Allgemeines zur Planung von Kleinkläranlagen
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Allgemeines zur Planung von Kleinkläranlagen
Allgemeines Anschluss an öffentliches Kanalnetz Fünf bis sieben Prozent der deutschen Haushalte sind nicht an das öffentliche Kanalnetz angeschlossen. Wasser ist nach Gebrauch in Küche, Bad und Toilette mit organischen Stoffen, Nährstoffen und Haushalts-Chemikalien belastet. Somit stellt ungereinigtes Abwasser eine Gefahr für Mensch, Tier und Gewässer dar. Deshalb ist die Reinigung dieses Abwassers Vorschrift. Kleinkläranlagen sind dezentrale Abwasserreinigungssysteme, die das Schwarzwasser der Bewohner klären und das gereinigte Abwasser in die Versickerung oder in ein fließendes Gewässer leiten. Grundsätzlich wird zwischen den mechanischen Reinigungsverfahren (Sickergruben, Drei-KammerKlärgruben, Sammelgruben usw.) und den biologischen Reinigungsverfahren unterschieden. Nach der neuesten Fassung des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) vom 31. Juli 2009 sind in Deutschland nur noch biologische Verfahren einzusetzen. Einsatzbereich KESSEL-Kleinkläranlagen Das Inno-Clean-Verfahren Für die Aufberechnung aller häuslichen Abwässer wie WC, Küche, Badezimmer, Waschmaschine, Spülmaschine etc. Von allen Anlagen mit technischer Abwasserbelüftung arbeiten die SBR-Reaktoren höchst energieeffizient und verfügen über die bestmögliche Reinigungsleistung. Mit Inno-Clean hat KESSEL die Vorteile der SBR-Systeme nochmals verbessert: Inno-Clean bietet eine hohe Reinigungsleistung Inno-Clean hat einen geringen Energieaufwand (Spar- und Urlaubsschaltung) Inno-Clean passt sich der Anzahl der Bewohner an Inno-Clean minimiert den Kontrollaufwand Inno-Clean ist leicht und einfach zu warten Inno-Clean besitzt eine automatische Netzausfallerkennung Das verringert die Wartungskosten, es sind nur noch zwei statt drei Wartungen pro Jahr durchzuführen. Die Inno-Clean-Vielfalt 350 Einbauvarianten Die größeren Inno-Clean-Anlagen bestehen aus zwei oder mehr Behältern. Diese lassen sich individuell in verschiedenen Varianten anordnen. So können schwierigste Einbausituationen leicht gemeistert werden. 1.0 Allgemeines zum Thema Kleinkläranlagen Ablaufklassen für KESSEL-Kleinkläranlagen Meist wird bei Kleinkläranlagen die Reinigungsklasse C, also Kohlenstoffabbau, gefordert. Nur in bestimmten Fällen, in denen besondere Maßnahmen zum Schutz der Gewässer erforderlich sind, können weitergehende Reinigungsanforderungen gestellt werden - oftmals in Karstgebieten und Trinkwasserschutzzonen. Welche Klasse gefordert wird, legt die zuständige Behörde fest. Kohlenstoffabbau ist die Reduktion der im Abwasser enthaltenen organischen Verbindungen, welche Kohlenstoff in chemisch gebundener Form enthalten. Dies erfolgt in der biologischen Abwasserreinigung. Der Abbau erfolgt im Wesentlichen durch Mirkoorganismen in Verbindung mit gelöstem Sauerstoff bei aeroben Prozessen, unter Sauerstoffabschluss bei anaeroben Prozessen. Bei diesen Prozessen entstehen durch Umwandlungsprozesse anorganische Verbindungen und Biomasse. Das am häufigsten angewandte