Untersuchungen zum Vergleich von - Kleinkläranlagen

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UNIVERSITÄT ROSTOCK
Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät
Fachbereich Landeskultur und Umweltschutz
Institut für Umweltingenieurwesen
18059 Rostock; Satower Str. 48
Diplomarbeit
zum Thema
Untersuchungen zum Vergleich von
Kleinkläranlagensystemen
eingereicht von:
Sebastian Lenz
am 14.06.04
geboren am:
27.08.75
in Osterburg
an der
Universität Rostock
Agrarwissenschaftliche Fakultät
Fachbereich Landeskultur und Umweltschutz
Institut für Umweltingenieurwesen
Betreuer:
Dr.- Ing. Matthias Barjenbruch
Dipl. Ing. Dania Al Jiroudi
Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. habil Hartmut Eckstädt
Inhaltsverzeichnis
I
Inhaltsverzeichnis:
Inhaltsverzeichnis:...................................................................................................................................I
Abkürzungsverzeichnis: ....................................................................................................................... IV
Tabellenverzeichnis: ........................................................................................................................... VII
Bildverzeichnis: ..................................................................................................................................... X
0. Kurzzusammenfassung: ..................................................................................................................... 1
abstract:................................................................................................................................................... 2
1. Einleitung............................................................................................................................................ 3
2. Grundlagen der Abwasserbehandlung .............................................................................................. 5
2.1 Beschaffenheit kommunaler Abwässer...................................................................................... 5
2.2 Abbau organischer Kohlenstoffverbindungen unter aeroben Bedingungen ......................... 8
2.3 Stickstoffelimination................................................................................................................... 9
2.3.1 Ammonifikation...................................................................................................................... 9
2.3.2 Nitrifikation .......................................................................................................................... 10
2.3.3 Denitrifikation ...................................................................................................................... 11
2.4 Phosphateliminierung ............................................................................................................... 12
2.5 Kleinkläranlagen ....................................................................................................................... 13
2.5.1 Reinigungsanforderungen an Kleinkläranlagen................................................................. 16
2.5.2 Einflüsse auf die Reinigungsleistung..................................................................................... 17
3. Durchgeführte Untersuchungen...................................................................................................... 18
3.1 Aufbau und Funktion des Versuchfeldes ................................................................................ 18
3.2 Versuchsprogramm ................................................................................................................... 22
3.3 Abwasserrelevante Parameter und ihre Analyse.................................................................... 24
3.4 Beschickung der Anlagen.......................................................................................................... 29
4. Aufbau und Funktion der eingebauten Kleinkläranlagen ............................................................. 36
4.1 Belüftetes Festbett der Firma Uponor – Typ: Uponor 3K Plus ............................................ 36
4.2 SBR Anlage der Firma Rotaria vom Typ „Klärmeister 6“ ................................................... 41
4.3 Tropfkörperanlage der Firma Hass & Hatje vom Typ „ Multi-Kompakt“......................... 46
4.4 Rotationstauchkörper der Firma IBB vom Typ RTK-HB .................................................... 51
4.5 Subterra Pflanzenkläranlage der Firma Krüger.................................................................... 55
4.6 Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage der Firma Wehde ......................................... 60
Inhaltsverzeichnis
II
5. Reinigungsleistung ........................................................................................................................... 62
5.1 Ergebnisse der Messungen........................................................................................................ 62
5.2 Temperaturabhängigkeit der Reinigungsleistung .................................................................. 72
5.3 Temperatureinfluss auf die BSB-Abnahme ............................................................................ 73
5.4 Temperatureinfluss auf die Nitrifikation ................................................................................ 75
5.5 Temperatureinfluss auf die Denitrifikation ............................................................................ 76
5.6 Abbauleistung in Abhängigkeit der Raum- bzw. Flächenbelastung..................................... 77
5.7 Abscheideleistung von Mehrkammerabsetzgruben ............................................................... 78
5.8 Untersuchung der Anwendbarkeit der vorgestellten Ansätze auf die 6 untersuchten KKA
........................................................................................................................................................... 80
5.8.1 Zusammenhang zwischen Temperatur und Abbauleistung .................................................. 80
5.8.2 Zusammenhang zwischen Raum-/Flächenbelastung und Raum-/Flächenabbauleistung ..... 87
6.Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen ...................................................................................... 100
6.1 Leistungsvergleich der untersuchten Kleinkläranlagen mit Literaturdaten ..................... 100
6.2 Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen mittels Prüfberichten........................................ 102
6.3 Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen mit Praxisdaten ................................................. 104
7. Sonstige Erfahrungen .................................................................................................................... 110
7.1 Badewannenversuch................................................................................................................ 110
7.1.1 Badewannenversuch beim belüfteten Festbett.................................................................... 110
7.1.2 Badewannenversuch bei der SBR- Anlage......................................................................... 111
7.1.3 Badewannenversuch beim Tropfkörper.............................................................................. 111
7.1.4 Badewannenversuch beim Rotationstauchkörper............................................................... 112
7.1.5 Badewannenversuch beim vertikal durchströmten Pflanzenbett ........................................ 113
7.1.6 Badewannenversuch beim horizontal durchströmten Pflanzenbett .................................... 113
7.2 Tagesganglinie der Ablaufkonzentration ausgewählter Parameter ................................... 114
7.2.1 Tagesganglinie der Festbettanlage...................................................................................... 114
7.2.2 Tagesganglinie der SBR- Anlage ....................................................................................... 115
7.2.3 Tagesganglinie des Tropfkörper ......................................................................................... 115
7.2.4 Tagesganglinie des Rotationstauchkörper .......................................................................... 116
7.2.5 Tagesganglinie der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage......................................... 117
7.2.6 Tagesganglinie der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage ..................................... 118
7.3 Intensivbeprobung der Anlagen............................................................................................. 119
7.3.1 Intensivbeprobung der Festbettanlage ................................................................................ 119
7.3.2 Intensivbeprobung der SBR-Anlage................................................................................... 121
7.3.3 Intensivbeprobung des Tropfkörper ................................................................................... 122
7.3.4 Intensivbeprobung des Rotationstauchkörper..................................................................... 123
7.3.5 Intensivbeprobung des vertikal durchströmten Pflanzenbettes .......................................... 124
7.3.6 Intensivbeprobung des horizontal durchströmten Pflanzenbettes ...................................... 125
Inhaltsverzeichnis
III
7.4 Energieverbrauch der eingebauten Anlagen......................................................................... 126
7.5 Wartung, Betrieb und Betriebsprobleme .............................................................................. 129
7.5.1 Belüftetes Festbett .............................................................................................................. 129
7.5.2 SBR-Anlage........................................................................................................................ 130
7.5.3 Tropfkörper......................................................................................................................... 130
7.5.4 Rotationstauchkörper.......................................................................................................... 131
7.5.5 Vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage.......................................................................... 131
7.5.6 Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage...................................................................... 132
8. Zusammenfassung: ........................................................................................................................ 133
Literatur:............................................................................................................................................. 136
Anhang: .............................................................................................................................................. 140
Abkürzungsverzeichnis
IV
Abkürzungsverzeichnis:
α´
Temperaturkoeffizient
AE
[m²/E]
spezifische Oberfläche
AFS
[mg/l]
abfiltrierbare Stoffe
ATV
Abwassertechnische Vereinigung
AS
[ml/l]
BR
[g/(m³*d]
absetzbare Stoffe
BSB5-Raumbelastung
BSBn
[mg/l]
Biochemischer Sauerstoffbedarf nach n Tagen
C
[mg/l]
Kohlenstoff
CO2
[mg/l]
Kohlenstoffdioxid
CSB
[mg/l]
Chemischer Sauerstoffbedarf
CSBfil
[mg/l]
Chemischer Sauerstoffbedarf der membranfiltrierten Probe
DBR,N(T)
[kgNH4N/m³*d] Nitrifikationsleistung in Abhängigkeit der Temperatur
DiBt
Deutsches Institut für Bautechnik
DIN EN
Europäische Norm
DM
Dorf Mecklenburg
DN
Nenndurchmesser
EPA
Environmental Protection Agency
EW
Einwohner
EPD
Ethylpropylendumeurkautschuk
EPS
extrazelluläre polymere Substanzen
et al.
und andere
F(x)
[m²]
Bewuchsfläche
FA
Filteranlage
Fa.
Firma
FB
Tauchkörperanlage mit ständig getauchten Festbett
GK
Größenklasse
GOK
Geländeoberkante
Ȍ
Temperaturkoeffizient
IEUT
Institut für Energie-und Umwelttechnik, Rostock
IDM
Induktiver Durchflußmesser
KA
Kläranlage
KA
Kombinationsanlage
kf
[m/s]
Durchlässigkeitswert
KG
Kanalgrundleitung
KKA
Kleinkläranlage
KKA-VwV
Kleinkläranlagen- Verwaltungsvorschrift
K2Cr2O7
[mg/l]
Kaliumdichromat
V
kT
Abbaugeschwindigkeit der organischen Stoffe bei der Temperatur T
KTSW
Institut für Kulturtechnik und Siedlungswasserwirtschaft, Rostock
KW
Klarwasser
MA
Membranbelebungsanlage
Me
Metall
MKG
Mehrkammergrube
MP
Mischprobe
nbT
prozentuale BSB- Abnahme bei Temperatur T
N
[mg/l]
Stickstoff
Nanorg.
[mg/l]
anorganischer oder mineralisch gebundener Stickstoff
Norg.
[mg/l]
organischer-Stickstoff
NH4-N
[mg/l]
Ammonium
NH2-N
[mg/l]
Nitrit-Stickstoff
NH3-N
[mg/l]
Nitrat-Stickstoff
NK
Nachklärung
NTH
Nitrifikationshemmstoff
[mg/l]
O2
OV
OB
P
Sauerstoffgehalt
[kg O2/24h] spezifischer Sauerstoffbedarf
[kg O2/h]
[mg/l]
Sättigungsdefizit
Phosphor
PE
Polyethylen
PKA
Pflanzenkläranlage
PO4-P
[mg/l]
Ortho-Phoshat
prEN
europäische Vornorm
PS
Probeschacht
qA
[m/h]
Oberflächenbeschickung
Qd
[m³/d]
Tageszufluß
QR
[m³/d]
Rücklaufmenge (Rezirkulation)
QR,d
[m³/d]
tägliche Rücklaufmenge
Qs
[m³/d]
Rücklaufmenge (Schlamm)
R
Referenz
RTK
Rotationstauchkörper
SB
Tauchkörperanlage mit ständig getauchten Schwebebett
SBR
Sequencing batch reactor
SP
Stichprobe
*
SP
Schlammspiegel
SPS
Speicherprogrammierbare Steuerung
T
TK
[°C]
Temperatur
Tropfkörper
VI
TKN
[mg/l]
Gesamt-Kjeldahlstickstoff
TN
[mg/l]
Gesamt-Stickstoff
TS
[g/l]
Trockensubstanzgehalt
tv
[h]
Aufenthaltszeit
ÜSS
V
Überschussschlamm
[m³]
Volumen
VA
VOEST- Alpine, Hersteller von rostfreiem Stahl
VF
Versuchsfeld
VK
Vorklärung
VSP
Vorspeicher
ZV
Zweckverband
Tabellenverzeichnis
VII
Tabellenverzeichnis:
Tabelle 1: Zusammensetzung häuslichen Abwassers (IMHOFF, 1999).................................................... 5
Tabelle 2: Einwohnerspezifische Frachten in g/(E*d) nach ATV-A 131................................................ 5
Tabelle 3: Konzentration im Rohabwasser (Vergleich ATV-Standartwerte und verschiedene
Erhebungen)..................................................................................................................... 6
Tabelle 4: Mindestanforderungen der Abwasserverordnung , Anhang 1, für GK 1.............................. 16
Tabelle 5: Europäische Kleinkläranlagennorm prEN 12566................................................................. 22
Tabelle 6: Zeitplan für die Kleinkläranlagen-Prüfung nach prEN 12566-3 (2003)............................... 22
Tabelle 7: Untersuchungsprogamm des Versuchsfeldes Dorf Mecklenburg ........................................ 23
Tabelle 8: Zusammensetzung der täglichen Abflussmenge hinsichtlich ihrer Herkunft....................... 29
Tabelle 9: zeitliche Verteilung des Schmutzwasseraufkommens ( verändert nach RETZLAFF, 2003)30
Tabelle 10:Beschickungsplan ................................................................................................................ 31
Tabelle 11:Beschickungsmengen der einzelnen Anlagen ..................................................................... 33
Tabelle 12: Berechnung der Schmutzfracht und korrigierter Zulaufmenge (AL JIROUDI, 2004)....... 33
Tabelle 13: nach Frachtberechnung korrigierter Beschickungsplan...................................................... 34
Tabelle 14: Vergleich der abwassertechnischen Berechnung zur Zulassung und Ist-Zustand des
belüfteten Festbettes....................................................................................................... 39
Tabelle 15: Vergleich der abwassertechnischen Berechnung zur Zulassung und Ist-Zustand der SBRAnlage............................................................................................................................ 45
Tabelle 16: Vergleich der abwassertechnischen Berechnung zur Zulassung und des Ist-Zustandes des
Tropfkörpers .................................................................................................................. 50
Scheibentauchkörpers .................................................................................................... 54
Tabelle 18:Vergleich der Analysedaten aus Stichprobe und Mischprobe............................................. 62
Tabelle 19: mittlere Zulaufkonzentrationen in Abhängigkeit der Untersuchungsphase ....................... 63
Tabelle 20: Vergleich der CSB-Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen (Mittelwert
....................................................................................................................................... 65
Tabelle 21: Vergleich der BSB5-Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen ............. 66
Tabelle 22: Vergleich der NH4-N-Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen........... 67
Tabelle 23: mittlere Abbauleistungen Denitrifikation und N ges. der untersuchten KKA in................ 68
Tabelle 24: Vergleich der Pges. -Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen............... 69
Tabelle 25: Koeffizient α´ nach Reinigungsart (nach GAID, 1984) .................................................... 73
Tabelle 26: Temperaturkoeffizienten in Abhängigkeit von der BSB-Abnahme (nach CHEUNG, 1981)
....................................................................................................................................... 73
Tabelle 27: Ablaufwerte in der Abhängigkeit von der Temperatur und der Flächenbelastung (nach... 74
Tabelle 28: Wachstumsraten der Nitrifikanten (nach NOVAK und SVARDAL, 1989) ...................... 75
Tabelle 29: zulässige Belastungen bei Kleinkläranlagen ...................................................................... 77
Tabelle 30: Leistungsbereiche von Mehrkammergruben ...................................................................... 78
Tabelle 31: CSB Abscheideleistung in Abhängigkeit der Vorklärungsvariante ................................... 79
Tabelle 32: Abminderungsfaktoren des BSB5 und CSB zur Frachtbemessung .................................... 79
Tabelle 33: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, Festbett ........ 82
Tabelle 34: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, SBR-Anlage. 83
Tabelle 35: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, Tropfkörper.. 84
Tabellenverzeichnis
VIII
Tabelle 36: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, RTK ............. 85
Tabelle 37: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, vert. PKA..... 85
Tabelle 38: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, hor. PKA...... 86
Tabelle 39: Mittel-, Median und 60%- Perzentilwerte der CSB-, BSB5- und NH4-N-Ablaufwerte in
Abhängigkeit der Verfahren (nach FLASCHE, 2002)................................................. 102
Tabelle 40: Mittelwerte und 85 %-Werte der Unterschreitungshäufigkeit aus der bauaufsichtlichen
Zulassung geprüfter Kleinkläranlagenverfahren (nach BARJENBRUCH & AL
JIROUDI, 2003)........................................................................................................... 103
Tabelle 41: Mittelwerte des CSB und BSB5, ermittelt aus Überwachungsdaten in Abhängigkeit des
Anlagentyps (zusammengefasst aus FLASCHE, 2002 und HOHEISEL, 2000; zit. in
BARJENBRUCH & Al JIROUDI, 2004).................................................................... 104
Tabelle 42: anlagenbezogene Reinigungsergebnisse der untersuchten Anlagen von MÜLLER (1991)
..................................................................................................................................... 105
Tabelle 43: Ablaufwerte der Anlagen unter Einhaltung der notwendigen Betriebsbedingungen von 106
Tabelle 44: Ergebnisse des Badewannenversuchs bei der Festbettanlage........................................... 110
Tabelle 45: Ergebnisse des Badewannenversuchs beim Tropfkörper ................................................. 111
Tabelle 46: Ergebnisse des Badewannenversuchs beim Scheibentauchkörper ................................... 112
Tabelle 47: Mischproben beim Festbett .............................................................................................. 114
Tabelle 48: Stichprobe beim Festbett .................................................................................................. 115
Tabelle 49: Mischprobe beim Tropfkörper.......................................................................................... 115
Tabelle 50: Stichprobe beim Tropfkörper ........................................................................................... 115
Tabelle 51: Mischprobe des Scheibentauchkörpers ............................................................................ 116
Tabelle 52: SP des Scheibentauchkörpers ........................................................................................... 116
Tabelle 53: Mischprobe der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage ............................................ 117
Tabelle 54: Stichprobe der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage.............................................. 117
Tabelle 55: Mischprobe der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage ........................................ 118
Tabelle 56: SP der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage........................................................... 118
Tabelle 57: Ergebnisse der Intensivbeprobung des Festbettes ............................................................ 120
Tabelle 58: Ergebnisse der Intensivbeprobung der SBR-Anlage ........................................................ 121
Tabelle 59: Ergebnisse der Intensivbeprobung des Tropfkörper......................................................... 122
Tabelle 60: Ergebnisse der Intensivbeprobung des Scheibentauchkörper........................................... 123
Tabelle 61: Ergebnisse der Intensivbeprobung des vertikal durchströmten Pflanzenbettes................ 124
Tabelle 62: Ergebnisse der Intensivbeprobung des horizontal durchströmten Pflanzenbettes............ 125
Tabelle 63: Vergleich der Energieverbräuche der KKA in Dorf Mecklenburg................................... 126
Tabelle 64: Berechnete Zulauffrachten zur Bestimmung der Kolmationsanfälligkeit ........................ 132
Abbildungsverzeichnis
IX
Abbildungsverzeichnis:
Abbildung 1: Dispersität von Abwasserinhaltsstoffen (NEITZEL & ISKE, 1998) .................................... 6
Abbildung 2: Schema des vollständigen aeroben Abbaus von Glucose.................................................. 8
Abbildung 3: bauaufsichtlich vorgeschriebener Weg zum Nachweis der Verwendbarkeit .................. 14
Abbildung 4: Übersicht über Kleinkläranlagen-Verfahrensvarianten (nach FLASCHE, 2002) ........... 15
Abbildung 5: Aufbauschema des Versuchfeldes................................................................................... 18
Abbildung 6: Stickstoffverbindungen ................................................................................................... 26
Abbildung 7: Beschickungsmengen in Abhängigkeit der Zeit.............................................................. 32
Abbildung 8: Zuflussganglinie .............................................................................................................. 32
Abbildung 9: korrigierte Beschickungsmengen in Abhängigkeit der Zeit ............................................ 35
Abbildung 10: korrigierte Zuflussganglinien im Verlauf eines Tages .................................................. 35
Abbildung 11: Behälter der Firma Uponor............................................................................................ 36
Abbildung 12: Festbettkörper................................................................................................................ 37
Abbildung 13:Aufbau SBR-Anlage....................................................................................................... 41
Abbildung 14:Aufbau des Tropfkörpers................................................................................................ 47
Abbildung 15: Aufbau der Scheibentauchkörperanlage........................................................................ 53
Abbildung 16: Aufbau des vertikal durchströmten Bodenfilters........................................................... 58
Abbildung 17:Aufbau des horizontal durchströmten Pflanzenbettes .................................................... 61
Abbildung 18: CSB-Unterschreitungshäufigkeit der untersuchten KKA.............................................. 70
Abbildung 19: NH4-N-Unterschreitungshäufigkeit der untersuchten KKA.......................................... 71
Abbildung 20: Vergleich der gemessenen und der nach der Van´t Hoff-Arrhenius-Gleichung
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, Festbett................................................ 81
berechneten Flächenabbauleistungen für den BSB5, Festbett........................................ 81
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, Festbett ............................................ 82
Abbildung 23: Lineare Beziehung zwischen CSB-Flächenbelastung [g/m²*d] und CSB-Abbauleistung
[g/m²*d], Festbett........................................................................................................... 87
Abbildung 24: Lineare Beziehung zwischen BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d] und BSB5Abbauleistung [g/m²*d], Festbett................................................................................... 88
Abbildung 25: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-N Abbauleistung [g/m²*d], Festbett................................................................................... 89
Abbildung 26: Lineare Beziehung zwischen CSB-Raumbelastung [g/m³*d] und CSB-Abbauleistung
[g/m³*d], SBR-Anlage ................................................................................................... 90
Abbildung 27: Lineare Beziehung zwischen BSB5-Raumbelastung [g/m³*d] und BSB5-Abbauleistung
[g/m³*d], SBR-Anlage ................................................................................................... 90
Abbildung 28: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m³*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m³*d], SBR-Anlage........................................................................... 91
[g/m³*d], Tropfkörper.................................................................................................... 92
[g/m³*d], Tropfkörper.................................................................................................... 93
Abbildungsverzeichnis
X
Abbildung 31: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Raumbelastung [g/m³*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m³*d], Tropfkörper............................................................................ 93
[g/m²*d], RTK ............................................................................................................... 94
Abbildung 33: Lineare Beziehung zwischen BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d] und BSB5Abbauleistung [g/m²*d], RTK ....................................................................................... 95
Abbildung 34: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m²*d], RTK ....................................................................................... 95
[g/m²*d], vert. PKA ....................................................................................................... 96
Abbildung 36: Lineare Beziehung zwischen BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d] und BSB5Abbauleistung [g/m²*d], vert. PKA ............................................................................... 97
Abbildung 37: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m²*d], vert. PKA ............................................................................... 97
[g/m²*d], hor. PKA ........................................................................................................ 98
Abbildung 39: Lineare Beziehung zwischen BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d] und BSB5Abbauleistung [g/m²*d], hor. PKA................................................................................ 99
Abbildung 40: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-N Abbauleistung [g/m²*d], hor. PKA................................................................................ 99
Abbildung 41: Variationsbreite der mittleren CSB- Ablaufkonzentration anhand von ...................... 100
Abbildung 42: Vergleich der Variationsbreite der mittleren CSB-Ablaufwerte verschiedener .......... 107
Abbildung 43: Reinigungsprofil des belüfteten Festbettes.................................................................. 120
Abbildung 44: Reinigungsprofil der SBR-Anlage .............................................................................. 121
Abbildung 45: Reinigungsprofil des Tropfkörper ............................................................................... 122
Abbildung 46: Reinigungsprofil des Scheibentauchkörper................................................................. 124
Abbildung 47: Reinigungsprofil des vertikal durchströmten Pflanzenbettes ...................................... 124
Abbildung 48: Reinigungsprofil des horizontal durchströmten Pflanzenbettes .................................. 125
Abbildung 49: Energiebedarf der KKA auf dem VF in Dorf Mecklenburg im Vergleich zu anderen
Erhebungen .................................................................................................................. 127
Abbildung 50: Energiekosten der KKA .............................................................................................. 128
Bildverzeichnis:
Bild 1: Zu- Ablaufmessstrecke .............................................................................................................. 19
Bild 2: Beschickungspumpe und pneumatische Ventile mit Kompressor............................................. 20
Bild 3: Bau des Versuchsfeldes ............................................................................................................. 20
Bild 4: Schaltschrank............................................................................................................................. 21
Bild 5: Blick in die SBR-Anlage ........................................................................................................... 44
Bild 6: Verteilergerinne, Tropfkörpermaterial und Pumpenschacht ..................................................... 47
Bild 7: Aufbau und Anordnung der Scheibentauchkörper .................................................................... 52
Bild 8: Beschickungs- und Kontrollschacht ......................................................................................... 58
Bild 9: Steuereinrichtung....................................................................................................................... 59
Bild 10: Bewuchs der PKA ................................................................................................................... 59
Bild 11: Bewuchs der horizontal durchströmten PKA .......................................................................... 61
Kurzzusammenfassung
1
0. Kurzzusammenfassung:
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Prüfung von Kleinkläranlagen, bezüglich ihrer
potenziellen Reinigungsleistung und betrieblichen Besonderheiten.
