Tagungsband. Zukunftsweisende Abwasserentsorgung. Kleinkläranlagen Klärschlammentsorgung

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1 Tagungsband Zukunftsweisende Abwasserentsorgung Grundstücksentwässerung Kleinkläranlagen Klärschlammentsorgung am 7. und 8. September 2006 im Rathaus Kaiserslautern, Großer Ratssaal 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Landesverband Hessen/Rheinland-Pfalz/Saarland

2 Impressum Tagungsband Herausgeber: DWA-Landesverband Hessen/Rheinland-Pfalz/Saarland Frauenlobplatz 2; Mainz Satz und Layout: Tatjana Schollmayer; Mainz-Kostheim

3 Grußwort Der hohe Stand der Abwasserentsorgung in der Antike und deren Notwendigkeit war über die Jahrhunderte in Vergessenheit geraten. Erst die großen Cholera- und Typhusepidemien im 19. Jh. führten zu einem Umdenken: Intensiv begann man mit dem Bau von Wasserver- und Abwasserentsorgungssystemen. Als eine der ersten Städte in Rheinland-Pfalz sicherte Kaiserslautern die Stadtentwicklung seit 1885 durch den Bau ihres Kanalnetzes und bereits ab 1896 durch die Inbetriebnahme einer ersten Kläranlage. Am heutigen Standort wurde die Kläranlage seit 1949 aufgebaut und immer wieder erweitert und modernisiert. In diesem Jahr wurden nach über 10-jähriger Bauzeit die Arbeiten zum Neubau einer dritten Reinigungsstufe, dem Umbau der mechanischen Reinigung und der Errichtung einer neuen Schlammentwässerung auf dem Gelände der Zentralkläranlage abgeschlossen. Wer sich die Umweltfabrik an der Lauter näher ansieht, wird sehr großen technologischen Aufwand feststellen. Dies ist alles andere als Luxus, dennoch muss er natürlich bezahlt werden. Bei den Größenordnungen, die hier im Spiel sind seit 1991 investierte die Stadtentwässerung ca. 80 Mio. an dem Standort bedurfte es einer vorausschauenden Gebührenpolitik, um den Bürger nicht überzustrapazieren. Die Stadtentwässerung Kaiserslautern hat auch in diesem Bereich hervorragende Arbeit geleistet und kann die Gebühren seit 1996 auf niedrigem Niveau stabil halten. Günstige Gebühren in Verbindung mit einer hervorragenden Reinigungsleistung waren auch für viele Nachbargemeinden Grund genug, ihre eigenen Anlagen zu schließen und langfristig die Stadtentwässerung mit der Abwasserreinigung zu beauftragen. Die Gesamtmodernisierung der Kläranlage Kaiserslautern wird am mit einem Festakt offiziell abgeschlossen. Dass Herausforderungen in hohem Maße auch künftig an die Abwasserbetriebe gestellt werden, möchte die Stadtentwässerung Kaiserslautern im Rahmen dieser Fachtagung mit Unterstützung des DWA-Landesverband aufzeigen. Zielsetzung eines modernen Umweltbetriebes muss es sein, sich nicht nur auf eine High-Tec-Lösung zur Abwasserreinigung zu konzentrieren, sondern den Naturhaushalt durch die Wassernutzung insgesamt möglichst gering zu belasten. Neben dem Schutz des Wasserkreislaufes muss hierbei auch auf eine Boden- und Luftreinhaltung geachtet werden. Dieser Tagungsband unter dem Titel zukunftsweisende Abwasserentsorgung bietet ein breites Spektrum zu diesen spezifischen Themen, die aktuell und in naher Zukunft landesweit von großer Bedeutung sind. Die Schwerpunktthemen lassen erkennen, dass hier ein breites Publikum vom Bauherren bis zum Fachplaner sowie die Kommunalverwaltung angesprochen wird. Neben der Vorstellung der aktuellen Verfahrenstechnik und zukünftiger Konzepte steht die Umsetzung in die Praxis im Vordergrund. Hierzu wünschen wir gutes Gelingen. Rainer Grüner Werkdirektor Dr. Arne Oeckinghaus Bürgermeister der Stadt

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5 Inhaltsverzeichnis Block I: Grundstücksentwässerung Grundstücksentwässerung und dezentrale Reinigungskonzepte Prof. Dr.-Ing. Theo G. Schmitt, Technische Universität Kaiserslautern 7 Die regelmäßige Dichtheitsprfung privater Kanäle Standpunkte von Gebäudeversicherern, gesetzliche Regelungen, Normen Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Karl-Heinz Seidel, UNITA Unternehmensberatung Essen 9 Erfahrungen und Stand des DWA-Leitfadens Inspektion, Bewertung und Sanierung von Grundstücksentwässerungsanlagen Dipl.-Ing. Bernd Gruner, Kanal-Sanierungsberater, Cottbus 11 Methoden zur Dichtheitsprüfung Erstprüfung vorhandener Grundleitungen nach DIN Wolfgang Bollig, Fa. Dörr GmbH, Saarbrücken 12 Undichte Grundleitung was nun? Grundleitungssanierung am Beispiel eines Pilotprojektes ö.b.v. Sachverständiger Stefan Fath, Waldfischbach-Burgalben 14 Die Instandhaltung und Überwachung von privaten Zuleitungskanälen und Kleinkläranlagen aus Sicht der Wasserwirtschaftsverwaltung Rheinland-Pfalz OBauR Dipl.-Ing. Thomas Jung, Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz Rheinland-Pfalz 16 Block II: Dezentrale Reinigungskonzepte Abgrenzung von naturnahen und technischen Reinigungsverfahren für den Einsatz im ländlichen Raum Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen, Fachhochschule Gießen-Friedberg 19 Nutzwasser statt Schmutzwasser Hochleistungsmembranbioreaktoren zur Aufbereitung von häuslichem Schmutzwasser mit dem Ziel der Mehrfachnutzung Dipl.-Ing. Gert Köhler, SAT Systeminstitut Aqua-Terra e.v., Berlin 24 Umrüstung von mechanischen Kleinkläranlagen zur biologischen Reinigung Stefan Dülk, Dülk Umwelttechnik, Schmalenberg 28 Notwendigkeit und Konzepte für eine nachhaltige Abwasserentsorgung Dr.-Ing. Joachim Hansen, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Technische Universität Kaiserslautern 32 Block IIIa: Neue Wege für die Klärschlammentsorgung Mit regionalem Stoffstrommanagement zu neuen, integrierten Lösungsansätzen bei der Klärschlammnutzung Prof. Dr. Peter Heck, Fachhochschule Trier, Umwelt-Campus Birkenfeld 37

6 Verwertung von Klärschlamm vor dem Hintergrund der aktuellen gesetzlichen Regelungen Dr. Claus Bergs, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 39 Energetische Verwertung von Klärschlamm Dipl.-Ing. Richard Zizmann, Fa. Passavant-Geiger GmbH 42 Ökologisch wertvolle und regional sinnvolle Verwertung getrockneter kommunaler Klärschlämme; Beispiel Zementwerk Göllheim Thomas Sievert, Dyckerhoff AG 45 Block IIIb: Exkursionen Umsetzung von Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung auf Konversionsflächen; PRE-Park Kaiserslautern Dipl.-Ing. Jörg Zimmermann, Stadtentwässerung Kaiserslautern 49 Besichtigung Hausanschlussfilmung, Dichtheitsprüfung, Hausanschlusssanierung Dipl.-Ing. (FH) Axel Zäuner, Stadtentwässerung Kaiserslautern 52 Verzeichnis der Referenten Verzeichnis der Aussteller Verzeichnis der Tagungsteilnehmer 7 9 6

7 Grundstücksentwässerung Grundstücksentwässerung und dezentrale Reingungskonzepte Prof. Dr.-Ing. Theo G. Schmitt, Kaiserslautern Schon die Titel der ersten beiden Tagungsblöcke weisen auf eine neue Akzentuierung und Schwerpunktbildung und letztlich auf eine sich vollziehende Neuorientierung in der Abwasserentsorgung hin. In den zurückliegenden Jahrzehnten standen die zentralen Einrichtungen der Abwassersammlung und der Abwasserbehandlung, also das Kanalnetz mit seinen Sonderbauwerken und die Kläranlage, im Fokus von Fachveranstaltungen, Forschungsarbeiten und finanziellen Aufwendungen. Diese Konzentration galt dem baulichen Zustand der öffentlichen Kanäle und ihrem hydraulischen Leistungsvermögen, der resultierenden Gewässerbelastung insbesondere durch Mischwasserüberläufe und dem Ausbau der kommunalen Kläranlagen zur Umsetzung der Nährstoffelimination. Ein Anstoß für eine Verlagerung dieser thematischen Schwerpunkte bildete sicher die seit den 90er Jahren sich vollziehende Neuorientierung im Umgang mit Regenwasser. Hier erlangen mit dem Konzept der Regenwasserbewirtschaftung anstelle ausschließlicher Ableitung gerade dezentrale Maßnahmen besondere Bedeutung. Die möglichst ortsnahe Umsetzung von Maßnahmen zur Verwertung und Versickerung von Regenwasser, zum Rückhalt mit verzögerter, vorzugsweise offener Ableitung über möglichst kurze Fließwege soll den Erhalt oder die Wiederherstellung eines Wasserhaushalts wie im unbebauten Zustand unterstützen. Damit werden die Strukturen und Systeme der Siedlungsentwässerung sicher nicht einfacher und möglicherweise auch nicht kostengünstiger. Aber sie verlagern sichtbar ein Stück weit die Verantwortung für die Entsorgungssicherheit auf die einzelnen Grundstückseigentümer und Anschlussnehmer. Die Besorgnis um die Überbeanspruchung des lokalen in Ballungsräumen auch des regionalen Wasserhaushalts durch die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung von Siedlungen hat auch die Entwicklung dezentraler ( alternativer ) Sanitärkonzepte angestoßen oder gefördert. Man könnte auch sagen: die Rückbesinnung auf dezentrale Sanitärkonzepte, die es ja in anderer technischer Umsetzung, vor den Errungenschaften zentraler Ver- und Entsorgungssysteme schon einmal gab. Durch Umsetzung innovativer Technologien zur Abwasserreinigung in Verbindung mit der Auftrennung in unterschiedliche Abwasserströme kann in internen Kreisläufen Brauchwasser bereitgestellt werden und so die Wasserentnahme zur Trinkwasserversorgung reduziert werden. Dies erscheint zumindest in Regionen mit akuter oder zukünftig drohender Wasserknappheit eine unabdingbare Entwicklung. Neben dem Wasserhaushalt ist die Kostenentwicklung der zentralen ( konventioneller ) Systeme ein weiteres wichtiges Argument für die Renaissance dezentraler Anlagen, insbesondere in der Ausrichtung auf die Verbesserung der Sanitärausstattung finanzschwacher Bevölkerungen, insbesondere in den Entwicklungsländern. In ähnlicher Weise findet eine Neubewertung bezüglich der Notwendigkeit langer Verbindungssammler für den Anschluss kleinerer Gemeinden oder Streusiedlungen an Gruppenkläranlagen statt. Ein weiteres Argument für die zuletzt stärkere Fokussierung der Fachwelt auf dezentrale Strukturen und Einheiten der Ver- und Entsorgung entstammt dem Umweltschutz und der Wahrnehmung ihres Beitrages zu Umweltbelastungen. Die Besorgnis um großflächige, wenn auch im einzelnen Beitrag geringe Schadstoffeinträge in Boden und Grundwasser durch undichte Leitungen der Grundstücksentwässerung und Hausanschlüsse ergibt sich aus der bloßen Zahl, wonach private Abwasserleitungen etwa die doppelte Länge der öffentlichen Kanalisation (ca km) umfassen. Auch die Anstrengungen um bessere Reinigungsleistung von Kleinkläranlagen (oder allgemein kleiner Kläranlagen ) lassen sich schon rein zahlenmäßig begründen. Nach aktuellen Statistiken sind z.b. in Deutschland ca. 95 % der Bevölkerung an zentrale Abwasseranlagen mit mechanisch-biologischer Abwasserbehandlung angeschlossen. Das heißt bei 80 Mio. Einwohnern: 4 Mio. sind es nicht! Sie werden über Kleinkläranlagen mehr oder weniger umweltgerecht erfasst! Die daraus resultierende Gewässerbelastung fällt in der Betrachtung in Flussgebietseinheiten sicherlich nicht ins Gewicht. Lokal jedoch kann durch unzureichende Reinigungsleistung dezentraler Anlagen, zumal an oftmals sehr leistungsschwachen Gewässern, eine erhebliche Beeinträchtigung der Gewässerbelastung resultieren. Die skizzierte Verlagerung der Akzente und Schwerpunkte verläuft naturgemäß nicht konfliktfrei und wird in der Fachwelt äußerst kontrovers diskutiert. Gerade bei der Propagierung dezentraler Strukturen müssen die Errungenschaften zentraler Ver- und Entsorgungseinrichtungen und ihr Beitrag zur Siedlungshygiene, zum 7

8 Grundstücksentwässerung Schutz gegen Überflutung und Vernässung angemessen gewürdigt werden. Entsorgungssicherheit in den Siedlungen für die Menschen ist ein hohes Gut, das es zu erhalten gilt, ohne Umweltschutz und gesamtökologische Belange sowie die Fragen der Finanzierbarkeit zu vernachlässigen. Augenmaß bei der Neuorientierung und dem Vollzug notwendiger Veränderungen der bisherigen, sehr einseitig auf zentrale Strukturen ausgerichteten Abwasserentsorgung erscheint auch hier zwingend geboten. 8

9 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Die regelmäßige Dichtheitsprüfung privater Kanäle Standpunkte von Gebäudeversicherern, gesetzliche Regelungen, Normen Karl-Heinz Seidel, Essen Der Zustand der Abwasserleitungen in Deutschland beschäftigt technische Fachleute, Politiker auf Ländereben und in den Kommunen in unterschiedlicher Form. Dank detaillierter Informationen insbesondere auch der DWA hat zwischenzeitlich die Erkenntnis, dass Abwasserleitungen auch undicht und reparaturbedürftig sein können eine stärkere Verbreitung gefunden. Die technischen Grundlagen für den Betrieb der Leitungen sowie die Sanierung im Schadensfall liegen vor und sind in den techni-schen nationalen und EU-Regelwerken, wie z.b. DIN EN 752-1, 752-2, 1610, DIN 1986, DWA-Regelwerk M 127-2, 143 sowie den Anforderungen des Güteschutz Kanalbau nachlesbar. Sie können eine gute Handlungsgrundlage für die Betreiber von Abwasserleitungen sein. Vielfach haben die öffentlich-rechtlichen Abwasserentsorger bereits den Zustand ihrer Leitungen erfasst und führen Investitionsprogramme zur Beseitigung von Schäden durch. Auch eine regelmäßige Reinigung der Leitungen wird vielfach durchgeführt. Die rechtliche Verpflichtung dafür ist in der Regel in den Länder-Eigenkontrollverordnungen verankert. Darin werden öffentlichrechtliche und private Betreiber von Abwassernetzen konkrete Vorgaben für Inspektion und Reinigung und ggf. Beseitigung von Schäden gemacht. Private Grundstückseigentümer werden von diesen Vorgaben nicht erfasst. Bekanntermaßen ist der geschätzte Bestand privater Abwasserleitungen in Deutschland doppelt so groß, wie der öffentlich-rechtliche Anteil. Es ist also nahe liegend auch diese Leitungen in die Gesamtbetrachtungen der Abwasserentsorgung, wie z.b. der Fremdwasserproblematik mit einzubeziehen. Erfahrungen bei der Inspektion der Leitungen belegen, dass 50-90% der privaten Leitungen schadhaft sind. Mit Ausnahme von NRW gibt es derzeit kein Bundesland, dass eine rechtliche Verpflichtung für die Inspektion und den Nachweis der Dichtheit von privaten Abwasserleitungen erlassen hat. Die im Jahr 2000 erlassenen Reglungen in NRW haben besonders in den Jahren 2004/2005 zu verstärkten Aktivitäten bei der Inspektion und Sanierung von privaten Abwasserleitungen, insbesondere in Trinkwasserschutzgebieten geführt. In anderen Gebieten soll die Überprüfung der Dichtheit bis 2015 erfolgen. Zusätzlich dazu haben die Kommunen die Möglichkeit in ihren Satzungen detaillierte Regelungen zu treffen. Dabei musste man feststellen, dass die vom Gesetzgeber zur Überwachung der Anforderungen vorgesehenen Baubehörden dieser Aufgabe aus unterschiedlichen Gründen oft nicht gewachsen waren. Derzeit werden von der Landesregierung NRW Überlegungen angestellt, die Regelungen zu modifizieren und die Anforderungen zur Inspektion nicht mehr wie bisher in der Landesbauordnung sondern im Landeswassergesetz zu verankern. Mit Blick auf die Umsetzung der Landesregelungen kann man konstatieren, dass die Initiative vor Ort in jedem Fall von der Kommune ausgehen muss. Der alleinige Erlass von Landesregelungen reicht nicht aus, um die Thematik private Hausanschlüsse anzugehen. Zwischenzeitlich sind in anderen Bundesländern, wie Hessen und Baden-Württemberg verstärkte Aktivitäten erkennbar, sich auf Landesebene mit den Fragen privater Leitungen zu befassen. So aber auch vertritt die bayrische Staatsregierung die Auffassung, dass entsprechende Regelungen in den kommunalen Satzungen enthalten sein sollen und deren Vollzug kontrolliert wird. Ungeachtet derartiger Landes-Regelungen ist das Engagement der Betreiber der öffentlichen Netze gefragt, denn die sind schließlich die Nutznießer einer geringeren Fremdwassermenge auf den Kläranlagen. In der Folge ist dann auch eine geringere Abwasserabgabe zu zahlen, also eine Kostenersparnis für den Kläranlagenbetreiber, die ggf. an den Abwasser-Gebührenzahler weitergegeben werden könnte. Besondere Schwierigkeit ist dabei, dass die Themen der Abwasserentsorgung im Bewusstsein breiter Teile der Bevölkerung eher unterentwickelt sind und die mit der Erhaltung oder Instandsetzung der eigenen, privaten Anlagen verbundenen Kosten meist erst dann akzeptiert werden, wenn die Funktionsfähigkeit der Leitungen nicht mehr gewährleistet ist. Auf diesem Bewusstseins-Level über prophylaktische Maßnahmen, wie regelmäßig wiederkehrende Dichtheitsprüfung der Leitungen zu argumentieren, gestaltet sich meist schwierig. Auch in den politischen Diskussionen auf Landes- und kommunaler Ebene hat oft die Kostenbelastung der Bürger einen höheren Stellenwert als die technischen, wirtschaftlichen und umweltpolitischen Argumente der Betreiber der Abwasseranlagen sowie deren Dienstleister, wie Planungsbüros oder Kanalsanierungsunternehmen. Verantwortlich für die Inspektion und die möglicherweise erforderliche Sanierung der privaten Abwasserlei- 9

