Wie Sie Abwasser kostengünstig nachklären

Transkript

1 Wie Sie Abwasser kostengünstig nachklären Jede zweite Kleinkläranlage müsste dringend saniert Hinweise gibt Bauingenieurin Anja Schriever.* Haben Sie Ihre Kleinkläranlage mal etwas genauer unter die Lupe genommen? Experten gehen davon aus, dass jede zweite Kleinkläranlage sanierungsbedürftig ist. Häufig fehlt noch die biologische Nachklärung, die Untergrundverrieselung ist verstopft, oder der Deckel der Dreikammergrube ist von Schwefelsäure völlig zerfressen. Spätestens wenn die Kreisverwaltung zur Sanierung oder Erneuerung der Kleinkläranlage auffordert, muss geklärt werden, in welchem Zustand sich die Anlage befindet und welche Technik möglicherweise nachgerüstet werden kann. In diesem Bereich hat es in den letzten Jahren einige Neuerungen gegeben. Seit der Gesetzgeber eine biologische Nachklärungsstufe verlangt, bringen die Hersteller laufend neue Anlagentypen auf den Markt. Verschiedene Anlagentypen mit Vor- und Nachteilen * Anja Schriever, Westfälisch-Lippischer Landwirtschaftsverband, Kreisverband Coesfeld. Beim Bau von Pflanzenkläranlagen kann viel Eigenleistung erbracht Außerdem benötigen sie nur wenig Technik, so dass der Reparaturbedarf gering ist. Für eine individuelle Beratung ist deshalb eine Aufklärung über die Funktionsweise sowie die Vor- und Nachteile der verschiedenen Anlagentypen unumgänglich. Kleinkläranlagen bestehen im Regelfall aus zwei, selten auch aus drei Behandlungsstufen. Die Vorklärung des Abwassers erfolgt in der mechanischen Behandlungsstufe, meist in Absetzgruben (300 l je Einwohnergleichwert, EW) oder Ausfaulgruben (1,5 m 3 je EW), seltener in Absetzteichen. In der Vorklärung werden die ungelösten bzw. festen Stoffe des Abwassers als Schlamm abgeschieden. Dabei setzt sich ein Teil als Primärschlamm auf dem Boden ab. Der andere Teil, der leichter ist als Wasser (Fett, Speiseöl), setzt sich als Schwimmschlamm an der Wasseroberfläche ab. Nach der Vorklärung wird das Abwasser in der biologischen Nachklärstufe gereinigt. Dabei unterscheidet man im wesentlichen zwei Ausführungen: Kleinkläranlagen ohne Abwasserbelüftung und ohne technische Einrichtungen (DIN 4261 Teil 1). Beispiele sind die Untergrundverrieselung und Filtergräben. Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung und Technik (DIN 4261 Teil 2). Hier handelt es sich um Belebungsanlagen, Tropfkörper oder Tauchkörper. Zusätzlich gibt es noch technikarme Anlagen, wie Filterkörper, Abwasserteichanlagen oder Pflanzenkläranlagen. Im Folgenden werden die Funktionen sowie die Vor- und Nachteile der einzelnen Anlagentypen kurz vorgestellt: Verrieselung und Filtergräben verstopfen leicht Bei der Untergrundverrieselung fließt das vorgeklärte Abwasser in unterirdische Drainagerohre und sickert durch den Untergrund in das Grundwasser. Der Abstand zwischen Rieselrohr und höchstem Grundwasserstand muss mindestens 0,6 m betragen, was bei einem hohen Grundwasserstand häufig nicht einzuhalten ist. Die Stranglänge wird in Abhängigkeit von der Bodenart bemessen. In Frage kom- 86 top agrar 7/2000

