwasserbehandlung Konventionelle Abwasserreinigung Membranbelebungsanlagen Urinseparation Organisation...39 Quellenverzeichnis...40 Verfasser: Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong Bauhaus-Universität Weimar; Professur Siedlungswasserwirtschaft Coudraystraße Weimar Tel. +49 (0)

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