10 Grundstücksentwässerung tung ist in der Regel der Grundstückseigentümer. Somit ist auch die Kostenfrage eindeutig geregelt. Oft haben Grundstückseigentümer die Angebote von Gebäudeversicherern angenommen, die Abwasserleitungen mit in den Versicherungsumfang einzuschließen. Die Konditionen sind je nach Versicherungsgesellschaft in den Vertragsbedingungen individuell geregelt. Eine allgemeingültige, rechtliche Regelung der Versicherungsunternehmen besteht nicht. Dabei sind auch unterschiedliche Regelungen zur Übernahme der Kosten bei Schäden getroffen, insbesondere ob die Schäden durch Fremde verursacht oder durch Materialverschleiß entstanden sind. Ist an der Kanalisation ein Schaden aufgetreten, der im Rahmen der Versicherung reguliert werden soll, so erfolgt durch den Versicherer eine Differenzierung nach der Schadensursache. Grundlage hierfür bildet eine Inspektion der Leitungen durch ein meist vom Versicherer ausgewähltes Fachunternehmen. Allgemeine Praxis ist, dass die Schäden der Leitungen durch Bruch reguliert werden. Der Versatz von Leitungen, Lageveränderungen oder andere Ursachen für Undichtigkeiten werden in der Regel nicht vom Versicherer übernommen. Ein weiterer Schadensfall sind Wurzeleinwüchse in den Kanal. Diese können die Ursache von Verstopfungen oder anderer Schäden, auch Brüchen sein. In solchen Fällen ist zu ermitteln, welcher Baum die Ursache für den Schaden bildet. Wenn dies zweifelsfrei erfolgt ist, so wird der betreffende Eigentümer des Grundstücks auf dem der Baum steht an den Kosten der Reparatur des Kanals beteiligt. In der Regel wird dafür die Haftpflichtversicherung des Grundstückseigentümers in Anspruch genommen. Je nach Versicherer differiert der Satz der Beteiligung, überschreitet jedoch nicht 70% der Kosten. Zahlreiche Versicherungsunternehmen haben insbesondere in der jüngsten Vergangenheit ihre Geschäftspraxis geändert und in den meisten Fällen die Abwasserleitungen außerhalb von Gebäuden unter Versicherungsausschluss gestellt. In einzelnen Fällen werden bei Neuverträgen die Leitungen mitversichert unter Vereinbarung einer Zusatzprämie und/oder nach einer Inspektion und Dichtheitsprüfung, die durch den Versicherungsnehmer vorzulegen ist. Es liegt im Ermessen des Kunden die Kosten und Risiken im konkreten Fall zu bewerten. Zusammenfassend kann man einschätzen, dass die Überprüfung und Instandsetzung der privaten Kanalisationen in Deutschland ein bemerkenswertes Marktpotential für Anbieter unterschiedlicher Dienstleistungen um die Abwasserentsorgung darstellt. Es bedarf jedoch des Engagements und des erklärten Willens der Abwasserentsorger, um die damit verbundenen Fragen in ihrem lokalen oder regionalen Zuständigkeitsbereich zu lösen. Auf Grund des großen finanziellen und organisatorischen Umfangs der zu lösenden Fragen der privaten Kanalisationen werden Fachleute, Bürger und Politiker noch viele Jahre beschäftigt sein. 10

11 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Erfahrungen und Stand des DWA-Leitfadens Inspektion, Bewertung und Sanierung von Grundstücksentwässerungsanlagen Bernd Gruner, Cottbus Die Gründung einer DWA-Arbeitsgruppe, die sich mit der Thematik Inspektion, Bewertung und Sanierung von Grundstücksentwässerungsanlagen befasst, ergab sich unter anderem aus der Notwendigkeit der Umsetzung von Gesetzen und Technischen Regeln, die für Grundstücksentwässerungsanlagen in Abhängigkeit von Alter, Lage und Nutzung der Grundstücke unterschiedliche Fristen für den Nachweis der Dichtheit verlangen. Diese gesetzlichen Grundlagen sind beispielsweise Gesetze und Verordnungen der Länder, wie Eigenkontrollverordnungen oder konkret für Nordrhein-Westfalen die Landesbauordnung und die Selbstüberwachungsverordnung Kanal aber auch kommunale Entwässerungssatzungen. In den anerkannten Regeln der Technik fordert die DIN 1986, Teil 30, für Grundstücksentwässerungsanlagen, die für häusliches Abwasser transportieren, bis zum 31. Dezember 2015 den Nachweis der Dichtheit (für gewerbliches Abwasser sind die Fristen bereits abgelaufen). Die Grundstücksentwässerungsnetze werden auf ca. 1,2 Mio. km geschätzt, davon sind ca. 0,6 Mio. km häusliche und 0,5 Mio. km gewerbliche Netze. Mitte Dezember 2004 wurde innerhalb des DWA- Fachausschuss ES 6 (ES = Entwässerungssysteme) die Arbeitsgruppe 6.5 Inspektion, Bewertung und Sanierung von Grund-stücksentwässerungsanlagen gegründet. Ihr Sprecher ist Dipl.- Ing. Robert Thoma. Diese Arbeitsgruppe hat die Aufgabe einen Leitfaden für die konkreten Bedingungen der Inspektion, Bewertung und Sanierung von Grundstücksentwässerungsanlagen zu erarbeiten. Die Arbeitsgruppe besteht aus 22 Mitgliedern. Sie vereint sowohl theoretisches Wissen (Mitglieder von Universitäten, Hochschulen) als auch praktische Erfahrung (Mitglieder von kommunalen Einrichtungen, Ingenieurbüros). Um die vorgegebene Aufgabenstellung möglichst umfassend zu bearbeiten wurden 4 Unterarbeitsgruppen gebildet. Die Inspektion, Bewertung und Sanierung von Grundstücksentwässerungsanlagen ist ein sehr umfangreiches Thema. Das verdeutlichte bereits die erste Diskussion um den Inhalt des zu erarbeitenden Leitfadens. Als inhaltliche Grundlage und als Ausgangspunkt wurde ein Netz aus ca. 260 Schlagworten, die einen Bezug zur Grundstücksentwässerung haben, geknüpft. Dieses Schlagwortnetz wurde in den vergangenen 18 Monaten mit Inhalten gefüllt. Diese umfangreiche Sammlung bestehend aus Studien, Ergebnissen aus Forschungsaufträgen, Erfahrungen aus durchgeführten Projekten, Analysen aus Modellversuchen u.v.m. werden gegenwärtig bearbeitet. Gleichfalls flossen und fließen aber auch Er-fahrungen und Erkenntnisse der Industrie bei der Einführung neuer oder weiterentwickelter Technik (z.b.: optische TV-Inspektion, Reparatur- und Renovationsverfahren) in die Arbeit ein. Bei dieser inhaltlichen Arbeit am Leitfaden sind die unterschiedlichen praktischen Erfahrungen der Arbeitsgruppenmitglieder, die sie bei der Planung, Durchführung und Abnahme von Arbeiten an häuslichen und gewerblichen Grundstücksentwässerungsanlagen sammeln, von großem Nutzen. Welche Schwerpunkte zeigen sich? Erläuterung der Notwendigkeit der Untersuchung des Zustandes von häuslichen und gewerblichen Grundstücksentwässerungsanlagen (z.b.: Beratung der Eigentümer) Strategien der Untersuchung/Instandhaltung/Sanierung (Darstellung der ver-schiedenen angewendeten Modelle, z.b.: Göttingen, Hamburg, Köln, Lünen, Würselen uvm.) Einteilung von Untersuchungsgebieten, Prioritäten, Wirtschaftlichkeitsüberlegungen Ausschreibung der Leistungen Möglichkeiten der Bestandsaufnahme (z.b.: Bestandspläne, Ortung, Optische Inspektion, Benebelung) Dichtheitsprüfung Reparatur, Renovation, Erneuerung, Stilllegung Qualitätsmanagement, Auswahl fachkundiger Unternehmen Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass es in Deutschland eine Vielzahl von regional unterschiedlichen Aktivitäten, Modellen und Strategien zur Inspektion, Bewertung und Sanierung und somit zur Umsetzung bestehender Dichtheitsforderungen von Grundstücksentwässerungsanlagen gibt. Sie sind an die konkreten Anforderungen im jeweiligen Bereich angepasst. Der gegenwärtig erarbeitete Leitfaden versteht sich als Hilfestellung für den Anwender, auf der Grundlage der Vielzahl von regional unterschiedlichen Aktivitäten, Modellen, Strategien, Untersuchungs- und Sanierungsmethoden sein konkretes Modell oder seine konkrete Strategie zu erarbeiten und auszuführen. 11

12 Grundstücksentwässerung Methoden zur Dichtheitsprüfung Erstprüfung vorhandener Grundleitungen nach DIN Wolfgang Bollig, Saarbrücken Einführung Kanalisationen müssen nach ATV-A 139 dauerhaft, funktionssicher und dicht sein. Dies bedeutet, dass weder Stoffe in das Grundwasser gelangen dürfen noch dass Grundwasser abgeleitet werden darf, damit eine unzulässige Verunreinigung des Grundwassers und eine unerwünschte Verdünnung des Abwassers vermieden werden. Zu einem ordnungsgemäßen Betrieb gehört somit auch die vorbeugende Überprüfung der Dichtheit. Als undicht erkannte Abwasserleitungen und -kanäle sind umgehend abzudichten. Man kann grundsätzlich vier Anlässe zur Durchführung von Dichtheitsprüfungen unterscheiden: 1. Neubauabnahme 2. Gewährleistungsabnahme 3. Sanierungsabnahme 4. Wiederholungsprüfung und Erstprüfung bestehender Kanäle (Eigenüberwachung, Verdacht auf Schäden) Grundlagen der Dichtheitsprüfung Die Dichtheitsprüfungen selbst können sich auf Haltungen, Haltungsabschnitte, z.b. zwischen zwei Anschlüssen, Schächte, einzelne Rohre oder einzelne Rohrverbindungen erstrecken. Dabei werden zurzeit folgende Prüfverfahren eingesetzt: - Wasserdruckprüfungen - Luftüberdruckprüfungen - Unterdruckprüfungen - Infiltrationsprüfung Dabei werden folgende Absperrorgane eingesetzt: Absperrblasen oder Absperrscheiben (s. Abb.) Auszug aus der DIN 1986 Teile 30 - Nach dieser Formulierung können bestehende Grundleitungen durch eine Kanalfernsehuntersuchung auf Dichtheit geprüft werden. - Der Dichtheitsnachweis wird jedoch mit dieser Norm nur für bestehende Grundleitungen unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen (häusliche/gewerblich) und Prüfverfahren neu definiert. - Damit wird für den Dichtheitsnachweis (DR) von Grundleitungen, die nur häusliches Abwasser außerhalb der Schutzzone II in Wassergewinnungsgebieten führen, die Schadenserfassung auch durch eine optische Inspektion (KA) mit einer Kanalfernsehuntersuchung akzeptiert. Im Sinne der Norm gilt die vorhandene Leitung auch als dicht. 12

13 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern - Wenn die Schadensbewertung mit einem als statisch (risse- und scherbenfrei, kein Rohrbruch, kein relevanter Muffenversatz) - und hydraulisch (freier, nicht verformter Rohrleitungsquerschnitt, kein Wurzeleinwuchs) mängelfrei zu beurteilenden Rohrleitungszustand abschließt - und kein Grundwassereinbruch vorliegt. Praktische Umsetzung der DIN Bei Neubauten treten in der Regel keine Probleme auf. - Pläne vorhanden, Grundleitungen noch zugängig, Durchmesser - und Längen der Grundleitung, sowie das verlegte Material sind bekannt. Das gleiche gilt für Umbauten, Teilerneuerung und Sanierung Größere Probleme treten bei Altbestand auf: - Keine Pläne, bzw. falsche oder unvollständige Angaben im Plan - Grundleitung zum Teil nur sehr schlecht, oder überhaupt nicht zugängig - (z.b. Revisionsschacht verdeckt, überbaut, zugestellt oder nicht vorhanden) - Durchmesser nicht bekannt, oder nicht korrekt, falls Planunterlagen vorhanden. - Zum Teil ist das Material, aus dem die Grundleitung besteht nicht bekannt. - Die genaue Länge der Grundleitung ist nicht bekannt. Durchführung der Arbeiten - Hochdruckreinigung der Grundleitung von Revisionsschacht (wenn vorhanden) aus. - TV-Untersuchung der Grundleitung von Revisionsschacht (wenn vorhanden) aus. Hauptstrang gegen Fliesrichtung und in Fliesrichtung untersuchen Kontrolle des bestehenden Kanalplans, bzw. Skizzieren eines neuen Plans, wenn kein Plan vorhanden ist. Alle Zuläufe, die in den Hauptstrang münden Zuordnen und gegebenenfalls Einmessen und Markieren Kontrolle von Fehlanschlüssen Zwischenauswertung der TV-Untersuchung zur weiteren Vorgehensweise * 1. Grundleitung optisch O.K. * 2. Restuntersuchung der Grundleitung, falls technisch noch möglich bzw. sinnvoll ( Kieler Stäbchen, Lindauer Schere, Göttinger Wurm ) * 3. Alternativ: Druckprüfung mit Wasser (Vollfüllung des Systems) * 4. Alternativ: Muffenprüfung oder Teilstreckenprüfung * 4. Grundleitung weist Schäden auf und/oder Fehlanschlüsse * 5. Sanierungskonzept mit Eigentümern festlegen. Was kann saniert werden und ist sinnvoll. In der Regel eine Kombination aus Umbau und Teilsanierung Arbeitsvorbereitung (telefonisch oder Ortstermin) - Pläne vorhanden ja/nein - Revisionsschacht vorhanden und zugänglich ja/nein - Wenn kein Revisionsschacht vorhanden oder der Schacht nicht zugänglich ist. - Alternative Zugänglichkeiten prüfen - Zugänglichkeit aller Kellerräume - grobe Festlegung der notwendigen Arbeiten 13

