Ablauf der Vorlesung:

Ablauf der Vorlesung: 1. Biologische Abwassereinigung 2. Naturnahe Verfahren Wenn noch Vorlesungszeit: Skript Abwassertechnik 3. Projekte aus eigener Planungs-, Bau- u. Betriebs-Praxis Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 1

Arbeitsblätter und Fachorganisationen Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) http://de.dwa.de/home.html DWA-A 201: DWA-A 281: Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Abwasserteichenfür kommunales Abwasser Bemessung von Tropfkörpernund Rotationstauchkörpern DWA A 262: Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Pflanzenbeetenfür kommun. Abwasser bei Ausbaugrößen bis 1000 EW Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 2

Arbeitsblätter und Fachorganisationen IngenieurÖkologische Vereinigung IÖV http://www.ioev.de/ IÖV-A-W 1/1995: Bewachsene horizontal durchströmte Bodenfilter () IÖV Hinweisblatt W1/94: Behandlung von häuslichem Abwasser in Pflanzenkläranlagen Weitere IÖV-Arbeitsblätter http://www.ioev.de Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 3

Abwasser Thematische Einordung AbwasserAbleitung AbwasserBehandlung SchlammBehandlung Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 4

Thematische Einordung Techn. AbwasserBehandlung Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 5

Biologische AbwasserBehandlung Naturnahe Verfahren Technische Verfahren Rieselfelder (Berlin, Münster) Pflanzenkläranlagen Abwasserteiche belüftet / unbelüftet Schönungsteiche Kombinationen aus allen Festbettverfahren Tropfkörper Tauchkörper Belebungsverfahren Bemessung nach DVWG A-131 SL AbWaTech Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 6

Biologische AbwasserBehandlung Was ist der gemeinsamewirkmechanismus naturnaher wie technisch-biologischer Verfahren? Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 7

Biologische AbwasserBehandlung Sessile= festsitzende Mikroorganismen auf Steinen Im Wasser schwebende Mikroorganismen Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 8

Biologische AbwasserBehandlung Sessile = festsitzende Mikroorganismen auf Steinen Im Wasser schwebende Mikroorganismen Daraus entwickelt wurden die zwei folgenden Technisch-Biologische Verfahren 1. Festbettverahren Tropfkörper Scheibentauchkörper 2. Belebtschlammverfahren Bemessung nach DVWG A-131 SL zur Vorlesung AbWaTech Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 9

Biologische AbwasserBehandlung 1. Festbettverahren Tropfkörper Scheibentauchkörper Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 10

Biologische AbwasserBehandlung 2. Belebtschlammverfahren Bemessung nach DVWG A-131 SL zur Vorlesung AbWaTech Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 13

Rieselfeldtechnologie im 19. Jahrhundert frühe Form der Abwasserverwertung Erfahrungen aus England James Hobrecht entwirft Rieselfeld-Entwässerung für Berlin; um 1870 drittgrößte Stadt der Welt! Wachstum städtischer Siedlungen und Erkenntnissen der Hygiene Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 14

Anwendung Abwasserreinigung und Landwirtschaftliche Anbaufläche Abwasserreinigung im Vordergrund ohne Vorreinigung auf Ackerland: 50 m²/e Mechan. Vorreinigung auf Gras: 20 m²/e Nachteile: Schadstoffanreicherung (z.b. Schmermetalle) Abnahme der Fruchtbarkeit nach 10 Jahren Infiltration u.a. Nitrat in den Grundwasserleiter Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 15

StillgelegteRieselfelder vielerorts heutewieder Landwirtschaftliche Anbauflächen Oder Wiederaufnahme der Verrieselung Verrieselung von vorgeklärtem Abwasser Lebensraum für Wat- u. Wasservögeln Lebensraum für Amphibien Bsp.: Europareservat Rieselfelder Münster Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 16

Rieselfelder in Deutschland (ehemalige oder noch bestehende) Braunschweig Berlin Windel in Bielefeld Dortmund Münster Naturschutzgebiet Freiburger Rieselfeld Heutiger Freiburger Stadtteil Rieselfeld Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 17