2 technische Einrichtungen wie z. B. Pumpen. Es fallen daher keine Reparaturen und kaum Wartungskosten an. Allerdings hat die Erfahrung gezeigt, dass spätestens nach 15 bis 20 Jahren beim Filtergraben das Filtermaterial und bei der Verrieselung der Untergrund verstopft sind. Teils ist dies auf einen nicht fachgerechten Einbau zurückzuführen. Häufig ist die Anlage aber auch nicht mit einer Stoßbeschickung ausgerüstet. Diese Kippvorrichtung zur schwallartigen Beschickung der Rieselstränge bewirkt eine komplette Auslastung der gesamten Stranglänge und beugt somit einem frühzeitigen Verstopfen vor. Die Stoßbeschickung kann im Verteilerschacht der Untergrundverrieselung bzw. des Filtergrabens nachgerüstet Pflanzenkläranlagen erlauben viel Eigenleistung Damit die Kläranlage auch nach Jahren noch einwandfrei funktioniert, sollte diese von einer Fachfirma eingebaut men Kies, Sand, lehmiger Sand und sandiger Lehm. Beim Filtergraben werden zwei Drainageleitungen übereinander verlegt. Das Abwasser rieselt von der oberen Drainage durch eine Filterschicht (z. B. Feinkies) in die untere Drainage und wird von dort aus in einen Sammel- und Kontrollschacht geleitet. Bei beiden Anlagentypen bilden sich Bakterien auf der Filterschicht bzw. im Untergrund, die für die biologische Abwasserreinigung zuständig sind. Beide Anlagensysteme sind in der Anschaffung sowie in der Unterhaltung kostengünstig, denn sie verfügen kaum über Pilotprojekt im Kreis Coesfeld Wenn es um das Thema Kleinkläranlagen geht, erkundigen sich die Besitzer meist bei Einbauunternehmen und lassen von diesen die erforderlichen Maßnahmen durchführen. Doch viele Einbauunternehmen arbeiten nur mit bestimmten Herstellern zusammen. Dadurch ist eine neutrale und optimale Beratung nicht unbedingt gewährleistet. Hier setzt das Pilotprojekt Sanierung und Wartung von Kleinkläranlagen im Kreis Coesfeld an, das vom Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft (MURL) in Düsseldorf gefördert wird. Der WLV hat im Rahmen des Projektes unabhängige Berater angestellt. Gemeinsam mit dem Betreiber wird vor Ort geklärt, welche Sanierungsmaßnahmen sich anbieten. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine für die jeweiligen Standort-Verhältnisse optimale Kleinkläranlage zum Einsatz kommt. Neben der Beratung werden auch die für die Sanierungsmaßnahmen notwendigen Anträge (wasserrechtlicher Antrag, Fördermittelantrag) vom WLV erarbeitet. Des weiteren wird während der Bauphase eine Baubetreuung seitens des WLV s angeboten. Nach Beendigung des Pilotprojektes wird eine Sanierungsberatung über die AUD (Agrar- und Umweltdienste GmbH), einer Tochterfirma der landwirtschaftlichen Kreisverbände und Betriebshilfsdienste Coesfeld und Recklinghausen, allen dortigen Anlagenbetreibern angeboten. Pflanzenkläranlagen sind bewachsene Bodenfilter. Das Abwasser durchfließt horizontal oder vertikal einen Bodenkörper, der aus einem bestimmten Korngemisch besteht. In diesem Bodenkörper erfolgt die biologische Abwasserreinigung durch Mikroorganismen, die sich an den Körnern ansiedeln. Die auf dem Bodenkörper gepflanzten Sumpfpflanzen (Schilf, Rohrkolben etc.) decken einen Teil des Sauerstoffbedarfs im Boden ab, sie erhalten die Durchlässigkeit des Bodens für Wasser und Luft, sie bilden eine Wärmedämmung und sie sorgen dafür, dass sich im wurzelnahen Bereich Mikroorganismen anreichern. Vorteilhaft ist, dass die Anlagen kaum Technik benötigen und somit einen geringen Reparaturbedarf haben. Außerdem besteht beim Bau der Anlage die Mögtop agrar 7/