14 Grundstücksentwässerung Undichte Grundleitung Was nun? Stefan H. Fath, Waldfischbach-Burgalben Die Diagnose steht, die Behandlung und die Vorgehensweise aber fehlt! Der Gesetzgeber fordert (vgl. 45 Landesbauordnung NRW); die Notwendigkeit ist vom Öffentlichen Entsorger bzw. verantwortlichen Netzbetreiber erkannt; der planende Fach-Ingenieur ist von dieser Notwendigkeit letztendlich erfolgsabhängig betroffen und die Bauverwaltungen gelangen an die Grenzen der eigenen Kapazität zur Bewältigung der Aufgabenstellung. Und, nicht zu letzt, der Grundstücksbesitzer zweifelt an der Erforderlichkeit, ist ratlos und hat damit seine Sorgen, das Problembewußtsein fehlt ihm häufig. Die politischen Gremien letztlich meiden das unpopuläre Thema. Verbände und fachliche Institutionen bilden Gremien und besprechen diese Notwendigkeiten in vielerlei Hinsicht, sehen zum Teil darin Ihr Berechtigungsdasein, suchen nach Referenten, halten allgemeine Vorträge und verlangen Seminargebühren einschl. Mittagsessen und Seminarunterlagen. Der Kanalsanierungs-Markt reagiert folglich noch schneller auf die gegebene Situation, zu einem sind dies - qualifizierte Unternehmen der Kanalsanierungsbranche - Hersteller von Erfassungs- und Sanierungstechniken sowie Werkstoff-Produzenten. - Sachverständige der Kanalsanierung und planende Ing.-Büros mit Ihren zertifizierten Kanalsanierungsberatern. So weit so gut. Leider zeigen die gemachten Erfahrungen insbesondere in NRW, dass auch unseriöse Leistungsanbieter die Situation ausnutzten und immer noch ausnutzen und mit gut gemeinten Ratschlägen überwiegend uninformierte Bürger als fachliche Laien allzu gerne über das besagte Ohr hauen. Spätestens hier muss es uns allen deutlich werden, dass die Netzbetreiber bzw. öffentliche Abwasser-Entsorger die Pflicht erkennen sollten, diese umfassende Aufgabenstellung gemeinsam mit dem Gebührenzahlenden Bürger anzugehen und insoweit positive Einflussnahme in der Sache auszuüben. Es ist an der Zeit, fachliche Anforderungen zu beschreiben und umsetzbare Konzepte zu erstellen. Das Potential der Öffentlichen Entsorger und Netzbetreiber liegt auch im bestehenden Vertrauensbonus und in Kenntnis der dsbzgl. Verantwortung sollte eine enge und kooperative, letztendlich begleitende, Zusammenarbeit stattfinden. Kommunale Verwaltungen haben in diesem Zusammenhang die große Chance sich als moderne, zeit- und zielorientierte, bürgernahe Dienstleister zu präsentieren. Die Einbindung des privaten Grundstückbesitzers ist für den Erfolg einer ganzheitlichen Betrachtungsweise von wesentlicher Bedeutung. Gerade deshalb muss auch ein entsprechendes Engagement der kommunal Verantwortlichen eingefordert werden. Ein Bürger-Point als Informationspool, betreut von qualifiziertem Personal, als Anlaufstelle des Bürgers, bietet, wenn auch mit Kosten verbunden, einen nicht unwesentlichen Beitrag zum Verständnis und Bereitschaft des Bürgers zur gemeinsamen Lösung des gegebenen Sanierungs-Problems. Durch Einbeziehung weiterer ausgewählter Dienstleister wird es möglich sein, eine ganzheitliche Lösung zu finden und diese entsprechend umzusetzen um letztlich aus ökologischer und ökonomischer Sicht den Erfolg für alle Beteiligten zu sichern. Was bislang fehlt, sind klare Konzepte auf Grundlage der Datenbasis aus bereits durchgeführten Pilotprojekten. Es ist an der Zeit, dass aus den bereits gewonnenen Erfahrungen und Ergebnisse, Konzepte erstellt werden hinsichtlich der Aufgabenstellung, Aufgabenverteilung und letztendlich in der Kostenabgrenzung und Kostenbeteiligung. Diese sollten Umsetzungsfähig, klar in Ihrer Darstellung und in der Inhaltlichen Aussage für den privaten Grundstücksbesitzer verständlich sein. Dies könnte erfolgen durch Regelungen innerhalb der jeweiligen Entwässerungssatzungen bezüglich Abgrenzungen der Zuständigkeitsbereiche privat und öffentlich als auch der erforderlichen Dichtheitsnachweise und deren Vorgehensweise. Weiterhin sollten Kooperationsmodelle, bestehend aus einzelnen Bausteinen erstellt werden, die als Leitfaden für die Umsetzung der Sanierungslösungen für alle Beteiligten dienen sollen. Besonders wichtig sind die Bausteine der Datenerfassung, Zugänglichkeit, Dokumentation und systematischen Erfassung nach Sanierungsteilgebieten bzw. Sanierungsbereiche. 14

15 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Diese sollten auch eine gemeinsame Vorgehensweise beinhalten durch Bündelung von Leistungen z.b. gemeinsame Ausschreibung und Auftragserteilung und damit verbundener größerer Wirtschaftlichkeit durch Kostenminimierung. Ein Finanzierungsmodell ist für den privaten Grundstücksbesitzer nicht nur nach bisherigen Grundsätzen denkbar sondern auch ggf. als eine Art Transferleistung im Sinne eines sog. Einmalbetrages; danach wäre es möglich seitens des Netzbetreibers bzw. Öffentlichen Entsorgers, bei entsprechendem Sanierungserfolg den Bürger infolge gesenkter Abwasserbelastungen durch Anpassung bestehender Gebührensätze wiederum künftig zu entlasten. Die Verantwortung die wir alle tragen zur Sicherung des Bodens, des Grundwassers, des Gewässerschutzes und die Verantwortung gegenüber der Natur sollte und darf nicht passiv wahrgenommen werden. Aufgaben, die sich uns heute stellen, dürfen nicht auf andere Generationen verlagert werden. Die Instandhaltungsverantwortlichkeit betrifft nicht nur die kommunale Entwässerungsinfrastruktur sondern eben auch den Teil des privaten Entsorgungsnetzes. Tun wir dies nicht werden die Auswirkungen um ein vieles größer sein als wir uns das heute vorstellen können. Die Sicherheit und die Substanz unserer Entwässerungssysteme auch im privaten Bereich der Grundstücksentwässerung darf nicht zu einem Generationenkonzept werden, Handlungen müssen zeitnah erfolgen, jedoch getragen auf den Schultern aller Beteiligten. Gesetzliche Bestimmungen alleine führen sicher nicht zum Erfolg. 15

16 Grundstücksentwässerung Die Instandhaltung und Überwachung von privaten Zuleitungskanälen und Kleinkläranlagen (kommunales Abwasser) Thomas Jung, Mainz I. Rechtliche Grundlagen Kanalisation/Grundstücksentwässerung und Kleinkläranlagen 18 b Abs. 1 WHG => Abwasseranlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass die Anforderungen an das Einleiten von Abwasser eingehalten werden Im Übrigen gelten die a. a. R. d. T. (für Herstellung, Betrieb, Inspektion und Instand-haltung) 56 Abs. 2 LWG => erforderliche Anpassungsmaßnahmen sind durchzuführen Die abwasserbeseitigungspflichtige Körperschaft nach 52 LWG RLP hat grundsätzlich die umfassende Aufgabe der Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Abwasserbeseitigung; die Grundstücksentwässerung auf privaten Grundstücken ist allerdings u. a. aufgrund der eigentums- und satzungsrechtlichen Regelungen zunächst Angelegenheit der Eigentümer. Für den Grundstücksanschluss oder aber die Einrichtung von dezentralen Anlagen/Kleinkläranlagen ist hingegen wieder die abwasserbeseitigungspflichtige Körperschaft unmittelbar zuständig, solange nicht im Einzelfall die Abwasserbeseitigungspflicht nach 53 Abs. 3 oder 4 übertragen ist. 41 Abs. 3 LBauO => Wasserversorgungs- und Abwasseranlagen sind so anzuordnen, herzustellen und instand zu halten, dass sie betriebssicher sind und keine Gefahren oder unzumutbaren Belästigungen entstehen. Unmittelbar verantwortlich ist auf privaten Grundstücken nach 54 LBauO der Grundstückseigentümer/Bauherr Muster-Entwässerungssatzung des GStB Eigenüberwachungsverordnung (EÜVOA) gilt für Abwasseranfall < 8 m³/d nicht! II. Bereich Kanal 1. Grundsätze Die Kanalinspektion und Kanalsanierung gewinnen an Bedeutung; sie sind eine Daueraufgabe Rechtliche Grundlagen und Regelwerke für den privaten und öffentlichen Bereich sind vorhanden Möglichst gesamtheitliche Betrachtung privater und öffentlicher Bereich/Öffentlichkeitsarbeit Inspektion ist die Grundlage für ein Konzept zur Unterhaltung und Sanierung im öffentlichen wie im privaten Bereich 2. Normen der Grundstücksentwässerung DIN Grundstücksentwässerungsanlagen, technische Bestimmungen für den Bau und den Betrieb, Teil 30 Instandhaltung; Teil 100: zusätzliche Bestimmungen zu DIN EN 752 und DIN EN DIN EN Allgemeine Ausführungsanforderungen für die Planung und Bemessung von Schwerkraftanlagen innerhalb von Gebäuden; Teil 5: Installation und Prüfung, Anleitung für Betrieb, Wartung und Gebrauch DIN EN Anforderungen an Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden (wie im öffentlichen Bereich); Teil 5: Sanierung Maßgebliche Aussagen der DIN 1986-Teil 30 (DWA Regelwerke?) Leitungen müssen dicht sein => optischer Dichtheitsnachweis oder Luft-/Wasserdruck Inspektions-, Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten nach Tabelle 2 => wiederkehrende Prüfung alle 25 Jahre; erstmalig im Zuge der Baumaßnahme bzw. bis zum Jahr 2019 (häusliches Abwasser!) in WSG en Wiederholungsprüfung alle 5 Jahre bzw. nach Rechtsverordnung zum WSG 3. bau- und satzungsrechtliche Vorgaben bestehen (s. o.) 4. Schlussfolgerung für die Instandhaltung und für die Überwachung von Kanälen=> Keine Erfordernis für weitere rechtliche Regelungen für den privaten Bereich aber Bewusstseinsbildung/Öffentlichkeitsarbeit zur Realisierung der Verantwortlichkeiten und zur Steigerung der Akzeptanz eines ganzheitlichen Ansatzes (Mitbetrachtung der privaten Kanäle bei der Sanierung des öffentliches Bereiches als Chance für den Bürger) 16

17 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern III. Kleinkläranlagen 1. Anzahl der Kleinkläranlagen in Rheinland-Pfalz (Stand 2002) SGD KKA insgesamt Anhang 1 konform SGD-N/Ko SGD-N/Tr SGD-N/Mtbr SGD-S nicht Anhang 1 konform Summe ca ca. 700 ca Anmerkung: bei ca. 720 kommunalen Kläranlagen > 50 EW (Stand 2006) 2. Grundsätze Kleinkläranlagen Entscheidung für zentrale oder dezentrale Lösung auf der Grundlage der Untersuchung von Alternativen => Ergebnisse in das Abwasserbeseitigungskonzept aufnehmen Kleinkläranlagen benötigen keiner wasserrechtlichen Anlagengenehmigung, unterliegen jedoch der baurechtlichen Genehmigungspflicht nach der Landesbauordnung (LBauO). Für die Einleitung des gereinigten Abwassers in ein Gewässer ist eine wasserrechtliche Erlaubnis erforderlich. Für den Einsatz von Kleinkläranlagen ist keine Übertragung der Abwasserbeseitigungspflicht nach 53 Abs. 3 erforderlich; die abwasserbeseitigungspflichtigen Körperschaften sind, solange im Einzelfall die Abwasserbeseitigungspflicht nicht übertragen ist, verpflichtet, die Abwasserbeseitigung zu organisieren. Sie können sich dabei gemäß 52 Abs. 1 LWG Dritter bedienen, d. h. auch Privater, wobei die Pflicht bei den Körperschaften verbleibt. Die abwasserbeseitigungspflichtigen Körperschaften können durch privat-rechtliche Regelungen sicherstellen, dass Private für Sie den Bau und/oder Betrieb von Kleinkläranlagen übernehmen. auch bei übertragener Abwasserbeseitigungspflicht bleibt die Überwachungspflicht bei der ursprünglich abwasserbeseitigungspflichtigen Körperschaft. In der Regel bleibt auch die Schlammbeseitigung Aufgabe der beseitigungspflichtigen Körperschaft (= Ermessensentscheidung => siehe Beile, LWG-Kommentar. 53 Pkt. 3. 1) neue Kleinkläranlagen können die Anforderungen des Anhanges 1 der AbwVO i. d. R. problemlos einhalten. naturnahe oder Kompaktkläranlagen sind geeignet => Entscheidung im Einzelfall. Entscheidend sind Betrieb und Wartung Die wasserrechtlichen Anforderungen gelten nach Teil C Absatz 4 der AbwVO als eingehalten, wenn die Kleinkläranlagen nach Maßgabe einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt), einer europäischen technischen Zulassung nach Bauproduktengesetz oder einer landesrechtlichen Zulassung (Baugenehmigung in Verbindung mit einer Einleitungserlaubnis) eingebaut oder betrie-ben wird und in der Zulassung die erforderlichen Anforderungen an Einbau, Betrieb und Wartung festgelegt sind. Für den Betrieb und die Wartung sind die DIN 4261, Teile 2 und 4 bzw. die DIN EN bzw. bei Bauartzulassungen die dortigen Regelungen maßgebend. 3. Betrieb von Kleinkläranlagen Eigentümer (z. B. Verbandsgemeinde oder ortsansässige Person) Einweisung ist wichtig; Zuverlässigkeit Betriebsanleitung ist wichtig => Funktionskontrolle Betriebsstörung => Benachrichtigung Wartung täglich: Funktionsleuchten kontrollieren Wöchentlich: Betriebsstundenzähler Gebläse, Schlamm- und Abwasserrückführung, Beschickungsund Verteilereinrichtungen Monatlich: Sichtprüfung Schlammabtrieb, ggf. Beseitigung Schwimmschlamm, Bestimmung Schlammvolumen Die untere Wasserbehörde hat sich zu vergewissern, ob die Anforderungen aus der baulichen Zulassung erfüllt werden. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass sie sich eine Bescheinigung über den ordnungsgemäßen Einbau, die Dokumentation des Betreibers und die Ergebnisse der durch die Verbandsgemeinde durchzuführenden Überwachung vorlegen lässt. Hiermit wird auch die nach 92 Abs. 1 LWG vorgesehene staatliche Überwachung der Einleitung erfüllt. 52 Abs. 5 Satz LWG ermächtigt die oberen Wasserbehörden im Zusammenhang mit der Prüfung der Abwasserbeseitigungskonzepte, Anordnungen zu treffen. (Auflagen erteilen, Fristen setzen, Ergänzung von im ABK nicht vorgesehenen erforderlichen Maßnahmen.) Eine Bauüberwachung oder Abnahme von Kleinkläranlagen nach 95 LWG ist nicht angezeigt, da diese 17

18 Grundstücksentwässerung der Baugenehmigungspflicht und damit der Bauaufsicht unterliegen. Vorschlag: Arbeiten der zuständigen Körperschaften, der unteren und oberen Wasserbehörden Hand in Hand => klare Vereinbarungen, z. B. in den ABK en die Vorgaben der Erlaubnis bzw. einer Bauartzulassung sind einzuhalten 4 Inhalte der Wartung von Kleinkläranlagen umfangreiche Arbeiten vom Hersteller, einem anderen Fachbetrieb oder von der Verbandsgemeinde => mindestens 1-3 x im Jahr Einsichtnahme Betriebstagebuch Funktionskontrolle, Einstellung der Anlage (z. B. Sauerstoff) Schlammspiegelmessung => ggf. Veranlassung der Abfuhr (Pflicht der Kommunen) baulicher Zustand, Reinigung bzw. die Vorgaben der Erlaubnis bzw. einer Bauartzulassung 5 Fazit Kleinkläranlagen Keine Erfordernis für weitere rechtliche Regelungen für den privaten Bereich aber auch hier Bewusstseinsbildung/Öffentlichkeitsarbeit; verstärkte Nutzung bauartzugelassener Anlagen bei Neuanlagen => Instandhaltung und Überwachung sind dort eindeutig festgelegt. Bei Altanlagen Orientierung an den DIN-Normen und den DWA-Regelwerken; Anlagen, die nicht den Anforderungen des Anhanges 1 der AbwVO entsprechen, sind in angemessenen Fristen anzupassen oder ganz aufzulassen (Anschluss); Anlagen ohne Erlaubnis werden wasserrechtlich aufgearbeitet 18