Kleinkläranlagen sind gemäß DIN 4261 Anlagen zur Behandlung und Einleitung des im
Trennverfahren erfassten häuslichen Schmutzwassers aus einzelnen oder mehreren Gebäuden mit
einem Schmutzwasseranfall von ≤ 8 m³/d entsprechend etwa 50 EW.
Berechnungen von OTTO (2000) gehen davon aus, dass 1996 ca. 9,5 Prozent der Gesamtbevölkerung
der Bundesrepublik an Kleinkläranlagen angeschlossen waren. Der auf die Gesamt-CSB-Emission
bezogene Anteil der Abwasserbeseitigungsanlagen lag aber bei 44 Prozent und macht die
Bedeutsamkeit der dezentralen Abwasserreinigung deutlich.
Eine Vielzahl von Studien beschäftigten sich mit der Untersuchung der Reinigungsleistung
verschiedener Kleinkläranlagensysteme. Aufgrund der jeweils spezifischen Randbedingungen
(Abwassermenge und -beschaffenheit, Schwankung –Temperatur –Auslastung –Baujahr und
Entwicklungsstand des Anlagentyps und vor allem Betrieb und Wartung) ist die Vergleichbarkeit von
Betriebsergebnissen jedoch problematisch (BARJENBRUCH & AL JIROUDI, 2004). Auf dem
Versuchs- und Demonstrationsfeld Dorf Mecklenburg können nun erstmals alle zu prüfenden Anlagen
mit der gleichen Abwasserqualität und anlagenspezifischer Quantität beschickt werden.
Für die Untersuchungen auf dem VF DM standen vier technische und zwei naturnahe
Abwasserbehandlungsanlagen zur Verfügung. Bei den technischen Anlagen handelt es sich um ein
getauchtes Festbett, eine SBR-Anlage, einen Tropfkörper sowie einen Rotationstauchkörper. Bei den
naturnahen Verfahren konnten eine vertikal durchströmte sowie eine horizontal durchströmte
Pflanzenkläranlage untersucht werden.
In Anlehnung an die Vorgaben der DIN 4261 Teil 2 (Kapitel 7) und der prEN 12566 Teil 3 wurde ein
Untersuchungsprogramm erarbeitet und durchgeführt, um das Leistungsvermögen der auf dem
Versuchsfeld befindlichen Kleinkläranlagen zu prüfen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden zunächst Grundlagen der Abwasserreinigung
beschrieben. Weiterhin wird auf die Besonderheiten der Abwasserbehandlung durch Kleinkläranlagen
hingewiesen. Im Kapitel 3 wird der technische Aufbau des Versuchsfeldes erläutert sowie Aussagen
zur Zulaufkonzentration und -verteilung getroffen.
Das Kapitel 4 befasst sich mit der Beschreibung der untersuchten Anlagen sowie einer Kontrolle der
Bemessungsansätze.
In einem weiteren Kapitel werden die Analyseergebnisse der Untersuchungen ausgewertet und
diskutiert. Außerdem werden die Reinigungsleistungen der KKA auf ihre Abhängigkeit von
Temperatur und Belastung geprüft.
Im Kapitel 6 werden die ermittelten Betriebsergebnisse und Erfahrungen mit Angaben aus der
Literatur und Praxis verglichen.
Zusätzliche Untersuchungen und Betriebserfahrungen werden in einem abschließenden Kapitel
zusammengefasst und ausgewertet. Dies umfasst im einzelnen Untersuchungen zum Verhalten bei
hydraulischer Überlastung, Vergleiche zwischen Stich- und Mischproben, Intensivbeprobungen der
Anlagen, Berechnungen zum spezifischen Energiebedarf und abschließend eine Zusammenstellung
von Betriebsproblemen und durchgeführten Wartungen.
abstract
2
abstract:
This thesis deals with the investigation of small wastewater treatment plants and takes into
consideration their potential treatment performance and their specific features with regard to
operation.
Small wastewater treatment plants are, according to DIN 4261, facilities for treatment and discharge of
domestic wastewater from one or more buildings in which the daily wastewater amounts up to 8 m³.
This equals the quantity of wastewater produced by approximately 50 inhabitants. Previous to
collection, the wastewater undergoes separate treatment.
On the basis of his calculations, OTTO (2000) claims that approx. 9,5 % of the entire population of the
FRG are connected to small wastewater treatment plants. With regard to the total emission of COD,
the proportion of wastewater treatment facilities, however, amounts to 44%. This highlights the
importance of decentralized wastewater treatment.
Numerous studies deal with the investigation of the efficiency of different systems of small
wastewater treatment plants. Due to the specific performance parameters in each case (quantity of
wastewater, quality, fluctuation, temperature, average plant utilization, year of construction and level
of development of a specific type of facility and, most importantly of all, operation and maintenance)
it proves to be problematic, however, to directly compare the individual results (BARJENBBRUCH &
AL JIROUDI, 2004). On the field “Dorf Mecklenburg”, designated for experimentation and
demonstration, it is now for the first time possible to provide all facilities that are to be investigated
with wastewater of the same quality and in the quantity appropriate for each facility.
Four technical and two near-natural wastewater treatment facilities could be utilized for the
investigations on the testing-ground “Dorf Mecklenburg”. The technical facilities were an immersed
fixed bed, a SBR facility, a trickling filter and a rotating biological contactor. As near-natural facilities
two different purification systems using plants could be investigated. The wastewater flew through one
of them vertically, through the other one horizontally.
On the basis of the requirements of the DIN 4261 (part 2, chapter 7) and the prEN 12566 (part3), a
research programme was designed in order to investigate the efficiency of the small wastewater
treatment plants situated on the testing-ground.
This thesis begins with a description of the fundamentals of wastewater treatment. Then it draws
attention to the specific features of wastewater treatment in small wastewater treatment plants. In
chapter 3 the technical structure of the testing-ground is clarified. Furthermore, statements with regard
to influent concentration and influent distribution are made. Chapter 4 provides a description of the
facilities which were to be investigated as well as a re-examination of the models for calculation.
Chapter 5 contains an assessment and a discussion of the results of the analysis carried out as part of
the investigation. In addition to that, the efficiency of treatment of the small wastewater treatment
plants is investigated with regard to its dependence on temperature and on rate of utilization.
The next chapter presents a comparison of the experiences and findings as to the operation of the small
wastewater treatment plants with information given in the literature and accounts of actual operation
experience. The final chapter contains a summary and an evaluation of additional investigations and
operation experiences. This includes investigations of the performance in case of hydraulic overload,
comparisons of random samples with composite samples, intensive sampling of the facilities,
calculations of the specific energy requirements and, finally, a survey of operation problems and
maintenance.
Einleitung
3
1. Einleitung
Die Besonderheiten des ländlichen Raumes erfordern an dessen spezifische Rahmenbedingungen und
Potenziale angepasste Abwasserlösungen. Geringe Bevölkerungsdichte, kleine Ortschaften oder
Einzelgehöfte machen eine zentrale Abwasserreinigung aus ökonomischer Sicht in vielen Fällen
unvertretbar.
In Mecklenburg-Vorpommern werden langfristig zwischen 10-15 Prozent der Bevölkerung nicht an
eine zentrale Abwasserbehandlungsanlage angeschlossen. Im Bereich des Zweckverbandes Wismar
betrifft dies allein mehr als 1500 Einwohner.
Für den betroffenen Personenkreis besteht die Möglichkeit, sein Abwasser durch dezentrale
Einzelkläranlagen zu reinigen.
Da bei den dezentralen Einzelkläranlagen in Abhängigkeit ihrer Aufgabe verschiedenste Technologien
zur Anwendung kommen können, sah sich der Zweckverband Wismar in der Informationspflicht
gegenüber den betroffenen Bürgern.
Durch den Gedanken der Fachhochschule Wismar, ein Prüffeld für die Erlangung der „allgemeinen
bauaufsichtlichen Zulassung“ für Kleinkläranlagen zu bauen, fanden sich zwei Partner mit ähnlichen
Interessen.
Durch die Kontaktaufnahme der Fachhochschule Wismar mit dem Abwasserzweckverband Wismar
wurde dieser Gedanke ausgebaut und man entschloss sich, diese Anlage nicht nur zu Prüfzwecken zu
errichten, sondern diese soweit auszubauen, dass die Möglichkeit besteht, potentielle Betreiber von
Kleinkläranlagen bezüglich der möglichen Verfahren bzw. der den spezifischen Anforderungen
angepassten Variante zu informieren.
Durch die finanzielle Unterstützung des Umweltministeriums des Landes Mecklenburg-Vorpommern
konnte dieses Projekt im Sommer 2002 realisiert werden und bietet seit dem 14. Oktober 2002
folgende Möglichkeiten:
•
•
•
Information und Beratung von Bürgern und KKA- Betreibern
Schulung von Wartungspersonal für Kleinkläranlagen
Nutzung der Anlagen für Lehre und Forschung
Seit dem Tag der Inbetriebnahme der Anlage bis zum Ende des Jahres 2003 waren mehr als 1000
Besucher auf dieser Anlage zu Gast und haben sich über die verschiedenen Technologien bezüglich
der Abwasserreinigung mittels Kleinkläranlagen informiert. Besonders werteneutrale Beratung und
fachliche Kompetenz der beratenden Mitarbeiter des Zweckverbandes führten dieses Projekt zum
Erfolg und sollten Grund dafür sein, dieses Konzept in bewährter Form fortzuführen.
In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse der auf dem Kleinkläranlagen - Demonstrationsund Versuchsfeld Dorf Mecklenburg durchgeführten Untersuchungen beschrieben und ausgewertet.
.
Einleitung
Zielsetzung der vorliegenden Arbeit:
-
-
Aufstellung und Durchführung des Messprogramms in Anlehnung an die Vorgaben der
prEN- 12566 Teil 3
Begleitung des Anlagenbetriebes
Beschreibung der Kleinkläranlagensysteme
Auswertung der Reinigungsleistung in Abhängigkeit zur Temperatur und Belastung
Vergleich der Ergebnisse vor dem Hintergrund der Literatur
Ermittlung des Energieverbrauches der einzelnen Kleinkläranlagensysteme
Beschreibung anlagenspezifischer Betriebserfahrungen
4
Grundlagen der Abwasserbehandlung
5
2. Grundlagen der Abwasserbehandlung
2.1 Beschaffenheit kommunaler Abwässer
Unter Abwasser versteht man nach der Definition der DIN 4045 „durch Gebrauch verändertes
abfließendes Wasser und jedes in die Kanalisation gelangtes Wasser“.
Kommunales Abwasser besteht vorwiegend aus den Abflüssen der Haushaltungen, Büros und
kleingewerblicher Betriebe, dem gewerblichen Schmutzwasser und dem Fremdwasser, das an
undichten Stellen in die Kanalisation gelangt (BEVER et al., 1995).
Nach der chemischen Beschaffenheit werden feste, flüssige und gasförmige anorganische und
organische Stoffe unterschieden, die zum einen in gelöster und zum anderen in ungelöster Form
vorliegen, wobei rund zwei Drittel der ungelösten Substanz als sedimentierbar gelten (siehe dazu
Tabelle 1).
Die einwohnerspezifischen Schmutzfrachten für die Bemessung einstufiger Belebungsanlagen werden
im ATV - A 131 dargestellt und sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Für die Bemessung wird im
allgemeinen nach der DIN 4261 Teil 1 ein Schmutzwasseranfall von 150 l/(E*d) angenommen. Auch
die ATV- A 118 (1998) gibt einen täglichen Abwasseranfall von 150 l/(E*d) an. Auf die summarische
Zusammensetzung dieses Wertes wird im Kapitel 3.4 mit Tabelle 10 noch detaillierter eingegangen.
Tabelle 1: Zusammensetzung häuslichen Abwassers (IMHOFF, 1999)
Parameter [g/(E*d)]
mineralisch
organisch
gesamt
BSB5
Absetzbare Stoffe
20
30
50
20
Nicht absetzbare Schwebstoffe
5
10
15
10
Gelöste Stoffe
75
50
125
30
Zusammen
100
90
190
60
Tabelle 2: Einwohnerspezifische Frachten in g/(E*d) nach ATV-A 131
Parameter
BSB5 [g/(E*d)]
CSB [g/(E*d)]
TS [g/(E*d)]
TKN [g/(E*d)]
P [g/(E*d)]
Rohabwasser
60
120
70
11
1,8
Die Konzentration und die Fracht der Abwasserinhaltsstoffe sind von zahlreichen Randbedingungen
abhängig. Entscheidend sind die Anteile und die Beschaffenheit des Regen-, Schmutz- und
Fremdwassers. Die Zusammensetzung des häuslichen Schmutzwassers ist weitestgehend von den
Lebensgewohnheiten abhängig.
Die im Rohabwasser enthaltenen Konzentrationen von BSB5, CSB, TS, N, und P können der
folgenden Tabelle 3 entnommen werden. Dabei zeigen sich hinsichtlich der Konzentrationen
erhebliche Unterschiede, was auf die bereits genannten Gründe zurückzuführen ist.
6
Tabelle 3: Konzentration im Rohabwasser (Vergleich ATV-Standartwerte und verschiedene Erhebungen)
Parameter [mg/l]
Rohabwasser1)
Barjenbruch u. Eckstädt
Erhebung ATV-DVWK
Nord-Ost
KKA im Bereich
Nord-Ost
prEN 12566-3 (2003)
BSB5[mg/l]
400
600
CSB [mg/l]
800
1295
TSo [mg/l]
466
n.b.
N [mg/l]
73
822)
P [mg/l]
12
17
533
1085
n.b.
104
18
205
511
n.b.
642)
n.b.
300-1000
385-565
25-75
5-15
150-450
1)
2)
( Konzentration berechnet mit 150 l/(E*d); nur NH4-N; n.b.-nicht bestimmt)
Abwasserinhaltsstoffe liegen zum einen in suspendierter Form als Feststoffe und zum anderen in
gelöster oder kolloider Form im Abwasser vor. Von suspendierten Stoffen wird gesprochen bei einer
Partikelgröße ab 10-3 mm. Der Bereich zwischen 10-3 mm und 10-6 mm umfasst die kolloidal gelösten
Partikel. Alle Partikel kleiner 10-6 mm gelten als echt gelöst (NEITZEL & ISKE, 1998). Die Dispersität
ist entscheidend für das Verhalten und die Wirkung der Abwasserinhaltsstoffe im Klärprozess.
Grobstoffe können über mechanische Reinigungsstufen aus dem Abwasser entfernt werden,
wohingegen gelöste Verbindungen durch biologische bzw. chemische Verfahrensstufen eliminiert
werden.
Grobstoffe
100
10
Schwebstoffe
1
0,1
0,01
0,001
Kolloide
0,0001
Lösungen
10-5
10-6
10-7 mm
Korngröße
Abbildung 1: Dispersität von Abwasserinhaltsstoffen (NEITZEL & ISKE, 1998)
Im Abwasser sind eine Vielzahl organischer Verbindungen enthalten. Zu den wichtigsten
Inhaltsstoffen kommunaler Abwässer zählen Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße und Tenside. Eine
weiterhin verbreitete Unterteilung der Abwasserinhaltsstoffe erfolgt in:
•
Zehrstoffe,
wie etwa Harnsäure und Glukose, sind biologisch abbaubar und führen bei anaeroben
Abbauprozessen zu Geruchsbelästigungen. Die durch diese Stoffe ausgelöste
Sauerstoffzehrung kann darüber hinaus zu reduzierten Sauerstoffgehalten in den Gewässern
und dadurch beispielsweise zu Fischsterben führen. Diese Zehrstoffe können als CSB und
BSB gemessen werden.
•
Nährstoffe,
wie etwa Stickstoff- und Phosphorverbindungen, die zur Eutrophierung insbesondere
stehender Gewässer führen und auch für verstärktes Algenwachstum in Meeren z.B. in Nordund Ostsee verantwortlich sind.
•
Schadstoffe,
wie etwa Gifte, Schwermetalle, synthetische organische Substanzen, Bakterien, Pilze, oder
Viren, die zu Erkrankungen führen können.
•
Störstoffe
wie etwa Salze, Fette, Öle, Tone, Sand
7
Grundsätzlich können durch Organismen nur solche Substanzen aus einer Lösung entnommen werden,
die Nährstoffcharakter haben; sei es, dass sie zum Aufbau körpereigener Substanz oder zur
Energiegewinnung geeignet sind (BEVER et al., 1995). Der Gehalt an Nährstoffen ist bei
kommunalem Abwasser relativ gering und zusätzlich unterliegen die Stoffzusammensetzungen
ständigen Schwankungen.
Um eine optimale Nährlösung für heterotrophe Bakterien zur erhalten, wäre ein KohlenstoffStickstoffverhältnis von 12:1 und ein Kohlenstoff- Phosphorverhältnis von 30:1 anzustreben. In
diesem Idealzustand würde die Menge an Kohlenstoffverbindungen ausreichen, bei der Oxidation
soviel Energie zu liefern, dass der übrige Teil der Kohlenstoffverbindungen zusammen mit dem
Stickstoff und Phosphor vollständig in organische Substanz umgewandelt werden kann (BEVER et al.,
1995). Leider ist dieser Fall in der Praxis nicht gegeben. Meistens ist das Verhältnis zugunsten des
Stickstoffs bzw. Phosphors verschoben, sodass nach erfolgtem Abbau der Kohlenstoffverbindungen
noch Stickstoff- und Phosphorverbindungen im Abwasser enthalten sind, die einer weitergehenden
biologischen Reinigung unterzogen werden müssen.
8
2.2 Abbau organischer Kohlenstoffverbindungen unter aeroben Bedingungen
Rund zwei Drittel der im Rohabwasser enthaltenen organischen Kohlenstoffverbindungen sind
durch den BSB5-Wert zu erfassen. Diese organischen Kohlenstoffverbindungen liegen in gelöster
oder sehr fein verteilter Form vor und können mit physikalischen, chemischen oder biochemischen
Methoden aus dem Abwasser entfernt werden.
Das Grundprinzip dieser biologischen Reinigung beruht darauf, dass die gelösten organischen
Inhaltsstoffe bei Anwesenheit von freiem gelöstem Sauerstoff durch die Stoffwechseltätigkeit
chemoorganotropher Mikroorganismen zum Großteil in bakterielle Biomasse umgewandelt
werden, die anschließend auf physikalischem Wege vom gereinigten Abwasser abgetrennt wird.
Ein weiterer Teil der organischen Inhaltsstoffe wird zur Deckung des Energiebedarfes beim Aufbau
von Biomasse der Mikroorganismen benötigt. Dabei wird die bei der Oxidation von Kohlenstoff
entstandene Energie genutzt (ATV-Handbuch, 1997).
Bei der biologischen Abwasserbehandlung können nur Stoffe eliminiert werden, die von
Mikroorganismen aufgenommen und umgesetzt werden können. Die Voraussetzung sind
substratspezifische Enzyme, die von den Mikroorganismen bereitgestellt werden.
Glucose
1 x C6
2 ATP
4 [H]
Glycolyse
Pyruvat
2 x C3
Oxidative
Decaboxylierung
2 CO2
4 [H]
Acetyl-CoA
2 x C2
2 H2O
2 H2O
16 [H]
2 CO2
Citronensäurezyklus
2 ATP
2 CO2
2 H2O
24 [H]
Atmungskette
24 H+
24 e34 ATP
24 H+ + O2-
6 O2
12 H2O
Summen-Formel
C6H12O6 + 6O2
6 CO2 + 6 H2O
(- 2870 kJ/Mol)
38 ADP + P
38 ATP
(+ 1100 kJ/Mol)
Abbildung 2: Schema des vollständigen aeroben Abbaus von Glucose
(MUDRACK & KUNST, 1994)
9
Prinzipiell lässt sich diese Reaktion wie folgt darstellen:
organische Verbindungen + O2 ⇒ CO2+ H2O + Biomasse
(Gl. 1)
Bei Nährstoffmangel oxidieren die Mikroorganismen ihre eigene Zellsubstanz (Autooxidation,
endogene Atmung):
Zellsubstanz + O2 → CO2 + H2O + Energie
(Gl. 2)
Bei ausreichender Sauerstoffversorgung des zu behandelnden Abwassers entwickeln sich neben
den kohlenstoffzehrenden Bakterien noch höherentwickelte Einzeller (Protozoen), die sich
hauptsächlich von den Bakterien selbst und feinsten Schmutzteilchen ernähren und somit weitere
Kohlenstoffverbindungen aus dem Abwasser entfernen. Weiterhin befinden sich mehrzellige
Protozoen und Nematoden (Fadenwürmer) im Abwasser (HARTMANN, 1992).