3 lichkeit, Eigenleistung einzubringen. So können bei den Baukosten einer Anlage für acht Einwohner rund DM eingespart werden, wenn außer den Baggerarbeiten vieles selber gemacht wird. Bei ausreichendem Gefälle ist auch keine Hebeanlage erforderlich, so dass kaum Betriebskosten anfallen. Wenn die Anlage zum Teil in Eigenleitung gebaut wird, ist unbedingt auf den fachlich korrekten Einbau zu achten, um die Funktionsfähigkeit der Pflanzenkläranlage auf Dauer sicherzustellen. Im Gegensatz zu den technischen Kompaktanlagen ist der höhere Platzbedarf von Pflanzenkläranlagen zu berücksichtigen. Die weit verbreitete Wurzelraumanlage, bei der das Beet horizontal durchströmt wird, benötigt 5 m 2 bepflanzte Oberfläche pro Einwohnergleichwert (EW). Bei 8 EW ist das schon eine Fläche von 40 m 2. Weiterhin ist zu beachten, dass ein Pflanzenbeet möglichst nicht in der Nähe von Bäumen angelegt werden sollte. Sonst ist beim Laubfall im Herbst mit einem erheblichen Arbeitsaufwand zu rechnen. Kompakte Anlagen: Tropfkörper, Tauchkörper, Festbett Die technischen Anlagen haben eines gemeinsam: Die für die Abwasserreinigung notwendigen Mikroorganismen siedeln sich an der Oberfläche von Füllstoffen (Kunststoff, Lavaschlacke) an. Der benötigte Sauerstoff wird beim Tropfkörper über eine natürliche Belüftung an die Bakterien herangeführt. Beim Festbett wird eine Zwangsbelüftung mit einem Kompressor eingebaut. Der Tauchkörper befindet sich zeitweise über und zeitweise unter Wasser. Er taucht immer wieder in das Abwasser ein und versorgt somit die Bakterien abwechselnd mit Sauerstoffen und Nährstoffen. Bei den technischen Anlagen kann vor allem die Einbautiefe zum Problem werden, z. B. bei einem hohen Grundwasserstand oder Fließsand. So benötigt der Tropfkörper oft eine Einbautiefe von mindestens 3 m. Die Stromkosten betragen bei zwei Pumpen rund 80 DM pro Jahr. Tropfkörper gibt es schon seit über 20 Jahren. Das Verfahren ist ausgereift und hat sich bewährt. Seit einigen Jahren drängt zunehmend das getauchte und belüftete Festbett auf den Markt. Die Festbettanlagen sind schon ab 2,10 m Einbautiefe erhältlich. Sie haben den großen Vorteil, dass sie als Nachrüstsatz für vorhandene Mehrkammergruben erhältlich sind. In eine vorhandene, intakte und nach DIN ausgelegte Mehrkammergrube kann ein Einbausystem ohne großen Aufwand montiert Im Gegensatz zum Tropfkörper befinden sich in der Anlage selber keine Pumpen. Schaltkasten und Kompressor können extern, z.b. in der Garage oder im Keller, montiert Als Vorklärung wird nur eine Absetzgrube benötigt (300 l/ew laut DIN 4261 Teil 1). Da auf Erdbauarbeiten verzichtet werden kann der Einbau eines Behälters kostet rund DM lassen sich erhebliche Kosten sparen. Die Stromkosten betragen beim Festbett ca. 60 DM/Jahr (8 EW). Mit einer geringen Einbautiefe kommt auch eine Sonderform des Tauchkörpers, der Biokreisel, klar. Die Einbautiefe beträgt 1,77 m. Viele Betreiber empfinden es jedoch als Nachteil, dass die gesamte Technik in der Grube montiert ist. So kann eine Reparatur des Tauchkörpers sehr aufwendig sein. Dieser rotiert ständig und die Anlage arbeitet mit einer Pumpe, so dass die Verschleissgefahr relativ groß ist. Die Stromkosten betragen ca. 150 DM pro Jahr. SBR-Anlagen: Bisher noch keine Erfahrung Für die Nachrüstung eignet sich auch das neue SBR-Verfahren (Sequencing Batch Reactor). In dieser Anlage wird das ankommende Abwasser aufgestaut und gleichzeitig mit einem Tauchbelüfter belüftet und umgewälzt. Dadurch bilden sich Bakterien, die als Belebtschlamm das Übersicht: Investitions- und Folgekosten bei verschiedenen Anlagetypen für acht Einwohnergleichwerte (EW) Anlagentyp erforderl. Einbautiefe Flächen- Preis ohne Vor- Preis mit Vor- VK-Volumen bedarf klärung o. MwSt. klärung o. MwSt. Tropfkörper Mehrkammer- ca. 3,00 m gering ca DM ca DM (1 bis 2 Behälter) Festbett Mehrkammer- ca. 2,25 m sehr gering ca DM ca DM (1 oder 2 Behälter) Festbettnach- Je nach vorh. ca DM rüstsatz Mehrkammergrube ohne Montage Biokreisel Mehrkammer- ca. 1,80 m gering ca DM ca DM (2 Behälter) SBR Anlagen Mehrkammer- ca. 2,70 m sehr gering ca DM (1 Behälter) SBR als ca DM Nachrüstung ohne Montage Filterkörper Mehrkammer- 3,45 m gering ca DM DM ausfaulgrube bis 4,35 m bis DM bis DM Pflanzenklär- Mehrkammer- ca. 1,20 m 5 m 2 bepflanzte Oberfläche pro ca DM 1) anlage (PKA) ausfaulgrube angeschlossenen EW bei horizont. inkl. Einbau PKA, bei vertikaler PKA: 2-3 m 2 /EW Abwasserteich Mehrkammer- ca. 1,50 m 15 m 2 /EW ca DM 1) ausfaulgrube inkl. Einbau Untergrund- Mehrkammer- ab 0,70 m 10 bis 20 m pro EW, ca DM 1) verrieselung ausfaulgrube je nach Bodenart inkl. Einbau Filtergraben Mehrkammer- ab 1,30 m 6 m pro EW ca DM 1) ausfaulgrube inkl. Einbau 1) Angabe laut Herstellerbefragung der INFA Effektivkosten von KKA 88 top agrar 7/2000

4 Abwasser reinigen und sich zu Schlammflocken aneinander lagern. Vorrangig in den Nachtstunden wird die Belüftung abgeschaltet und somit die Nachklärphase eingeleitet. Der Schlamm setzt sich ab und im oberen Bereich entsteht die Klarwasserzone. Das gereinigte Wasser wird mittels Pumpe aus der Anlage gefördert. Die Vorteile des Prinzips ist der einfache Aufbau, der geringe Platzbedarf und beim Neubau die geringe Einbautiefe. Im Rahmen des Pilotprojektes (siehe Kasten) wurden jedoch noch keine Erfahrungen mit diesem System gemacht, da es erst seit kurzem auf dem Markt ist. Die Übersicht zeigt einen Vergleich der verschiedenen Anlagensysteme in Hinblick auf Einbautiefe und Investitionskosten sowie eine Abschätzung des Flächenbedarfs. Alle Anlagen beziehen sich auf eine Größe von 8 EW. Arbeitsaufwand unterschiedlich Der Zeitaufwand für den Bau einer Kleinkläranlage ist je nach Anlagentyp sehr unterschiedlich. Der Einbau des eigentlichen Betonbehälters geht recht schnell, das Anschließen der Leitungen kann jedoch relativ lange dauern. Zuvor sollte geprüft werden, ob an der zulaufenden Leitung auch nur Schmutzwasser und nicht z. B. der Ablauf eines Daches oder gar einer Hofentwässerung angeschlossen sind. Ferner muss die Frage geklärt sein, wo die Abwässer während der Einbauzeit aufgefangen Denn nicht immer kann die alte Grube während der Montage weiter genutzt Für den Neubau einer Mehrkammergrube mit anschließender Pflanzenkläranlage benötigt man mindestens drei Tage, wenn diese in Eigenleistung unter fachlicher Anleitung erstellt werden soll. Wird lediglich das Pflanzenbeet vom Unternehmer ausgeschachtet, so hat der Betreiber noch Einiges zu erledigen. Die Folie muss sauber verlegt, der Kies