Abwasserbehandlung in Pflanzenkläranlagen

Inhalt

1 Einleitung

2 Definition

3 Einsatzgebiete von Pflanzenkläranlagen

4 Das System Pflanzenkläranlage

5 Vorklärung

6 Das Pflanzenbeet
6.1 Horizontal durchflossene Beete
6.2 Vertikal durchflossene Beete

7 Abwassereinigung

8 Betrieb
8.1 Winterbetrieb

9 Weitere Kleinkläranlagensysteme
9.1 Filtergrabenanlage
9.2 Tauchkörperanlage
9.3 Tropfkörperanlage
9.4 Teichanlage

10 Zusammenfassung

11 Ausblick

12 Literatur

1 Einleitung

Unter dem Begriff Pflanzenkläranlage wird eine Form der Abwasserbehandlung zusammengefasst, die auf relativ vielfältige Art geschehen kann. In dieser Abhandlung soll ein Einblick gewährt werden, der sich im Wesentlichen auf die Formen der Pflanzenkläranlagen beziehen wird, die sich im Laufe der Zeit aufgrund ihrer herausragenden Funktionsfähigkeit durchgesetzt haben.

Pflanzenkläranlagen in den heute gängigen Betriebsformen seit ca. 25 Jahren vermehrt betrachtet, so dass Erfahrungen aus der Betriebspraxis auch über diesen Zeitraum relativ ausgeprägt und gut dokumentiert vorliegen. [Geller (1997)]

2 Definition

An erster Stelle muss hier sicher eine Erläuterung des Begriffs Pflanzenkläranlage erfolgen. Irrtümlicher Weise könnte angenommen werden, dass im System der Pflanzenkläranlage die Pflanzen die Hauptleistung der Abwasserreinigung erbringen. Dies ist jedoch nicht der Fall; vielmehr handelt es sich im Wesentlichen um einen bewachsenen Bodenfilter, woraus ersichtlich wird, dass die Hauptreinigungsleistung während der Passage des Bodenkörpers erbracht wird. [Lange/Otterpohl (1997)]

Definitionsgemäß stellt eine Pflanzenkläranlage einen mit Sumpfpflanzen (Helophyten) bewachsenen Bodenkörper dar, welchen das zu reinigende Abwasser vertikal oder horizontal durchströmt. Mischformen und Weiterentwicklungen aus diesen beiden Grundtypen sind existent. [ATV (1989)]

Es ist jedoch anzumerken, dass Vertikalfilter im direkten Vergleich mit Horizontalfiltern vor allem bezüglich des Abbaus organischer Verbindungen deutlich bessere Reinigungsleistungen aufweisen. [Görner/Hübner (1999)]

Auf die Reinigungsleistungen der unterschiedlichen Typen soll an späterer Stelle noch eingegangen werden.

3 Einsatzgebiete von Pflanzenkläranlagen

Pflanzenkläranlagen stellen Kleinkläranlage dar und werden somit in der Regel im ländlichen Raum eingesetzt, um dort, regelmäßig überwacht und fachgerecht angewendet, eine ausreichende Abwasserbehandlung zu gewährleisten. Als geeignet anzusehen sind Kleinkläranlagen bei anfallenden Abwassermengen von bis zu 8m3/d in Bereichen, die nicht an die zentrale Kanalisation angeschlossen sind und somit keinen Zugang zu einer zentralen Abwasserbeseitigung besitzen. [Zillich (1999)]

Definitionsgemäß sind Kleinkläranlagen und somit auch die Pflanzenkläranlage Anlagen mit einem Anschlusswert von bis zu 50 Einwohnern, welche in der Regel auf privaten Grundstücken erstellt werden. [ATV (1989)]

Als weitere Einsatzgebiete von Pflanzenkläranlagen sind die Klärung von gewerblichen Abwässern und Kompostplatzabwässern anzuführen. Gute Ergebnisse wurden in diesem Rahmen vor allem bei der Klärung von Fetten und Ölen erzielt, welche in der Regel schnell abgebaut wurden. Weiterhin wurde bei der Klärung gewerblicher Abwässer die Erkenntnis gewonnen, dass zulaufende Schwermetalle im Bodenkörper akkumuliert werden. [Geller (1997)].

Sicher bedarf es aber, um die Eignung von Pflanzenkläranlagen bei der Klärung gewerblicher Abwässer sicher feststellen zu können, noch wesentlich weit reichender Betrachtungen als bisher.

4 Das System Pflanzenkläranlage

Wie bereits im vorangehenden Abschnitt erläutert, stellt die Pflanzenkläranlage in der Regel eine Kleinkläranlage dar, welche aus unterschiedlichen Modulen zusammengesetzt ist (Abb. 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Vereinfachte Darstellung der Module einer Pflanzenkläranlage.