19 Dezentrale Reinigungskonzepte Abgrenzung von naturnahen und technischen Reinigungsverfahren für den Einsatz im ländlichen Raum Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen, Gießen-Friedberg, Ländlicher Raum, Abgrenzung zum städtischen Raum? Wenn über kommunale Abwasserreinigungsverfahren gesprochen, diskutiert und geschrieben wird, sind in der Regel größere Einheiten (Kläranlagen, Klärwerke) gemeint, die als zentrale Anlagen zur Behandlung des Abwassers für einige bis Einwohner inkl. des mit dem kommunalen Abwasser abgeleiteten gewerblichen und industriellen Abwassers dienen. Der Grund hierfür liegt der Aufmerksamkeit, die größere Anlagen in der Öffentlichkeit aber auch der Fachwelt und der Wissenschaft erregen. Auch die finanziellen Möglichkeiten für größere Kommunen zur Öffentlichkeitsarbeit und Unterstützung der Wissenschaft sind naturgemäß deutlich größer als bei kleinen Kommunen mit geringer Einwohnerzahl aber großer Fläche. Dabei steht der ländliche Raum in Hessen für rund drei Millionen Einwohner, also rund 50 % der Gesamt-Bevölkerung. Er umfasst mit ca km² rund 80 % der Landesfläche. Die typischen ländlichen Räume Hessens, wie die Rhön, der Vogelsberg oder der Odenwald, sind wichtige Naherholungsregionen für die Ballungszentren. In der globalisierten, vernetzten Welt wächst das Bedürfnis der Bürger nach intakter Umwelt, nach Heimat und Identität, also Faktoren, die der ländliche Raum in hohem Maße bietet. (Homepage des Hessischen Ministeriums für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz, Juli 2006) Im Sinne des DWA-Arbeitsblattes A 200 Grundsätze für die Abwasserentsorgung kann der ländliche Raum wie folgt definiert werden: - Kleine, manchmal auch weit auseinander liegende Ortschaften und Ortsteile. - Große Grundstücksflächen aufgrund lockerer, offener Bebauung, Einzelgehöfte, Weiler, Streusiedlungen. - Geringe Siedlungsdichte, bis etwa 25 E/ha Siedlungsfläche. - Geringer Anteil befestigter Flächen, bis etwa 20 % der Siedlungsfläche einschließlich der Straßen und Wege. - Primär landwirtschaftliche Struktur und in der Regel wenig Industrie und Gewerbe. - Oftmals kleine und leistungsschwache, vielfach durch diffuse Einträge vorbelastete oberirdische Gewässer. - Häufig Freizeiteinrichtungen mit saisonal stark schwankendem Abwasseranfall. Die finanzielle Leistungsfähigkeit der Kommunen im ländlichen ist in der Regel aufgrund folgender Aspekte sehr beschränkt: Erwerbsstruktur des ländlichen Raums (relativ geringe Monatseinkommen der Bürger, wenige oder keine größeren Gewerbe- oder Industriebetriebe), erhebliche finanzielle Belastungen der Kommunen aufgrund großer Entfernungen, die für den Bau und Betrieb der Infrastruktur (Straßen, Wasserversorgung, Abwasserentsorgung) zu leisten sind. Notwendige Investitionen in die Abwasserentsorgung stellen die Kommunen deshalb häufig vor nur schwer lösbare Aufgaben. So gibt es im ländlichen Raum Beispiele von Kommunen, die bei ca Einwohnern aufgrund der topographischen Verhältnisse insgesamt 8 Kläranlagen mit den entsprechenden Entwässerungsnetzen bauen und betreiben müssen, was zu spezifisch sehr hohen finanziellen Belastungen für die Bürger führt. Die DWA hat dem Ländlichen Raum vor ca. 3,5 Jahren eine besondere Bedeutung gegeben, indem sie die Projektgruppe Abwasserentsorgung im ländlichen Raum gegründet hat. Diese Projektgruppe hat sich zum Ziel gesetzt, einen Leitfaden für die Entscheidungsträger, die Mitarbeiter der Verwaltung und für interessierte Bürger in den Kommunen des ländlichen Raumes anzubieten, der in Form einer Checkliste über die notwendigen Schritte zur Planung und Realisierung einer abwassertechnischen Maßnahmen informiert. Ganz bewusst hat die Projektgruppe davon abgesehen, bestehende Regelwerke wie z.b. das ATV-DVWK-Arbeitsblatt A 200 erneut wiederzugeben, zu kommentieren oder in Frage zu stellen. Das von der Projektgruppe zu erarbeitende Papier soll eine Richtschnur bieten, anhand derer die Entscheidungsträger und Mitarbeiter alle notwendigen Schritte praxisorientiert abarbeiten können. Vor allem die Entscheidungsfindung, ob eine eher dezentrale Lösung oder eine eher zentrale Lösung für die Abwasserentsorgung gewählt werden sollte, soll durch das zu erarbeitende Papier unterstützt werden. Detaillierte Erläuterungen zu einzelnen Verfahren werden bewusst nicht aufgenommen. 19

20 Dezentrale Reinigungskonzepte Besonderheiten des ländlichen Raums in Bezug auf die Abwasserentsorgung Die Spezifika des ländlichen Raumes in Bezug auf die Abwasserentsorgung sind wie folgt zu beschreiben: - Kleine zusammenhängende, ggf. lückenhafte Kanalnetze. - Zum überwiegenden Teil lange Anschlusskanäle erforderlich. - Wenig vorhandene entwässerungstechnische Anlagen, vielfach Kleinkläranlagen; Kanäle oft nur als Regenwasserkanäle zum nächsten Gewässer, häufig jedoch mit Einleitungen aus Kleinkläranlagen. - Z.T. Ableitung von Oberflächenwasser, Quell- und Dränagewasser sowie Gräben in Mischwasserkanälen zu den Kläranlagen hin (z.t. historisch bedingt), dadurch erhebliche Fremdwasserprobleme. - Abwasserzufluss zu den Kläranlagen mit erheblichen Schwankungen bzw. Stoßbelastungen - Kleine leistungsschwache Vorfluter erfordern gute bis sehr gute Reinigungsleistungen der Kläranlagen, die zum Teil deutlich über die Mindestanforderungen des Anhangs 1 der Abwasserverordnung hinausgehen (diese fordern für derart kleine Anlagen nur die Einhaltung von CSB- und BSB5-Ablaufwerten, aber keine Nährstoffelimination). Die Notwendigkeit einer Abwasserableitung und anschließenden Behandlung in einer zentralen kommunalen Kläranlage muss daher unter Berücksichtigung der Siedlungsstruktur und -größe, der topographischen Verhältnisse, der Bodenbeschaffenheit, der Entfernung zu einer potentiellen zentralen Anlage und der wasserwirtschaftlichen Situation im Einzelfall einer Prüfung unterzogen werden. Der Erhaltung der Wasserführung der kleineren Gewässer, d.h. einer möglichst ortsnahen Einleitung der Abwässer kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Abwasseranlagen in ländlich strukturierten Gebieten sollen nicht nach gleichen Grundsätzen und Anforderungen wie in städtischen Gebieten geplant, gebaut und betrieben werden, da ansonsten die spezifischen Kosten (Euro/Einwohner) für den Bau und den Betrieb unverhältnismäßig hoch werden können. Dabei muss für den Bürger die Verminderung der Jahreskosten im Vordergrund stehen und nicht allein die heute oft propagierte Senkung der Investition durch Abweichung von qualitätssichernden Standards. Letztere verursacht in der Regel mittel- und langfristig erhebliche Folgekosten bzw. frühzeitige Reinvestitionen. Dadurch wird der gewünschte Effekt der Gebührensenkung wenn überhaupt nur sehr kurzzeitig erreicht (ATV-DVWK-A 200). Zentrale oder dezentrale Entsorgung Das ATV-DVWK-Arbeitsblatt A 200 gibt in einem zentralen Abschnitt zur Wahl der Ausbaugröße von Kläranlagen eine vergleichsweise klare Aussage für die zentrale Abwasserentsorgung als Regelfall: Die abwassertechnische Erschließung geschlossener Ortslagen mit grundstückseigenen Kleinkläranlagen und anschließender Einleitung widerspricht den Anliegen der Ortshygiene und der Wasserwirtschaft. Die Schlammbeseitigung ist hierbei trotz gesetzlicher Vorgaben häufig noch ungelöst und ohne größere kommunale Kläranlagen in der Nachbarschaft auch kaum lösbar. Eine solche weitgehende Dezentralisierung spart nachweislich keine Kosten, wenn annähernd gleiche Reinigungsleistungen wie bei Orts- oder Gruppenkläranlagen verlangt und wirklich alle Kosten (Betrieb, Wartung, Überwachung, Schlammentsorgung, Abschreibung) kostenecht erfasst werden. Kleinkläranlagen können errichtet werden, wenn eine einwandfreie Abwasserentsorgung mittels öffentlicher Kanalisation unverhältnismäßig hohe Kosten verursachen würde und die einwandfreie Beseitigung des Abwassers innerhalb und außerhalb des Grundstückes sowie die Fäkalschlammentsorgung gesichert sind. Kleinkläranlagen kommen grundsätzlich unabhängig vom angewendeten Reinigungsverfahren nur für Streubebauung, Ortsabrundung, Baulücken o. ä. oder als Sanierungselement bei Übergangslösungen in Betracht. Die Entscheidung für die Wahl zentral oder dezentral sollte allerdings grundsätzlich nach folgenden Kriterien erfolgen: Auslastungsgrad bereits vorhandener Kläranlagen Leistungsfähigkeit des Haupt-Vorfluters, in den die zentrale Kläranlage entwässert, Erforderliche Kosten für den Anschluss von Grundstücken an ein zentrales Entwässerungssystem, die als Beiträge auf die anzuschließenden Grundstücke umgelegt werden müssten Abgeleitete Schmutzfracht, d.h. Reinigungsleistung der betrachteten Anlagen Betriebsstabilität unter Berücksichtigung des erforderlichen und durchführbaren Wartungsaufwandes Energiebedarf Flächen-Bedarf, zur Verfügung stehende Flächen Jahreskosten bestehend aus Kapitalkosten und Betriebskosten, Durchführung einer Kostenvergleichsrechnung nach der LAWA-Leitlinie Eingriffe in Natur und Landschaft Dabei muss als oberstes Ziel immer der Gewässerschutz inkl. ggf. des Grundwasserschutzes bestehen bleiben. 20

21 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Definition der Reinigungsanlagen, Ausbaugrößen Abwasserreinigungsanlagen im ländlichen Raum werden üblicherweise unterteilt in: Kleinkläranlagen (0-50 EGW) kleine Kläranlagen ( EGW) Die Ausbaugröße von Kläranlagen im ländlichen Raum liegt in der Regel unter EW (sog. Kleine Kläranlagen) und damit im Geltungsbereich der Größenklassen 1 und 2 des Anhangs 1 der Abwasserverordnung. Nach diesem Anhang 1 werden an Anlagen von EGW in Bezug auf die Mindestanforderungen lediglich Anforderungen bezüglich der CSB- und BSB-Ablaufkonzentrationen gestellt. In vielen Fällen werden aber gerade im ländlichen Raum aufgrund der zu schützenden oder zu erreichenden Gewässergüte der vorwiegend kleinen Vorfluter zusätzliche Anforderungen an die Nährstoffelimination (N- und P-Elimination) gestellt. Kleinkläranlagen sind Grundstücks- oder Hauskläranlagen, die in der Regel der Entwässerung von Einzelanwesen dienen und innerhalb des zu entwässernden Grundstücks eingebaut sind. In diesen Anlagen soll das im Trennverfahren erfasste häusliche Schmutzwasser mit einem Zufluss von maximal 8 m³/d behandelt werden. Das entspricht bei einem spezifischen Schmutzwasseranfall von 150 l/(e*d) einem Anschlusswert von bis zu 50 Einwohnern. Die Minimal-Größe für Kleinkläranlagen liegt bei 4 EW. Bei der Planung, Bemessung und dem Betrieb von Kleinkläranlagen ergeben sich oft ganz spezielle Probleme. So können z.b. größere spezifische Schmutzstöße und höhere hydraulische Spitzen auftreten als bei großen Entwässerungsnetzen. Aufgrund der Störanfälligkeit kleiner maschinentechnischer Einrichtungen und der teilweise nur begrenzt zur Verfügung stehenden Wartungskapazität und Fachkompetenz sollten einfache und übersichtliche Bauweisen und wartungsfreundliche, robuste, maschinelle Einrichtungen gewählt werden. Eingesetzte Reinigungsverfahren im ländlichen Raum Während in urbanen Regionen allein aufgrund des nur begrenzt zur Verfügung stehenden Platzes ausschließlich technische Verfahren zur Abwasserbehandlung eingesetzt werden, bestehen im ländlichen Raum mehr Möglichkeiten in der Realisierung der Abwasserreinigung. Kleinkläranlagen entsprechen nur dann den allgemein anerkannten Regeln der Technik, d.h. sind nur dann gesetzeskonform, wenn neben der mechanischen Reinigung auch eine biologische Reinigung stattfindet. Für die mechanische Reinigungsstufe kommen folgende Komponenten in Betracht: Rechen/Sieb Mehrkammerabsetz- oder Ausfaulgrube Absetzteich Rechen und Siebe werden nur bei größeren Anlagen eingesetzt, da diese eine vergleichsweise aufwendige Betreuung benötigen. Mehrkammerabsetz- oder Ausfaulgruben stellen daher die Regel bei Klein-Kläranlagen dar. Die Hauptaufgabe der Mehrkammergruben besteht da- Abb. 1: Übersicht über bei Kleinkläranlagen eingesetzte Verfahren (Flasche, 2002) Die Verfahren werden im Vortrag einzeln detailliert erläutert. 21

22 Dezentrale Reinigungskonzepte rin, das Abwasser soweit von absetzbaren Stoffen und Schwimmstoffen zu befreien, dass die Betriebssicherheit und Wirkung von nachgeschalteten biologischen Behandlungsanlagen gewährleistet ist. Bei den Mehrkammergruben unterscheidet man zwischen den so genannten Mehrkammerabsetzgruben und den Mehrkammerausfaulgruben. Mehrkammerausfaulgruben unterscheiden sich von den Absetzgruben in erster Linie dadurch, dass durch eine Vergrößerung des Nutzvolumens die Aufenthaltszeit des Abwassers erheblich verlängert wird, und damit ein teilweiser anaerober Abbau der organischen Schmutzstoffe ermöglicht wird. Weitere Vorteile der Mehrkammerausfaulgrube ist der bessere Ausfaulgrad des abgesetzten Schlammes, längere Schlammräumintervalle, sowie eine größere Pufferkapazität gegenüber Belastungsspitzen des Zuflusses. Grundsätzlich kann bei der nachfolgenden biologischen Reinigung zwischen technischen und naturnahen Verfahren unterschieden werden. Kombinationen aus technischen und naturnahen System sind ebenso im Einsatz Technische Verfahren o Belebungsverfahren - Herkömmliche Belebungsverfahren mit Belebungsbecken und Nachklärung - Membranbelebungsverfahren (Belebungsbecken plus Mikrofiltrationsmembran) - SBR-Verfahren (Sequencing Batch Reactor, Einbeckenverfahren (Biologischer Abbau und Nachklärung (Sedimentation) werden zeitlich nacheinander betrieben) o Festbettverfahren (Biofilmverfahren) - Tauchkörperanlagen (Tauchtropfkörperanlagen, Scheibentauchkörperanlagen) - Tropfkörperanlagen - Getauchte belüftete Festbettanlagen - Bio-Filtrationsverfahren (Trockenfiltration, Biofor, Biostyr ) o kombinierte Belebungs- und Festbettverfahren - Schwebebettverfahren ( Moving-Bed-Anlagen ) - Getauchte belüftete Festbettanlagen Naturnahe Verfahren o Abwasserteiche - Unbelüftete Abwasserteiche (i.d.r. bis max EW) - Belüftete Abwasserteiche o Pflanzenkläranlagen/Pflanzenbeete (als Hauptstufe oder als Nachreinigung) - Horizontal durchströmte Pflanzenbeete - Vertikal durchströmte Pflanzenbeete Kombinationen aus technischen und naturnahen Verfahren o Abwasserteiche (belüftet oder unbelüftet) mit nachgeschalteten Festbettanlagen (i.d.r. Tauchkörperanlagen) o Festbettanlagen mit nachgeschalteten Abwasserteichen (Schönungteichen) Die früher häufig eingesetzte Landbehandlung, bei der das Abwasser nach einer mechanischen Vorreinigung über Bodenfilter, Rieselfelder und durch Abwasserverregnung behandelt wurde, ist aus heutiger Sicht kritisch zu betrachten und in der Regel nicht mehr genehmigungsfähig. Abb 2.: Verfahren der Klärschlammbehandlung In Einzelfällen schließen sich allerdings auch mehrere Kommunen zu größeren Entsorgungsgemeinschaften zusammen, die eine gebündelte Entsorgungsstrategie mit zentralen Klärschlammbehandlungsanlagen (z.b. gemeinsamen Entwässerungs- und Trocknungsanlagen) realisieren. 22

23 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Eine Abwasserverregnung oder Versickerung von biologisch vorgereinigtem Wasser kann allerdings unter bestimmten Voraussetzungen auch heute noch sinnvoll sein. Die Verfahren werden im Vortrag einzeln detailliert erläutert. Klärschlammbehandlung/Klärschlammentsorgung Besondere Beachtung muss auch die Behandlung/Entsorgung des Klärschlammes aufgrund der damit verbundenen zum Teil erheblichen Kosten und aufgrund einer eventuell vorhandenen Schadstoffbelastung finden. Der im ländlichen Raum anfallende Klärschlamm ist in der Regel nur schwach mit Schadstoffen belastet, so dass der Schlamm aus technischen und naturnahen Behandlungsanlagen bisher vor allem landwirtschaftlich entsorgt wird. Aber auch in ländlich strukturierten Regionen mehren sich die Beispiele, in denen eine landwirtschaftliche Entsorgung kurz- oder mittelfristig nicht mehr möglich ist. Regionale Aufbringungsverbote seitens der Lebensmittelindustrie haben vereinzelt bereits zu Entsorgungsengpässen geführt. Technische Anlagen im ländlichen Raum werden in der Regel so bemessen und realisiert, dass aufgrund des hohen Schlammalters von tts > 25 d eine aerobe simultane Schlammstabilisierung erreicht wird, wobei auf eine Vorklärung (Absetzgrube), nicht aber auf eine mechanische Grobstoffentfernung von Rechengut verzichtet werden kann. Schlämme aus Abwasserteichen werden nur jährlich bis alle 5 Jahre einmal entsorgt, so dass dann auf die Kommunen erhebliche finanzielle Einzelbelastungen zukommen, die im Haushalt berücksichtigt werden müssen Schlämme aus Kleinkläranlagen oder Fäkalschlämme aus Sammelgruben werden in der Regel in größeren zentralen Anlagen entsorgt. Die Entsorgung erfolgt in der Regel durch Zugabe über eine Fäkalannahmestation in den Zulauf zur Kläranlage, zum Teil auch direkt nach entsprechender Vorbehandlung in den Faulbehälter. Auch Grobstoffe (Rechengut), die in Rechenanlagen von Kleinkläranlagen oder kleinen Kläranlagen anfallen, werden in der Regel über größere Anlagen entsorgt. Die nachfolgende Abbildung zeigt die grundsätzlichen Möglichkeiten zur Behandlung von Klärschlämmen. Im ländlichen Raum ist vor allem die Entsorgung in der Landwirtschaft bzw. zur Rekultivierung sowie in Klärschlammvererdungsanlagen üblich. 23