Verfahren der biologischen Abwasserreinigung ist das Belebtschlammverhalten. Nitrifikation ist die Umsetzung von Ammoniak beziehungsweise Ammonium zu Nitrat. Sie wird im natürlichen Gewässer und bei der biologischen Abwasserreinigung von Nitrifikanten durchgeführt. Die Nitrifikation ist eine Reaktion mit sehr hohem Sauerstoffbedarf, der extern zugeführt werden muss. Die Nitrifikanten gehören zu den aeroben Bakterien, weil sie Sauerstoff als Elektronenakzeptor benötigen. Als Kohlenstoffquelle nutzen sie organisches Kohlenstoffdioxid. Denitrifikation ist das biologische Verfahren zur Entfernung der im Wasser oder Abwasser befindlichen Stickstoffverbindungen, z.B. Nitrat oder Nitrit. Dabei wird die natürliche Fähigkeit von Mikroorganismen (Bakterien) genutzt, die diese Stickstoffverbindungen in elementaren (gasförmigen) Stickstoff umwandeln. Eine schnelle Umwandlung der Nitritsalze durch die Bakterien ist lebensnotwendig, da Nitrit für höhere Organismen bei niedrigem pH-Wert giftig wirkt. Das Verfahren der Denitrifikation wird technisch unter anderem in der biologischen Abwasserreinigung als Fortschritt nach der Nitrifikation für den Abbau von Stickstoffverbindungen genutzt. Es tritt aber auch in der Umwelt im natürlichen Stickstoffkreislauf auf. Die Ablaufklassen für Kleinkläranlagen sind nach den Zulassungsgrundsätzen für die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für die Anwendung von Kleinkläranlagen durch das Deutsche Institut für Bauchtechnik (DIBt) wie folgt definiert: Anlagen mit Kohlenstoffelimination Anlagen mit zusätzlicher Nitrifikation Anlagen mit zusätzlicher Denitrifikation Anlagen mit zusätzlicher Phosphatelimination Anlagen mit zusätzlicher Hygienisierung Ablaufklasse C Ablaufklasse N (schließt C ein) Ablaufklasse D (schließt C und N ein) Ablaufklasse C,N, D, + P Ablaufklasse C, N, D, + H KESSEL hat für folgende Ablaufklassen die notwendigen Zulassungen: Ablaufklasse C Ablaufklasse D Ablaufklasse N Ablaufklasse D+P Z-55.3 - 187 Z-55.3 - 185 Z-55.3 - 186 Z-55.3 - 184 Als führender Anbieter im Bereich der Abwassertechnik verfügt KESSEL mit Erteilung dieser Zulassungen somit über das umfassendste geprüfte und auch zugelassene Sortiment an Reinigungsstufen im Kleinkläranlagenbereich. Kl ei nkl ä ra nl a gen Ablaufklassen 1.0 351 Allgemeines zum Thema Kleinkläranlagen Kleinkläranlagen Warum muss Schmutzwasser gereinigt werden? Einleitung Kleinkläranlagen haben die Aufgabe, das im Haushalt anfallende Schmutzwasser zu reinigen. Unter häuslichem Schmutzwasser versteht man das Wasser, das in der Küche, im Bad, in der Toilette und in der Waschküche anfällt. Andere Abwässer, die im Haushalt oder im Kleingewerbe anfallen, dürfen auch eingeleitet werden. Sie müssen aber in ihrer Zusammensetzung und in ihrer biologischen Abbaubarkeit dem häuslichen Abwasser entsprechen. Durch Gebrauch im Haushalt wird aus dem sauberen Trinkwasser ein Schmutzwasser. Dieses ist mit organischen Stoffen, Nährstoffen und Chemikalien belastet. Ungereinigtes Schmutzwasser ist eine Gefahr für Mensch und Tier, es schädigt oberirdische Gewässer und das Grundwasser. Es