Wesentliche Reinigungsprozesse: Phosphorretention ( P ) Stickstoffretention ( N ) Kohlenstoffabbau ( C ) Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 18

Phosphor-(P) & Stickstoffreduktion (N) im Schilfpolderaufwuchs (Quelle: K.D. Wolter) Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 19

Europareservat Rieselfelder Münster Abwasser großflächig auf wasserdurchlässigem Bodenkörper verrieselt Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 20

Europareservat Rieselfelder Münster Oder Absetzteiche werden über Gräben geflutet mit Überlauf in Sickerflächen Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 21

Europareservat Rieselfelder Münster Abwasserinhaltsstoffe werden: mechanisch im Boden festgehalten biologisch durch sessile Mikroorganismen abgebaut Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 22

Europareservat Rieselfelder Münster Auch gelöste Abwasserinhaltsstoffe werden: durch sessile Mikroorganismen biologisch abgebaut Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 23

Europareservat Rieselfelder Münster Pflanzenkläranlagen basieren auf der Rieselfeldmethodik Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 24

Weitere Begriffe für PKA s: constructed wetlands Wurzelraumverfahren Bepflanzte Bodenfilter Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 25

Zu-und Ablauf im Freigefälle oder Pumpenbetrieb Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 26

Einsatzbereich Dezentrale Abwasserbehandlung Einzelgehöfte, kleine Dörfer und Streusiedlungen Campingplätze, Naturparks Nachreinigungsstufe nach technischen Kläranlagen Biol. Reinigung nach Mehrkammerabsetzgruben (Kleinkläranlagen). Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 27

Ausbaugröße je nach Anforderung Meine Erfahrung bis 3000 EW gut möglich. Wirtsch. bewährt: < 1000 EW > 3000 EW in Kombi mit anderen Verfahren Sehr verbreitet 4 bis 20 EW Reinigungsleistung BSB 5 < 40mg/l; CSB< 150 mg/l Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 28

Geochemisch mechanische Vorgänge Filterwirkung für suspendierte und disperse Stoffe Adsorptionkolloidaler und feindisperser Stoffe an Boden- und Pflanzenteile Kolloide = fein verteilte Teilchen im Nanometer- / Mikrometer-Bereich mit leimiger Konsistenz. Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 29

Biologisch-chemische Vorgänge Bakterien in Biofilmen, Boden und Wurzelraum Meta-(Einbau) und Katabolisierung(Abbau) von Abwasserinhaltsstoffen Physiologischer Einfluss der Pflanzen mittels Exoenzymen (Antibiotische Wirkung, ph-wertregulation etc.) Sauerstoffeintrag im Wurzelbereich CSB, BSB-Abbau Nitrifikation und Denitrifikation meist Simultan Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 30

Physikalisch-sorptive Vorgänge adsorptiver und desorptiverkationenaustauch zwischen Abwasser, Porenwasser, Huminstoffen, Tonmineralien Adsorption von Phosphor Besonders bei tonigen und Eisenhaltigen Bodensubstarten Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 31

Bakterien und höhere Organismen Abbauvorgänge vorwiegend durch Bakterien Empfindlich gegen oft wechselnde Milieuänderungen obere Bodenzone (20 cm) aerob, darunter anaerob Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 32

Bodenmaterial - Durchlässigkeit feinkörnig, überwiegend sandigesbodenmaterial Durchlässigkeit kf= 10-3 10-4 m/s Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 33

Einflußder Pflanzen 3 6 kg/m² Biomasse, 80% davon Wurzelmasse Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 34

Einflußder Pflanzen Auflockerung / hydraulische Durchlässigkeit Schilf: tiefgreifende weitverzweigte Wurzeln Aufwuchsflächefür Bakterien Wurzelsauerstoffeintrag gering aber effektiv Haupt-Sauerstoffeintrag über Bodenkörperoberfläche Exoenzyme = Symbiose zwischen Pflanzen und Bakterien Die ausgeschiedenen Enzyme dienen Stoffwechselreaktionen außerhalb der Zelle, z. B. Aufspaltung von Nährstoffen Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 35