24 Dezentrale Reinigungskonzepte Nutzwasser statt Schmutzwasser Hochleistungsmembrantechnik zur Aufbereitung von häuslichem Schmutzwasser zu Nutzwasser mit dem Ziel der Mehrfachnutzung Gert Köhler, Berlin London: Das Wasser wird knapp Korrespondent DIETER CLAASEN 02. Juni 2006 (Die Presse) Landflucht in die Megacity. Über die nächsten 20 Jahre müssten drei Millionen neue Wohnungen gebaut werden, ein sicheres Rezept für die Wasserkrise, wie der Londoner Parlamentsausschuss befürchtet. Ken Livingstone, Londoner Bürgermeister, plant heute neue Wohnungen im Osten Londons, die mit Anlagen für die Wiederverwendung von Haushaltsabwässern ausgerüstet werden. Bereits am 28. Januar 2004 legt die Kommission dem Rat und dem europäischen Parlament den Aktionsplan für Umwelttechnologie in der Europäischen Union vor. In diesem Plan wurde festgestellt, dass Membranbioreaktoren unter ökologischen Gesichtspunkten verschiedene Vorzüge gegenüber konventionellen Belebtschlammanlagen haben. Sie beseitigen hartnäckige Mikrokontaminationen wirksamer und verringern die Toxizität des anfallenden Klärschlamms. Membranbioreaktoren (in Deutschland vor dem Hintergrund der Marktpenetration: Wasserwaschmaschinen) erzeugen unmittelbar wieder verwendbares Wasser. Bringt man die Richtlinie 91/271/EWG des Rates über die Behandlung von kommunalen Abwasser, in der steht, dass gereinigtes Abwasser (Artikel 12) und der Klärschlamm aus der Abwasserbehandlung (Artikel 14) nach Möglichkeit wieder zu verwenden ist, und die Planungsabsichten des Bürgermeisters von London in Deckung, sind wir bei der Hochleistungsmembrantechnik zur Aufbereitung von häuslichem Schmutzwasser zu Nutzwasser mit dem Ziel der Mehrfachnutzung. Auch wurde im November 2005 auf dem 1. DWA-Innovationsforum Wasserwirtschaft in Bonn sehr deutlich, dass Wasserexperten ihre Gedanken in die Richtung eines kleinräumigen Ressourcenmanagements lenken. Auf der Diskursveranstaltung der TU Berlin Wasser in Ballungsräumen am 06. Juni 2006 wurden Ansätze wie haushaltszentriert, dezentral, Nutzwassergewinnung und Mehrfachnutzung von kompetenten Wissenschaftlern, Aufgabenträgern, Entwicklern und Betreibern artikuliert. Im Zuge des Vortrags Integrierte Wasserwirtschaft Problemlösungen in Ballungsräumen und Umland wurden von Prof. Dr. Günter Klein, Direktor am Umweltbundesamt mit einer Selbstverständlichkeit Schaubilder dezentraler Wasseraufbereitung gezeigt, als forsche und entwickle man bereits seit 1991 an derartigen Lösungen. Das wird noch deutlicher, glaubt man dem Fachverband Betriebs- und Regenwassernutzung. Die Zeit ist reif, in eine sachliche, fachliche, nachhaltige, sozialverträgliche und gesamtwirtschaftliche Zukunftsgestaltung der Siedlungswasserwirtschaft einzusteigen. Das Fehlen europäischer Normen für die Wiederverwendung von Abwasser ist eines der größten Hindernisse für die Markteinführung von Membranbioreaktoren für die kommunale Abwasseraufbereitung ist. Auch die Tatsache, dass vorhandene Systeme erst aus den Abschreibungen, Finanz- und Förderrichtlinien herausgefahren werden müssen, sollten Innovateure nicht davon abhalten, das Thema Wassermehrfachnutzung weiter voranzutreiben. Eine differenzierte Betrachtung der Stoffströme im Haushalt sollte es ermöglichen, eine sachliche Schadstoff- und Nutzstoffdiskussion zu führen. Schließlich gilt es, exportfähige Technik zu entwickeln, um dem deutlich zunehmenden Wassermangel in den Megastädten Herr zu werden. Die Verfasser beabsichtigen nicht ausschließlich, dieses MBR-Verfahren unter den Aspekten der Kleinkläranlagentechnik zu sehen. Vielmehr handelt es sich um die Wasseraufbereitung zur wiederholten Nutzung des gereinigten Schmutzwassers auf Basis der gesetzlichen Grundlagen in nachhaltigen Kreislauf- und/oder Kaskadenverfahren, während bei den Kleinkläranlagen eine Abgabe in die Vorflut (fließende Gewässer, Oberflächengewässer, Grundwasser) vorgesehen ist. Der Schwerpunkt liegt in der Vermeidung von Abwasserströmen und der Mehrfachnutzung behandelten Schmutzwassers, also einer mehrfachen Verwertung als Nutzwasser z.b. als Transportmittel oder zur Bewässerung. Zumindest dürfte es bei entsprechender Schmutzwasseraufbereitung am Entstehungsort nicht schädlich sein, wenn dieses klare und farblose, nicht mehr fäulnisfähige und nur noch mit geringer Nährstoffkonzentration beladene Nutzwasser in das Grundwasser infiltriert wird. Diese Überlegung wird sicherlich einmal von erheblicher Bedeutung sein, wenn marode, abgängige Kanäle mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln nicht mehr saniert oder instand gesetzt werden können. Unter Berücksichtigung der Hochleistungsmembrantechnik lässt sich also die Nutzwassergewinnung mit dem Ziel der Mehrfachnutzung insbesondere im ländlichen Raum und trotz gegenwärtig noch fehlender Normen, schematisch wie folgt darstellen: 24

25 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Ein in Kaiserslautern bekanntes Beispiel der Nutzwassergewinnung ist der Test eines Ultra-Membanbioreaktors mit einer hydraulischen Leistung von Liter am Tag. An dieser Wassermenge wird deutlich, dass selbst ohne Mehrfachnutzung, also bei Beseitigung anfallenden Überschußwassers in die Kanalisation die Schmutzwasseraufbereitung einer derartigen Miniaturanlage für 1 bis 2 Haushalte ausreicht. Die Trenngrenze des keramischen Mehrkanalplattenmembranmoduls liegt bei 200 nm und sichert einen physikalischen Rückhalt von Bakterien und den hier angedockten Viren. Aufgrund des vollständigen Rückhalts der Biomasse können höhere Trockensubstratsgehalte (bis zu 20 g/l) eingestellt werden. Die Entwickler arbeiten gegenwärtig an einer weiteren Sicherheitsbarriere gegenüber der Aufkonzentration ggf. hochinfektiöser Biomasse im Reaktor. Diesem Aufbereitungsprinzip liegt ein Membranbioverfahren mit keramischen Ultrafiltrationsmembranen zugrunde. Es dient der Aufbereitung, Kreislaufführung oder Kaskadierung von häuslichem oder kommunalem Schmutzwasser und wird nicht mit dem Ziel einer Gewässernutzung (oberirdische Gewässer, Küstengewässer, Grundwasser) betrieben. Die hier vorgestellte Technologie ist Teil eines Mikrosystemansatzes zur Wasserkaskadierung mit dem Ziel zur Gewinnung von Nutzwasser. Im Optimalfall kann der durch die Trinkwasserentnahme aufgebrochene Wasserkreislauf hier bereits kleinräumig geschlossen werden. Eine haushaltszentrierte Mehrfachnutzung des Wassers sowie der Nähr- und Mineralstoffe ist möglich. Wie bei Gewerbe und Industrie sind damit in einem Haushalt und dem verbundenen Grundstück Verfahren zur Vermeidung, Verminderung und Verwendung des Schmutzwasseranfalls nach Art und Menge, wie im WHG 7 gefordert, umsetzbar. Geeignet sind MBR-Verfahren, die bereits dem Entstehen von Abwasser entgegenwirken und damit auch das gängige Konzept Trinkwasser wird zu Abwasser in Frage stellen. Mit diesem Ansatz zur Behandlung von Schmutzwasser und dessen Inhaltsstoffen ergibt sich durch die Kreislaufführung und die Minderung des Trinkwasserverbrauchs eine Stoffverlustminimierung im Sinne des industriellen produktionsintegrierten Umweltschutzes (PIUS). Es entsteht kein Abwasser, solange Nutzwasser in der Kaskade oder im Kreislauf geführt wird. Innerhalb dieser Kaskade wird Schmutzwasser zu Nutzwasser und dabei immer wieder z. B. als Transportmittel in WC-Becken und den Grundleitungen genutzt. Überschusswasser kann im Winter gesammelt und im Sommer über Bewässerungsanlagen an den Wurzelraum belebter Bodenzonen abgegeben werden. Die mikrobiologische Qualität entspricht den international anerkannten Gesundheitlichen Richtlinien zur Verwendung von Abwasser in der Landwirtschaft und Aquakultur der Weltgesundheitsorganisation (WHO, 1989), den bis jetzt einzigen Richtlinien zur Wiederverwertung von kommunalem Abwasser. Diese Richtlinien fordern eine Unterschreitung der Grenzwerte für fäkalcoliforme Bakterien der EU-Badegewässerverordnung (76/160 EWG) vom um 50 %. Die hygienischen Belange von Bewässerungswasser in der Landwirtschaft, Gartenbau, Landschaftsbau sowie von Park- und Sportanlagen gemäß DIN 19650, Ausgabe: , werden durch die MBR-Technologie ausnahmslos erfüllt. Mit dem gereinigten Wasser wird die für Bewässerungswasser höchste hygienische Güteklasse erreicht. Das Permeat, also hinter der Membran gewonnene Nutzwasser, hat nur noch wenig organische Restbelastung und orientiert sich bezüglich der Keimbelastung an Trinkwasserqualität. Die Qualität von Trinkwasser zu erreichen ist durch die biologischen und physikalischen Verfahren zwar möglich, wird aber zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht angestrebt. Der Beschluss 11/06 des Brandenburgischen Verfassungsgerichtes Sie (die Verfassungsbeschwerdeführerin) bleibt berechtigt, dass bezogene Frischwasser mehrfach zu nutzen, muss es aber nach der letzten Nutzung der öffentlichen Abwasserbeseitigung zuführen zeigt sehr deutlich, dass sogar die Gerichtsbarkeit hinter dem heute technisch Möglichem steht. Aus diesem Urteil und unter Abwägung nachhaltiger, sozialer und monetärer Gesichtspunkte kann geschlussfolgert werden, dass in Zukunft (zunächst in Brandenburg) ein abflussloses Grundstück betrieben werden kann. Sewage transformation to your maximum benefit Übergreifend mit Produzenten, allen Beteiligten aus F+E, Wirtschaft, Politik und Verwaltung das durch häuslichen Gebrauch produzierte Schmutzwasser auf eine höhere Nutzungsebene Transformieren ist erklärtes Ziel bisher im Projekt eingebundener Akteure (Stichwort UpCycling ). Transformation Mehrfachverwendung im Kreislauf (KwG/AfG) haushaltszentrierte Nutzwasserkaskade grundstückbezogen (dezentral) hausgruppenweise (semizentral) Benefit Gewinnung von Nutzwasser Nähr- und Mineralstoffe lokal sichern Trinkwassereinsparung (Ressourcenschutz) Vermeidung von Abwasser Wassermehrfachnutzung Selbsterzeugung (Subsidiaritätsprinzip) Wasserbevorratung Grundwasseranreicherung 25

26 Dezentrale Reinigungskonzepte Die Nutzwasserkaskade Bei dem vorgesehen haushaltszentrierten, gelegentlich auch hausgruppenweisen Einsatz des MBR-Verfahrens werden unerwünschte Wasserinhaltsstoffe am Entstehungsort zurückgehalten, eliminiert und das gereinigte Wasser einer Mehrfachnutzung zugeführt. Das Haus wird mit Wasser aus der öffentlichen Wasserleitung versorgt. Es wird in das Haus durch einen Zähler eingeführt und durch die Hauswasserleitungen zu den einzelnen Zapfstellen verteilt. Hier wird es bei der Nutzung mit Stoffen beladen, die eine Sauerstoffzehrung und hygienische Belastung verursachen. Bei der Membranfiltration wird das belastete Wasser in einer Vorlage gesammelt und einem Ultra-Membranbioreaktor zugeführt. Hier werden die sauerstoffzehrenden Substanzen durch mikrobielle Einwirkung abgebaut. Alle Mikroorganismen werden durch die Membran im Reaktor zurückgehalten, so dass das gereinigte Wasser als Nutzwasser wieder in das Haus zurückgeführt werden kann. Es wird dann über eine 2. Leitung dorthin geführt, wo es sinnvoll anstelle von Trinkwasser genutzt werden kann: Wie z. B. zur Toilettenspülung, zum Waschen und Reinigen sowie zur Gartenbewässerung. Weitere Überlegungen im Zusammenhang mit der Membranbiotechnologie Eine Beschleunigung der Weiterentwicklung, Perfektionierung und Miniaturisierung der Membranbiotechnologie wird einsetzen, wenn die Bandbreite zwischen Trinkund Abwasser neu definiert wird. Folgt man dem/den Wassergesetz(en), ist die Schnittstelle, also der absolute Übergabepunkt an der Zapfstelle im Haushalt definiert. Abwasser fällt also bereits an, wenn das Trinkwasser den Hahn verlässt. Das mag ja bis heute bei fehlender Notwendigkeit einer effizienten Ressourcennutzung auch richtig gewesen sein. Erweiterter Stand der Technik macht nunmehr die wiederholte u./o. Mehrfachnutzung von Wasser im häuslichen Bereich möglich. Bereits hier wird deutlich, dass auch für den Haushalt (ähnlich wie bei Gewerbe und Industrie Brauch- bzw. Betriebswas- 26

27 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern ser) über eine neue Klassifizierung und Bezeichnung nachgedacht werden muss. In Brandenburg werden bereits Nutzwassergewinnungsanlagen bisher nur im ländlichen Bereich betrieben, in denen alles bezogene Trinkwasser für Mensch, Haustier und Pflanze auf dem Grundstück gebraucht wird, de fakto also kein Abwasser mehr anfällt. Das bedeutet: Gesellschaftlich ist ein andere Klassifizierung des Wassers einzuführen. Trinkwasser und Abwasser bezeichnen die Bereitstellung von Nahrung und den Transport von Abfällen. Eine Erweiterung mit dem Begriff Nutzwasser dient der lokalen Mehrfachnutzung, folgt nachhaltigen Ansätzen und dient einer effizienten Ressourcennutzung durch bzw. für den Menschen. Zentrale Kläranlagen bewältigen eine große hydraulische Belastung vermischter Abwässer aus dem Kanalnetz. Sie sind Packesel klassischer Abwassebehandlungen und grundsätzlich nicht dafür gebaut, Arzneimittelrückstände aus dem Wasser zu eliminieren. Arzneimittelrückstände können optimal am Entstehungsort selbst, wo wenig hydraulische Belastung und wenig Vermischung stattgefunden hat, bereits in der Belebung, also vor der Membran als physikalische Sperre behandelt werden. Besteht künftig die Bereitschaft, sich von den klassischen Abwasserbehandlungsmodellen hin zu neuen Schmutzwasseraufbereitungssystemen zu bewegen, erschließen sich bei klima-, standortangepaßter und bedarfgerechter Steuerung der Nähr- und Mineralstoffgewinnung des Wassers völlig neue und weitere innovative Ansätze der Wasserwirtschaft. Ein ganzheitlicher Systemansatz Wasser, Boden, Luft und Wärme eröffnet z.b. beim Präzisionsfarming völlig neue Geschäftsfelder der Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen. Fazit - Industriell übliche Vorgehensweisen im Sinne von Stoffverlustminimierungen und effizienter Kreislaufführung sind auch beim haushaltszentrierten Ansatz technisch und wirtschaftlich darstellbar. - Membranbioreaktionsverfahren sollten auch in Haushalten im Sinne des KrW-/AbfG betrachtet werden. - Die Wiederverwendung von Nutzwasser ist hygienisch unbedenklich. - Zukünftige Entwicklungen der MBR-Technik führen durch weitere Barrieren zu Trinkwasserqualität. - In Wassermangelgebieten kann das Nutzwasser als Wasserressource betrachtet werden. Textgrundlagen - Gesundheitlichen Richtlinien zur Verwendung von Abwasser in der Landwirtschaft und Aquakultur, (WHO, 1989) Health Guidelines for the Use of Wastewater in Agriculture and Aquaculture, Techn. Rep. Ser. 778, WHO, Geneva, EU-Badegewässerverordnung (76/160 EWG) vom DIN 19650, Ausgabe: Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (WHG) - Richtlinien des Rates vom 21. Mai 1991 über die Behandlung von kommunalen Abwasser (91/271/EWG) Artikel 12 Gereinigtes Abwasser soll nach Möglichkeit wieder verwendet werden - Aktionsplan für Umwelttechnologie in der Europäischen Union (KOM(2004)38 endgültig, 28. Januar 2004) - Stellungnahme des Europäischen Wirtschafts- und Sozialausschusses zu dem Thema Realitäten und Chancen für angepasste Umwelttechnologien in den Beitrittsländern (NAT/ März 2004) - Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz 27