muss gereinigt werden, bevor es in die Umwelt gelangt. Die Kleinkläranlage darf nicht hydraulisch überlastet werden. Deshalb sind Einleitungen von Niederschlagswasser, Dränagenwasser, Kühl wasser oder Wasser aus Schwimmbecken nicht erlaubt. Die Funktion der Kleinkläranlage muss erhalten bleiben. Feste oder flüssige Abfallstoffe, die die Reinigungswirkung beeinträchtigen oder den Schlamm übermäßig belasten, wie z.B. Chemikalien, Farbreste, Arznei mittel, Fette, Öle, Säuren, Laugen und unbehandelte Feuer ungs kon densate dürfen nicht in die Kleinkläranlage gelangen. Die Überlastung der Kleinkläranlage durch außerordentlich hohe Schmutz- und Nährstoffbelastung muss vermieden werden. Abwasser aus landwirtschftlichen Betrieben, wie z.B. Jauche und Silosickersäfte sind für die Einleitung in Kleinkläranlagen nicht geeignet. Abwasseranfall/Schadstoffmenge Der tägliche Abwasseranfall ist großen Schwankungen unterworfen. Jeder Haushalt hat andere Gewohnheiten beim Waschen/Duschen, Kochen, Wäschewaschen etc.. Zusätzlich gibt es Schwankungen im Verlauf der Woche und der Jahreszeit. Im Durchschnitt fallen pro Person und Tag 130 Liter Abwasser an. Durch das gewachsene Umweltbewusstsein sinkt dieser Wert kontinuierlich. Die in das Abwasser eingetragene Schadstoffmenge bleibt jedoch auf konstantem Niveau. Allgemein rechnet man mit den folgenden Schadstoffkonzentrationen: BSB5: 300 mg/l CSB: 600 mg/l Suspendierte Stoffe: 375 mg/l Ammonium-Stickstoff: 35 mg/l Allerdings können sich diese Werte durch die o.g. Wassersparmaßnahmen verdoppeln. Eine mechanische Reinigung ist immer notwendig. Im Haushalt fallen pro Jahr und Person die folgenden mechanisch abtrennbaren Stoffe an: 5 - 10 kg Sand aus Wischwasser, Lebensmittelreinigung usw. 2 - 5 kg Grobstoffe wie Textilfasern, Knochen, Glas usw. 15 kg Feinstoffe wie Papier, Essensreste, Fäkalien usw. Das entspricht einem Anfall von mindestens einem Liter pro Person und Tag. Die mechanische Reinigung erfolgt in einer Grube. Man unterscheidet zwischen zwei Grubenarten, der Absetzgrube und der Ausfaulgrube. Absetzgrube Absetzgruben sind Behälter, in denen die absetzbaren Stoffe aus dem häuslichen Abwasser durch Sedimentation absinken und damit abgetrennt werden. Sie dienen somit der Entfernung und Rückhaltung von Feststoffen des Abwasseres als absetzbare Stoffe. Ebenso können in den Behältern Schwimmstoffe zurückgehalten werden. Schwimmstoffe haben eine geringere Dichte als Wasser und wandern deshalb an die Oberfläche. Absetzgruben werden nach der angeschlossenen Einwohnerzahl mit einem Nutzvolumen von 300 l/Einwohner bemessen. Sie müssen ein Mindestvolumen von 3 m3 aufweisen. Kl ei nkl ä ra nl a gen Mechanische Reinigung 352 1.0 Allgemeine zum Thema Kleinkläranlagens Ausfaulgrube Hier werden aufschwimmende und absinkende Stoffe durch Tauchrohre zurückgehalten. Bis zur Räumung fault der Schlamm zu einem geringen Teil aus. Durch die längere Verweilzeit des Abwassers in einer Ausfaulgrube und deren gegenüber Ab setz gruben größerem Schlamm raum werden nicht nur Schwimm- und Sinkstoffe zurückgehalten, sondern auch die im Abwasser