Einflußder Pflanzen 3 6 kg/m² Biomasse, 80% davon Wurzelmasse Rhizome nehmen gut die Hälfte des hydraulisch aktiven Porenvolumens ein hohe Saugspannung der Epidermis, gute Aufnahme von Haftwasser und Ionen Hohe Blattverdunstung = weniger Ab- als Zulauf!!! Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 36

-Filter und Oberbegriff PflanzenKlärAnlage -Filter Horizontal-/Vertikal-Filter = Verfahrenstypen Horizontal / Vertikal = Durchfluss-bzw. Sickerrichtung des Abwassers durch den Bodenkörper (Filterkörper) Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 37

-Filter Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 38

-Filter Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 39

Zuordnung Größte Teil der im Betrieb befindlichen PflanzenKlärAnlagen = KleinKlärAnlagen(KKA). KKA= bis 8 Kubikmeter häusl. Schmutzwasser/Tag Bei 120 bis 160 Liter pro Einwohner und Tag entspricht das einem möglichen Anschlussgrad von rd. 50 EinwohnerGleichWerten(EGW). DIN 4261: Bemessungs-, Bau-, Betriebshinweise für Kleinkläranlagen Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 40

Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 41

Schema der Sumpfbeetkläranlage "Freudenberg" Sumpfbeet hydrobotanischer Teich Mehrkammerausfaulgrube Pumpenschacht Ablaufschacht Versickerungsmulde Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 43

Regen-& Grauwasserreinigung mit Pflanzenkläranlage Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 51

Erdbecken mit / ohne Sohl-/ Böschungsbefestigung Funktion Absetzen der Rohabwasser-Inhaltsstoffe Faulung des sedimentierten Schlammes Mineralisierung der Abwasserinhaltstoffe Bemessung: Teichtiefe 2 bis 4 m Volumen 0,5 m³ / E Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 57

Unbelüftet: Tiefe 0,5 0,8 m, Fläche 10 m²/e O2 Eintrag über phototrophe Algen O2 Eintrag Oberfläche (Wind) Belüftet 1,0 1,5 m tief Schlamm in kürzeren Zeitabständen entfernen BSB 5 Ablaufwerte < 20 mg / l BemVolumen: 5 m³ / EG (Bayern) I.d.R. nur in Kombination mit weiteren Klärstufen Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 59

schwach belasteter Oxidationsteich + Fischbesatz Fische ernten Plankton / Algen O2 Mangel in Sommermonaten + Fischbesatz Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 61

HÄUFIGSTER ABWASSERTEICH Absetzteich ist vorgeschaltet Bemessung: 5 10 m²/e ; Tiefe 1,0-1,20 m Belüftete Oxi- und unbelüftete Reduktionszone Bodenschlamm (15 20 cm), Räumung in 10 Jahren Wartungs- und geruchsarm BSB 5 Ablauf: 20 30 mg / l Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 62

Belüftet-teildurchmischte Teiche Bemessung: 3 m³/e ; Tiefe 2 4 m ; Aufenthaltszeit t = 5 d biogene Belüftung + Intervallbelüftung nachts und morgens intensiviert BSB5 Ablauf < 30 mg / l Schlammräumung alle 5 Jahre Belüftungsintervalle o.k. wenn keine Geruchsbelastung Intervallbelüftung 15 min O2 Zufuhr 15 min Stillstand Gesamtvolumen auf zwei hintereinandergeschaltete Teiche aufgeteilt 1 1,5 g O2 / g BSB5 Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 63

Bleibt abschließen festzuhalten: Beim studieren ist es wie im Sport: Danke für s zuhören! Dipl.-Ing. P. Guckelsberger (HSRM) Vorlesung ab 26.03.2013 - Download: http://www.paulguckelsberger.de/wasserprojekte.htm 64