Während bei der aeroben Abwasserreinigung organische Stoffe zu anorganischen Endprodukten
umgebaut werden, kann es in Folge von Sauerstoffmangel auch zu einer Vergärung kommen. Bei
dieser anaeroben Abwasserreinigung werden niedermolekulare organische Stoffe produziert, die oft
als organische Säuren vorliegen. Unter strikt anaeroben Bedingungen, d.h. es liegt kein molekularer
Sauerstoff im Wasser vor, kann es zur Bildung von Biogas, also mit Methan angereichertem Gas
kommen. Da ausgehend von den niedermolekularen Kohlenstoffverbindungen, vor allem aber von
Schwefel und Stickstoff enthaltende niedermolekularen Substanzen unangenehme Gerüche
ausgehen, sollte vermieden werden, KKA so zu betreiben, dass eine Gärung stattfinden kann
(SPRENGER, 2004).
2.3 Stickstoffelimination
Obwohl bislang bundesweit nicht einheitlich gesetzlich verankert, ist die Entfernung von
Stickstoffverbindungen aus dem Abwasser auch bei Kleinkläranlagen ein angestrebtes Ziel.
Die Stickstoffverbindungen im Abwasser haben ihren Ursprung in den mit der Nahrung
aufgenommen Eiweißen. Der Stickstoff wird hauptsächlich in Form von Harnstoff mit dem Urin
ausgeschieden (BAHLO & WACH, 1995). Das ATV-Arbeitsblatt A 131 (1991) gibt für
Rohabwasser einen Eintrag von 11g N/(E*d) an.
Prinzipiell lassen sich drei wesentliche mikrobielle Prozesse der Stickstoffumwandlung
unterscheiden.
1. Ammonifikation
2. Nitrifikation
3. Denitrifikation
2.3.1 Ammonifikation
Unter luftsauerstofffreien Bedingungen wandelt sich der im Harnstoff und der in Eiweißprodukten
organisch gebundene Stickstoff in Ammonium um. Respektiv findet diese Reaktion hauptsächlich
im Kanalnetz und in der Vorklärung statt.
Folgende Reaktionsgleichung zeigt diesen Vorgang auf (Gl. 3):
org. N + H2O ⇒ NH4+ +OH-
(Gl. 3)
10
Um Aussagen zur Gesamtheit aller im Abwasserzufluss vorkommenden Stickstoffverbindungen zu
treffen, muss neben der Bestimmung der Ammoniumkonzentration auch eine Analyse des
organisch gebundenen Stickstoffs erfolgen. Die Summe beider Stickstoffverbindungen wird durch
den Kjeldahl-Stickstoff (Total Kjeldahl Nitrogen), kurz TKN, angeben.
Die typischen TKN-Konzentrationen für häusliches Abwasser liegen bei 40-80 mg/l, wovon
60-80 % als NH4-N vorliegen (ATV-Handbuch, 1997).
Ein kleiner Teil (4-5% vom BSB5) des Ammoniums wird beim Aufbau der Biomasse der
heterotrophen Organismen verbraucht. Der weitaus größere Teil des Ammoniums wird während
der 2. Phase (Nitrifikation) der Stickstoffumwandlung oxidiert.
2.3.2 Nitrifikation
Der unter Sauerstoffabschluß entstandene Ammoniumstickstoff wird unter Zugabe von Sauerstoff
oxidiert. Dieser Vorgang wird als Nitrifikation bezeichnet und ist prinzipiell in zwei Teilschritte zu
untergliedern.
Zunächst wird Ammonium durch Bakterien der Gattung Nitrosomonas zu Nitrit oxidiert (Gl. 4),
welches dann von Bakterien der Gattung Nitrobacter zu Nitrat oxidiert wird (Gl. 5).
Sowohl die Nitrosomonas als auch die Nitrobacter sind autotrophe Organismen und nutzen somit
den anorganischen Kohlenstoff (CO2) zum Aufbau ihrer Zellsubstanz.
Folgende Gleichungen beschreiben die Teilschritte der Nitrifikation:
NH4+ + 1,5 O2 ⇒ NO2- + H2O + 2H+
NO2- + 0,5 O2 ⇒ NO3-
(Gl. 4)
(Gl. 5)
Die Gesamtreaktion lässt sich wie folgt zusammenfassen :
NH4+ + 2O2 ⇒ NO3- + H2O + 2H+
(Gl. 6)
Voraussetzung für die Entwicklung und Vermehrung der Nitrosomonas ist das Vorkommen von
freiem gelöstem Sauerstoff, wenig Konkurrenz mit anderen Bakterienarten, höhere Temperaturen,
neutrale bis leicht alkalische pH-Werte, Haftungsmöglichkeiten an Feststoffe und eine geringe
Belastung mit leicht abbaubaren organischen Substanzen. Das bedeutet, dass die Nitrifikation erst
dann einsetzt, wenn die größte organische Verschmutzung abgebaut ist (BAHLO & WACH, 1995).
Da Nitrat sehr gut in Wasser löslich ist, wird allein durch die Nitrifikation keine Elimination der
Stickstoffverbindungen im Abwasser erreicht. Erst die 3., in Kapitel 2.3.3 beschriebene, Phase der
Stickstoffelimination (Denitrifikation) kann die Stickstoffverbindungen entfernen.
Die beschriebene strikte Autotrophie wird inzwischen in Frage gestellt. Untersuchungen von
DELWICHE & FINSTEIN (1965, zit. in WISSING & HOFMANN, 2002) belegen, dass die
klassischen Nitrifikanten auch zur Verwertung organischer Stoffe befähigt sind.
11
2.3.3 Denitrifikation
Unter Denitrifikation versteht man die Umwandlung von Nitrat zu elementarem Stickstoff.
Entgegen dem Vorhandensein von freiem gelöstem Sauerstoff während der Nitrifikation ist bei der
Denitrifikation die völlige Abwesenheit von Sauerstoff Voraussetzung.
Diese anaeroben oder zu mindestens anoxischen Bedingungen sind notwendig, um Nitrat zu
elementarem Stickstoff zu reduzieren.
Der an Nitrat gebundene Sauerstoff wird dabei von sogenannten Nitratatmern für
Oxidationsprozesse genutzt. Voraussetzung dafür ist neben dem anaeroben Milieu ein
Vorhandensein von Kohlenstoffverbindungen, da die Nitratatmer eine heterotrophe Lebensweise
besitzen.
Beim Abbau des Nitrats unter anoxischen Verhältnissen können neben Stickstoff auch Nitrit,
Lachgas, und Ammonium/Ammoniak entstehen.
Folgende Gleichung beschreibt den Abbau von Nitrat zu elementarem Stickstoff (Gl. 7):
4NO3- + 5C + 4H+ ⇒ 2N2 ↑ + 2H2O + 5CO2 ↑
(Gl. 7)
Die Tatsache, dass Nitrat erst gebildet wird, wenn die Kohlenstoffquelle weitestgehend
aufgebraucht ist (siehe Nitrifikation), ergibt ein Grundproblem bei der erwünschten Denitrifikation
von Abwasser, da hier potenziell nutzbarer Kohlenstoff zur Reaktion notwendig ist. Um dieses
Problem zu umgehen sind verschiedene Verfahrensvarianten entwickelt worden, die hier der
Vollständigkeit halber nur kurz genannt werden sollen.
•
•
•
•
•
•
vorgeschaltete Denitrifikation
Kaskadendenitrifikation
simultane Denitrifikation
alternierende Denitrifikation
intermittierende Denitrifikation
nachgeschaltete Denitrifikation mit externer Kohlenstoff- Dosierung
12
2.4 Phosphateliminierung
Phosphor ist im häuslichem Abwasser in Form von Orthophosphat PO43-, organisch gebundenem
Phosphat (org. P) und Polyphosphaten enthalten. Bei der Verwendung von phosphatfreien
Waschmitteln kann man von einem täglichen Aufkommen von 2g/(E*d) ausgehen. Im Zulauf
kommunaler Kläranlagen sind Konzentrationen von 6-12 mg/l P zu erwarten, wovon ca. 10% an
Feststoffe gebunden sind, die in der Vorklärung verbleiben (ATV-Handbuch, 1997).
Bei der Phosphateliminierung sind zwei Verfahrensvarianten zu unterscheiden, zum einen die
chemische P- Elimination und zum anderen die biologische P- Elimination.
Bei der chemischen P-Elimination werden die Phosphate in die schwer löslichen Eisen-,
Aluminium- oder Calcium- Verbindungen überführt und durch Sedimentation abgetrennt.
In Abhängigkeit vom Zugabeort des Fällungsmittels wird unterschieden in Vor-, Simultan- und
Nachfällung. Unabhängig vom Zugabeort ist die ablaufende Reaktion wie folgt zu beschreiben:
Me3+ + PO43- → MePO4 ↓
(Gl. 8)
Dabei muß das Kation in der Regel dem Abwasser zudosiert werden. Es handelt sich hierbei um
einen Phasenübergangsprozess, d.h. gelöste Stoffe werden in ungelöste überführt (ATV-Handbuch,
1997). Die Konzentrationen können durch diese Verfahrenswahl auf ca. 1 mg P/l reduziert werden.
Neben der chemischen Phosphatelimination gewinnt die biologische Phosphatelimination
zunehmend an Bedeutung.
Durch den Nährstoffcharakter des Phosphates werden bis zu 30% des im Abwasser enthaltenen
Phosphates für den Baustoff- und Energiestoffwechsel genutzt bzw. verbraucht. Das Phosphat wird
dadurch an den Belebtschlamm gebunden (MUDRACK & KUNST, 1994).
Eine weitere Phosphorentfernung lässt sich erreichen, wenn die Mikroorganismen in den
Schlammflocken Phosphat in höherer Menge aufnehmen und als Polyphosphat speichern. Dabei
werden zwei Arten unterschieden:
• die Polyphosphat- Überkompensation (overplus accumulation)
• die vermehrte Phosphataufnahme (luxury uptake)
Durch die Polyphosphat-Überkompensation wird ein Phoshatspeicher aufgebaut, der in
Mangelperioden genutzt werden kann. Dieser wird dann im Laufe des Wachstums zur Synthese
von Nucleinsäuren wieder abgebaut (SCHÖN & STREICHAN, 1997).
Die vermehrte Phosphataufnahme ist auch ohne vorangegangenen Phosphatmangel bei einigen
Mikroorganismen (Acinetobacter calcoacetius) zu beobachten (FUHS & CHEN, 1975; zit. in
Mudrack & Kunst, 1991).
Durch BARNARD (1976, zit. in BEVER et al., 1995) wurde herausgefunden, dass sich diese
Mikroorganismen (Acinetobacter calcoacetius) besonders gut bei einem Wechsel zwischen aerober
und anaerober Phase im Belebtschlamm entwickeln können und somit zu einer vermehrten
Phosphateliminierung führen. Diese Art der erhöhten Phosphataufnahme kann in phosphatreichen
Habitaten festgestellt werden, besonders wenn das Wachstum durch Stickstoff- oder
Schwefelmangel limitiert ist. Zahlreiche Untersuchungen von SCHÖN & STREICHAN (1997) und
KUNST (1991) belegen diese Erkenntnisse.
13
2.5 Kleinkläranlagen
Grundstücksbesitzer, denen von der Stadt oder der Gemeinde kein Anschluss an eine öffentliche
Kanalisation erstellt werden kann, müssen eine Kleinkläranlage errichten, wenn die
Abwasserbeseitigungspflicht auf sie übertragen wird.
In Kleinkläranlagen wird vornehmlich häusliches Schmutzwasser behandelt, das aus einem oder
mehreren Gebäuden mit höchstens 8m³/d im Trennverfahren zufließt. Diese Größe deckt sich bei
einem angenommenen spezifischen Wasserverbrauch von 150 l/(E*d) mit einer Anschlussgröße
von 50 Einwohnerwerten (ATV-Handbuch, 1997).
Berechnungen von OTTO (2000) gehen davon aus, dass 1996 ca. 9,5 Prozent der
Gesamtbevölkerung der Bundesrepublik an Kleinkläranlagen angeschlossen waren. Der auf die
Gesamt - CSB- Emission bezogene Anteil der Abwasserbehandlungsanlagen lag aber bei 44
Prozent und macht die Bedeutsamkeit der dezentralen Abwasserreinigung deutlich.
Zu einer Kleinkläranlage gehören eine Einrichtung zur mechanischen Entschlammung des
Abwassers (Mehrkammergrube) und eine biologische Reinigungsstufe (Belebung, Tropfkörper,
Tauchkörper, Festbett, SBR Reaktor, Pflanzenkläranlage, etc.). Kleinkläranlagen sind in der DIN
4261 beschrieben.
Prinzipiell lassen sich dabei zwei Verfahrensvarianten unterscheiden:
•
•
Kleinkläranlagen ohne Abwasserbelüftung nach DIN 4261 Teil 1, diese Anlagentypen sind
seit 1982 nicht mehr prüfzeichenpflichtig. Für diese Anlagen muss lediglich eine
Typenbestätigung des DIN und ein Übereinstimmungszertifikat erworben werden.
Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung nach DIN 4261 Teil 2 mit einer „allgemeinen
bauaufsichtlichen Zulassung“ des Deutschen Instituts für Bautechnik.
Mit der Zulassung einer Kleinkläranlage wird sichergestellt, dass die geprüften Anlagen in der
Lage sind, den Stand der Technik einzuhalten. Des Weiteren wird neben den „wasserrechtlichen
Anforderungen“ auch die Übereinstimmung mit dem geltenden Baurecht überprüft.
Die wasserrechtliche Eignung der Anlagen wird dabei auf zugelassene Prüffelder oder auf
zugewiesene Prüfanlagen (durch DIBt) im praktischen Betrieb nachgewiesen. Mit Orginalanlagen
werden die in der prEN 12566 Teil 3 (1998) vorgeschriebenen Laststufen bzw. Ereignisse simuliert
und bewertet. Nach erfolgreicher Prüfung der Anlagen wird eine „allgemeine bauaufsichtliche
Zulassung“ für einen Zeitraum von 5 Jahren erteilt (FLASCHE, 2002). Nach Ablauf dieser Lizenz,
muß die Anlage erneut hinsichtlich ihrer Übereinkunft mit „wasserrechtlichen Anforderungen“
bzw. dem Baurecht überprüft werden.
Der Verfahrensweg, der zu einer „allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung“ bzw.
Überwachungszeichen führt, ist der Abbildung 3 zu entnehmen.
14
Kleinkläranlagen
Kleinkläranlagen
ohne Abwasserbelüftung
mit Abwasserbelüftung
(DIN 4261, Teil 1)
(DIN 4261, Teil 2)
In Bauregelliste a, Teil 1,
In Bauregelliste a, Teil 1,
enthalten als Nr. 13.4
nicht enthalten
normgerecht
nein
allgemeine bauaufsichtliche Zulassung
ja
Übereinstimmungsnachweis
Ü-Zeichen
Abbildung 3: bauaufsichtlich vorgeschriebener Weg zum Nachweis der Verwendbarkeit
von Kleinkläranlagen ( SCHWEIZER, 1998, aus FLASCHE, 2002)
Ordnungsgemäße Kleinkläranlagen bestehen aus einer mechanischen Vorreinigung, einer aeroben
biologischen Behandlungsstufe und einer Nachklärung.
In der Regel werden für die mechanische Vorreinigung Einkammer- oder Mehrkammerabsetzsowie Mehrkammerausfaulgruben verwendet.
Die Einteilung der biologischen Behandlungsstufe erfolgt in naturnahe und technische Verfahren
oder in Anlagen mit und ohne Abwasserbelüftung entsprechend der DIN 4261. Bei den Verfahren
ohne Abwasserbelüftung sei darauf hingewiesen, dass lediglich keine technischen Einrichtungen
zur Abwasserbelüftung eingesetzt werden.
Die Verfahren der Abwasserreinigung mit Belüftung sind zusätzlich noch unterteilt in
Belebungsverfahren mit suspendierter Biomasse und Biofilmverfahren mit sessiler Biomasse.
OTTO (2000) hat eine Unterscheidung in Bodenbehandlungsanlagen, Abwasserteichanlagen,
Anlagen mit Abwasserbelüftung und Kombinationsverfahren vorgenommen.
Einen Überblick über die verschiedenen Verfahrensvarianten gibt die Abbildung 4.
Vorreinigung
Mehrkammer
absetz oder –
ausfaulgrube,
Absetzteich
Biologische Reinigung
technische Verfahren:
Tropfkörper1
Rotationskörper1
Tauchkörper1
Belebung/SBR2
Membranbelebung2
Kombinationsanlagen1,2
naturnahe Verfahren:
Filtergarben1
Bodenfilterkörper1
Filterschacht1
Pflanzenbett1
unbelüftete Teiche1,2
belüftete Teiche1,2
Mikroorganismen
1
fest sitzend
2
suspendiert
15
Ableitung
Oberflächenwasser
Anlagen mit
Abwasserbelüftung
Bodenbehandlungsverfahren
Abwasserteichanlagen
Grundwasser
Abbildung 4: Übersicht über Kleinkläranlagen-Verfahrensvarianten (nach FLASCHE, 2002)
Für eine detaillierte Beschreibung von Funktion und Aufbau der verschiedenen Kleinkläranlagen
bzw. Verfahrenstypen sei auf die Literatur von KUNST et. al. (1998), OTTO (2000) und FINKE
(2001) verwiesen (FLASCHE, 2003).
Für die auf dem Kleinkläranlagenversuchsfeld Dorf Mecklenburg befindlichen Anlagen sind
ausführliche Beschreibungen im Kapitel 3.2 zu finden.
16
2.5.1 Reinigungsanforderungen an Kleinkläranlagen
Grundsätzlich richtet sich die Bemessung von Kleinkläranlagen nach den Anforderungen an die
Ablaufqualität. Es wird die Verringerung von verschiedenen Parametern angestrebt:
-
Reduktion von organischen Stoffen
Reduktion von Nährstoffen
Reduktion von partikulären Stoffen
Reduktion von pathogenen Keimen
Die Anforderungen an die Reinigungsleistung von Abwasserbehandlungsanlagen ergeben sich aus
den gesetzlichen Vorgaben für die Erlaubnis der Einleitung von Abwasser ins Gewässer. Eine
solche Erlaubnis darf gemäß § 7a WHG (1996) “... nur erteilt werden, wenn die Schadstofffracht
des Abwassers so gering gehalten wird, wie dies bei Einhaltung der jeweils in Betracht kommenden
Verfahren nach dem Stand der Technik möglich ist“. Somit bildet §7a die gesetzliche Grundlage
für die Mindestanforderungen für Abwassereinleitungen, die in der AbwV (2002) festgelegt sind.
Tabelle 4: Mindestanforderungen der Abwasserverordnung , Anhang 1, für GK 1
Mindestabforderung
CSB
BSB5
AFS1)
NH4-N
N anorg.
nach Abwasserverordnung (2002)
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
150
40
75
-
-
90
20
50
10
25
GK1 bis 60 kg BSB5 (roh)
< 1.000 E
weitergehende Anforderung bei 12°C
1) Grundsatzbeschluss Sachverständigenausschuss „Klärtechnik“ 2000
Da Kleinkläranlagen nur bis zu einer Größe von 50 EW gebaut werden, sind lediglich die
Grenzwerte der GK1 relevant.
Die in Tabelle 4 aufgeführten Mindestanforderungen der GK1 sind emissionsorientierte
Anforderungen und berücksichtigen nicht den Zustand der Gewässer. Diese Werte sind jedoch in
jedem Fall einzuhalten. Im Einzelfall können von den Landesbehörden jedoch schärfere
Anforderungen an organische Parameter, aber auch an Stickstoff- und Phosphorparameter
festgelegt werden um immissionsorientierten (gewässerbezogenen) Ansprüchen zu genügen.
Über die primäre Zielstellung der Abwasserbehandlung hinaus werden weitere Anforderungen an
Kleinkläranlagen gestellt:
-
Wirtschaftlichkeit in Bau und Betrieb
Betriebssicherheit
gute Umweltverträglichkeit
lange Lebensdauer
Erweiterungsmöglichkeit
17
2.5.2 Einflüsse auf die Reinigungsleistung
Nach Angaben von BARJENBRUCH, M. im Skript zum ATV-Kurs (2003) für die „Wartung von
Kleinkläranlagen“ sind bei der Beurteilung und dem Vergleich der Reinigungsleistung
verschiedener Anlagen folgende Dinge zu berücksichtigen:
• Abwassermenge und -beschaffenheit sowie deren Schwankung
• Abwassertemperatur
• Auslegung und Bemessung der Anlage
• Ausführung der Kläranlage
• Auslastung zum Untersuchungszeitpunkt
• Betriebsregime und Wartungsumfang sowie Qualität der Anlage
• herstellbedingte Unterschiede bei gleichem Kleinkläranlagenverfahren
• besondere Modifikation (z.B. Vorklärung, Rückläufe, Schönungsstufen)
• Baujahr und Entwicklungsstand des Anlagentyps
Weiterhin sind die Art der Probennahme (SP oder MP), der Probenahmeort und -zeitpunkt sowie
die statistische Aufbereitung und Auswertung der gesammelten Daten bei dem Vergleich
unterschiedlicher Anlagen von entscheidender Bedeutung. Eine ausführliche beschreibende
Dokumentation der durchgeführten Untersuchungen sollte somit stets erfolgen, um das
Zustandekommen von Analyseergebnissen auch für Dritte kenntlich zu machen.
Eigene Erfahrungen zeigen, dass insbesondere in der Verwaltung von umfangreichen Datenmengen
sowie beim Austausch von Daten mit Dritten ein hohes Fehlerpotenzial liegen kann. Das Anlegen
einer Stammdatentabelle hat sich bei der Verhinderung von Fehlern bei der Datenverwaltung als
nützlich erwiesen. Eine Bewertung von Analysedaten sollte deshalb nicht „blind“ erfolgen, sondern
nur unter Kenntnis der ursächlichen Randbedingungen.