28 Dezentrale Reinigungskonzepte Umrüstung von mechanischen Kleinkläranlagen zur biologischen Reinigung Stefan Dülk, Schmalenberg Am Ende des Sommers mag sich der ein oder andere im Auditorium noch einmal gern an seinen Sommerurlaub erinnern. Vielleicht haben Sie Ihren Urlaub auf einer einsamen Insel oder auf einer Berghütte verbracht. Als Personen, die wir irgendwie alle mit Abwasser zu tun haben, mögen wir überlegen wie das Abwasser der Berghütte wohl entsorgt wird oder ob es wie im Fall der einsamen Insel uns möglicherweise im Meer in der einen oder anderen Weise wieder begegnet ein zugegebener Maßen nicht allzu erfreulicher Gedanke. Zum Glück kann man sagen, dass solche Zustände zumindest in unserem Land so gut wie vollständig der Vergangenheit angehören. So hatte man schon in den 60er Jahren nicht nur die Notwendigkeit des Sammelns von Abwasser erkannt, sondern man beschäftigte sich sogar mit der Reinigung durch Ausfaulung. Im Gegensatz zu den ungeteilten Sammelgruben verfügten diese so genannten Ausfaulgruben über eine Zwei- bzw. Dreiteilung, meist im Verhältnis von ½ + ¼ + ¼. Da eine Reinigung durch Ausfaulung das Abwasser nur im Bereich von 35-40% reinigt, erkannte man recht schnell den Bedarf einer weitergehenden Reinigungsstufe. Hierbei richtete man den Blick auf die kommunalen Kläranlagen und übernahm die beiden verbreitesten Techniken auch für den Kleinkläranlagensektor das Belebtverfahren und den Tropfkörper. Man bediente sich der Ausfaulgruben als Vorreinigung und schaltete die genannten Verfahren als Nachklärstufe hinterher. Die Reinigungsleistung konnte deutlich verbessert werden, allerdings um den Preis von weiteren Tiefbauarbeiten im Garten der Betreibers eine manchmal gar schmerzliche zu treffende Entscheidung. Anfang der 1990er Jahre entwickelte eine mittelständische Firma im Westen Deutschlands das erste wirkliche vollbiologische Nachrüstverfahren das getauchte Festbett welches in eine vorhandene Dreikammerausfaulgrube mit adäquater Größe eingebaut werden konnte. Die Reinigungsleistung dieses Verfahrens beeindruckte viele anfänglich noch recht skeptische Fachleute ließ sich doch ein recht stabiler Kohlenstoffabbau erzielen. Heute zählt dieses Nachrüstverfahren zu den meistverkauften vollbiologischen Systemen mit der erweiterten Möglichkeit zur Nitrifikation als auch zur Denitrifikation. Doch bevor wir uns mit den heutigen Möglichkeiten von Kleinkläranlagen beschäftigen, die meist alle als Nachrüstungen angeboten werden, lassen Sie uns noch einige Gedanken über die eigentliche Nachrüstung von Kleinkläranlagen machen. Welche Erfordernisse sind zwingend notwendig, um eine Erfolg versprechende Reinigung des Abwassers zu erzielen? Korrekte Bemessung Dichtigkeit der Grube (besonders bei Ringbauweise) Funktionierende Abtrennung der einzelnen Kammern Dichtigkeit der Zu- bzw. Ableitungen Funktionstüchtigkeit der Entlüftung Ordnungsgemäßer Einbau des Rüstsatzes Einweisung des Betreibers in Pflichten und Verfahren (Eigenkontrolle) Wartung durch Fachunternehmen (Zertifizierung durch DWA) Welche Reinigungsleistungen und Verfahren sind heute möglich, und wie sind Kleinkläranlagen mit dem heutigen Stand der Technik zu betrachten? Serienmäßig hergestellte mechanisch-biologische Kleinkläranlagen mit einer Zulassung des Deutschen Insti- Klasse 28 CSB* in mg/l BSB 5 * in mg/l NH 4 -N** in mg/l N anorg ** in mg/l P** in mg/l faecal coliforme Keime* C N D P 2 + H 100 *ermittelt aus der qualifizierten Stichprobe, bei faecal coliformen Keimen einfache Stichprobe ** ermittelt aus der 24-Stunden-Mischprobe abfiltriebare Stoffe* in mg/l

29 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern tutes für Bautechnik teilt Kleinkläranlagen nach DIN EN (Stand Januar 2005) in folgende Reinigungsklassen ein: 1. Anlagen mit Kohlenstoffelimination: Klasse C 2. Anlagen mit zusätzlicher Nitrifikation: Klasse N 3. Anlagen mit zusätzlicher Denitrifikation: Klasse D 4. Anlagen mit zusätzlicher Phosphorelimination: Klasse C, N, D, +P 5. Anlagen mit zusätzlicher Hygienisierung: Klasse C, N, D, +H Welche Anforderungswerte werden an die genannten Klassen gestellt? Nachdem sich die Behörde und der Planer mit den zu erfüllenden Anforderungswerten zur Reinigungsleistung beschäftigt haben und dieses Soll-Erfordernis mit den beim Betreiber vorhandenen Ist-Zustand abgeglichen haben, sollte eine bezahlbare Lösung ins Auge gefasst werden. Hierbei bieten die Nachrüstverfahren eine echte Alternative um eine vollbiologische Kläranlage zu betreiben. Allerdings bleibt immer noch die Frage zu klären: Welches Verfahren wird ausgewählt? Zum Stand Januar 2006 lagen 97 allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen des DIBt für serienmäßig hergestellte Kleinkläranlagen vor, was die Entscheidung nicht einfacher macht. Leider werden unter dieser Angebotslast häufig falsche Verfahren für den spezifischen Anwendungsfall ausgewählt. So mag der Laie in seinem Baumarkt nach Entscheidungshilfe fragen oder das örtliche Tiefbauunternehmen soll die Kläranlage auswählen, womit diese Firmen meist überfordert sind. Selbst für Architekten, die nur selten zu Kleinkläranlagen befragt werden, mag es eine echte Herausforderung sein, die richtige Entscheidung zu treffen. Obwohl alle zugelassenen Verfahren die Sollwerte auf dem ausgewählten Prüffeld erfüllt haben, gibt es von Anwender zu Anwender unterschiedliche Kriterien, die entscheidend für den Reinigungserfolg sind: Wie ist die Anlage auszulegen (EW Bestimmung)? Wie viel Personen sind effektiv an die Anlage angeschlossen? Was für Personen sind angeschlossen (älteres Ehepaar junge Familie)? Wie sind die Gewohnheiten des Betreibers (z. B. nur zeitweise belegt)? Soll die Technik in der Grube oder außerhalb installiert werden? Wie sind die Unterhaltskosten? Wer kann die Wartung übernehmen? Die wichtigsten Verfahren im Überblick Die gängigsten und zukunftsorientiertesten Verfahren im Bereich Kleinkläranlagen sind eindeutig das Festbett-Verfahren, das SBR-Verfahren und das Membranbelebungs-Verfahren. Das Festbett-Verfahren Belüftete Festbett-Anlagen benötigen für die Reinigung des Abwassers drei getrennte Kammern in einer oder mehreren Gruben: für die Vorklärung, für die biologische Reinigung und für die Nachklärung. Das Funktionsprinzip dieser Anlagen ist vergleichbar mit dem großer Kläranlagen, bei denen dem Abwasser zum Schadstoffabbau gezielt Luft und damit Sauerstoff zugeführt wird. Wie funktioniert es genau? Die erste Kammer der Anlage dient zur Feststoffabscheidung (Vorklärung). Von dort aus wird das Abwasser zur biologischen Reinigung in die zweite Kammer geleitet. Am Boden der zweiten Kammer sind Belüfter angebracht, die das Abwasser in regelmäßigen Abständen mit einer genau definierten Luftmenge vermischen. Über den Belüftern ist das getauchte Festbett installiert (1). Die im Abwasser vorhandenen Mikroorganismen siedeln sich darauf an. Es bildet sich ein Biofilm, der durch die im Abwasser vorhandenen Nährstoffe in Kombination mit der gezielten Belüftung des Festbetts optimale Arbeitsbedingungen erfährt. Überschüssige Mikroorganismen werden durch die aufströmende Luft vom Festbett zwischenzeitlich immer wieder gelöst und mit dem biologisch gereinigten Wasser in die dritte Kammer zur Nachklärung gespült. Dort setzen sie sich am Boden als so genannter Überschussschlamm ab, der über einen Druckluftheber (2) zurück in die erste Kammer zur Vorklärung befördert wird, bevor das gereinigte Wasser die Anlage verlässt. Welche Vorteile hat die belüftete Festbett-Anlage? Ideal zur Nachrüstung bestehender Mehrkammergruben 29

30 Dezentrale Reinigungskonzepte Festbett aus Kunststoffröhren mit Gitterstruktur, getaucht (= optimaler mikrobakterieller Lebensraum) Verschleißfreier, druckluftbetriebener Heber anstatt elektrischer Pumpen Keine rotierenden und elektrischen Verschleißteile im Wasser Nur dauerbeständige Kunststoff- und Edelstahlteile Einfache Montage durch Behälteröffnung (Mannloch) Wartungsfreundlicher Aufbau und geprüfte Qualität (DIBt-Prüfsiegel) Das SBR-Verfahren Die Abkürzung SBR steht für sequencing batch reactor, was frei ins Deutsche übersetzt bedeutet sequenziell (also fortlaufend nacheinander) beschickter Reaktor. Beim SBR-Verfahren finden alle zur biologischen Reinigung des Abwassers notwendigen Schritte in festgelegter zeitlicher Abfolge in ein und derselben Kammer statt. Welche Vorteile hat eine druckluftbetriebene SBR- Anlage? Neue Behälter benötigen nur zwei Kammern und ab rund Liter Mindestvolumen für vier Personen Verschleißfreie, druckluftbetriebene Heber anstatt elektrischer Pumpen Keine rotierenden und elektrischen Verschleißteile im Wasser Nur dauerbeständige Kunststoff- und Edelstahlteile Einfach Montage durch die Behälteröffnung (Mannloch) Wartungsfreundlicher Aufbau Die Membranfiltration Das System der Firma Hans Huber AG, Berching, beruht auf einer Kombination aus dem Belebtschlammverfahren und der Abtrennung des zu klärenden Abwassers mit getauchten Ultrafiltrationsmembranen und bedient sich im Wesentlichen dreier Verfahrensschritte: der Vorklärung, der Belebung und der Membranfiltration. Wie funktioniert es genau? Eine Kammer übernimmt die mechanische Vorklärung. Danach wird das Abwasser in den biologischen Klärbereich transportiert (1). Während dieses Vorgangs und auch noch einige Zeit danach wird der biologische Klärbereich belüftet. Das heißt, Sauerstoff wird gezielt zugesetzt. Dadurch belebt sich der Schlamm und die Mikroorganismen verrichten ihr reinigendes Werk. Nach der Belüftung folgt eine Ruhephase. Dabei trennt sich das klare Wasser vom Belebtschlamm, der sich auf dem Grund absetzt. Nun wird zuerst eine genau definierte Menge des gereinigten Abwassers abgeleitet (2). Dann wird der überschüssige Teil des Belebtschlamms in die erste Kammer zurückbefördert (3). Der biologische Klärbereich kann nun erneut beschickt werden. Übrigens: Konzeption und Qualität der Steuerungstechnik haben maßgeblichen Einfluss auf die Reinigungsleistung. Je exakter die Belüftungsintervalle gesteuert werden, desto besser sind die Abwasserwerte. Wie funktioniert es genau? 1) In der ersten Reinigungsstufe (erste und falls vorhanden zweite Kammer) setzen sich größere Feststoffe ab. Das somit vorgereinigte Abwasser wird nun der letzten Kammer zur weiteren Reinigung zugeführt. 2) In der zweiten Reinigungsstufe (letzte Kammer) wirken zudem biologische Kräfte reinigend. Mikroorganismen (Kleinstlebewesen) fressen die Schmutzstoffe und reinigen dadurch das Abwasser auf biologische Art und Weise. Dies nennt man Belebtschlammverfahren. Danach erfolgt die dritte Stufe: die Trennung der Mikroorganismen vom gereinigten Wasser. 30

31 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern 3) Hier tritt das Wasser nun den Endspurt zu höchster Reinheit an: eine hochinnovative Membranfiltrationseinheit mit einem Belüftungssystem filtriert das Wasser nun durch Poren, die um das fache kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares! Alle Feststoffe und Bakterien sowie nahezu alle Keime sind nun aus dem Wasser entfernt! Welche Vorteile hat die druckluftbetriebene Membran-Anlage System Huber? Hervorragende Ablaufqualität (bakterien- und nahezu keimfrei) entsprechend den Anforderungen der EU-Richtlinie für Badegewässer Die zukunftssichere Lösung deutliche Unterschreitung der gesetzlichen Anforderungen externe Aufstellung aller Aggregate, keine elektrischen oder bewegten Bauteile in der Grube Unempfindlich gegen Über- und Unterlast o Hydraulisch durch Niveauerfassung und intelligente Steuerung o Schmutzfrachten durch erhöhte Biomassekonzentration Komfortable Probenahme einer stets repräsentativen Probe jederzeit direkt an der Steuereinheit und das direkt ab dem ersten Tag! Kompakte, Platz sparende und sehr robuste Edelstahlbauweise Kann als Rückgewinnungsverfahren den Trinkwasserverbrauch um bis zu 40% reduzieren: Nutzung für o Gartenbewässerung o Toilettenspülung o Waschmaschine Obwohl der Sommerurlaub in den meisten Fällen vorbei sein mag, bleibt das Thema Abwasserbeseitigung doch in unseren Köpfen. Mit Nachrüstverfahren haben wir eine kostengünstige Lösung um vorhandene Kläranlagen sofern die Größe und der bauliche Zustand es erlauben mit Nachrüstsätzen von hervorragender Reinigungsleistung zu ertüchtigen. Vielleicht ist dies eine echte Chance nicht nur unser Land auf dieses hohe Abwasserreinigungsniveau zu bringen, sondern deutsche Technik zur Erhaltung der Umwelt in ganz Europa und möglicherweise weltweit einzusetzen. 31

32 Dezentrale Reinigungskonzepte Notwendigkeit und Konzepte für eine nachhaltige Abwasserentsorgung Dr.-Ing. Jo Hansen, Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz, Prof. Dr.-Ing. Theo G. Schmitt, Kaiserslautern Problemstellung Die herkömmliche, vor mehr als 100 Jahren entwickelte Methode zur Abwasserentsorgung in Siedlungsgebieten in den west- und mitteleuropäischen Ländern sowie in Nordamerika beruht auf dem Prinzip, im Haushalt anfallende menschliche Ausscheidungen sowie sonstige anfallende belastete Abwässer aus Haushalt und Gewerbe zu vermischen und im Mischverfahren zusammen mit dem Regenwasser über eine so genannte Schwemmkanalisation einer Kläranlage zuzuführen. Nach Schätzungen sind rund 95% der Städte in Europa und Nordamerika mit dem System Schwemmkanalisation + Zentralkläranlage ausgestattet [RAKELMANN 2002]. Das System erfüllt die Ziele, das Abwasser möglichst schnell vom Verbraucher wegzutransportieren und damit abwasserbürtige Krankheiten zu vermeiden sowie die Nährstoffe durch biologische und physikalischchemische Reinigungsprozesse weitgehend von den Gewässern fernzuhalten, in der Regel zufrieden stellend mit vertretbarem Energieaufwand. Vor dem Hintergrund der aktuellen und zukünftigen Herausforderungen weist das System jedoch auch erhebliche Defizite auf [z.b. GU- JER, LARSEN 1998; LANGE, OTTERPOHL 1997; OTTERP- OHL, OLDENBURG 1998 und 2002; RUDOLPH, SCHÄFER 2002] wie z.b.: Vermischung und Verdünnung von (Ab-) Wässern unterschiedlicher Qualität; dadurch erschwerte Reinigung in Kläranlagen bzw. Abschläge von ungereinigtem Mischwasser direkt in die Gewässer Verlust von hochwertigen Nährstoffen (Stickstoff, Phosphat, Kalium) Schaffung einer Reststoffproblematik ((belasteter) Klärschlamm) Zunehmende Antibiotikaresistenzen, die vermutlich durch kommunale Kläranlagen begünstigt werden hoher Verbrauch von hochwertigem Trinkwasser zu Transportzwecken Hohe Anfälligkeit der zentralen Systeme gegenüber Katastrophen (z.b. Erdbeben, Überschwemmungen) Aufwendige Infrastruktur mit hoher Materialintensität (Kosten) und geringer Flexibilität Hohe Qualifikation des Betriebspersonals erforderlich Geringe Tauglichkeit in anderen Klimazonen Die vorgenannten Gründe führen auch teilweise dazu, dass ein Export der Systeme in Entwicklungs- und Schwellenländer ungeeignet erscheint und damit deutsche Abwasser-Entsorgungs-Unternehmen auf dem Weltmarkt derzeit nicht als konkurrenzfähig eingestuft werden (HIESSL, TOUSSAINT 1999). Bereits seit einigen Jahren wird daher an neuen, sogenannten Alternativen Sanitärkonzepten (ecosan (ecological sanitation) bzw. DeSaR (Dezentralizes Sanitation and Reuse) -Konzepte) gearbeitet, bei denen die oben genannten Probleme vermieden werden sollen. Ein wesentlicher Grundsatz dieser Konzepte besteht darin, die Abwasserinhaltstoffe nach ihrer Herkunft zu trennen und einer differenzierten Nutzung zuzuführen [OTTERP- OHL ET AL. 1999; LARSEN, GUJER 2002]. Nach ihrer Herkunft und Charakteristik sind folgende Abwasserteilströme zu unterscheiden [ALBOLD 2001; PARIS, WILDERER 2002]: Schwarzwasser: Sanitärabwasser aus Toiletten und Urinalen Gelbwasser: separat gesammelter Urin aus Separationstoiletten und Urinalen (ggf. inkl. des Spülwassers) Braunwasser: Schwarzwasser ohne Gelbwasser Grauwasser: häusliches Abwasser; bspw. aus Küche, Bad, Dusche, Waschmaschine Fast alle im Abwasser enthaltenen Nährstoffe sind im Schwarzwasser zu finden: der Urin enthält fast die gesamte Stickstofffracht (ca. 87%), zusätzlich noch etwa die Hälfte der Phosphatfraktion (50%) sowie 54% des Kaliumanteils. In den Fäkalien ist etwa die Hälfte der CSB-Fraktion sowie etwa 40% der Phosphatfracht enthalten; das Grauwasser enthält weitere 40% des gesamt anfallenden CSB sowie etwa 34% des Kaliums, während Stickstoff und Phosphor nur in geringen Prozentanteilen vorhanden sind [OTTERPOHL, OLDENBURG 1998 und 2002]. Ziel von ecosan-konzepten ist es daher, die anfallenden Nährstoffe einer sinnvollen Stoffverwendung bspw. als Dünger zuzuführen. Wesentliche Voraussetzung hierfür ist ein hygienisch einwandfreies Produkt. In den letzten Jahren ist darüber hinaus der Eintrag von Rückständen aus Medikamenten und Hormonpräparaten sowie Antibiotika im Mittelpunkt der Betrachtungen gerückt. Eine Lösung dieser Problematik steht jedoch noch aus [ATV- DVWK 2003]. Im nachfolgenden Beitrag werden wesentliche Ansätze für eine nachhaltige Abwasserentsorgung beschrie- 32