In der Abfolge gelangt das Abwasser zunächst in die Vorklärung, meist aus einer

3-Kammer-Grube bestehend, danach über einen Pumpenschacht in das Pflanzenbeet. Nach Durchlauf des Pflanzenbeetes wird das geklärte Abwasser über einen Ablauf- und Kontrollschacht in ein Gewässer entlassen. In der Folge werden nun die Module Vorklärung und Pflanzenbeet näher beleuchtet.

5 Vorklärung

Zunächst wurde im Laufe der Entwicklung von Pflanzenkläranlagen davon ausgegangen, dass prinzipiell jede Form der Vorklärung geeignet sei, also auch einfache Sandfang- oder Recheneinrichtungen. Recht schnell konnte jedoch die Erkenntnis gewonnen werden, dass durch die Einspülung größerer Trüb- und Sinkstoffmengen das Phänomen des „soil clogging“ auftrat. [Wissing (1995)]

Das heißt, der Bodenkörper, welcher durch seine Filterfunktion wesentlich zur Reinigung der Abwässer beiträgt, schwemmte zu und büßte somit seine Funktionsfähigkeit ein. [Bahlo (1992)]

In der Folge wurde zur Gewissheit, dass eine wirklich funktionierende Vorklärung essentiell ist. Eine mechanische Vorklärung erwies sich als unverzichtbar, wobei besonders die Emscherbrunnen und die 3-Kammer-Gruben hervorzuheben sind. Letztere setzten sich aufgrund des geringen Wartungsaufwandes, welcher einen Entleerungstag pro Jahr umfasst, durch und finden heute in der Mehrzahl der Pflanzenkläranlagen Verwendung. [Geller/Thum (1998)]

Absetzbare Stoffe und Schwimmstoffe werden am erfolgreichsten in der Mehrkammerausfaulgrube, einer Form der 3-Kammer-Grube, zurückgehalten. Zusätzlich erfolgt hier bereits ein anaerober Abbau der im Wasser enthaltenen organischen Schmutzstoffe. Die Bemessung der Mehrkammerausfaulgrube ist mit

1,5 m3/Einwohner mindestens aber mit 6 m3 anzusetzen. Eine weitere Alternative für die Vorklärung in Pflanzenkläranlagen stellt eine andere Form der Mehrkammergruben dar, die Mehrkammerabsetzgrube. Jedoch findet sie eher selten Anwendung, da sie nur absetzbare Stoffe, wie z.B. Schlämme, abtrennt und ansonsten im Vergleich zur Mehrkammerausfaulgrube deutlich erhöhte Ablauffrachten aufweist.

[MU-Niedersachsen (1989)]

Einen kurzen Einblick soll die angegliederte Tabelle 1 vermitteln, welche Zu- und Ablauffrachten von Mehrkammerausfaul- und Absetzgrube gegenüberstellt. Alle Angaben verstehen sich dabei in g/EW*d .

Tabelle 1: Zulauf- und Ablauffrachten von Mehrkammergruben [nach: Bahlo (1992)]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Außerdem ist der Wartungsaufwand bei der Verwendung von Absetzgruben deutlich höher angesiedelt, da die Mehrkammerabsetzgrube häufiger als einmal pro Jahr zu entschlammen ist.

Die Bemessung ist mit 0,5 m3/EW, mindestens aber mit 3 m3 Volumen um einiges kleiner angesetzt als die der Mehrkammerausfaulgrube.

[MU-Niedersachsen (1989)]

Der Grundrissentwurf einer Mehrkammergrube (Abb. 2) zeigt eine

3-Kammer-Ausfaulgrube, um die Funktionsweise der Vorklärung einer Pflanzenkläranlage noch einmal zu verdeutlichen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Grundrissentwurf einer 3-Kammer-Ausfaulgrube. [verändert nach: Illi (1992)]

6 Das Pflanzenbeet

Das Pflanzenbeet stellt das Modul der Hauptklärung in einer Pflanzenkläranlage dar und wird in der Literatur selbst häufig mit dem Begriff Pflanzenkläranlage bezeichnet.

Das Pflanzenbeet muss als ein komplexes System betrachtet werden, in dem sich außerordentlich vielfältige chemische, biologische und physikalische Prozesse vollziehen. Zu nennen wären da beispielsweise der mechanische Rückhalt unterschiedlicher Stoffe durch die Siebwirkung des Bodenkörpers, die Adsorption kolloidaler Stoffe an organischer Substanz und im mineralischen Bodenkörper und die Umsetzung von Abwasserinhaltsstoffen durch die Verwertung im Energie- und Baustoffwechsel der Mikroorganismen im Pflanzenbeet. [Görner/Hübner (1999)]

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