Durchgeführte Untersuchungen
18
3. Durchgeführte Untersuchungen
3.1 Aufbau und Funktion des Versuchfeldes
Aufgrund der für den gesamten nordwestmecklenburgischen Raum verkehrsmäßig günstigen Lage,
der Nähe zum Zweckverband Wismar und zur Hochschule sowie der vorhandenen geeigneten und
disponiblen Flächen erschien die Kläranlage Dorf Mecklenburg als geeigneter Standort für das
Demonstrations- und Versuchsfeld für Kleinkläranlagen und wurde vom Zweckverband Wismar
für diesen Zweck zur Verfügung gestellt. Die Nachbarverbände ZV Grevesmühlen und ZV
Kühlung unterstützen dieses Vorhaben inhaltlich. Die Hochschule Wismar hat in Zusammenarbeit
mit der InWas GmbH und dem ZV Wismar bereits 1997 und 1998 eine Kleinkläranlage der Fa.
Rotaria auf der Kläranlage Kirchdorf/Inselgemeinde Poel zu Untersuchungs- und
Ausbildungszwecken betrieben. Die Erfahrungen aus diesem Vorhaben sind in dieses Projekt
eingeflossen (RETZLAFF, 2003).
Die in Kapitel 2.5.2 genannten Einflüsse auf die Reinigungsleistung bzw. spezifische
Randbedingungen machten bislang einen direkten Vergleich unterschiedlicher Anlagen schwierig.
Auf dem Versuchs- und Demonstrationsfeld können nun erstmals alle zu prüfenden Anlagen mit
der gleichen Abwasserqualität und anlagenspezifischer Quantität beschickt werden.
Wie bereits erwähnt, wurde das Kleinkläranlagenversuchsfeld am 14. Oktober 2002 in Betrieb
genommen.
Das Versuchsfeld besteht im Wesentlichen aus folgenden Elementen:
•
•
•
•
•
sechs fest eingebauten Mehrkammerabsetzgruben, die wahlweise genutzt werden können,
vier technischen Kleinkläranlagen mit zugehöriger Steuereinrichtung,
zwei Pflanzenkläranlagen mit zugehöriger Steuereinrichtung,
sechs Ablaufschächten mit integrierter Ablaufpumpe
und einem Mess- und Betriebscontainer.
Abbildung 5: Aufbauschema des Versuchfeldes
19
Die gesamte Beschickung der Kleinkläranlagen wird über eine SPS der prEN 12556 Teil 3
entsprechend gesteuert.
Das zur Beschickung der Anlagen benötigte Abwasser wird am Ende des zur Kläranlage Dorf
Mecklenburg gehörigen Sandfanges mittels einer Excenterschneckenpumpe entnommen und über
eine unterirdisch verlegte Ringleitung DN 50 in den Pumpenraum des Betriebscontainers gefördert.
Eine weitere Excenterschneckenpumpe im Inneren des Pumpenraumes befördert das Abwasser
durch eine im Container befindliche Zulaufmessstrecke und anschließend über pneumatisch
steuerbare Ventile in die zu beschickende Anlage.
Im Bereich der Zulaufmessstrecke befinden sich ein IDM zur Messung des gesamten zur
Beschickung kommenden Abwassers sowie ein pH- / Temperatur Messumformer.
Das durch die verschiedenen Kleinkläranlagen gereinigte Abwasser fließt anschließend über
Freigefälleleitungen DN 100 in die zugehörigen Ablaufschächte ab. Eine füllstandsgesteuerte
Tauchmotorpumpe befördert dann das Abwasser in eine im Container untergebrachte
Ablaufmessstrecke. In dieser sind Geräte zur Messung von pH-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur,
Trübung, Durchfluss und Redoxpotential untergebracht, die perspektivisch eine OnlineÜberwachung dieser Parameter ermöglichen sollten.
Das zum Abfluss kommende Abwasser wird nach Passieren der Messstrecke der Biologie der
Kläranlage Dorf Mecklenburg zugeführt.
Dem Bild 1 können der Aufbau und die Anordnung der Zu- Ablaufmessstrecke entnommen
werden.
Bild 1: Zu- Ablaufmessstrecke
Bild 2: Beschickungspumpe und pneumatische Ventile mit Kompressor
Bild 3: Bau des Versuchsfeldes
20
21
Das eigentliche „Gehirn“ dieser Anlage befindet sich ebenfalls im Container des Versuchsfeldes.
Im Schaltschrank (Bild 4) sind sämtliche zur Steuerung notwendigen Aggregate untergebracht,
ausgehend von einer SPS werden alle programmierten Abläufe gesteuert. Dazu gehören die
Schaltbefehle für Zulaufpumpen, Magnetventile und Ablaufpumpen.
Beim Ausfall der Automatiksteuerung durch die SPS können die Anlagen auch durch einen
Handbetrieb weiter beschickt werden.
Bild 4: Schaltschrank
22
3.2 Versuchsprogramm
Hintergrund für die Zulassungsprüfung von Kleinkläranlagen ist die in Arbeit befindliche
europäische Norm für Kleinkläranlagen (prEN 12566), welche insgesamt fünf Teile umfassen wird.
Tabelle 5: Europäische Kleinkläranlagennorm prEN 12566
EN 12566 Teil 1
Werksmäßig hergestellte Faulgruben
veröffentlicht
EN 12566 Teil 2
Versickerungssysteme
in Bearbeitung
Infiltrationsanlagen
EN 12566 Teil 3
Vorgefertigte und/oder vor Ort montierte
Vornorm (prEN)
Behandlungsanlagen für häusliches
Schmutzwasser
EN 12566 Teil 4
Faulgruben, vor Ort hergestellt aus
in Bearbeitung
vorgefertigten Teilen
EN 12566 Teil 5
Filtrationssysteme (einschließlich Sandfilter)
in Bearbeitung
Hauptbestandteil der europäischen Norm prEN 12566 Teil 3 ist das Verfahren zur Prüfung der
Reinigungsleistung neben den Anforderungen an bauliche Qualitätssicherung und Standsicherheit.
In der prEN 12566 Teil 3 sind alle anzuwendenden Analyseverfahren, ein Zeitplan der Prüfung
sowie die Definition der einzelnen Prüfphasen verzeichnet (DORGELOH). Seit August 2002 ist in
Deutschland eine Prüfung nach den Vorgaben der prEN 12566 möglich.
Um eine Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse zu erreichen, wurde ein Zeitplan für den Ablauf einer
Prüfung entwickelt (Tabelle 6).
Tabelle 6: Zeitplan für die Kleinkläranlagen-Prüfung nach prEN 12566-3 (2003)
Dauer
[Wochen]
Probenahmen
Anzahl
Einfahrphase
x
Stichproben
0
konstanter Betrieb
100% Belastung
6
24h Mischproben
4
konstanter Betrieb
50% Belastung
2
24h Mischproben
2
konstanter Betrieb
100% Belastung + Stromausfall
6
24h Mischproben
5
Ferienbetrieb
2
konstanter Betrieb
100 % Belastung
6
24h Mischproben
3
konstanter Betrieb
150 % Belastung
2
24h Mischproben
2
6
24h Mischproben
5
2
24h Mischproben
2
6
24h Mischproben
3
Prüfphasen
konstanter Betrieb
100 % Belastung + Stromausfall
konstanter Betrieb
50 % Belastung
konstanter Betrieb
100 % Belastung
0
23
Daraus ergibt sich eine Gesamtzeit von 38+x für die nach der prEN 12566-3 (2003) vorgesehenen
Prüfung. Für eine umfangreiche Beschreibung der Versuche sei auf die EN verwiesen.
In Anlehnung an diese Norm erfolgt auch die Beschickung der Anlagen auf dem
Kleinkläranlagenversuchsfeld in Dorf Mecklenburg. Der durchgeführte Ablauf der Prüfung ist der
Tabelle 7 zu entnehmen.
Tabelle 7: Untersuchungsprogamm des Versuchsfeldes Dorf Mecklenburg
Nr.
Phase
1
Normalbetrieb
2
Unterlast
3
Normalbetrieb
4
Überlast
5
Normalbetrieb
6
Stromausfall
7
Normalbetrieb
8
Ferienbetrieb
9
Normalbetrieb
1)
Definition
Hydr. Belastung 100 % 1)
E. spez. Fracht 130 % 2)
Hydr. Belastung 40 %
E. spez. Fracht 50 %
Hydr. Belastung 0 %
E. spez. Fracht 0 %
ausgehend von 150 l/(EW*d)
2)
Zeitraum
Dauer [Wochen]
20.3-26.6.2003
15
26.6-10.7.2003
2
10.7-13.8.2003
5
14.8.-28.8.2003
2
29.8.-7.10.2003
6
07.11.2003
24 h
8.10-22.12.2003
10
23.12.-06.12
2
6.12.- ....
ausgehend von 60g BSB5/ (EW*d)
Während der Überprüfung der 6 eingebauten Kleinkläranlagen wurden wöchentlich die
Reinigungsleistung, Betriebsverhalten, Wartung und der Energieverbrauch untersucht. Die
während der Untersuchung analysierten Abwasserparameter werden im Kapitel 3.3 detaillierter
beschrieben. Zusätzlich zu den in der Tabelle 7 aufgelisteten Versuchen wurden hydraulische
Überbelastungen durch einen „Badewannenstoß“, Vergleichsanalysen in Abhängigkeit der
Probenahme sowie Intensivbeprobungen der einzelnen Reaktionskammern durchgeführt. Die
Ergebnisse dieser Untersuchungen werden in den folgenden Kapiteln dargestellt.
24
3.3 Abwasserrelevante Parameter und ihre Analyse
Chemischer Sauerstoffbedarf
Der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist für die Bewertung kommunaler Abwässer hinsichtlich
ihres Verschmutzungsgrades von erheblicher Bedeutung.
Definiert ist der CSB als die „volumenbezogene Menge an Sauerstoff, die der Masse an
Kaliumdichromat ...[entspricht]..., die unter den Arbeitsbedingungen des Verfahrens mit den in
Wasser enthaltenen Stoffen reagiert“(DIN 38409-H 41).
Der CSB Wert ist somit ein Summenparameter, der angibt, wieviel mg/l O2 notwendig sind, um die
im Abwasser gelösten und in nicht absetzbarer Form vorliegenden Schmutzstoffe vollständig
biologisch oder chemisch zu oxidieren.
Um möglichst alle organischen Schmutzstoffe erfassen zu können, benutzt man bei der
Bestimmung des CSB als sehr starkes Oxidationsmittel Kaliumdichromat in schwefelsaurer
Lösung, welches zusammen mit einer Abwasserprobe 2 Stunden lang auf 148 °C erhitzt wird.
Der Verbrauch an Kaliumdichromat, der mittels eines Photometers bestimmt werden kann, gibt
anschließend Auskunft über die zur Oxidation der Schmutzstoffe notwendige Sauerstoffmenge.
Für die gesetzlich vorgeschriebenen Untersuchungen müssen überwiegend DIN-Bestimmungen
durchgeführt werden. Im Rahmen der Eigenüberwachung hat sich die seit vielen Jahren auf dem
Markt befindliche Küvetten- Test - Methode durchgesetzt.
Hinsichtlich der Übereinstimmung beider Bestimmungsmethoden ergaben vergleichende
Messungen von Dr. Lange-Küvettentest und DIN-Verfahren sehr gute Ergebnisse
(Anwendungsbericht Ch. No.18 der Firma Dr.Lange).
Bezüglich des Analyseaufwands, der Arbeitssicherheit sowie unter Umweltgesichtspunkten bietet
der Küvetten-Test klare Vorteile. Eine Übersicht zu den möglichen Messbereichen befindet sich im
Anhang 2.
Biologischer Sauerstoffbedarf BSBn
Zusammen mit dem CSB-Wert spielt der BSB-Wert eine wichtige Rolle in der Beurteilung des
Abwassers und der Abwasserreinigung.
Er ist eine Maß für die organische Verschmutzung des Abwassers und gibt Auskunft, welche
Sauerstoffmenge durch mikrobielle Stoffwechselprozesse beim Abbau der Schmutzstoffe im
aeroben Milieu und 20°C in n Tagen verbraucht wird. In der Regel wird diese Menge in mg/l, die
in 5 Tagen verbraucht wurde, als BSB5 angegeben.
Voraussetzung für die Bestimmung des BSB5-Wertes ist das Vorhandensein von Mikroorganismen
und essentiellen anorganischen Nährsalzen im Rohabwasser. Sind diese Randbedingungen nicht
erfüllt, muss die Abwasserprobe mit Bakterien geimpft und mit Nährstoffen angereichert werden.
Extreme pH -Werte, Desinfektionsmittel und Schwermetallsalze im Abwasser sind weitere
hemmende Faktoren zur Bestimmung des BSB und sollten ausgeschaltet werden.
Prinzipiell lässt sich der BSB durch 3 Verfahren bestimmen:
1. Verdünnungsmethode
2. Manometrische BSB Bestimmung
3. Sapromat Methode
Bei der Bestimmung des BSB wurde in unserem Fall auf die 2. Methode zurückgegriffen.
In diesem Verfahren wird die O2-Zehrung des unverdünnten Abwassers ermittelt.
25
Eine mit einem Manometer gasdicht verschließbare Flasche wird in Abhängigkeit der zu
erwartenden BSB5-Konzentration mit einer bestimmten Menge Abwasser gefüllt. Die während der
Abbauprozesse verbrauchte Sauerstoffmenge lässt in der Flasche einen Unterdruck entstehen der
mittels des im Verschluss integrierten Manometers gemessen werden kann.
Da in jedem Messgefäß nur eine bestimmte Menge an Sauerstoff zur Verfügung steht und somit die
Sauerstoffmenge eventuell nicht ausreicht um die Abwasserinhaltsstoffe zu oxidieren, ist die
ungefähre BSB-Konzentration der Abwasserprobe vor Beginn der Messung abzuschätzen. Durch
eine Veränderung des Gasraumes können somit Messfehler vermieden werden.
In der Praxis ist den verschiedenen Einfüllmengen ein Faktor zugeordnet, mit dem der von der
Manometer- Skala abgelesene Wert multipliziert werden muss.
Um lediglich die Sauerstoffmenge, die für die bakteriellen Abbau gelöster organischer Substanz
benötigt wird, zu bestimmen, ist es notwendig eine Nitrifikation im Messsystem zu verhindern.
Dies geschieht durch die Zugabe des Nitrifikationshemmstoffs NTH 600.
Die im Anhang 3 befindliche Übersicht stellt die Messbereiche und die daraus resultierenden
Faktoren zur BSB5 - Bestimmung (OxiTop-Messsystem) dar.
Anhand des CSB-Wertes ist der zu erwartende BSB5 der Abwasserprobe abzuschätzen. Im
Normalfall beträgt das Verhältnis zwischen CSB und BSB5 etwa 2:1. Ist das Verhältnis zwischen
beiden Werten nicht bekannt, sollte man von ca. 80% des CSB-Wertes ausgehen.
Temperatur
Alle biologischen Aktivitäten der Abwasserreinigung sind temperaturabhängig. Deshalb ist die
Bestimmung der Abwassertemperatur Voraussetzung für die Analyse und Beschreibung
abwasserrelevanter Prozesse. Die Löslichkeit verschiedener Substanzen, die Produktivität und die
Wachstumsrate der Bakterien sind stark von der Temperatur abhängig.
Ihre Bestimmung erfolgte mit einem integrierten Temperaturfühler in einer pH Sonde vom Typ
340i der Firma WTW.
Sauerstoffgehalt
Für die biologische Abwasserreinigung ist das Vorhandensein von Sauerstoff eine wesentliche
Voraussetzung. Insbesondere bei dem Verfahren der Belebung ist die Kenntnis über die
Sauerstoffkonzentration im Bioreaktor eine erhebliche Steuerungsgröße.
Bei der Beprobung der Kleinkläranlagen in der Versuchsanlage Dorf Mecklenburg wurde der
Sauerstoffgehalt in den Belebungsbecken mit einer Sonde vom Typ Cell Ox 325 bzw. Oxi 340i der
Firma WTW gemessen.
Der Sauerstoffgehalt sollte bei Kleinkläranlagen größer 1mg/l, besser größer 2mg/l sein.
26
pH-Wert
Der pH-Wert von Flüssigkeiten gibt an, ob das Medium sauer, neutral oder basisch ist. Die
Werteskala reicht von 0= sehr stark sauer über 7= neutral bis 14= sehr stark basisch.
Rohabwasser sollte einen pH-Wert von 6-8 aufweisen. Es ist damit praktisch neutral. Das
gereinigte Abwasser sollte einen pH-Wert von 6,5-7,5 besitzen.
Die Kenntnis des pH-Wertes lässt Ursachen für gestörte Abwasserreinigungsprozesse erkennen und
ist somit ein weiterer wichtiger Parameter zur Analyse und Steuerung der Abwasserreinigung.
Die Bestimmung des pH-Wertes erfolgte mit einer pH- Sonde vom Typ pH 340i der Firma WTW.
Absetzbare Stoffe
Die Abwasserproben werden als 1 Liter Schöpfproben dem Ablaufschacht der einzelnen
Kleinkläranlagen mittels Schöpfbecher entnommen und jeweils in den Imhofftrichter gefüllt. Nach
2 Stunden wird das Volumen der absetzbaren Stoffe in mg/l abgelesen.
Stickstoffe
Die Erfassung anorganisch gebundener Stickstoffe- NH4-N, NH2-N, NH3-N spielt für die
Beurteilung bestimmter Reinigungsprozesse eine wichtige Rolle.
Stickstoff ist im kommunalen Abwasser primär im Harnstoff gebunden und wird, teilweise schon
im Kanalnetz, zu Ammonium umgebaut. Gemeinsam haben beide Verbindungen einen Anteil von
ca. 70% am Gesamtstickstoff des kommunalen Abwassers. Innerhalb der Kläranlage wird
Ammonium weiter über die Zwischenstufe Nitrit zu Nitrat oxidiert.
Die Bestimmung des anorganisch gebundenen Stickstoffs erfolgte über Küvettentests der Firma Dr.
Lange. Um die notwendigen Messbereiche vorher besser abschätzen zu können, wurden
Voruntersuchungen mit einfachen Teststreifen für NO3 und NO2 durchgeführt.
Die Abbildung 6 zeigt die in kommunalen Kläranlagen vorkommenden Stickstoffverbindungen.
Org.-N
Gesamt
Kjeldahlstickstoff
(TKN)
NH4-N
GesamtStickstoff
Anorg.-N
(TN)
NO3-N
anorganisch
gebundener
Stickstoff
NO2-N
Abbildung 6: Stickstoffverbindungen
27
Zum besseren Verständnis werden im Folgenden kurz die Stickstoffverbindungen erläutert.
Die Definitionen sind aus dem ANWENDUNGSBERICHT CH. NO. 36 DER FIRMA
DR. LANGE entnommen.
Ammonium Stickstoff NH4-N
NH4+ wirkt bei pH-Werten größer 8 fischgiftig. Durch Oxidation des Ammoniums zum Nitrat wird
zudem in den Gewässern eine erhebliche Sauerstoffzehrung verursacht.
Der Eintrag in das Abwasser erfolgt durch Landwirtschaft, Industrie und biologische Umwandlung
von organischen N- Verbindungen.
Nitrat- Stickstoff NO3-N
Diese Stickstoff- Verbindung wirkt stark eutropohierend (Düngemittel). Ins Abwasser gelangt NO3durch Landwirtschaft und Industrie sowie durch die Oxidation von Ammonium (Nitrifikation).
Nitrit- Stickstoff NO2-N
NO2-N wirkt stark fischgiftig, kann in industriellem Abwasser( Lebensmittel, Korrosionsschutz)
vorliegen. Nitrit entsteht im Abwasser als Zwischenprodukt bei der Nitrifikation.
organisch gebundener Stickstoff Norg
Norg umfasst alle organischen N-Verbindungen, gelangt z.B. durch menschliche und tierische
Ausscheidungen (Harnstoff etc.) und Arzneimittelrückstände ins Abwasser.
anorganisch oder mineralisch gebundener Stickstoff Nanorg.
Als Nanorg. wird die Summe aus Ammonium -, Nitrat- und Nitritstickstoff bezeichnet. Der
Parameter ist im Anhang 1 der Allgemeinen Rahmen VwV als Mindestanforderung und im
AbwAG als Abgabeparameter angegeben.
Kjeldahl- Stickstoff TKN
Der TKN umfasst die Summe aus organisch gebundenem Stickstoff und Ammonium- Stickstoff.
Gesamt-Stickstoff TN
Die TN ist die Summe aus organisch und anorganisch gebundenem Stickstoff. Diese Größe ist in
der EU- Richtlinie als Grenzwert vorgegeben.
Phosphat
Phosphor ist aufgrund seiner Rolle als limitierender Faktor der Eutrophierung ein entscheidender
Parameter der Gewässer. Phosphor kommt im Wesentlichen als freies oder organisch gebundenes
Ortho-Phosphat vor.
Je Einwohner gelangen durch Nahrungsmittelreste und Ausscheidungen täglich ca. 1,9g P in das
Abwasser. Einen erheblich höheren Anteil an der Gesamtphosphatmenge haben die Wasch- und
Spülmittelreste im Abwasser.
Die Analyse des organisch gebundenen Ortho-Phosphates in der Abwasserprobe erfolgte mit einem
Dr. Lange Küvettentest LCK 350.
28
Abfiltrierbare Stoffe
Bei der Bestimmung der abfiltrierbaren Stoffe wird ermittelt, wieviel mg Schwebstoffe pro Liter
sich noch im gereinigten Abwasser befinden.
Dafür wird eine homogenisierte Abwasserprobe durch einen Rundfilter (GF 6) gegeben, der
anschließend getrocknet wird. Die Differenz aus Endgewicht und Anfangsgewicht des Rundfilters
ergibt die Menge an abfiltrierbaren Stoffen in mg/l .
In der Regel sind Zusammenhänge zwischen BSB, CSB und den abfiltrierbaren Stoffen zu
erkennen, da es sich überwiegend um organische Bestandteile handelt.
Schlammspiegel - Messung
Schlammspiegelmessungen werden hauptsächlich in der Vorklärung durchgeführt, um die
abgesetzte Schlammmenge zu ermitteln und gegebenenfalls eine bedarfsgerechte Schlammabfuhr
zu veranlassen. Eine weitere wichtige Anwendung findet diese Messung in Belebungsbecken, um
die Menge an Belebtschlamm festzustellen.
Die Schlammschichtdicke wird dabei über ein Messrohr aus Plexiglas bestimmt, das auf den Boden
des Kammer abgesenkt und durch ein Kugelventil am unteren Ende des Rohres verschlossen wird.