befindlichen organischen Stoffe teilweise anaerob abgebaut. Der abgesetzte Schlamm fault aus. Eine Ausfaulgrube allein sollte nur noch als Übergangslösung (mit behördlicher Zustimmung) bis zum Anschluss an das kommunale Abwassernetz eingesetzt werden oder als Vorklärung einer nachfolgenden vollbiologischen Kläranlage dienen. Ausfaulgruben bewirken zusätzlich zur Entfernung der absetzbaren Stoffe und Schwimmstoffe einen teilweisen Abbau der im Abwasser enthaltenen organischen Schmutzstoffe. Durch biologische Faulungsprozesse werden die abgeschiedenen organischen Stoffe in Biogas (Methan, Kohlendioxid etc.) umgewandelt. Dabei helfen sogenannte anaerobe Bakterien. Diese benötigen für den Stoffwechsel keinen freien Sauerstoff. Insgesamt wird damit das Schlammvolumen gegenüber dem einfachen Absetzen um den Anteil des ausgefaulten organischen Teiles reduziert ist. Das entstehende Faulgas führt zu Geruchsbelästigungen. Deshalb ist eine Be- und Entlüftung zu gewährleisten. Trotz anaerob biologischer Behandlung ist das gereinigte Wasser nicht vorflutfähig. Es darf nicht in ein Oberflächengewässer und erst recht nicht in das Grundwasser eingeleitet werden. Ausfaulgruben werden mit einem Nutzvolumen von 1.500 l/Einwohner bemessen und müssen ein Mindestvolumen von 6 m3 aufweisen. Biologischer Reinigungsfilter Er reduziert durch seine Filterwirkung die Anzahl der Schwebeteilchen am Ausgang der Anlage. Zusätzlich übernimmt er eine Sicherheitsfunktion bei Funktionsstörungen der Ausfaulgrube oder bei mangelhafter Wartung. Der biologische Reinigungsfilter vermeidet Ver stopfungen der nachgeschalteten Anlagenteile. Zwei verschiedene Wirkungsmechanismen laufen ab: 1. Physikalischer Effekt: Durch die Schwerkraft werden die abscheidbaren Leichtstoffe (Fette, Öle) und Sinkstoffe (Schlamm) vom Schmutzwasser getrennt. Emulgierte und sipergierte Inhaltsstoffe werden nicht oder nur geringfügig abgeschieden. Die Leichtstoffe schwimmen auf, sammeln sich an der Oberfläche und bilden dort eine geschlossende Schicht. Die schwereren Teile sedimentieren am Behälterboden. Entsorgung Die regelmäßige Entsorgung von Absetz-/Ausfaulgruben ist Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb. Absetzgruben sind nach Bedarf, mindestens jedoch einmal jährlich zu entleeren. Ausfaulgruben sind ebenfalls nach Bedarf, mindestens jedoch alle zwei Jahre zu entsorgen. Der zu entsorgende Schlamm ist organisch und bakteriell hochbelastet. Er stinkt und enthält Grobstoffe sowie Chemikalien. Eine umweltgerechte Entsorgung dieses Schlamms ist mit Hilfe sachkundiger Entsorgungsunternehmen vorzunehmen. Aufgaben des Betreibers Der Anlagenbetreiber ist für den sachgemäßen Betrieb, die regelmäßige Eigenkontrolle und die ordnungsgemäße Wartung der Kleinkläranlage zuständig. Desweiteren ist er gegenüber der Rechtsbehörde für die Erfüllung der wasserrechtlichen Auflagen und Bedingungen verantwortlich. Die Ergebnisse der Eigenkontrolle und die Wartung der Anlage sind in einem Betriebsbuch zu dokumentieren. Die Protokolle sind auf Verlangen der Behörde vorzuzeigen. Wartung Der biologische Reinigungsfilter sollte regelmäßig überprüft werden. Bei einer Verstopfung kann er entnommen und mit Hilfe eines Wasserstrahls gereinigt werden. Nimmt die Anzahl der Verstopfungen zu, so könnte das an einer Funktionsstörung bzw. mangelhaften Wartung der Ausfaulgrube liegen. 