33 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern ben und diskutiert sowie ein Modellvorhaben vorgestellt, das zur Zeit an der TU Kaiserslautern in Zusammenarbeit mit Partnern aus Hochschulen und der Industrie im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) durchgeführt wird. Konzepte und Strategien für eine nachhaltige Abwasserentsorgung Nachhaltige Konzepte und Strategien zur Abwasserentsorgung sollten auf folgenden grundlegenden Säulen beruhen: Trennung und Behandlung der Teilströme am Anfallort Schließung von Wasser- und Stoffkreisläufen Lokale Nutzung vorhandener Nährstoffe Nachfolgend werden beispielhaft einige aktuelle Projekte vorgestellt, bei denen die Grundsätze der nachhaltigen Abwasserentsorgung verfolgt werden. Die Trennung von Schwarzwasser und Grauwasser [ pdf] bzw. Urin und Grauwasser kennzeichnen eine Vielzahl von Projekten, die seit Mitte der 90er Jahre insbesondere in Skandinavien, Österreich und Deutschland durchgeführt wurden [WILDERER, PARIS 2001; OTTERP- OHL ET AL. 2002; PETER-FRÖHLICH ET AL. 2003]. Hierbei zeichnen sich mehrere grundlegende Untervarianten ab: Sammlung der Fäkalien in Vakuumtoilettensystemen; anaerobe Behandlung des anfallenden Schwarzwassers mit Biogasgewinnung; Grauwasserbehandlung in technischen oder naturnahen Anlagen. Namhafte Projekte hierbei sind bspw. die Ökologische Siedlung in Lübeck-Flintenbreite [ de], die Vauban-Siedlung in Freiburg [ vauban.de] oder auch die Solarsiedlung in Karlsruhe. Einsatz von Separationstoiletten; Verwendung des Urins als Dünger nach vorheriger Speicherung; ggf. Rotte oder Kompostierung der Fäkalien; Grauwasserbehandlung in technischen oder biologischen Anlagen. Beispiele hierfür sind das Projekt in der Lambertsmühle [Bonner Agrikulturchemische Reihe, Band 21 (2005), OLDENBURG ET AL., 2002; die SolarCity in Linz-Pichling [RUDOLPH, SCHÄFER 2002] oder auch das Projekt in Berlin-Stahnsdorf [PETER-FRÖHLICH ET AL., 2003]. Das integrative Forschungsprojekt NOVAQUATIS [ das seit dem Jahr 2000 an der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (EAWAG) in Dübendorf (Schweiz) durchgeführt wird, befasst sich mit der Urinseparierung als wesentlichem Element der Abwasserreinigung. Ziel ist es, den Gewässerschutz bezüglich Nährstoffen und Mikroverunreinigungen zu optimieren und Nährstoffkreisläufe zu schließen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert seit einiger Zeit innovative Projekte, die sich mit dezentraler Abwasseraufbereitung und alternativen Sanitärkonzepten beschäftigen. Das Demonstrationsvorhaben DEUS (Dezentrales Urbanes Infrastruktursystem) 21 Nachhaltiger Umgang mit Wasser in Siedlungsräumen, das unter der Federführung des Fraunhofer Institutes für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Knittlingen durchgeführt wird, hat das Ziel, eine fortschrittliche und nachhaltige Wasserinfrastruktur für Wohngrundstücke aufzubauen. Das in den Haushalten anfallende Abwasser wird hierbei über ein Vakuumsystem abgesaugt und zentral (anaerob) unter Verwendung einer Membrananlage aufbereitet. Die organischen Bestandteile im Wasser werden dabei zu Biogas aufbereitet, das die Gesamtanlage mit Strom und Wärme versorgt. Die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor werden zu Düngesalz umgesetzt. Das gereinigte Wasser wird versickert. In der Anaerobanlage können zudem die biologischen Küchenabfälle (nach einer Zerkleinerung über Küchenabfallzerkleinerer) verarbeitet werden. Parallel dazu wird das auf den Grundstücken anfallende Regenwasser gesammelt und in einer Membrananlage aufbereitet. Das gereinigte Wasser kann dann im Haushalt als Brauchwasser verwendet werden [ Im Rahmen des Projektes MODULAARE Integrierte Module zur hocheffizienten Abwasserreinigung, Abfallbehandlung und regenerativen Energiegewinnung in Tourismus Ressorts soll beispielhaft in einem türkischen Ferienhotel ein innovatives, dezentrales und modulares Anlagenkonzept zur Abwasserreinigung, Abfallbehandlung und Energiegewinnung im praktischen Betrieb getestet werden [ forschung/forschung_modulaare.html]. Hierbei werden eine Membranbelebungsanlage zur Reinigung der in dem Hotel anfallenden Abwässer mit einer Vergärungsanlage zur Verwertung der organischen Abfälle aus Küche und Grünanlagen miteinander kombiniert. Der bei der Abwasserreinigung anfallende Überschussschlamm kann der Vergärungsanlage zugesetzt werden; das anfallende Permeat der Membrananlage wird zur Bewässerung der Grünflächen verwendet. Die Untersuchungen werden federführend von der Universität Stuttgart, Abteilung Abwassertechnik, geleitet. Das Verbund-Forschungsvorhaben SANSED Schließen von landwirtschaftlichen Nährstoffkreisläufen über hygienisch unbedenkliche Substrate aus dezentralen 33

34 Dezentrale Reinigungskonzepte Wasserwirtschaftssystemen im Mekong-Delta, Vietnam [ wird gemeinsam von den Universitäten Bonn, Bochum und Cantho bearbeitet. Ziel des Projektes im Bereich der Abwasserentsorgung ist die Erarbeitung und Anpassung von Technologien für die Hygienisierung und Rückführung von Reststoffen aus dezentraler Abwasserreinigung in die landwirtschaftliche Nutzung, um zu wirtschaftlich tragfähigen Konzepten für tropische Überschwemmungsgebiete zu kommen. Neben dezentralen Low-Tech-Systemen, die für eine Anwendung in Entwicklungsländern geeignet erscheinen, besteht nach WILDERER (2004) ein großer Bedarf an leistungsfähigen, möglichst kostengünstigen Anlagen, die stark variierende Volumen- und Massenströme bewältigen können. High-Tech-Systeme, die durch moderne Informationstechnik überwacht und optimiert werden, weisen aus seiner Sicht ein großes Marktpotenzial auf. Nachfolgend werden Ansätze für ein für den Export entwickeltes High-Tech-System beschrieben, dass derzeit an der TU Kaiserslautern in Zusammenarbeit mit namhaften Unternehmen sowie anderen Hochschulen entwickelt und in der Großtechnik erprobt wird. Das Projektes KOMPLETT Grundideen des Systems Das vom BMBF finanzierte Modellvorhaben mit dem Titel Entwicklung und Kombination von innovativen Systemkomponenten aus Verfahrenstechnik, Informationstechnologie und Keramik zu einer nachhaltigen Schlüsseltechnologie für Wasser- und Stoffkreisläufe Projekt KOMPLETT ( ) hat zum Ziel, die neuesten Entwicklungen aus verschiedenen Branchen mit zurzeit geringen Berührungspunkten zu einer innovativen Schlüssel-Technologie zu verschmelzen. Dabei sollen die Kompetenzen der beteiligten Unternehmen im Bereich der Sanitärkeramik, der Wasserbehandlung, des Anlagenbaus und der Mess-,Regel- und Informationstechnik genutzt werden, um ein dezentrales, fernüberwachtes, intelligentes System mit geschlossenen Materialkreisläufen zu entwickeln. Das System beruht hierbei auf folgenden Grundsätzen: Die Abwasserentsorgung, die Wasserversorgung und die Reststoffentsorgung werden nicht, wie bisher üblich, als entkoppelte Systeme betrachtet, sondern als Einheit gesehen. Durch die gewählte Verfahrenstechnik wird eine Unabhängigkeit sowohl von zentralen Versorgungseinrichtungen als auch von Wettereinflüssen (Niederschlägen) insbesondere in abgelegenen oder ariden Gebieten und somit ein vollständig geschlossener Wasserkreislauf erreicht. Es erfolgt eine bedarfsgerechte, gesundheitlich unbedenkliche Aufbereitung zu unterschiedlichen Wasserqualitäten. Im Abwasser enthaltende Nährstoffe werden gezielt genutzt und somit Stoffkreisläufe geschlossen. Innovative und nachhaltige Technologien werden in Deutschland für den Weltmarkt weiterentwickelt, um den Wissensvorsprung auszubauen und neue Märkte zu erschließen. Im Gegensatz zu den bislang durchgeführten Projekten wird im Rahmen des Vorhabens ein Komplettpaket von der Haustechnik über die Automatisierung und Fernwirktechnik bis zur Verwertung und Entwicklung von Vermarktungsstrategien für die anfallenden Reststoffe entwickelt. Die Feststofffraktionen und die Abwasserinhaltsstoffe sollen so aufbereitet werden, dass je nach Randbedingungen (vorhandene Infrastruktur, geologische Verhältnisse, Lage etc.) und unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit Dünger, Bodenverbesserer und/oder Energie gewonnen werden kann. Das zurück gewonnene Wasser wird in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen als Spülwasser, Gießwasser bzw. Trinkwasser in den Wasserkreislauf zurückgeführt. Damit wird, in Anlehnung an die Vorgänge in der Natur, ein autarkes System entwickelt, welches unabhängig von Niederschlagsereignissen und vorhandener Ver- und Entsorgungsinfrastruktur einsetzbar ist. Eine wesentliche Rolle für das Funktionieren des Gesamtsystems liegt in der Einbindung von Methoden der künstlichen Intelligenz bis hin zu selbst lernenden Systemen in die Steuerungs- und Fernwirktechnik, um einen für den geplanten Standort unabhängigen Einsatz dieser nachhaltigen Technologie zu ermöglichen. Die Einbindung entsprechender intelligenter Fernwirk-, Automatisierungs- und Visualisierungskomponenten in ein dezentrales Konzept stellt eine grundlegende Besonderheit im Vergleich zu den bisher durchgeführten Projekten mit vergleichbarer Zielrichtung dar. Praktische Untersuchungen Die Untersuchungen werden in drei unterschiedlichen Maßstäben durchgeführt: in einer ersten orientierenden Projektphase werden Versuche zur Charakterisierung der unterschiedlichen Abwasserfraktionen und Optimierung einzelner Anlagenkomponenten mit dem Abwasser aus einem Betriebsgebäude (ca Einwohnerwerte (EW)) auf der Zentralkläranlage Kaiserslautern durchgeführt. 34

35 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern In einem zweiten Schritt wird in einem Wohnblock der Bau AG in der Innenstadt von Kaiserslautern eine Technikumanlage für ca. 20 EW errichtet. Die hier installierte Verfahrenstechnik wird erprobt, evaluiert und optimiert. Parallel dazu finden Funktionstests der Sanitärprodukte statt und das intelligente Diagnosesystem wird entwickelt und auf Funktionalität getestet. Basierend auf den Ergebnissen der Technikumphase werden die verfahrenstechnischen Einheiten und Komponenten ausgewählt, die sich im Technikumbetrieb als notwendig erwiesen haben. In einer abschließenden Pilotphase (bei der erstmals mit geschlossenen Teilkreisläufen sowie gekoppelten Systemen und der damit einhergehenden Problematik der Anreicherung von (Schad-) Stoffen gearbeitet wird) werden abschließend die Einzelkomponenten modifiziert, das Komplett-System in einem Großobjekt (bspw. Hotel, Alten-/Pflegeheim,...) als Demonstrationsanlage integriert, betrieben und optimiert. Anwendungspotenziale Die Innovation des Projektes liegt darin, dass alle Wertstoffe unter dem Aspekt einer wirtschaftlichen Gesamtbetrachtung verwertet werden und eine weitgehende Unabhängigkeit von Ver- und Entsorgungsinfrastruktur erreicht wird. Da für die Anwendung der vorgesehenen Technik keine zentrale Infrastruktur erforderlich ist, kommt insbesondere ein Einsatz in folgenden Gebieten in Betracht: weltweit in wasser- und niederschlagsarmen Gebieten in Regionen mit Engpässen bei der Wasserversorgung in Regionen mit hohen Trinkwasserpreisen (z.b. Trinkwassergewinnung durch Meerwasserentsalzung) in abgelegenen Regionen. Prinzipiell ist jedoch auch ein Einsatz in anderen Anwendungsfällen (auch in hoch entwickelten Staaten) in Bereichen wie Krankenhäusern, Sanatorien, Altenheimen, Kasernen sowie in Fällen, in denen eine konventionelle Ver- und Entsorgung nicht machbar oder unwirtschaftlich ist, denkbar. Hierbei können u.a. folgende, die Umwelt entlastende Effekte erzielt werden: Einsparung von Wasser (Schließung von natürlichen Kreisläufen) Reduzierung des Kunstdüngereinsatzes Schonung natürlicher Ressourcen Vermeidung des Schadstoffeintrages in Gewässer (z.b. Nährstoffe, Zehrstoffe, Arzneimittel, Hormone) Verzicht auf Landschaft zerstörende Baumaßnahmen (Kanalnetz, Wasserleitungen). Fazit und Ausblick Die derzeit in Deutschland üblichen Systeme zur Abwasserentsorgung beruhen auf den Systemelementen Spültoilette, Schwemmkanalisation und zentrale Kläranlage. Hierbei handelt es sich um eine klassische endof-pipe -Technologie, die auf der Einschätzung (und der Hoffnung) beruht, dass alle relevanten Schadstoffe, die in das System eingetragen werden, durch verfahrenstechnische Einrichtungen in ausreichendem Maße vor Einleitung ins Gewässer wieder entfernt werden können. Dieses System hat sich seit nahezu einem Jahrhundert bewährt und wurde immer wieder bei entsprechendem Bedarf (z.b. Notwendigkeit der Elimination der Nährstoffe) in-sich optimiert (durch Ausbau der Reaktorvolumina, Nachrüstungen mit weiteren Verfahrensstufen, Mess- und Regeltechnik, etc.), ohne den grundsätzlichen Ansatz der Verdünnung und Vermischung von sehr unterschiedlichen Teilströmen zu hinterfragen. Trotz der hierdurch erzielten Errungenschaften bleibt festzuhalten, dass das System vielfältige Defizite aufweist und in Ländern mit anderen klimatischen Rahmenbedingen nicht sinnvoll einsetzbar ist. Des Weiteren ist mehr als fraglich, ob mit dieser derzeit gebräuchlichen Technologie die vielfältigen Herausforderungen, die sich uns weltweit in Zukunft stellen werden, gelöst werden können. Neben regional nur sehr begrenzt verfügbaren Wasservorkommen sind insbesondere die weltweit abnehmenden und mit vertretbarem Aufwand zu erschließenden Phosphorreserven sowie die Entsorgung der Reststoffe der Abwassereinigung und die Probleme mit hormonell aktiven Substanzen und Arzneimitteln Fragestellungen, die ein grundsätzliches Umdenken erforderlich machen können. Ein flächendeckender kurz- bis mittelfristiger Ersatz dieser konventionellen Technologie ist in Ländern wie Deutschland, die einen Anschlussgrad an kommunale Kläranlagen von > 95% aufweisen, jedoch weder machbar noch sinnvoll. Hier gilt es, weitere Ansätze zur möglichst ganzheitlichen, integralen Optimierung der bestehenden Systeme zu entwickeln. Daneben sollten jedoch nachhaltige, ganzheitlich ökologisch orientierte Konzepte und Strategien, die auf einer Trennung und separaten Behandlung der unterschiedlichen Abwasserströme am Anfallort sowie einer lokalen Nutzung der gewonnenen Nährstoffe beruhen, weiter entwickelt und erprobt werden. Neben Low-Tech Konzepten auf der Basis von naturnahen Ansätzen, die aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Kosten auch für Entwicklungsländer in Frage kommen, müssen auch hochtechnisierte Konzepte auf der Basis der best-verfügbaren Technologien weiter entwickelt und in der Praxis erprobt werden. Für einen 35