Das Kugelventil kann dabei durch ein Gestänge oder einem Seilzug betätigt werden. In dem
Messrohr bildet sich dann der Beckeninhalt als geschlossene Säule ab und die Schichtdicke des
Bodenschlamms ist direkt ablesbar (BOLLER et al., 2002).
29
3.4 Beschickung der Anlagen
Die Beschickungsmenge ist der prEN 12566 zu entnehmen. Ausgegangen wird dabei von einem
durchschnittlichen Wasserverbrauch, und somit einer zum Abfluß kommenden
Schmutzwassermenge, von 150 l/(E*d) mit den in Tabelle 3 angegebenen Konzentrationen des
Rohabwassers entsprechend der Norm.
Die Gesamtmenge setzt sich dabei wie folgt zusammen:
Tabelle 8: Zusammensetzung der täglichen Abflussmenge hinsichtlich ihrer Herkunft
Nutzung/Ursache
Menge [%]
Menge in [ l/(E*d)]
Toilettenspülung
Baden und Duschen
Wäschewaschen
Körperreinigung
Geschirrspülen
Wohnungsreinigung
Kochen und Trinken
Sonstiges
Summe
32
30
12
6
6
4
3
7
100
45
48
18
9
9
6
4,5
10,5
150
Die zeitliche Verteilung bzw. Entstehung der täglichen Schmutzwassermenge ist ebenfalls in der
prEN 12566-3 angegeben und kann sich in Abhängigkeit von der Größe des Haushaltes wie folgt
zusammensetzen (RETZLAFF, 2003):
1 EW – Tagesverlauf
06:00 – 07:00
07:00 – 08:00
08:00 – 09:00
09:00 – 10:00
10:00 – 11:00
11:00 – 12:00
18:00 – 19:00
13,5
22,5
9
2,5
9
11
15
19:00 – 20:00
20:00 – 21:00
21:00 – 23:00
45
12,5
10
(Toilette (8), Morgenwäsche (1), Sonstiges (4,5))
(Frühstück (1,5), Geschirrwaschen (3), Wäschewaschen (18))
(Toilette + Händewaschen)
(Wohnungsreinigung)
(Toilette, Händewaschen)
(Kochen (2), Geschirrwaschen (3), Sonstiges (6))
(Toilette + Händewaschen (9), Abendbrot (1),
Geschirrwaschen (3 ), Körper (2))
(Duschen)
(Toilette + Händewaschen (9), Wohnungsreinigung (3,5))
(Toilette, Händewaschen (9))
Eine Aufteilung der Gesamtabwassermenge bezüglich weiterer Einwohnerwerte befindet sich im
Anhang 1.
30
Aus diesen Angaben ergibt sich für die Beschickung der Anlagen folgende Verteilung:
Tabelle 9: zeitliche Verteilung des Schmutzwasseraufkommens ( verändert nach RETZLAFF, 2003)
Uhrzeit
06:00-07:00
07:00-08:00
08:00-09:00
09:00-10:00
10:00-11:00
11:00-12:00
Verteilung
nach EN
12566-3
(2003) in [%]
30
15
1 EW [l]
4 EW [l]
5 EW [l]
6 EW [l]
13,5
22,5
9
2,5
9
11
106
40
34
45
21
24
106
75
44
45
9
58,5
106
63
101
54
32
49
15
45
12,5
10
150
78
162
57
33
600
98
202
78,5
34
750
140
220
89
46
900
0
18:00-19:00
19:00-20:00
20:00-21:00
21:00-23:00
Summe
40
15
100
Im Fall des Versuchsfeldes Dorf Mecklenburg wird die Beschickungsmenge über die Laufzeit der
Excenterschneckenpumpe im Inneren des Containers geregelt. Bei einer Fördermenge von 1 l/s der
Pumpe ergeben sich die im Beschickungsplan (Tabelle 10) angegebenen Laufzeiten, um die
Anlagen mit der in der DIN EN 12566-3 geforderten Schmutzwassermenge von 150 l/(E*d)
entsprechend des ihnen zugeordneten Zeitraumes zu beschicken.
Da die Pumpe auf eine Fördermenge von 1 l/s eingestellt ist, ergeben sich die Beschickungsmengen
analog den Pumpenlaufzeiten.
31
Tabelle 10:Beschickungsplan
Pumpenlaufzeit in [s]
für 1 EW
für 4 EW
für 5 EW
06:00
06:30
07:00
07:30
08:00
08:30
09:00
09:30
10:00
10:30
11:00
11:30
0
13,5
11,5
11
9
0
0
2,5
9
0
6
5
53
53
20
20
15
19
9
36
9
12
12
12
53
53
35
40
24
20
36
9
0
9
40,5
18
53
53
54
9
30
71
54
0
16
16
31
18
18:00
18:15
18:30
18:45
19:00
19:15
19:30
19:45
20:00
20:15
20:30
20:45
21:00
21:30
22:00
22:30
Summe
10
0
5
0
0
0
45
0
9
0
3,5
0
0
10
0
0
150
23
14
23
18
54
45
54
9
23
0
34
0
11
11
11
0
600
18
18
26
36
63
54
49
36
45
9
11,5
13
11
11
9
3
750
38
44
40
18
64
72
66
18
54
13
11
11
14
14
9
9
900
Zeit
für 6 EW
32
Aus dem Beschickungsplan ergeben sich die dazugehörigen Beschickungsmengen. Diese können
in Abhängigkeit von der Zeit der Abbildung 7 entnommen werden.
Beschickungsmenge in [l] bzw.
80
70
60
50
40
30
20
10
Zeit [hh:mm]
1 EW
4 EW
5 EW
6 EW
Abbildung 7: Beschickungsmengen in Abhängigkeit der Zeit
Beschickungsmenge in [l]
80
70
60
50
40
30
20
10
18
:0
0
18
:3
0
19
:0
0
19
:3
0
20
:0
0
20
:3
0
21
:0
0
22
:0
0
06
:0
0
07
:0
0
08
:0
0
09
:0
0
10
:0
0
11
:0
0
0
Zeit [hh:mm]
1 EW
Abbildung 8: Zuflussganglinie
4 EW
5 EW
6 EW
22
:3
0
21
:3
0
20
:4
5
20
:1
5
19
:4
5
19
:1
5
18
:4
5
18
:1
5
11
:0
0
10
:0
0
09
:0
0
08
:0
0
07
:0
0
06
:0
0
0
33
Dies ergibt in Abhängigkeit von der Bemessungsgröße der installierten Anlagen folgende
Gesamtzulaufmengen pro Tag :
Tabelle 11:Beschickungsmengen der einzelnen Anlagen
Anlage
getauchtes Festbett der Firma
Uponor
SBR Anlage der Firma Rotaria
Tropfkörperanlage der Firma Hass
& Hatje
Scheibentauchkörper der Firma
IBB
vertikal durchströmtes
Pflanzenbeet der Firma Krüger
horizontal durchströmtes
Pflanzenbeet der Firma Wehde
Bemessungsgröße [EW]
Liter pro Tag
4 EW
600
6 EW
900
5 EW
750
4 EW
600
6 EW
900
1EW
150
Nachdem alle Anlagen zunächst mit 150 l/(E*d) beschickt worden sind, wurde anhand der CSB
Zulaufwerte eine Überprüfung der Schmutzfracht bei einer 4EW-Anlage durchgeführt. Die
Ergebnisse der Berechung sind der Tabelle 12 zu entnehmen.
Von einer täglichen CSB-Schmutzfracht von 120 g/(E*d) ausgehend, wurde eine dem
entsprechende Beschickungsmenge pro angeschlossenen EW berechnet.
Die Ergebnisse zeigen, dass die ursprüngliche Beschickungsmenge von 150 l/(E*d) eine zu hohe
CSB-Schmutzfracht beinhaltet. Deshalb wurde die Zulaufmenge auf 120 l/(E*d) reduziert. Die
daraus resultierende Gesamtzulaufmenge pro Anlage und deren zeitliche Verteilung können der
Tabelle 13 entnommen werden.
Die Abbildungen 9 und 10 zeigen graphisch die veränderten Zulaufmengen und die daraus
resultierenden Zuflussganglinien der verschiedenen Anlagen.
Datum
Zulauf ist l/d
CSB Zulauf [mg/ l]
B CSBzu [kg/ d]
EW CSB(120g/E.d)
EWist CSB(110g/E.d)
Zulaufsoll l/E.d
Zulauf Soll m³/d
soll / Ist %
Tabelle 12: Berechnung der Schmutzfracht und korrigierter Zulaufmenge (AL JIROUDI, 2004)
Mittelwert
600
953
0,57
4,76
5,03
119
476
79
Min. Wert
600
668
0,40
3,34
3,38
92
369
62
Max. Wert
600
1191
0,71
5,96
6,50
165
659
110
Grenzwert
600
900
4,00
4,00
150
34
Tabelle 13: nach Frachtberechnung korrigierter Beschickungsplan
06:00
06:30
07:00
07:30
08:00
08:30
09:00
09:30
10:00
10:30
11:00
11:30
Zulauf in Liter für
1 EW
0
10,8
9,2
8,8
7,2
0
0
2
7,2
0
4,8
4
4 EW
42,4
42,4
16
16
12
15,2
7,2
28,8
7,2
9,6
9,6
9,6
5 EW
42,4
42,4
28
32
19,2
16
28,8
7,2
0
7,2
32,4
14,4
6 EW
42,4
42,4
43,2
7,2
24
56,8
43,2
0
12,8
12,8
24,8
14,4
18:00
18:15
18:30
18:45
19:00
19:15
19:30
19:45
20:00
20:15
20:30
20:45
21:00
21:30
22:00
22:30
Summe
8
0
4
0
0
0
36
0
7,2
0
2,8
0
0
8
0
0
120
18,4
11,2
18,4
14,4
43,2
36
43,2
7,2
18,4
0
27,2
0
8,8
8,8
8,8
0
480
14,4
14,4
20,8
28,8
50,4
43,2
39,2
28,8
36
7,2
9,2
10,4
8,8
8,8
7,2
2,4
600
30,4
35,2
32
14,4
51,2
57,6
52,8
14,4
43,2
10,4
8,8
8,8
11,2
11,2
7,2
7,2
720
Zeit
Um die Beschickungsmengen zu ändern, wurde bei gleichbleibender Pumpenlaufzeit die
Fördermenge pro Sekunde der Excenterschneckenpumpe verringert. Die Einstellung von 1 l/s hatte
bei einer Laufzeit von beispielsweise 60 Sekunden eine Fördermenge von 60 Litern zur Folge.
Durch das Herabsetzen der Fördermenge auf 0,8 l/s wurde bei gleicher Pumpenlaufzeit eine
Verringerung der Gesamtfördermenge entsprechend der gewünschten 120 l/(E*d) erreicht.
Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass kein Eingriff in die SPS notwendig ist und somit
ständig auf einfachstem Wege eine Veränderung der Zulaufmenge erfolgen kann. Der Nachteil, der
sich aus dieser Steuerungsvariante ergibt, ist der, dass sich eine Veränderung der Fördermenge
nicht individuell für jede Anlage einstellen lässt, sondern stets alle Anlagen von einer Korrektur
betroffen sind.
35
70
Beschickungsmenge [l]
60
50
40
30
20
10
18
:1
5
18
:4
5
19
:1
5
19
:4
5
20
:1
5
20
:4
5
21
:3
0
22
:3
0
06
:0
0
07
:0
0
08
:0
0
09
:0
0
10
:0
0
11
:0
0
0
Zeit [hh:mm]
1 EW
4 EW
5 EW
6 EW
Abbildung 9: korrigierte Beschickungsmengen in Abhängigkeit der Zeit
70
Beschickungsmenge [l]
60
50
40
30
20
10
18
:1
5
18
:4
5
19
:1
5
19
:4
5
20
:1
5
20
:4
5
21
:3
0
22
:3
0
06
:0
0
07
:0
0
08
:0
0
09
:0
0
10
:0
0
11
:0
0
0
Zeit [hh:mm]
1 EW
4 EW
5 EW
Abbildung 10: korrigierte Zuflussganglinien im Verlauf eines Tages
6 EW
Aufbau und Funktion der eingebauten Kleinkläranlagen
36
4. Aufbau und Funktion der eingebauten Kleinkläranlagen
4.1 Belüftetes Festbett der Firma Uponor – Typ: Uponor 3K Plus
Die Anlage der Firma Uponor besteht prinzipiell aus 3 miteinander verbundenen Bereichen:
1. einem Vorklärbereich, in dem Grob-, Schwimm- und absetzbare Stoffe zurückgehalten und
der Überschussschlamm aus der Nachklärung gespeichert werden,
2. einem biologischen Reaktor, in dem das getauchte Festbett installiert ist,
3. einem Nachklärbereich, in dem der Überschussschlamm vom gereinigten Abwasser
abgetrennt wird.
Bei dem Behälter, in dem die Anlage der Firma Uponor untergebracht ist, handelt es sich um eine
Standard Mehrkammerabsetzgrube, die lediglich mit der Technik der 3K Plus ausgerüstet wurde.
Die Volumina der Kammern bilden zueinander ein Verhältnis von 2:1:1.
Luftzufuhr
Druckluftheber
Ablauf
Nachklärung
Nachklärschräge
Zulauf
Vorklärung
Luftzufuhr
Druckluftheber
Nachklärung
Belüfter
Ablauf
Festbett
Luftzufuhr
Abbildung 11: Behälter der Firma Uponor
Quelle:Vortrag Dipl.-Biol. B.Schürmann
37
Im Fall der Anlage im Versuchsfeld Dorf Mecklenburg fließt das von Grobstoffen befreite
Abwasser der Vorklärung zu. Diese bewirkt eine weitere mechanische Reinigung des Abwassers
und verhindert den Eintrag von groben Feststoffen in den Bioreaktor. Durch Sedimentation kommt
es zum Absetzen des Primärschlammes auf dem Boden der Vorklärung. Ein Tauchrohr als
Verbindung zum Bioreaktor verhindert weiterhin den Eintrag von Schwimmschlamm in die
biologische Reinigungsstufe.
Die eigentliche biologische Reinigung des Schmutzwassers erfolgt in der 2.Kammer, in der das
belüftete Festbett untergebracht ist.
Die Reinigung des Abwassers wird durch Bakterien bewirkt, die sich auf der Oberfläche des
Festbettes angesiedelt haben und den sogenannten biologischen Rasen bilden. Man spricht in
diesem Fall von sessilen Bakterien, also von Bakterien, die im Gegensatz zu den frei
schwimmenden Organismen im Verfahren der Belebungsanlagen sesshaft sind. Als Trägermaterial
verwendet die Firma Uponor röhrenförmige netzartige Kunststoffblöcke (Abb. 12), die durch eine
große spezifische Oberfläche und hohe Widerstandsfähigkeit in Bezug auf aggressives Abwasser
gekennzeichnet sind.
Abbildung 12: Festbettkörper
38
Wie bei allen aeroben Abwasserreinigungsverfahren wird auch bei diesem Verfahren Sauerstoff
zum Abbau der organischen Verbindungen durch die Bakterien benötigt.
In diesem Fall wird der Sauerstoff über Belüftungsrohre, die unterhalb des Festbettes installiert
sind, in die Reaktionskammer eingetragen. Die durch den Membranverdichter erzeugte Druckluft
wird so in feine Luftbläschen aufgeteilt und dem Abwasser zugeführt.
Durch die anschließende Aufwärtsbewegung der Luftblasen erfolgt zum einen die Belüftung des
Festbettes und zum anderen der Austrag des Sekundärschlammes durch Abtrag des überschüssigen
Biorasens von den Reaktionsobjekten.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Belüftung liegt in der gleichmäßigen Vermischung des
Abwassers mit den auf dem Trägermaterial anhaftenden Bakterien. Weiterhin wird das Auftreten
einer Kurzschlussströmung verhindert, die bei der Konstellation des Zu- und Abflusses der
Reaktionskammer durchaus möglich wäre.
Um gute Reinigungsleistungen zu erzielen, ist es wichtig, Verstopfungen des Festbettes zu
vermeiden. Dies geschieht durch die mechanische Vorreinigung des Abwassers in der Vorklärung
und durch die gleichmäßige Belüftung der Reaktionskammer.
Kanalbildungen, die durch Verstopfungen einzelner Reaktionsräume entstehen, sind zu vermeiden,
dem entsprechend kommt der gleichmäßigen Belüftung des Festbettes eine wichtige Bedeutung zu.
Diese erfolgt im sogenannten Pausenlaufzeitverfahren, das bedeutet, dass sich einer Belüftungszeit
eine Pausenzeit anschließt.
Durch den Zufluss von vorgereinigtem Abwasser ins Belebungsbecken erfolgt eine Verdrängung
von gereinigtem Abwasser, noch vermischt mit Resten vom Biorasen, Richtung Nachklärbecken.
Darin erfolgt eine Trennung von gereinigtem Abwasser und überschüssigem Biorasen durch
mechanische Absetzprozesse bzw. Sedimentation der als Überschussschlamm oder
Sekundärschlamm bezeichneten Reststoffe. Die Reststoffe sammeln sich auf dem Boden des
Nachklärbeckens und können, begünstigt durch die Trichterform des Behälters, mittels einer
Druckluftheberanlage in die Vorklärung zurückgeführt werden.
Von dort aus werden sie zusammen mit dem Primärschlamm in Abhängigkeit ihrer Menge durch
Pumpwagen o.Ä. entfernt und entsorgt.
Das gereinigte Abwasser fließt durch die Verdrängungswirkung des diskontinuierlich zulaufenden
Abwassers in freiem Gefälle aus der Nachklärung ab. Ein eventueller Austrag von möglichem
Schwimmschlamm wird auch hier durch ein Tauchrohr verhindert.
Im Fall des Prüffeldes fließt das gereinigte Abwasser nicht einer Vorflut o.Ä. zu, sondern läuft über
eine Freigefälleleitung in einen Pumpenschacht, der im hiesigen Fall den Prüfschacht darstellt und
füllstandsgesteuert das gereinigte Abwasser der Kläranlage Dorf Mecklenburg zuführt.
Grundlage für die Anwendung, Konstruktion und Bemessung dieser Anlage ist die
EN 12566 mit den Ergänzungen der DIN 4261 Teil 2.
39
Tabelle 14: Vergleich der abwassertechnischen Berechnung zur Zulassung und Ist-Zustand des
belüfteten Festbettes
1. Bemessung
Einwohnergleichwerte (EW)
Tägliche Abwassermenge [150 l/(EW*d)]
Tagesspitzenfaktor
Stündliche Abwassermenge
Tägliche Schmutzfracht [60g BSB5/(EW*d)]
Tägliche Schmutzfracht nach VK
[50g BSB5/(EW*d)]
Vorklärung
Behälteranteil
Innendurchmesser [m]
Wassertiefe [m]
Volumen Vorklärung [m³]
davon Schlammstapelraum [150l/EW*a] [m³]
Festbettreaktor
Behälteranteil
Wassertiefe [m]
Volumen Festbettreaktor [m³]
Festbetthöhe [m]
Festbettvolumen [m³]
spezifische Festbettoberfläche [m²/m³]
installierte Festbettoberfläche (>=45 m²)
nach DIN 4261-2 [m²]
Festbettbelastung [<= 2,5g BSB5/m² *d] (Zulassung)
nach DIN 4261-2 [<= 4,0g BSB5/m² *d]
Nachklärung
Behälteranteil
Wassertiefe(>1,0 m) nach DIN 4261-2 [m]
Volumen Nachklärung [m³]
Oberfläche (>0,7m²) nach DIN 4261-2 [m²]
Oberflächenbeschickung [<0,3m³/m²*h]
nach DIN 4261-2
Rückführmenge Sekundärschlamm [m³/d]
[>=5l/EW*d]
Aufenthaltszeit nach Abzug Schräge (>=3,5h) nach
DIN 4261-2 [h]
0,5
Vges.
0,25
Vges.
0,25
Vges.
Bemessung
150 l/(E*d)
4 EW
0,60 m³/d
10 h/d
0,06 m³/h
0,24
kg BSB5 /d
nachberechnet mit
120 l/(E*d)
150 l/(E*d)
4 EW
4 EW
0,48 m³/d
0,60 m³/d
10 h/d
10 h/d
0,048 m³/h
0,06 m³/h
0,26 kg
0,32
BSB5 /d
kg BSB5 /d
0,20
kg BSB5 /d
0,22
kg BSB5 /d
0,27
kg BSB5 /d
1 Kammer
2,00
1,26
1,98
0,60
1 Kammer
2,00
1,26
1,98
0,60
1 Kammer
2,00
1,26
1,98
0,60
1 Kammer
2,00
1,26
0,99
0,80
0,63
100
1 Kammer
2,00
1,26
0,99
0,80
0,63
100
1 Kammer
2,00
1,26
0,99
0,80
0,63
100
62,83
63,00
63,00
3,18
3,49
4,29
1 Kammer
2,00
1,26
0,99
0,79
1 Kammer
2,00
1,26
0,99
0,79
1 Kammer
2,00
1,26
0,99
0,79
0,08
0,061
0,08
0,02
0,02
0,02
9,96
12,5
9,96
40
In der Tabelle 14 ist eine Vergleichsrechnung zwischen den Berechnungen, die zur Erlangung der
allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (Bemessung) führten, und dem Ist-Zustand
(nachberechnet) der auf dem Versuchsfeld befindlichen Anlage gegenübergestellt.
Die erwartete Reduzierung der Schmutzfracht [60g BSB5/(EW*d)] durch die Vorklärung wurde
aufgrund der Einkammerabsetzgrube, und der somit angenommenen eingeschränkten
Absetzwirkung, von 1/3 Frachtreduzierung nach VK auf 1/6 herabgesetzt. Damit wird die
Belebung mit 50g BSB5/(EW*d) anstatt mit 40g BSB5/(EW*d) belastet. Die maximale Belastung
des Festbettes liegt laut Zulassung bei 2,5g BSB5/(m²*d). Dieser Wert wird nur bei einer
reduzierten Beschickung mit 120 l/(E*d) und entsprechender BSB5-Belastung erreicht (Phase 2).
Somit ist eine deutliche Überbelastung des Festbettes festzuhalten.