1.0 353 Kl ei nkl ä ran l a gen 2. Biologischer Effekt: In der Auffaulgrube entwickelt sich eine natürliche Gärung. Bakterien scheiden Enzyme aus, die den Schlamm und z.T. die Schwimmschicht ausfaulen lassen. Dabei wird das Schlammvolumen bzw. die Schwimmschicht reduziert. Allgemeines zum Thema Kleinkläranlagen Nenngrößen Gemäß DIN 4261-1:2002-12 sind Kleinkläranlagen nach dem Einwohnerwert (EW) [Summe aus Einwohnerzahl EZ + Einwohnergleichwert EGW*] zu bemessen. EW = EZ + EGW Der Einwohnerwert ist in Deutschland mit einem Volumen von 150 l je Einwohner anzusetzen: 1 EW = 150 l / Einwohnerwert pro Tag. Für die retrograde Berechnung der Nenngröße aus einem gegebenen Wasser- bzw. Abwasseranfall innerhalb eines gegebenen Zeitraumes einer Immobilie, ist demzufolge die Nenngröße wie folgt abzuleiten: Anfall Abwassermenge : Tage des Anfallzeitraumes : 150 l = EW * Der Einwohnergleichwert ist ein Äquivalenzmaß für die Verschmutzung aus vergleichbaren baulichen Einrichtungen, wie z.B. Bürohäuser, Campingplätze Gaststätten, Vereinshäuser, Sportplätze. Ausstattung KESSEL-typische Vorteile durch den Werkstoff Kunststoff Geringe Stromkosten 1 Inno-Clean Anlage, Reinigungseinheit vormontiert. Ein oder mehrere Behälter (je nach Ausführung), Leerrohran schluss ist in DN 150 vorgebohrt und mit Dichtung versehen. Viele zusätzliche Anbohrflächen für Zu-, Ablauf, Leerrohr und Entlüftung möglich. Variabel an die Ge geben heiten vor Ort anzupassen Mit integrierter Probenahme 1 Lippendichtung für Aufsatzstücke DN 600 1 Aufsatzstück (variabel, drehbar, neigbar) 1 Abdeckung Klasse A/B oder D 1 wartungsarmer Verdichter, Anschlusswert 230V, 80 W 1 Steuereinheit (entsprechend VDE 0113 Teil 1 und VBG4) programmiert für die entsprechende Anlagengröße, Vollautomatik mit Spar- und Urlaubsschaltung, wahlweise für Hand-und Automatikbetrieb, Betriebsstundenzähler und Störungsanzeige 1 Schwimmerschalter mit 15 Meter Kabel 1 Anschlusspaket mit 15 m Be lüft ungs schlauch für einen Abstand bis zu 12,5 m zwischen Be hälter und Steuerung/Verdichter 1 Wartungs- und Bedienungsanleitung Dichtigkeit: kein Einwachsen von Wurzelwerk,Grundwasserschutz Langlebigkeit: auch bei aggressiven Abwässern Bruchsicher: reduzierte Transport- und Baustellenrisiken Geringes Gewicht: Kostengünstiger Einbau, Vermeidung von Maschineneinsatz Abdeckung: teleskopisches Aufsatzstück für stufenlosen Höhenausgleich, Abdeckungen für Belastungsklassen B/D, kindersichere Abdeckung Berechnungsbeispiel: 0,110 KWh x 2 h/Tag x 365 Tage = 80,30 KWh (Verdichter) 0,010 KWh x 24 h/Tag x 365 Tage = 87,60 KWh (Steuerung) Kl ei nkl ä ra nl a gen Summe Verbrauch: = 167,90 KWh Bei Kosten von 0,25 €/KWh enspricht das 42 €/Jahr Diese Angaben gelten für eine EW 6 Anlage bei ständiger Bewohnung des Anwesens. Durch Spar- und Urlaubsbetrieb ist ein noch geringerer Verbrauch möglich! 354 1.0