locker eingebracht, die Zu- und Ablaufleitungen richtig verlegt und zum Schluss die Pflanzen gesetzt Letzteres sollte am besten in der Zeit von April bis Oktober geschehen. Der Einbau einer kompakten technischen Kleinkläranlage mit integrierter Nachklärung durch einen Fachmann ist in der Regel nicht so zeitintensiv wie der Einbau eines naturnahen Verfahrens in Eigenleistung. Eine Kompaktanlage kann innerhalb weniger Stunden eingebaut So kann ein Monteur beispielsweise die Montage eines Festbett-Nachrüstsatzes in etwa vier Stunden erledigen. Er setzt den Nachrüstsatz zusammen und schließt die Elektrik an. Jegliche Erdbauarbeiten entfallen. Wartungsaufwand Um die Anlage möglichst lange funktionsfähig zu erhalten, ist eine regelmäßige Wartung erforderlich. Der Umfang und die Häufigkeit der Wartung durch einen Fachmann ergeben sich aus den Vorschriften der DIN bzw. aus der Bauartzulassung. Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung und Technik (DIN 4261 Teil 2) müssen generell dreimal pro Jahr gewartet Bei jeder zweiten Wartung ist eine Wasseranalyse vorgeschrieben. Die Wartungspflicht besteht auch bei naturnahen Kläranlagen (Pflanzenkläranlage, Abwasserteich). Sie muss durch einen Fachmann erfolgen. Wegen der einfachen Betriebsweise reichen meist ein oder zwei Wartungen pro Jahr aus. Allerdings kann die Wartungspflicht in den einzelnen 90 top agrar 7/2000

5 Zur besseren Belüftung der Kleinkläranlage reicht es, wenn einfach ein Dutzend Löcher in den Deckel der Anlage gebohrt Fotos: Archiv, Pape (2) Kreisen regional unterschiedlich geregelt Der Zeitaufwand für die Wartung nimmt bei technischen Kleinkläranlagen durch den Verschleiß der Technik im Laufe der Zeit zu. Auch die Wartung der naturnahen Kleinkläranlagen kann einige Zeit in Anspruch nehmen. Neben der Fremdwartung ist der Betreiber jedoch auch zur Selbstkontrolle seiner Anlage verpflichtet. Zu seinen Aufgaben zählen z.b. beim Tropfkörper die Kontrolle der Pumpenfunktion, bei Festbett- und Belebungsanlagen die Sichtkontrolle, ob der Lufteintrag funktioniert, sowie beim Pflanzenbeet die Kontrolle der Verunkrautung. Typische Probleme beachten Um die richtige Sanierungsmaßnahme für jede einzelne Kleinkläranlage zu finden, müssen die örtlichen Gegebenheiten berücksichtigt Hierzu zählen insbesondere der Zustand und die Lage der alten Kleinkläranlage, die Bodenverhältnisse, der Grundwasserstand und das Platzangebot. So ist es beispielsweise sinnlos, eine Untergrundverrieselung bei lehmigem Boden mit hohem Grundwasserstand zu empfehlen. Dort kann keine Verrieselung des Abwassers stattfinden. Es macht meist auch keinen Sinn, in eine durch Betonkorrosion stark angegriffene, zu klein bemessene Mehrkammergrube noch eine biologische Nachklärstufe einzubauen. Für diese Entscheidung muss die Tauglichkeit der vorhandenen Mehrkammergrube vor Ort geprüft und die Kosten einer Sanierung mit den Kosten einer neuen Anlage verglichen In manchen Fällen ist die Vorklärstufe noch so gut erhalten, dass lediglich die Belüftung verbessert werden muss, um Betonkorrosion durch Schwefelsäure vorzubeugen. Dazu werden in den bzw. die Deckel der Kläranlage jeweils etwa ein Dutzend Löcher (Durchmesser 12 mm) gebohrt. Alternativ kann auch eine Belüftungsleitung mit Abdeckhaube eingebaut top agrar 7/