Nach Angaben aus der DIN 4261-2 ist eine maximale Festbettbelastung [<= 4,0 g BSB5/(m²*d)]
festgelegt. Bei Zugrundelegung dieses Wertes sind die beiden unteren Belastungsansätze (Unterlast
und Normalbeschickung mit 120 l /(EW*d)) im Limit. Um die nach der Zulassung maximale
BSB5-Flächenbelastung von 2,5 g BSB5/(m²*d) einzuhalten, wäre eine Festbettfläche von 88 m²
(bei durchschnittlich 220 g/d BSB5) notwendig. Somit ist die eingebaute Festtbettfläche um 25 m²
zu klein. Bei der nach DIN 4261-2 vorgeschrieben Flächenbelastung von 4 g BSB5/(m²*d) würde
jedoch eine Festtfläche von 55 m² genügen. In Anbetracht der aufgetretenen Probleme ist jedoch
davon abzuraten, so hohe Flächenbelastungen zur Dimensionierung dieser Anlagen zu wählen.
Die anderen nach DIN 4261-2 vorgeschriebenen Grenzwerte werden eingehalten.
41
4.2 SBR Anlage der Firma Rotaria vom Typ „Klärmeister 6“
Die SBR-Anlage stellt eine Belebungsanlage dar und ist eine Verfahrensvariante der aeroben
biologischen Behandlung von häuslichem Schmutzwasser. Grundlage für die Anwendung,
Konstruktion und Bemessung dieser Anlagentypen ist die prEN 12566 mit den Ergänzungen der
DIN 4261 Teil 2. Auch die Anlage der Firma Rotaria wurde in Anlehnung an diese Norm
konzipiert und besteht im Wesentlichen aus:
1. einem Behälter, unterteilt in Vorklärkammer I und gleichzeitigem Überschussschlammspeicher, Vorklärkammer II und dem Aufstaubecken bzw. Belebungsbecken,
2. einem Belüfter,
3. einer Klarwasserabzugspumpe und dem Probenahmebehälter,
4. einem Druckluftheber,
5. einer Vorspeicherpumpe,
6. einem Schaltschrank mit Verdichter
Die Zulassungsnummer ist Z-55.3-71.
Die Anordnung der Bestandteile kann der Abb. 13 entnommen werden.
Abbildung 13:Aufbau SBR-Anlage
42
Auch diese Anlage ist in einer Standard-Mehrkammerabsetzgrube untergebracht und ist somit eine
ideale Lösung, um bereits bestehende Mehrkammergruben, entsprechend der neuen Gesetzeslage,
umzurüsten.
Die Mehrkammergrube besteht aus werkseitig vorgefertigten und güteüberwachten
Betonfertigteilen nach DIN 4234 Teil 2 und ist durch einen begehbaren und abnehmbaren
Schachtdeckel verschlossen. Sämtliche in dem Schacht befindlichen Teile bestehen aus
korrosionsbeständigem Material und gewährleisten somit eine hohe Funktionssicherheit.
Im Schaltschrank, der sich unmittelbar neben der Anlage befindet, sind die
Steuerungseinrichtungen und der Membranverdichter, der die notwendige Druckluft zur Belüftung
erzeugt, untergebracht.
Des Weiteren ist auf dem Schaltschrank eine optische Warnanzeige montiert, die bei
Betriebsstörungen, insbesondere einem Überstauen der Belebungskammer, durch einen
Schwimmer ausgelöst wird und somit ein Erkennen betrieblicher Störungen erleichtert.
Die Kleinkläranlage der Firma Rotaria wird nach dem Prinzip des Aufstauverfahrens, auch SBR
Verfahren (Sequensing Batch Reaktor) genannt, betrieben.
Prinzipiell kann dieses Verfahren in 4 Phasen unterteilt werden:
1. Abwasserzufluss in die 1. Kammer der Vorklärung
2. das Abwasser wird mittels einer Tauchmotorpumpe in das Belebungsbecken
gepumpt, anschließend erfolgt eine intermittierende Belüftung des im
Belebungsbecken befindlichen Schmutzwassers
3. Sedimentationsphase nach dem Belüftungszyklus und Abpumpen des Klarwassers
durch eine Tauchmotorpumpe
4. Überschussschlamm wird mittels Druckluftheberanlage abgepumpt
Nach Beendigung der 4. Phase erfolgt eine erneute Beschickung des Belebungsbeckens mit dem in
der 2. Vorklärkammer gespeicherten Abwasser.
43
Im Weiteren sollen die Phasen der Abwasserreinigung näher beschrieben werden.
Im normalen Betrieb dieser Anlage fließt das anfallende Schmutzwasser der 1. Kammer der
Vorklärung zu. Durch Sedimentation wird eine Vorreinigung des Abwassers vom Primärschlamm
erreicht.
Über das Tauchrohr zwischen den beiden Kammern erreicht das von Grobstoffen befreite
Abwasser, in Abhängigkeit vom Füllstand der 1. Kammer, die 2. Vorklärkammer, in der eine
weitere Abtrennung von sedimentierbaren Stoffen erfolgt.
Da während der Belüftungsphase keine Beschickung der biologische Stufe erfolgt, ist eine genaue
Bemessung der Vorklärung (0,5*Qd) bezüglich der im Belebungszeitraum auftretenden
Schmutzwassermengen Voraussetzung für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage. Ausnahme
dabei bildet eine freie Belebungskapazität, die durch einen Schwimmerschalter signalisiert wird.
Das Volumen der Vorklärung muss also so ausgelegt sein, dass eine Speicherung des während des
Belebungszyklus anfallenden Abwassers möglich ist. Die Volumina der 3 Kammern stehen im
Verhältnis von 1:1:2 zueinander.
Sofern die in der 2. Kammer befindliche Pumpe nicht durch die Sedimentations- oder
Abpumpphase gesperrt ist, erfolgt die Beschickung des Aufstaubeckens.
Gestoppt wird diese Pumpe bzw. die Beschickung entweder durch den Schwimmer, der an der
Pumpe befestigt ist und somit eine maximale Entleerung des Vorspeichers darstellt, oder durch
einen Schwimmer in der 3. Kammer, der den maximalen Füllstand des Belebungsbeckens
kennzeichnet (s.o.). Dadurch kann auf schwankende Zuflussmengen optimal reagiert werden.
Im Belebungsbecken erfolgt dann die Belüftung durch einen Membranbelüfter der am Boden des
Beckens auf einen Dreibock frei stehend installiert ist. Die aufsteigenden Luftblasen sorgen für
eine ausreichende Durchmischung und Sauerstoffversorgung des zu reinigenden Abwassers.
Die Belüftung ist durch eine SPS gesteuert. Im Fall der auf dem Versuchsfeld Dorf Mecklenburg
befindlichen Anlage ist eine Belüftungszeit von 30 Minuten eingestellt. Im Anschluss daran folgt
eine Pausenzeit von ebenfalls 30 Minuten. Während dieser Pause erfolgt im Intervall von 10
Minuten eine kurze Stoßbelüftung, die eine Umwälzung des Abwassers bewirkt.
Diese intermittierende Belüftung hat nicht nur energetische Vorteile, sondern begünstigt ebenfalls
eine weitgehende Nitrifikation und Denitrifikation des zu reinigenden Abwassers.
Nach der intermittierenden Belüftung von insgesamt 10 Stunden wird diese gesteuert durch die
SPS abgeschaltet und es folgt die Sedimentationsphase.
Hierbei kommt es zur Sedimentation des Belebtschlammes, also zum Absetzen der Bakterien, die
sich zu den sogenannten Belebtschlammflocken verbunden haben.
Nach einer Stunde ist die Sedimentationsphase abgeschlossen. Ebenfalls durch die SPS gesteuert
kommt es dann zum Abzug des Klarwassers durch die im Belebungsbecken befindliche
Tauchpumpe. Über eine kurze Steigleitung wird dabei das gereinigte Abwasser in den
Probenehmer geleitet, von wo aus es dann über eine Freispiegelleitung in den Ablaufschacht
abläuft.
Abgeschaltet wird diese Pumpe beim Erreichen des maximalen Entleerungsvolumens durch den
Schwimmer, der auch die Vorspeicherpumpe beim Erreichen des maximalen Füllstandes des
Belebungsbeckens ausgeschaltet hat.
44
Die biologischen Abbauprozesse führen zu einer stetigen Vermehrung der Bakterienmasse durch
Zellteilung. Somit kommt es zum Wachstum des Belebtschlammes. Da aber nur ein bestimmter
Teil der Belebtschlammflocken im Belebungsbecken zur Reinigung verbleiben muss, ist es
notwendig, den sogenannten Überschussschlamm aus der Belebung abzuziehen.
Im Fall der SBR-Anlage der Firma Rotaria geschieht der Abzug des überschüssigen
Belebtschlammes durch einen Druckluftheber, der vom gleichen Verdichter wie die
Belüftungseinrichtung versorgt wird. Zur Druckluftsteuerung sind dazu zwei Magnetventile im
Inneren des Schaltschrankes vorgesehen.
Der Druckluftheber kann über eine Zeitschaltuhr in seiner Laufzeit beeinflusst werden, dadurch
verbleibt eine genau definierte Menge Belebtschlamm in der Reaktionskammer und gewährleistet
somit den Verbleib von Bakterienmasse, die zur Reinigung des Abwassers notwendig ist.
Der Überschussschlamm wird in die erste Kammer der Vorklärung gepumpt, von wo aus er dann
zusammen mit dem Primärschlamm, nach Erreichen eines festgelegten Volumens, abgefahren
werden kann. Ein positiver Nebeneffekt dieser Schlammrückführung liegt in der biologischen
Vorreinigung des Abwassers schon in der Vorklärung durch die im Überschussschlamm
befindlichen Bakterien. Durch die hauptsächlich anaeroben Verhältnisse in der Vorklärung besitzen
die Bakterien zwar eine kurze Lebensdauer, dennoch tragen sie kurzfristig zur Reinigung des
Abwassers schon in dieser Phase bei. Da nicht ausschließlich Belebtschlamm, sondern auch ein
Teil des bereits gereinigten Abwassers wieder in die Vorklärung gelangt, ist weiterhin von einer
Verbesserung der Denitrifikation auszugehen.
VK 2
Belebungsbecken
Bild 5: Blick in die SBR-Anlage
VK 1
45
Tabelle 15: Vergleich der abwassertechnischen Berechnung zur Zulassung und Ist-Zustand der SBRAnlage
nach ATV A 131
1. Bemessung
tägliche Abwassermenge [150 l/(EW*d)]
Tagesspitzenfaktor
Stündliche Abwassermenge
tägliche Schmutzfracht [60g BSB5/(EW*d)]
Eine Reduzierung der Schmutzfracht durch die
Vorklärung ist bei der Bemessung nicht vorgesehen.
Überschussschlammproduktion [kg TS/kg BSB5]
Belebungsbeckengröße [m³]
Reaktionszeit [h]
Absetzzeit [h]
Gesamtzyklusdauer [h]
Zyklen pro Tag
vergrößertes SBR Becken [m³]
min SBR Volumen [m³] berechnet
max. SBR Volumen [m³] berechnet
Raumbelastung [kg BSB5/m³*d]
Raumbelastunggrenzwert [kg BSB5/m³*d]
Behälterhöhe SBR-Becken [m]
Durchmesser des SBR Behälters [m]
max. Wasserstand SBR-Becken [m]
vorh. Volumen SBR- Becken [m³]
KW Abzugshöhe aus SBR- Becken [m]
Speichervolumen VSP [m³]
Vorklärung/ ÜSS [m³]
Volumen VSP/ VK/ ÜSS [m³]
Behälterhöhe VSP/ VK/ ÜSS [m]
Durchmesser des VSP/ VK/ ÜSS- Behälters [m]
max. Wasserstand des VSP/ VK/ ÜSS- Behälters [m]
vorh. Volumen VSP/ VK/ ÜSS- Behälters [m³]
Spezifischer Sauerstoffbedarf OVc [kg O2/24h]
Spezifischer Sauerstoffbedarf OVN [kg O2/24h]
Sauerstoffbedarf pro Tag OVges. [kg O2/24h]
Sauerstoffbedarf pro Stunde OVges (h). [kg O2/h]
Sättigungsdefizit OB [kg O2/h]
Spez. Sauerstoffeintrag des Belüfters
[kg O2/m³*m]
Sauerstoffzufuhr soll [m³/h]
Verdichterleistung ist [m³/h]
Bemessung
150 l/(E*d)
nachberechnet mit
120 l/(E*d)
150 l/(E*d)
6 EW
0,90 m³/d
10 h/d
0,09 m³/h
0,36
kg BSB5 /d
6 EW
0,72 m³/d
10 h/d
0,072 m³/h
0,39 kg
BSB5 /d
6 EW
0,90 m³/d
10 h/d
0,09 m³/h
0,48
kg BSB5 /d
0,76
1,8
10
2
12
2
2,16
1,94
2,38
0,16
0,2
3,05
2,0
1,75
2,75
0,29
0,65
1,8
2,45
3,05
2,0
1,90
2,98
0,576
0,276
0,852
0,071
0,080
0,76
1,95
10
2
12
2
2,34
2,12
2,57
0,15
0,2
3,05
2,0
1,75
2,75
0,29
0,65
1,8
2,45
3,05
2,0
1,9
2,98
0,624
0,276
0,900
0,075
0,084
0,76
2,4
10
2
12
2
2,88
2,58
3,03
0,15
0,2
3,05
2,0
1,75
2,75
0,29
0,65
1,8
2,45
3,05
2,0
1,9
2,98
0,768
0,276
1,044
0,087
0,098
0,011
3,03
7,2
0,011
3,49
n.b.
0,011
4,18
n.b
Eine Nachberechnung dieser Anlage führte zu dem Ergebnis, dass die auf dem Versuchsfeld Dorf
Mecklenburg installierte Anlage den Berechnungen zur Erlangung der Zulassung durch das DIBt
entspricht. Lediglich die modifizierte Zulauffracht bringt Veränderungen in die Berechnung ein.
Die rot markierten Werte geben die von der Bemessung abweichenden Daten wieder.
46
4.3 Tropfkörperanlage der Firma Hass & Hatje vom Typ „ Multi-Kompakt“
Auch die Tropfkörperanlage ist eine Verfahrensvariante der aeroben biologischen Behandlung
häuslichen Schmutzwassers. Deshalb ist auch bei dieser Anlage die prEN 12566 mit den
Ergänzungen der DIN 4261 Teil 2 Grundlage für die Bemessung, Konstruktion und Anwendung.
Die Zulassung der Anlage wurde vom DIBt vorgenommen und mit der Zulassungsnummer
Z-55 2-15 versehen. Die Zulassung durch das Deutsche Institut für Bautechnik ist Voraussetzung
für den Vertrieb und die Betreibung von Kleinkläranlagen. Ohne diese Zulassung wird die
Errichtung einer solchen Anlage von der Unteren Wasserbehörde nicht genehmigt. Ausnahmen
dabei bilden regional zugelassene Anlagen (landesweit), die einer Eignungsprüfung unterzogen
worden sind.
Die Tropfkörperanlage der Firma Hass & Hatje ist eine Kompaktanlage, das bedeutet, sämtliche
zur Abwasserreinigung notwendigen Segmente, sowohl mechanischer als auch biologischer Art,
sind in einem Behälter untergebracht.
Im Wesentlichen besteht die Anlage aus folgenden Teilen:
1. einem Vorklärbereich, in dem Grob-, Schwimm- und absetzbare Stoffe zurückgehalten und
Überschussschlamm gespeichert werden kann,
2. einem zweiten Vorklärbereich, der ebenfalls der Speicherung von Grob-, Schwimm und
absetzbaren Stoffen dient und weiterhin zur Einleitung des rezirkulierten Abwassers aus
der biologischen Stufe genutzt wird,
3. dem aus Lavagestein bestehenden Tropfkörper, der den biologischen Reaktor darstellt,
4. einem Nachklärbereich, in dem der Überschussschlamm vom gereinigten Abwasser
getrennt wird und gemeinsam mit dem Rücklauf in die 1. Vorklärkammer zurückgefördert
wird,
5. einer Pumpe, die das durch den Tropfkörper gerieselte Abwasser am Behälterboden
absaugt und der Vorklärung bzw. der Nachklärung zuführt,
6. einer weiteren Pumpe, die für die Beförderung des Überschussschlammes in die
Vorklärung sorgt,
7. der Beschickungseinrichtung, die der gleichmäßigen Verteilung des Abwassers auf dem
Tropfkörper dient
8. und letztendlich aus dem Steuerschrank, der die Elektronik zur Steuerung und
Überwachung der Anlage beinhaltet.
Abbildung 14:Aufbau des Tropfkörpers
Bild 6: Verteilergerinne, Tropfkörpermaterial und Pumpenschacht
47
48
Im folgenden Abschnitt soll die Funktionsweise näher beschrieben werden.
Das der 1. Vorklärkammer zufließende Abwasser wird hier hauptsächlich durch Sedimentation von
Grob- und Feststoffen befreit, anschließend gelangt das vorgereinigte Abwasser über ein Tauchrohr
DN 200 in die 2. Kammer, die ebenfalls als Vorklärung fungiert und zusätzlich der Aufnahme des
rezirkulierten Wasser aus der Tropfkörperkammer dient.
Dieser Rücklauf dient der Verdünnung des Abwassers und ist weiterhin darin begründet, dass das
zu behandelnde Abwasser zwischen 2-4 Mal über den Tropfkörper laufen muss, um eine
befriedigende Reinigung des zu behandelnden Mediums zu erreichen.
Ein weiterer Vorteil dieser Rezirkulation ist der dadurch entstehende innere Abwasserkreislauf, der
auch in Zeiten fehlenden Zuflusses eine Berieselung des Tropfkörpermaterials gewährleistet und
somit ein Austrocknen des Materials und das damit einhergehende Absterben der Mikroorganismen
verhindert.
Von der 2. Vorklärkammer gelangt das Schmutzwasser ebenfalls über ein Tauchrohr auf eine
Kippwanne oberhalb der 3. Kammer, die, nachdem sie vollgelaufen ist, umkippt und das Abwasser
an die Verteilerrohre weiterleitet.
Diese bestehen aus halben gelochten PE Rohren, die für eine gleichmäßige Verteilung des
Abwassers auf der gesamten Oberfläche des Lavagesteins sorgen und somit Kanalbildungen und
Verstopfungen des Tropfkörpers entgegenwirken sollen.
Um die volle Oberfläche des Reaktors für die Reinigung des Abwassers ausnutzen zu können, ist
deshalb eine Kontrolle der Funktionsfähigkeit dieser Verteilereinrichtung äußerst wichtig.
Der Kern der biologischen Abwasserreinigung im Tropfkörper ist das aus Lavagestein bestehende
Festbett, auf dem sich die zur Reinigung notwendigen sessilen Bakterien ansiedeln.
Der Vorteil des Lavagesteins liegt zum einen in seiner großen spezifischen Oberfläche und somit
im guten Verhältnis zwischen Fläche und Volumen begründet und außerdem in seinem natürlichen
Vorkommen und der damit günstigen Beschaffung.
Das über die Verteilerrohre ankommende Abwasser durchströmt das Festbett in vertikaler
Richtung. Während des Durchströmens des Gesteins erfolgt eine Umsetzung von
Abwasserinhaltsstoffen in Bakterienmasse und mineralisierte Endprodukte.
Wichtig dabei ist die ständige Versorgung des aus den Abwasserinhaltsstoffen entstandenen
Biorasens mit ausreichend Nährstoffen, und der Austausch der durch die aeroben Abbauprozesse
verbrauchten Luft.
Das Problem der Versorgung mit ausreichend Nährstoffen wird wie bereits beschrieben auch in
zuflussarmen Zeiten durch die Rückführung bereits gereinigten Abwassers bewältigt.
Für eine ausreichende Belüftung reicht normalerweise die sich durch die Temperaturunterschiede
zwischen Abwasser und Außenluft einstellende Konvektion aus.
Durch den unterirdischen Einbau der Anlage sind aber zusätzlich örtlich voneinander getrennte Zuund Abluftöffnungen eingebaut worden (nach DIN EN 124), die unter Ausnutzung des
Kamineffekts das Festbett mit ausreichend Sauerstoff versorgen.
Wichtig dabei ist es, dass Leckströmungen vorbei am Festbett vermieden werden, es ist also
konstruktiv darauf zu achten, dass die Luft durch den Tropfkörper strömen muss.
49
Durch den andauernden Betrieb nimmt die Menge des Biorasens zu. Um dadurch Verstopfungen
des Festbettes zu verhindern, ist es notwendig der Anlage eine genau definierte Menge an
Abwasser zuzuführen.
Zum einen muss eine bestimmte Kontaktzeit zwischen Abwasser und Festbett gewährleistet sein,
um eine Reinigung des Abwassers zu erreichen, zum anderen muss die hydraulische Belastung so
groß sein, dass es zum Austrag des Überschussschlamms aus dem Tropfkörper kommt.
Durch die ATV-A 281 werden deshalb Oberflächenbeschickungen zwischen 0,8-1,5 m/h
empfohlen.
Das aus den Tropfkörper auslaufende Abwasser wird durch eine füllstandsgesteuerte Heberpumpe,
die sich in einem Pumpenschacht (DN 400) unterhalb des Festbettes befindet, zu 3/4 in die
Nachklärung und zu 1/4 in die 2. Kammer der Vorklärung gepumpt. Prallplatten aus VA-Blech, die
direkt unterhalb des Schlauchendes in der 1. und 2. Kammer angebracht sind, verhindern eine
Verwirbelung des zufließendes Abwasser-/ Schlammgemisches in den Absetzbecken. Die
Trennung des Abwassers vom dem in ihm enthaltenen Überschussschlamm erfolgt dann sowohl in
der Vorklärung als auch in der Nachklärung durch Sedimentation.
Ein Ausfall dieser Heberpumpe wird durch eine auf dem Steuerschrank befindliche Warnlampe
angezeigt und ermöglicht dadurch ein schnelles Erkennen einer betrieblichen Störung.
Eine zeitgesteuerte Pumpe in der Nachklärung sorgt dafür, dass der Sekundärschlamm in
Verbindung mit Abwasser in die 1. Kammer der Vorklärung gelangt. Dieser Vorgang stellt einen
zweiten Rezirkulationskreis dar und begünstigt weiterhin eine Denitrifikation des Abwassers. Das
im Tropfkörper gereinigte und in der Nachklärung von Feststoffen befreite Abwasser gelangt
anschließend über ein KG-Tauchrohr in eine Freigefälleleitung, die es einem Pumpenschacht
zuführt, von wo aus es dann ebenfalls füllstandsgesteuert zur Kläranlage Dorf Mecklenburg
zurückgelangt.