36 Dezentrale Reinigungskonzepte breiten Einsatz dieser Technologien ist neben der verfahrenstechnischen Zuverlässigkeit und Stabilität insbesondere die Fernüberwachung, Diagnose und Automatisierung der Systeme eine wesentliche Bedingung. Bereits zum heutigen Zeitpunkt kann es neben einer kompletten Schließung von Wasser- und Stoffkreisläufen sinnvoll und auch wirtschaftlich sein, Teilströme wie bspw. das in Duschen, Handwaschbecken, Küchen und beim Wäschewaschen anfallende Grauwasser separat zu sammeln und zu Brauchwasser aufzubereiten. Die entsprechenden Technologien sind auf dem Markt verfügbar und können sowohl bei Wohnhäusern, Büro- und Geschäftsgebäuden als auch öffentlichen Einrichtungen sinnvoll eingesetzt werden. Die Auswirkungen entsprechender Maßnahmen (bspw. auch der Abtrennung und separaten Aufbereitung von Urin) auf die bestehenden Systeme müssen in Zukunft noch näher untersucht werden. Das gilt insbesondere für eine ausreichende Schleppspannung bei reduzierten Abflüssen in Schmutzund Mischwasserkanälen zur Vermeidung von Kanalablagerungen sowie die Auswirkungen von veränderten Abwasserzusammensetzungen auf die biologischen Abbauprozesse. Literatur Albold, A. (2001): Erfahrungen mit neuen Wegen der Abwassertrennung und Behandlung. ATV-DVWK-Seminar Nachhaltigkeit bei der Abwasserbeseitigung, Emmelshausen Gujer, W., Larsen, T.A. (1998): Technologische Anforderungen an eine nachhaltige Siedlungswasserwirtschaft. Schriftenreihe Wasserforschung, Band 3, S Hiessl, H., Toussaint, D. (1999) : Szenarios für Stadtentwässerungs-Systeme. GAIA 8 (1999) no.3, S Lange, J., Otterpohl, R. (1997): Abwasser Handbuch zu einer zukunftsfähigen Wasserwirtschaft. MALLBE- TON-Verlag, Donauschwingen-Pfohren. Larsen, T.A., Gujer, W. (2002): Waste Design, Source Control und On-Site-Technologien: Der Weg zu einer nachhaltigen Siedlungswasserwirtschaft. KA Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall 49/10, S Oldenburg, M., Bastian, A., Londong, J., Niederste-Hollenberg, J. (2002): Nährstofftrennung in der Abwassertechnik am Beispiel der Lambertsmühle. GWF Wasser Abwasser 143/4, S Otterpohl, R., Albold, A., Oldenburg, M. (1999): Source control in urban sanitation and waste management: ten systems with reuse of resources. Water Science & Technology 39/5, S Otterpohl, R., Oldenburg, M. (2002): Innovative Technologien zur dezentralen Abwasserbehandlung in urbanen Gebieten. KA Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall 49/10, S Otterpohl, R., Oldenburg, M. (1998): Schließung von Wasser- und Stoffkreisläufen in urbanen Siedlungsstrukturen. Schriftenreihe Wasserforschung, Band 3, S Otterpohl, R. Braun, U. Oldenburg, M. (2002): Innovative Technologies for Decentralised Wastewater Managenment in Urban and Peri-Urban Areas. Keynote Presentation at IWA Small2002, Istanbul, 09/2002 Paris, S., Wilderer, P.A. (2002): Integrierte Ver- und Entsorgungskonzepte im internationalen Vergleich. GWA, Gewässerschutz, Wasser, Abwasser, Band 188, Aachen Peter-Fröhlich, A., Kraume, I., Lesouëf, A., Oldenburg, M. (2003): Separate Ableitung und Behandlung von Urin, Fäkalien und Grauwasser. Pilotprojekt. World Water & Environmental Resources Congress, Philadelphia Rakelmann, U. (2002): Alternative Sanitärkonzepte in Ballungsräumen. Tagungsband IFAT 2002 Rudolph, K.-U., Schäfer, D. (2002): Zum internationalen Stand und der Entwicklung Alternativer Wassersysteme. Wasserwirtschaft 92/6, S Wilderer, P.; Paris, S. (2001): Integrierte Ver- und Entsorgungssysteme für urbane Gebiete. Abschlussbericht 02WA0067 im Auftrag des BMBF Wilderer, P. (2004): Visionen in der Abwassertechnik. Vortrag anlässlich einer Festveranstaltung beim Ing.- Büro Dr. Steinle, Weyarn Internetseiten Ökologische Wohnsiedlung Flintenbreite, Lübeck. DEUS 21 Projekt dezentrale Abwasseraufbereitung forschung_modulaare.html: MODULAARE - Integrierte Module zur hocheffizienten Abwasserreinigung, Abfallbehandlung und regenerativen Energiegewinnung in Tourismus Ressorts. Novaquatis: Nährstoffmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft und der modernen Landwirtschaft. Urintrennung, ein innovatives Konzept für die Siedlungswasserwirtschaft. Nachhaltige Sanitärkonzepte. Das Projekt Lambertsmühle: Zukunftsfähiges Abwassermanagement im ländlichen Raum? 36

37 Neue Wege für die Klärschlammentsorgung Mit regionalem Stoffstrommanagement zu neuen, integrierten Lösungsansätzen bei der Klärschlammnutzung Prof. Dr. Peter Heck, Trier 60 Millionen Tonnen Klärschlamm mit ca. 3 Millionen Tonnen Trockensubstanz verlassen die deutschen Klärwerke jedes Jahr. Klärschlamm stellt damit für das regionale Stoffstrommanagement einen bedeutenden Faktor da. Zum einen entstehen erhebliche Kosten für die Kommunen verbunden mit einem großen regionalen und nationalen Geschäftsfeld und zum anderen beinhaltet der Stoffstrom Klärschlamm große technische und ökonomische Entwicklungspotenziale für Regionen. Beides wird anhand der Vorträge von Herrn Krähling und Herrn Sievert deutlich. Kaum ein anderer Stoffstrom wird so kontrovers diskutiert wie Klärschlamm. Die Einen sprechen von natürlichem Düngemittel als perfektem Bestandteil einer regionalen Kreislaufwirtschaft und die anderen von einem Schadstoffcocktail der besonders üblen Sorte. Die Landwirte als prädestinierte Recycler von Klärschlämmen allerdings kämpfen mit Akzeptanzproblemen für das Naturprodukt Klärschlamm. Viele Flächeneigentümer verbieten die Aufbringung von Klärschlamm mit Regelungen in den Pachtverträgen und viele Kunden bevorzugen Nahrungsmittel von Ackerflächen ohne Beaufschlagung von Klärschlamm. Die gesetzlichen Grundlagen spiegeln diesen Streit wider. Der Vortrag von Dr. Bergs verdeutlicht dies. Zur Zeit sind unterschiedliche Entsorgungswege möglich und werden auch genutzt. Eine neue Klärschlammverordnung ist lange im Gespräch aber immer noch nicht verabschiedet. Sie soll die Auflagen und Grenzwerte für die Verbringung von Klärschlamm auf die Ackerflächen verschärfen. Damit würde sich der Entsorgungsdruck auf die Klärschlammproduzenten stark erhöhen. Auf der anderen Seite würden der Landwirtschaft Umsätze für die Entsorgung von Klärschlamm in Millionenhöhe entgehen. Zur Zeit werden etwa 65 % des Klärschlamms wieder auf die Böden in der Landwirtschaft und im Landschaftsbau verbracht. Der Rest wird mehrheitlich thermisch genutzt. Prinzipiell ist die Verbringung in die Landwirtschaft die beste Art der Kreislaufwirtschaft denn Nährstoffe und hier insbesondere Phosphor gelangen so wieder auf unsere Böden. Phosphor ist insofern ein nicht unproblematischer Stoff als er teuer importiert werden muss und nicht unendlich verfügbar ist. Zudem kommt eine Cadmiumverschmutzung des importierten Phosphors welche zu einer schleichenden Belastung unserer Böden mit einem bedenklichen Schwermetall führt. Alles Gründe, die für ein Recycling von Phosphorsalzen sprechen. Andererseits aber ist der Klärschlamm auch die ultimative Senke aller Schadstoffe, die wir mit viel Mühe und Energieaufwand aus dem Abwasser entfernen. Viel Experten sehen daher im Klärschlamm einen Sonderabfall, der nicht wieder in den natürlichen Kreislauf verbracht werden sollte. Wenn also Klärschlamm nicht mehr über die Landwirtschaft in den natürlichen Kreislauf gelangt, was passiert dann mit dem Phosphor? In dem von Herren Sievert präsentierten Konzept werden Klärschlämme stofflich und energetisch in der Zementherstellung genutzt. Eine nahezu perfekte technische Optimierung regionaler Stoffkreisläufe. Allerdings nur wenn die Trocknung mit Abwärme erfolgt und wenn die Phosphatwerte gering sind. Trocknung mit Abwärme kann in Kooperation mit der regionalen Produktionswirtschaft organisiert werden oder mit der Landwirtschaft in Kombination mit Biogasanlagen. Ein solcher Ansatz wird zur Zeit im Raum Westpfalz vom Institut für Angewandtes Stoffstrommanagement in Kooperation mit den Gemeinden Göllheim und Eisenberg und den Technischem Werken Kaiserslautern geprüft. Abwärme für die Trocknung soll hier aus einer Eisengießerei oder einer neu zu errichtenden Biogasanlage der Landwirtschaft kommen. Die Kombination mit einer Biogasanlage hätte den Charme der weiteren Einbindung der Landwirtschaft in die Klärschlammnutzung. Damit würden die auf der einen Seite verlorenen Geschäftsfelder der Klärschlammaufbringung ersetzt durch neue, mehr Wert schöpfende Aktivitäten wie Trocknungsdienstleistung und Logistik. Im Zementwerk allerdings stellt das Phosphat ein Problem dar. Je weniger Phosphat im Klärschlamm umso größere Mengen Klärschlamm können verarbeitet werden. Die optimale Lösung wäre hier die Gewinnung von Phosphat aus der nassen Phase des Klärschlamms auf der Kläranlage vor der Trocknung und Nutzung im Zementwerk. Insgesamt könnten in Deutschland etwa t Phosphorsalze aus dem Abwasser der Landwirtschaft zur Verfügung gestellt werden. Dort wo keine stoffliche sondern nur eine thermische Verwertung des Klärschlamms angestrebt wird, müssen 37

38 Neue Wege für die Klärschlammentsorgung die Transportaufwendungen unbedingt reduziert werden. In Zeiten hoher Treibstoffkosten und steigenden Staubbelastungen durch Verkehr kann es nicht toleriert werden, Material mit ca. 60% Wasser Anteil über mehrere hundert Kilometer zu zentralen Verbrennungsanlagen zu transportieren. Eine Lösungsmöglichkeit hierfür bieten dezentrale Trocknungsverfahren wie eine von Herrn Zizmann vorgestellt wird. Optimal im Sinne der Rückgewinnung von Phosphor bei rein thermischen Entsorgungsverfahren wären Kraft-Wärme gekoppelte Klärschlammmonoverbrennungsanlagen mit der Rückgewinnung von Phosphat aus der Asche. Leider sind diese optimierten Verfahren, die sowohl stoffliche und energetische Optimierung bedeuten, wie auch mehr regionale Wertschöpfung in Kombination mit Landwirtschaft und produzierendem Gewerbe, immer noch sehr aufwändig. Aufwändig bedeutet einen hohen Entsorgungspreis pro Tonne Klärschlamm, der über den derzeitigen liegt. Allerdings wird die Entwicklung in diesem Bereich parallel verlaufen zu den Energiemärkten. Ehemals billige Lösungen mit Gas und Öl sind heute kaum mehr zu bezahlen und der Ruf nach Nutzung eigener Ressourcen wird lauter und immer mehr Kommunen steigen auf Hausprodukte um. Im Bereich Klärschlamm wird sich dies genauso entwickeln. Immer weiter steigende Kosten einer linearen Entsorgung von Klärschlämmen werden den Ruf nach angepassten regionalen Lösungen unter Einbindung regionaler Akteure immer attraktiver werden lassen. Regionale Managementansätze werden die einfachen Entsorgungslösungen verdrängen, weil diese mittelfristig nicht bezahlbar, nicht Wert schöpfend und nicht nachhaltig sind. Zu diesen Managementansätzen gehören angefangen von der Vermeidung von Abwasser an der Quelle (siehe hierzu Vortrag zur Regenwasserbewirtschaftung) die regional optimierte Verwendung von Klärschlämmen. Eine anfänglich erhöhte Zahlung für die Entsorgung von Klärschlamm wird ähnlich wie bei der Nutzung erneuerbarer Energien mittelfristig zu einer nachhaltigen Wertschöpfung für die Kommune und die Region führen. In diesem Sinne und ohne ideologische Scheuklappen der einen oder anderen Art sollten Szenarien für eine nachhaltige, regionale Klärschlammnutzung für alle kommunalen Systeme entwickelt werden. Hierbei werden Sensitivitätsanalysen und Szenariendarstellung für die Kostenermittlung von wesentlicher Bedeutung sein, um die kommunalen Entscheidungsträger für die entsprechenden technischen und logistischen Investitionen zu begeistern. Die Veranstalter der Tagung und die Referenten des heutigen Tages tragen mit ihrem Wissen zu einer solchen Strategie bei. 38

39 Fachtagung Zukunftsweisende Abwasserentsorgung 110 Jahre Kanalnetz und Kläranlage Kaiserslautern Verwertung von Klärschlamm vor dem Hintergrund der aktuellen gesetzlichen Regelungen Dr. Claus- Gerhard Bergs, Bonn Vorbemerkung Wegen der im Klärschlamm enthaltenen Schwermetalle und organischen Schadstoffe wird diese Verwertungsform regelmässig kritisch hinterfragt. Die Diskussionen über Schadstoffeinträge durch Klärschlämme haben dazu geführt, dass die Klärschlammverwertung mittlerweile etwas rückläufig ist. Im Bundesumweltministerium (BMU) werden derzeit Überlegungen für einen tragfähigen Kompromiss zur Novelle der Klärschlammverordnung angestellt, nachdem das Konzept Gute Qualität und sichere Erträge in der ursprünglichen Fassung nicht mehrheitsfähig erscheint. BMU wird im Herbst ein Eckpunktepapier zur Novelle der Klärschlammverordnung vorstellen und mit allen Betroffenen diskutieren. Zu Verzögerungen ist es bei der EG bei den Beratungen über eine Novelle der aus dem Jahr 1986 stammenden Klärschlammrichtlinie gekommen. Grund für die Unterbrechung der Beratungen auf EG-Ebene war die vorgezogene Bearbeitung der Thematischen Strategie Bodenschutz, deren Ziele konsequenterweise auch mit den Regelungen einer novellierten Klärschlammrichtlinie (und einer eventuellen Bioabfallrichtlinie) abzugleichen sind. I. Landwirtschaftliche Klärschlammverwertung In Deutschland fielen in 2004 rd. 2,2 Mio. Tonnen (Trockensubstanz) Klärschlamm aus kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen an. Hiervon wurden rd. 60 % in der Landwirtschaft (ca 30%) und im Landschaftsbau zu Düngezwecken eingesetzt und damit stofflich verwertet. Grund für den Klärschlammeinsatz in der Landwirtschaft/Landschaftsbau sind insbesondere die Phosphorgehalte des Klärschlammes. Die insgesamt in kommunalen Klärschlämmen enthaltenen Phosphate könnten rechnerisch % des Phosphatbedarfs der Landwirtschaft abdecken. Die Schwermetallgehalte der Klärschlämme sind seit Anfang der 80er Jahre z. T um über 90 % gesunken; ebenso konnten wesentliche organische Schadstoffe deutlich reduziert werden. Eines dürfte konsensfähig sein: Eine akute Gefährdung durch die Klärschlammverwertung gemäß den Bestimmungen der Klärschlammverordnung besteht nicht sollte es zu einem direkten oder mittelbaren Verwertungsverbot kommen, dann unter dem Aspekt des vorsorgenden Umweltschutzes. Im Vordergrund stünde dann, dass es durch langfristige Klärschlammverwertung nicht zu einer schleichenden Anreicherung von Schwermetallen und sogenannter persistenter Schadstoffe im Boden kommen soll. Schwierig ist die fachliche Bewertung der Vielzahl der organischen Schadstoffe, die im Klärschlamm in Spurenkonzentrationen nachzuweisen sind und deren Auswirkungen auf das Ökosystem nach wie vor nicht abschließend abgeschätzt werden können. Neu ist das Thema allerdings nicht: Bereits vor mehr als 10 Jahren wurden über Bundesmittel die Klärschlammgehalte an relevanten organischen Schadstoffen und deren Transferverhalten in Pflanzen untersucht. Daraus wurden die bis heute gültigen Schlussfolgerungen gezogen, dass bei organischen Schadstoffen kein oder zumindest kein nennenswerter Transfer aus dem Boden über die Quelle: Bericht des BMU an die EG-Kommission gem. Richtlinie 86/278/EWG vom