In der Tabelle 16 ist eine Vergleichsrechnung zwischen Berechnung nach Zulassung und einer
Nachberechnung zusammengefasst.
Die Spalte der Bemessung entspricht den Angaben der Firma Hass & Hatje. Bei der
Nachberechnung wurden die Berechnungen mit entsprechender Beschickungsmenge und
veränderter Rücklaufverhältnisse (Qs ) wiederholt.
Bei der BSB5-Fracht wurde der Mittelwert der anfänglichen BSB5-Zulaufkonzentrationen benutzt
um eine Abschätzung der tatsächlichen Belastung in die Berechnung einfließen zu lassen. Beim
Vergleich der vorgegebenen Parameter (durch DIN ) mit den faktischen Daten wird ersichtlich,
dass das Tropfkörpervolumen (1,41 m³) relativ deutlich vom Mindestvolumen (2,0 m³) abweicht
und somit einen Schwachpunkt der Anlage darstellt. Bei der Berechnung der Raumbelastung wird
festgestellt, dass die nach DIN 4261-2 geforderte Belastung von 150 g/(m³*d) BSB5 überschritten
wird. Bei der Beschickung mit 120 l/(EW*d) und einer durchschnittlichen BSB5-Belastung von
220 g/d wäre ein Festbettvolumen von 1,46 m³ notwendig, um die maximale Belastung nach DIN
einzuhalten. Bei der Beschickung mit 150 l/(EW*d) und einer mittleren BSB5-Fracht von 260 g/d
müsste das Tropfkörpervolumen sogar 1,7 m³ betragen.
Ebenfalls wird die Sinnhaftigkeit der Pumpenlaufzeit von P2 in Frage gestellt. Abgesehen vom
hohen Energiebedarf ist die Anlage durch die hohen Fördermengen der Pumpe 2 hydraulisch
überlastet. Die Oberflächenbeschickung der Nachklärung ist so hoch, dass eine verminderte
Absetzwirkung des Sekundärschlammes zu erwarten ist.
50
Tropfkörpers
1. Bemessung
Tagesspitzenfaktor [h/d]
stündliche Abwassermenge [m³/h]
tägliche Schmutzfracht [60g BSB5/EW*d]
tägliche Schmutzfracht nach VK
[40g BSB5/EW*d]
Vorklärung
Nutzinhalt [m³]
Nutzinhalt/EW [m³]
Wassertiefe [m]
Oberfläche [m²] 1 Kammer
Oberfläche [m²] 2 Kammer
Tropfkörper
Oberfläche [m²]
Nutzinhalt [m³]
Raumbelastung [kg BSB5/m³*d]
Tropfhöhe [m]
Rücklaufverhältnis [m³/m³]
Gesamt- Förderleistung QNK+QR [m³/h]
Fördermenge zur NK , QNK [m³/h]
Rücklauf- Fördermenge QR [m³/h]
Tägliche Rücklauf-Fördermenge QR,d [m³/d]
Oberflächenbeschickung qA,TK [m/h]
Nachklärung
Oberfläche [m²]
Nutzinhalt [m³]
Förderleistung P2, [m³/h]
Laufzeit je Schaltung [min]
Anzahl der Schaltungen, n [1/d]
tägliches Fördervolumen Qs [m³/d]
Gesamte Rücklaufwassermenge QRd+ Qs[m³/d]
Oberflächenbeschickung, qA,NK [m/h]
Aufenthaltszeit tv [h]
(*) bezogen auf Q10 + Qs [m³/h]
Kennwert
Bemessung
nach DIN
150 l/(E*d)
5 EW
0,75 m³/d
10
0,075
0,30
kg BSB5 /d
0,20
kg BSB5 /d
120 l/(E*d)
5 EW
0,60 m³/d
10
0,060
0,33 kg
BSB5 /d
0,22
kg BSB5 /d
150 l/(E*d)
5 EW
0,75 m³/d
10
0,075
0,40
kg BSB5 /d
0,26
kg BSB5 /d
2,5
0,5
2,25
0,73
0,36
2,5
0,5
2,25
0,73
0,36
2,5
0,5
2,25
0,73
0,36
0,94
1,41
0,14
1,5
3
1,9
0,48
1,43
5,10
1,60
0,94
1,41
0,16
1,5
3
1,9
0,48
1,43
24,81
1,59
0,94
1,41
0,18
1,5
3
1,9
0,48
1,43
25,17
1,60
0,73
1,5
4,87
0,5
24
0,97
6,07
0,16 (*)
15,3 (*)
0,73
1,64
4,87
1
96
7,79
32,6
0,53 (*)
27,3(*)
0,73
1,64
4,87
1
96
7,79
32,96
0,57 (*)
21,8 (*)
150
10
60
40
2,2
0,55
≥ 2,0
≤ 0,15
≥ 1,5
3 (*)
≥ 0,6
≥ 0,7
≤ 0,4 (*)
≥ 3,5 (*)
nachberechnet mit
51
4.4 Rotationstauchkörper der Firma IBB vom Typ RTK-HB
Der Rotationstauchkörper, oder auch bewegtes Festbett genannt, stellt ebenfalls ein Verfahren zur
aeroben biologischen Abwasser-Behandlung dar. Auch hier gelten die bereits genannten DIN für
Bemessung, Konstruktion und Anwendung.
Die Zulassungsnummer ist Z-55.5-88.
Die wesentlichen Bestandteile dieser Anlage sind:
1. ein Vorklärbereich, in dem Grob-, Schwimm- und absetzbare Stoffe zurückgehalten und
der Überschussschlamm gespeichert werden kann,
2. ein Schöpfwerk, mit dem das Abwasser hydraulisch gleichmäßig dem Tauchkörper
zugeführt wird,
3. der Tauchkörper selbst, der den biologischen Reaktor darstellt,
4. ein Elektromotor als Antriebsorgan,
5. ein Nachklärbereich, in dem der Überschussschlamm vom gereinigten Abwasser
abgetrennt wird,
6. eine Überschussschlammpumpe zum Absaugen des Schlammes in die Vorklärung.
Die Vorklärung ist im Gegensatz zur integrierten Vorklärung der Kompaktanlagen in einer
Mehrkammerabsetzgrube untergebracht.
Hier erfolgt die Abtrennung der ungelösten Stoffe, d.h. der Feststoffe, vom Abwasser durch
Ausnutzung der Schwerkraft oder des Auftriebes als trennende Kraft.
Grundlage für die Anwendung von Mehrkammergruben ist die prEN 12566 mit den Ergänzungen
der DIN 4261 Teil 1. Die Anlagenteile müssen vom DIBt nach Bauart zugelassen sein und
bestehen aller Regel nach aus Betonfertigteilen, die hinsichtlich ihrer Eignung und Qualität
untersucht worden sind.
Das Abwasser erreicht über die Beschickungspumpe die 1. Kammer der Vorklärung, absetzbare
Stoffe sinken zu Boden und leichtere Stoffe schwimmen auf. Über einen Schlitz auf halber Höhe
der Trennwand gelangt das Abwasser in die 2. und 3. Kammer, hier wird es von einem weiteren
Teil der Schmutzstoffe, ebenfalls durch die benannten Prozesse der Sedimentation und Flotation,
befreit.
Das aus der Vorklärung verdrängte Abwasser läuft über eine Freigefälleleitung in eine kleine
Kammer, die den Beschickungsschacht des biologischen Reaktors bzw. des Scheibentauchkörpers
darstellt.
Über ein patentiertes Schöpfwerk (Bild 7) der Firma IBB gelangt das Abwasser dann in die 1.
Kammer des zweiteiligen Scheibentauchkörpers. Dieser selbst besteht aus einem wabenförmigen
Kunststoffkörper, der zwischen zwei Edelstahlplatten eingefasst ist. Auch diese Wabenform ist
gekennzeichnet durch seine große spezifische Oberfläche und bietet somit im Verhältnis zu seinem
Volumen eine große Besiedlungsfläche für die zur Abwasserreinigung notwendigen
Mikroorganismen.
52
Scheibentauchkörper
Schöpfeinrichtung
Bild 7: Aufbau und Anordnung der Scheibentauchkörper
Die Tauchkörper befinden sich auf einer waagerecht drehbar gelagerten Achse, auf der auch das
Schöpfwerk montiert ist. Durch einen kleinen Elektromotor, der seine Drehbewegung über einen
Keilriemen an den Scheibentauchkörper weiterleitet, wird die Anlage in Rotation versetzt. Die
Walzen des Tauchkörpers tauchen in Trögen etwa zur Hälfte in das bereits durch die mechanische
Stufe vorgereinigte Abwasser ein. Durch die Rotation werden die Mikroorganismen abwechselnd
mit Abwasser und mit Luft in Kontakt gebracht.
Nahrungsaufnahme und Sauerstoffaufnahme wechseln somit periodisch ab. An der biologischen
Reinigung sind sowohl die als Bewuchs auf den Aufwuchsflächen befindlichen wie auch die in den
Trögen vorhandenen frei beweglichen Mikroorganismen beteiligt.
Das vom ersten Tauchkörper bereits gereinigte Abwasser wird durch die Verdrängungswirkung des
weiter zugeschöpften Abwassers in den zweiten Trog gedrückt, wo es eine weitere Reinigung
durch den zweiten Tauchkörper erfährt.
Das nun biologisch gereinigte Abwasser gelangt über eine kurze Freigefälleleitung in die
Nachklärung.
Hier erfolgt die Trennung des ausgeschwemmten Biorasens vom gereinigten Abwasser. Der als
Sekundärschlamm bezeichnete Feststoff sinkt zu Boden und wird über eine zeitgesteuerte Pumpe in
die 1.Kammer der Vorklärung zurückgeführt und in regelmäßigen Abständen zusammen mit dem
Primärschlamm entsorgt. Das gereinigte Abwasser fließt nach einer Verweilzeit über eine Leitung
in den Pumpenschacht, von wo aus es dann, in allen Anlagen gleich, zur Kläranlage Dorf
Mecklenburg gepumpt wird.
Im Normalfall kann auf ein gesondertes Nachklärbecken verzichtet werden. Die Funktion der
Nachklärung übernimmt hierbei die 2. oder 3. Kammer der Mehrkammergrube, wobei dann die
Vorklärung des Abwassers lediglich durch 2 Kammern übernommen wird. Bauliche Umstände
ließen dies aber bei dem Versuchsfeld Dorf Mecklenburg nicht zu. Der Aufbau und das
Fließschema des Scheibentauchkörpers können der Abbildung 15 entnommen werden.
53
Abbildung 15: Aufbau der Scheibentauchkörperanlage
In der Beschreibung der Anlage wurde bereits darauf eingegangen, dass entgegen der eigentlichen
Bauweise eine separate Nachklärung gebaut wurde. Aus diesem Grund wird die 3. Kammer der
Mehrkammergrube zusätzlich für die Vorklärung genutzt.
Deshalb ergeben sich die abweichenden Daten bei der Vor- und Nachklärung (siehe Datenblatt).
Durch den zu tiefen Einbau des Tauchkörperbehälters wurde das Vorspeichervolumen erheblich
reduziert, was sich negativ auf das Abpuffern von Stoßbelastungen (siehe Kapitel 7.1.4) auswirkte.
Ansonsten entspricht die auf dem Versuchsfeld befindliche Anlage den Angaben der Zulassung
und erfüllt die Vorgaben der DIN 4261-2.
In der Tabelle 17 sind die Berechung der Zulassung und die Nachberechnung gegenübergestellt.
54
Scheibentauchkörpers
Kennwert
nach DIN
Bemessung
150 l/(E*d)
nachberechnet mit
120 l/(E*d) 150 l/(E*d)
4 EW
0,60 m³/d
10
0,06
0,24
kg BSB5 /d
0,16
kg BSB5 /d
4 EW
0,48 m³/d
10
0,048
0,26 kg
BSB5 /d
0,17
kg BSB5 /d
4 EW
0,60 m³/d
10
0,06
0,32
kg BSB5 /d
0,21
kg BSB5 /d
2,50
1,12
4,5
3,00
1,5
0,60 m³
2,00
0,95
2,93
1,49
0,75
0,75
0,60 m³
2,00
0,95
2,93
1,49
0,75
0,75
0,60 m³
2,72
200
300
1,00
0,15
0,12
2,89
200
300
1,00
0,15
0,12
3,57
200
300
1,00
0,15
0,12
23,55
23,55
23,55
Tauchkörperdurchmesser (2) [m]
1,00
1,00
1,00
Länge des Tauchkörpers [m]
0,15
0,15
0,15
Volumen des Tauchkörpers VRTK2[m³]
0,12
0,12
0,12
35,33
35,33
35,33
58,88
58,88
58,88
1,50
1,25
1,23
1,22
0,024 (*)
20,8 (*)
20
0,89
0,89
0,79
1,13
0,06 (*)
18,5 (*)
ca. 80
0,89
0,89
0,79
1,13
0,76 (*)
14,8 (*)
ca. 80
Bemessung
Einwohnerwerte (EW)
Tagesspitzenfaktor [h/d]
Stündliche Abwassermenge [m³/h]
tägliche Schmutzfracht [60g BSB5/(EW*d)]
tägliche Schmutzfracht nach VK
[40g BSB5/EW*d]
Vorklärung
Wassertiefe [m]
Volumen Vorklärung VVK ges. [m³]
Volumen der VK 1 [m³]
davon Schlammstapelraum [150l/EW*Jahr]
Flächenbelastung [g BSB5/m²*d]
spezif. Oberfläche des Tauchkörpers (1) [m²/m³]
spezif. Oberfläche des Tauchkörpers (2) [m²/m³]
Tauchkörperdurchmesser (1) [m]
Länge des Tauchkörpers [m]
Volumen des Tauchkörpers VRTK1[m³]
Aktive Bewuchsfläche des Tauchkörpers (1) FRTK1
[m²]
150
10
60
40
2,2
0,6
≤8
Aktive Bewuchsfläche des Tauchkörpers (2)
FRTK1 [m²]
Gesamtbewuchsfläche des Tauchkörpers 1+2 [m²]
Nachklärung
Volumen VNK [m³]
Nutzvolumen VNK-Nutz [m³]
Oberfläche FNK [m²]
Wassertiefe [m]
Oberflächenbeschickung qF [m³/m²*h]
Aufenthaltszeit [h]
Tägliche Rücklaufschlammmenge [l/d]
(*) bezogen auf Q10
≥ 45
≥ 0,7
≤ 0,4
≥ 3,5
55
4.5 Subterra Pflanzenkläranlage der Firma Krüger
Das „Subterra-Prinzip“ wurde vom Zentrum für Energie- und Umwelttechnik der Handelskammer
Hamburg Ende der 80iger Jahre entwickelt und ist gekennzeichnet durch den unterirdischen
Abwassereintrag in das Pflanzenbett über spezielle Schläuche. VETTER (1994, zit. in OLDORF,
2003) beschreibt das Verfahren wie folgt: „Beim Subterra-Verfahren durchströmt das zu reinigende
Abwasser nach der Vorklärung in einer Mehrkammergrube einen Bodenfilter aus nichtbindigen
Material (sandiger Mutterboden). Das Abwasser wird dem Bodenfilter über ein spezielles
Schlauchsystem zugeführt und passiert diesen in vertikaler Richtung. In der Bodenmatrix siedelt
sich nach einer Adaptionsphase eine aktive Biozönose der im Abwasser enthaltenen
Mikroorganismen an.“
Bei der von der Firma Krüger gebauten Anlage wurde dieses Prinzip angewandt, nur mit dem
Unterschied, dass der Filterboden aus Gründen der Durchlässigkeit und Kolmationsvermeidung aus
gewaschenem Sand und Kies aufgebaut ist.
Da eine mögliche Kolmation des Bodenfilters unweigerlich zum Austausch desselbigen führen
würde, ist nicht nur das verwendete Bodensubstrat von entscheidender Bedeutung, sondern
ebenfalls eine ausreichende Vorklärung des zu behandelnden Abwassers notwendig.
Für diese Vorklärung sind Mehrkammerabsetzgruben vorgesehen, die nach DIN 4261 Teil 1
bemessen werden. Ausgehend von einem Mindestnutzvolumen von 2m³ werden pro EW 0,5m³
Absetzvolumen angesetzt. Das Deutsche Institut für Bautechnik sieht aber als Voraussetzung der
Prüfung auf Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung eine Mehrkammer- Ausfaulgrube bei einer
Bemessungsgröße bis 10 EW 1.500 l pro EW und mindestens 6.000 l vor.
Der sich durch Sedimentation am Boden der MKG abgesetzte Primärschlamm wird in, vom
Schlammvolumen bestimmten, Intervallen abgefahren und entsorgt.
Das mechanisch vorgereinigte Abwasser wird dann über das Subterra- Beschickungssystem in das
Pflanzenbeet eingebracht. Hierfür fördert eine Schmutzwasserpumpe, gesteuert über Zeitschaltuhr
und Schwimmerschalter, das Abwasser aus der 3. Kammer der MKG in das Beschickungssystem,
das im Kontroll- und Beschickungsschacht untergebracht ist.
Das Beschickungssystem besteht aus einer Verteilerkonsole (Bild 8) und den davon abgehenden
Subterra- Schläuchen, die ca. 10 cm unterhalb der Bettoberfläche ringförmig, ähnlich einer
Fußbodenheizung, in einem 15 cm starken Kiesbett verlegt sind. Durch die unterirdische
Beschickung (kein Abwasser an der Oberfläche!) werden hygienische Gefährdungen und
Geruchsemissionen vermieden.
56
Die Schläuche stellen die Besonderheit dieser Anlage dar. Sie bestehen aus gezielt
mikroperforiertem hoch-elastischem EPD (Ethylpropylendumeurkautschuk) und besitzen die
Fähigkeit, sich bei einem durch die Pumpe erzeugten Druck von 2-4 bar um das 1,5fache zu
dehnen. Diese Fähigkeit begünstigt die gleichmäßige Verteilung des Abwassers auf dem
Bodenfilter und verhindert weiterhin ein Einwachsen von Wurzeln in die Mikroperforation, da
diese nur während der Beschickungsphase geöffnet ist.
Durch die ringförmige Verlegung der Schläuche sind sie am Verteilersystem durch zwei Hähne
absperrbar und bieten somit auch die Möglichkeit des Rückspülens.
Die biologische Reinigung des Abwassers erfolgt dann beim Durchfließen des Bettkörpers.
Die Wirkungsmechanismen im Bodenkörper sind durch komplexe physikalische, chemische und
biologische Vorgänge gekennzeichnet, die sich aus dem Zusammenwirken von Mikroorganismen,
Abwasser, Porenluft, Füllmaterial und Sumpfpflanzen ergeben (ATV-A 262, 1998).
Die eigentlichen Reinigungsvorgänge beruhen im Wesentlichen auf den im Boden lebenden
Mikroorganismen. Durch die Beschickung mit Abwasser siedelt sich auf dem Filtersubstrat eine
spezielle Lebensgemeinschaft an. An den Grenzflächen des Substrates entsteht ein Biofilm, der aus
Mikroorganismen, extrazellulären polymeren Substanzen (EPS), Wasser sowie aus partikulären
und gelösten Stoffen besteht (FLEMMING, 1991; zit. in BAHLO, 1997).
Der
Bewuchs
mit
Schilfpflanzen
(Phragmites
australis)
besitzt
dabei
den
Abwasserreingunsprozess fördernde Eigenschaften. BAHLO (1997) und WISSING & HOFMAN
(2002) verweisen auf folgende für den Abwasserreinigungsvorgang bedeutende Funktionen:
• direkter Sauerstoffeintrag in das Filtersubstrat und Förderung der Sauerstoffversorgung
durch Offenhaltung und Vergrößerung des Porenraumes,
• Stimulierung
der
Mikroorganismen
durch
Wurzelexudate;
Enzymatische
Oxidationsvorgänge durch Wurzelausscheidungen erhöhen die Oxidationskraft des
Wurzelraumes,
• Reduzierung der Abwassermengen durch Transpiration und Evaporation im Sommer,
• Verminderung der Algenbildung durch Beschattung,
• Schutz gegen Wärmeverluste im Winter,
• über den Bestandsabfall Zufuhr von langsam abbaubaren Stoffen, die in Humusstoffe
überführt werden oder als Reduktionspotenzial für die Denitrifikation zur Verfügung
stehen,
• gute landschaftsökölogische Einbindung mit Feuchtgebietsfunktion,
• einfache vegetative Vermehrung durch Rhizomteilung,
• Aufrechterhaltung der Wasserdurchlässigkeit durch die „Wühlbarkeit“ der Rhizome,
Schaffung von Sekundärporen durch absterbende unterirdische Biomasse.
Das Filterbett besteht aus 2 unterschiedlichen Substrattypen, zum einen aus der bereits erwähnten
15 cm starken Kiesschicht (8/16) und zum anderen aus der darunter befindlichen 80-100cm dicken
Sandschicht ( 0/2).
Die wichtigste Aufgabe des Bodenfilters besteht in seiner Funktion als Besiedlungsfläche für die
Mikroorganismen. Weitere mögliche Funktionen sind nach BAHLO und WACH (1992):
mechanische und biologische Filtration,
Adsorption von Phosphat,
Ionenaustausch- Bindung von Schwermetallen.
57
In welchem Umfang die Funktionen im Einzelnen wahrgenommen werden, hängt vor allem vom
verwendeten Substrat ab. Wichtig ist, dass der Filterboden nicht zur Kolmation neigt und dass die
für eine aerobe Reinigung des Abwassers in Bodenfiltern nötige hohe hydraulische Durchlässigkeit
und Durchlüftungsfähigkeit bei ausreichender Aufenthaltszeit des Abwassers im Bodenkörper
sichergestellt ist (OLDORF, 2003).
Der für die Reinigungsprozesse notwendige Sauerstoff gelangt bei intermittierend beschickten
vertikal durchströmten Bodenfiltern nach PLATZER (1998) über 4 mögliche Eintragswege in den
Bodenkörper:
1. Konvektionstransport bei schwallweise beschickten Vertikalanlagen
Durch das Ausfließen des gereinigten Wassers aus dem Bett entsteht ein Unterdruck,
der durch nachfließendes Wasser oder Luft ausgeglichen wird. Erfolgt eine intermittierende
Beschickung, wird das Volumen des aus dem Bett ablaufenden Wassers durch Luft ersetzt.
2. Diffusionstransport
Der Eintrag von Sauerstoff durch Diffusion findet aufgrund des Konzentrationsgefälles
zwischen Atmosphäre und der Bodenluft statt.
3. Eintrag über Pflanzenwurzeln
Die Sauerstoffversorgung der Wurzel von Sumpfpflanzen, in diesem Fall von Schilf, findet
über das Aerenchym statt. Dieser Sauerstoff steht den Mikroorganismen in unmittelbarer
Rhizomsphäre zur Verfügung.
4. Gelöster Sauerstoff/ Konvektion mit Wasser
Im zugeführten Abwasser ist Sauerstoff gelöst, allerdings in so geringen Mengen, dass er
im Allgemeinen kaum eine Rolle spielt.
Bei Subterra- Pflanzenkläranlagen ist jedoch durch die spezielle Beschickungsvariante ein Anstieg
des Sauerstoffgehaltes zu verzeichnen. Versuche von OLDORF (2003) ergaben Werte zwischen
7,0-7,5 mg O2/l im verdüsten Abwasser. Verglichen mit den Sauerstoffwerten im
Beschickungsschacht ergab dies einen Anstieg des Sauerstoffsgehaltes um 6-6,5 O2/l im zu
reinigenden Abwasser.
Das nach dem Durchströmen des Bodenkörpers gereinigte Abwasser fließt einer ringförmig
verlegten Drainageleitung DN 100 auf der Sohle des Bodenkörpers zu.
Eine Vliesummantelung verhindert dabei den Austrag von Substratpartikeln und nicht
mineralisierten Abwasserinhaltsstoffen in die Entwässerungsleitung.
Die beiden Enden der Drainageleitung münden in den Beschickungs- und Kontrollschacht, wo eine
Probenahme möglich ist.
Auf halber Höhe des Sandkörpers liegt eine Leitung DN 50, die sowohl als passive Belüftung als
auch in Notfällen zur Beschickung verwendet werden kann.
Gegen den Untergrund ist der Bettkörper mit einer 1,5 mm starken PE-LD-Folie abgedichtet.
Die Subterra- Pflanzenkläranlage entspricht den Regeln des ATV- Arbeitsblattes 262 (1998) und
der Pflanzankläranlagen-Verwaltungsvorschrift (PKA-VwV) von Mecklenburg-Vorpommern
(1994).
58
EPD Beschickungsschläuche
mit Absperrhähnen
Bild 8: Beschickungs- und Kontrollschacht
Der Flächenbedarf vertikal durchströmter und stoßweise beaufschlagter Bodenfilter liegt zwischen
2-5 m²/EW, wobei eine Mindestgröße von 12m² vorgegeben ist. Die auf dem VF DM befindliche
Anlage wurde für 6 EW konzipiert, bei einer ausgewählten Fläche von 3m²/EW ergibt dies eine
Gesamtfläche von 18m².
Abbildung 16: Aufbau des vertikal durchströmten Bodenfilters
59
Die Steuereinrichtung (Bild 9) sorgt für eine gleichmäßige intermittierende Beschickung des
Bettes. Eine Zeitschaltuhr öffnet jede volle Stunde ein Zeitfenster von 10 Minuten, in dem die
Pumpe das Abwasser in das Bett fördern kann.
Ein durch Pumpenausfall verursachter Anstieg des Wasserspiegels in der 3. Kammer der MKG
wird durch eine Warnlampe am Schaltkasten angezeigt.
Bild 9: Steuereinrichtung
Bild 10: Bewuchs der PKA
60
4.6 Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage der Firma Wehde
Die Reinigungsmechanismen des horizontal durchflossenen Pflanzenbettes sind analog der in
Abschnitt 4.5 beschriebenen Reinigungswirkung des vertikal beschickten Bodenfilters der Firma
Krüger.
Die baulichen Unterschiede der beiden Verfahren sind in der Position der Einlauf- und
Ablaufkulissen und in den zusätzlichen Belüftungsrohren zu finden. Die horizontal durchströmte
Pflanzenkläranlage besteht im Wesentlichen aus:
1. einem Vorklärbereich, in dem Grob-, Schwimm- und absetzbare Stoffe zurückgehalten
werden, ausgebildet als Mehrkammerausfaulgrube,
2. einer zeit- und schwimmergesteuerten Beschickungspumpe in der 3. Kammer der MKG
3. dem Pflanzenbett mit dazugehöriger Zu- und Ablaufleitung
4. Belüftungsrohren
5. einem Ablauf-/ Kontrollschacht.
Das in der MKG zwischengespeicherte Abwasser wird durch die Beschickungspumpe der
Zulaufleitung, an der Stirnseite des bewachsenen Bodenfilters, zugeführt. Um eine gleichmäßige
Verteilung des Abwassers über die gesamte Einsickerfläche zu erreichen, ist diese Zulaufleitung in
eine Schotterschicht eingebettet.
Das den Boden durchflossene Abwasser wird an der gegenüberliegenden Seite in einer im
Schotterbett verlegten Drainageleitung gesammelt und in den Ablaufschacht abgeführt. Unterstützt
wird die horizontale Bewegung des Abwassers durch die mit Gefälle (6%) verlegte Folie auf der
Anlagensohle.
Der Nachteil der horizontal durchströmten Anlagen ist zum einen der erhöhte Flächenbedarf von
5-10 m²/EW, der überwiegend daraus resultiert, dass nur der halbe Bodenkörper durchflossen wird.
Zum anderen haben Untersuchungen von BAHLO und WACH (1995) ergeben, dass der zur
Verfügung stehende Bodenfilter unvollkommen genutzt wird, da sich bevorzugte Strömungsbahnen
im Filter ausbilden. Die Schichtdicke des horizontal durchströmten Bodenfilters sollte nach
Angaben der ATV- A 262 mindestens 50 cm betragen. Bei der auf dem Versuchsfeld befindlichen
Anlagen wurde eine Schichtdicke von 60 cm und eine Bettfläche von 6 m² gewählt.
Die Vorklärung ist bei dieser Anlage als Mehrkammerausfaulgrube ausgebildet. Sie besitzt ein
Nutzvolumen von 3,6 m³, was eine theoretische Aufenthaltszeit des zu behandelnden Abwassers
von ca. 24 Tagen (bei 150 l/(EW*d)) entspricht.
Weitere Aussagen bezüglich der Übereinkunft mit der ATV- A 262 und der PflanzankläranlagenVerwaltungsvorschrift (PKA-VwV) von Mecklenburg-Vorpommern (1994) können aufgrund
fehlender Bemessungsdaten seitens des Herstellers nicht getroffen werden.
Der prinzipielle Aufbau einer horizontal durchflossenen Pflanzenkläranlage kann der Abb.17
entnommen werden.
Abbildung 17:Aufbau des horizontal durchströmten Pflanzenbettes
Bild 11: Bewuchs der horizontal durchströmten PKA
61
Reinigungsleistung
62
5. Reinigungsleistung
5.1 Ergebnisse der Messungen
Seit Beginn der kontinuierlich durchgeführten Beprobungen im März 2003 wurden die
abwasserrelevanten Parameter im Zu- und Ablauf stichprobenartig untersucht. Diese Daten bilden
die Grundlage bei der Ermittlung der Reinigungsleistung.
Die Probenahme des Zulaufes erfolgte am Zulaufrohr der Festbettanlage während einer
Beschickung. Um den Tagesverlauf der Zulaufkonzentrationen besser beurteilen zu können,
wurden 24 Stunden Mischproben am Ende des Sandfanges entnommen. Diese wurden proportional
des Beschickungzykluss miteinander gemischt und analysiert. Die Entnahme der MP erfolgte an 21
Tagen, verteilt über 5 Monate.
Der Vergleich der Minimal-, Mittel- und Maximalwerte beider Probenahmevarianten zeigt, dass
die aus der Stichprobe gewonnen CSB-Zulaufkonzentrationen deutlich niedriger sind als jene, die
aus der MP gewonnen worden. Aus diesem Grund sind die tatsächlichen Zulaufbelastungen höher
als durch die SP Analyse angenommen. Da eine kontinuierliche Entnahme der MP nicht möglich
war, wurde bei der Ermittlung der Abbauleistungen auf die Konzentrationsangaben der SP
zurückgegriffen (LENZ, 2004).
Dennoch sollte diese Tatsache bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden.
In der Tabelle 18 sind die aus der SP und MP ermittelten CSB-Zulaufkonzentration
gegenübergestellt.
Trotz der Grobreinigung des zum VF zugeführten Abwassers durch Rechen, Sandfang und
Fettabscheider ist eine sehr hohe CSB-Zulaufkonzentration zu konstatieren. Die maximale CSBZulaufkonzentration, die durch die prEN 12566-3 vorgegeben ist, wird deutlich überschritten.
Hier wird ebenfalls bestätigt, dass in den nord-östlichen Bundesländern ein geringer spezifischer
Abwasseranfall bei höheren Konzentrationen auftritt. Somit erscheint die nach prEN 12566-3
geforderte Begrenzung nicht besonders sinnvoll, da auch unter diesen Bedingungen die
Ablaufkonzentrationen eingehalten werden müssen (BARJENBRUCH & AL JIROUDI, 2004).
Tabelle 18:Vergleich der Analysedaten aus Stichprobe und Mischprobe
CSB-Zulaufkonzentration
nach prEN 12566 (2003)
[mg/l]
Anzahl der Proben
Minimum
Mittelwert
Maximum
300
1000
CSBh [mg/l] der
Stichprobenanalyse
CSBh [mg/l] der
Mischprobenanalyse
60
531
913
1336
20
664
1176
1440
Das der Kläranlage Dorf Mecklenburg zugeführte Abwasser setzt sich trotz Trennkanalisation aus
häuslichem, kleingewerblichem, Fremd- sowie Niederschlagswasser zusammen. Aufgrund der
Größe des Einzugsgebietes wird das Abwasser mit ca. 10 Pumpwerken zur Kläranlage DM
gefördert. Hierdurch ist eine negative Beeinflussung der Feststoffe zu erwarten, da sich die
Absetzbarkeit in der Vorreinigung verschlechtert hat und somit die biologischen Stufen der KKA
mit höheren und feineren Feststoffen beaufschlagt werden als im Freigefälle (BARJENBRUCH &
AL JIROUDI, 2004). Dadurch entspricht das dem VF zugeführte Abwasser in Zusammensetzung
und Transport nicht dem Schmutzwasser, das laut DIN 4261-2 einer KKA zugeführt werden soll.
Reinigungsleistung
63
In der Tabelle 19 sind die mittleren Zulaufkonzentrationen verschiedener Parameter phasenweise
aufgeschlüsselt. Die Zusammenstellung der Einzelwerte der Stichproben ist in der Tabelle im
Anhang 4 enthalten. Eine detaillierte Analyse des Zulaufes findet sich in LENZ (2004).
Tabelle 19: mittlere Zulaufkonzentrationen in Abhängigkeit der Untersuchungsphase
T °C
Phase
pH
CSBh
CSBf
BSB5
NH4-N
Pges
AFS
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
150-500
22-80
5-20 200-700
55
13,6
3
22,2
54
7,5
6,6
8,7
60
913
531
1336
39
616
299
868
35
521
180
760
42
75,78
50,6
111
41
13,06
9,1
25
46
255
82
558
1
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
11
13,9
7,9
18,7
10
7,9
7,1
8,7
14
944
668
1191
7
452
299
676
1
180
180
180
13
87,9
65,2
111
13
14,06
9,7
20,1
13
285
122
477
2
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
4
18,4
17,2
20,6
4
7
6,6
7,2
4
906
761
1024
3
808
770
868
2
490
340
640
3
77,3
72
84,9
3
13,43
13
14,3
2
153
110
196
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
6
20,7
19,2
22,2
4
19,7
18,8
20,6
6
7,3
7,2
7,3
4
7,6
7,3
7,9
6
919
745
1126
4
1025
630
1216
3
724
702
745
3
711
600
804
5
636
560
720
1
720
720
720
3
75,87
75
77,4
3
82,12
72
96,7
3
10,52
9,8
11,67
3
11,71
11,1
12,36
4
266
196
364
4
344
252
558
5
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
6,0
16,7
14,5
18,1
6,0
7,3
7,0
7,3
6
728
531
823
3
515
434
566
6,0
500,0
460,0
560,0
3,0
57,3
54,0
61,8
3,0
10,4
9,7
11,1
5,0
176,4
82,0
290,0
6
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
2
13,1
12,4
13,8
2
7,3
7,2
7,3
2
1036
736
1336
2
708
570
845
1
760
760
760
2
69,5
55
84
2
13,9
11
16,8
2
297
154
440
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
10
9,41
3
12,9
12
8,22
4,4
14,4
10
7,4
7,3
7,7
12
7,8
7,3
8,2
10
1006
884
1154
14
846
598
1144
7
707
633
810
11
566
368
704
10
513
290
680
9
477
349
700
5
66,72
54
85,4
10
68,99
50,6
90
5
13
11
14,5
9
13,51
9,1
25
8
236
94
286
8
241
84
328
Gesamt
Anforderung
nach prEN 12566-3
(2003)
Anzahl Proben
Mittelwert
min. Wert
max. Wert
3
4
7
9
300-1000
Reinigungsleistung
64
Die Ergebnisse der Ablaufuntersuchungen sind in den Tabellen im Anhang 5-10 zusammengefasst.
Bei der Auswertung werden die Daten der CSB-, BSB5-, Ammonium-, Nitrat-, Nitrit- und
Phosphor- Untersuchungen berücksichtigt.
CSB - Ablaufwerte:
In der Phase 1 wurden die Anlagen mit einer Abwassermenge von 150 l/(EW*d) beaufschlagt. Im
Kapitel 3.4 wurde bereits auf die dadurch verursachte hohe Schmutzfracht hingewiesen. Während
bei der Bemessung der Anlagen davon ausgegangen wird, dass 120 g CSB /(EW*d) im Zulauf
vorhanden sind, wurde bei den Messungen am VF eine durchschnittliche Schmutzfracht von
143 g/EW*d in Phase 1 ermittelt. Somit lag die tatsächliche Fracht um ca. 20 Prozent über der
Bemessungsfracht. Aufgrund dieser Erkenntnis wurde die Abwassermenge auf 120 l/EW*d in der
Phase 2 reduziert. Die Ergebnisse der CSB-Messungen sind in der Tabelle 20 zusammengefasst.
Unter den Bedingungen erhöhter Schmutzfracht, verbunden mit niedrigen Temperaturen, lagen die
durchschnittlichen CSB-Ablaufwerte von drei Anlagen (Festbett, SBR und Tropfkörper) oberhalb
des Überwachungswertes von 150 mg/l. Lediglich bei der SBR-Anlage konnte dies auf eine nicht
abgestimmte Steuerung zurückgeführt werden. Die Anlagen mit separater Vorklärung
(Tauchkörper, vert. PKA und hor. PKA) konnten diesen ungünstigen Bedingungen besser
begegnen.
Die durchschnittlichen CSB-Ablaufwerte lagen unter dem Überwachungswert. Die höchste CSB
Abbauleistung wurde mit 92 Prozent von der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage erreicht.
In der 2. Phase wurden durch die verminderte hydraulische Belastung (40%) erheblich bessere
Ablaufwerte erzielt. Bis auf die Festbettanlage wurde der Überwachungswert von allen Anlagen im
Mittelwert unterschritten.
Durch die Korrektur der hydraulichen Belastung nach der Frachtberechnung wurden alle Anlagen
mit einer Abwassermenge von 120 l/(EW*d) (80%) in den Phasen 3, 5, 7 und 9 beschickt.
Innerhalb dieser Phasen konnten alle KKA den Überwachungswert einhalten. Eine Ausnahme
bildete dabei der Tropfkörper, der in der Phase 7 einen durchschnittlichen CSB-Ablaufwert von
217 mg/l aufwies. Die Ursache dafür war eine Veränderung der Rezirkulationsmengen aus der
Nachklärung. Bei der Überlastprüfung (140 % hydr., 190 % fracht. Belastung) stiegen die
Ablaufwerte aller Anlagen an, wobei nur durch den Tropfkörper der Überwachungswert
überschritten wurde. Das Festbett musste während des Überlastbetriebes außer Betrieb genommen
werden, da es infolge der hohen Schmutzbelastung massiv verstopft war (siehe Kapitel 7.5.1).
Nach erfolgter Reinigung der Bewuchsträger konnten die Ablaufwerte in den weiteren
Untersuchungsphasen deutlich verbessert werden.
Eine Regenerationsphase bei höheren Temperaturen und Normalbelastung erbrachte bei allen
Anlagen eine Verbesserung der CSB-Ablaufwerte. Dafür war auch eine optimierte Aggregateinstellung mitverantwortlich (BARJENBRUCH & AL JIROUDI, 2004). Die Phase
„Stromausfall“ lief 24 Stunden und die Beprobung nach dem zweiten und fünften Tag zeigte keine
Erhöhung der CSB-Ablaufwerte. Im Mittel konnten die Ablaufwerte bei 5 Anlagen sogar
verbessert werden. Nur der Tropfkörper reagierte sehr empfindlich, was zum Teil auf die
veränderte Rezirkulationsmenge und den kompletten Einstau des Tropfkörpermaterials während
des Stromausfalls zurückzuführen war.
In der Phase 7 nahmen die Ablaufwerte im Vergleich zur Phase „Stromausfall“ zu. Bis auf den
Tropfkörper konnten alle Anlagen den Überwachungswert einhalten. Deutlich schlechter jedoch
wurden die Ablaufwerte der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage.
Reinigungsleistung
65
Die möglichen Ursachen dafür werden im Kapitel 7.5.6 besprochen. Innerhalb der Feriensimulation
wurde bei allen Anlagen der Zulauf ausgeschaltet. Die Beprobung der Abläufe erfolgte nach
14tägiger Ruhephase. Die Ablaufwerte sind trotz niedriger Temperaturen dadurch deutlich
gesunken.
In der darauf folgenden Phase 9 konnten alle Anlagen (außer vert. PKA) ihren durchschnittlichen
Ablaufwert trotz anhaltender niedriger Temperaturen verbessern. Selbst der Tropfkörper zeigte
verhältnismäßig gute Ablaufwerte (ø116 mg/l). Trotz einer mehrwöchigen Zulaufsunterbrechung
der vertikalen PKA konnten die niedrigen Ablaufwerte der ersten 6 Phasen nicht mehr erreicht
werden.
Insgesamt ist zu bemerken, dass die beiden naturnahen Verfahren mit durchschnittlich 78 und 77
mg CSB/l die besten Reinigungsergebnisse erzielten, wobei hier nochmals der eingeschränkte
Betrieb der vert. PKA in den Wintermonaten erwähnt werden sollte. Bei den technischen Anlagen
erreichte die SBR-Anlage die besten CSB-Ablaufwerte. Durch die nicht optimal abgestimmte
Steuerung der SBR-Anlage zu Beginn der Untersuchungen waren die Ablaufkonzentrationen so
hoch, dass die gesamte mittlere Ablaufkonzentration dadurch angestiegen ist. Betrachtet man
lediglich die Datenmengen während des einwandfreien Betriebes der SBR-Anlage in den Phasen 39, so errechnet sich eine mittlere CSB-Ablaufkonzentration von 58 mg/l und eine durchschnittliche
Abbauleistung von 93 Prozent. Damit liegt die SBR-Anlage noch deutlich über den
Abbauleistungen der PKA. Auch der Tauchkörper erreichte mit Ausnahme der Phase 1 sehr gute
Ablaufwerte. Mit einer durchschnittlichen CSB-Ablaufkonzentration von 85 mg/l erreicht er fast
ebenso gute Ergebnisse wie die SBR-Anlage.
Das getauchte Festbett konnte erst nach einer Reinigung befriedigende Reinigungsergebnisse
erzielen. Mit einem mittleren Ablaufwert von 137 mg CSB/l wird der Überwachungswert, auf den
gesamten Untersuchungszeitraum betrachtet, eingehalten.
Der Tropfkörper reagierte auf Veränderungen in der Zulaufmenge sehr empfindlich. Nur durch die
Veränderung der Rezirkulationsmengen konnten unter hohem Energieaufwand, akzeptable
Reinigungsergebnisse erzielt werden.
Tabelle 20: Vergleich der CSB-Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen (Mittelwert
in Prozent) der untersuchten KKA in Abhängigkeit der verschiedenen Messphasen
Anlage
Größe
Festbett
SBR
Tropfkörper
Tauchkörper
vert. PKA
hor. PKA
4 EW
6 EW
5 EW
4 EW
6 EW
1 EW
CSB Abbau CSB Abbau CSB Abbau CSB Abbau CSB Abbau CSB Abbau
Phase
[mg/l] [%] [mg/l] [%] [mg/l] [%] [mg/l] [%] [mg/l] [%] [mg/l] [%]
Normal*
246
74
150
85
274
73
141
86
75
92
94
90
Unterlast
152
83
127
86
93
90
63
93
55
94
121
87
Normal
106
89
51
94
86
90
45
95
39
96
97
89
Überlast
134
88
68
93
175
82
80
92
64
92
92
90
Normal
76
89
59
92
117
84
66
91
45
94
78
89
Stromausfall
68
93
57
94
213
78
69
92
37
96
74
92
Normal
100
90
64
94
217
79
77
92
119
89
66
93
Ferienbetrieb 35
37
65
57
31
31
Normal
109
87
55
93
116
86
80
90
117
85
46
94
Mittelwert
137
85
81
91
168
82
85
91
78
91
77
91
*
Beschickung mit 150 l/(EW*d)
Reinigungsleistung
66
BSB5 - Ablaufwerte:
Parallel zu den CSB-Messungen wurden Bestimmungen des BSB5 durchgeführt. Dies erfolgte nach
dem im Kapitel 3.3 beschriebenen Verfahren. Bis Ende Januar wurde der BSB5 mit OxiTop®Messsystem bestimmt. Da sich zum Teil sehr hohe Ablaufkonzentrationen ergaben, wurden
Vergleichsmessungen mit dem OxiTop®-Controller durchgeführt. Bei der Analyse einer
homogenisierten Probe wurden erhebliche Unterschiede der BSB5-Konzentration ermittelt.
Beispielhaft dafür ist im Anhang 11 der BSB5-Verlauf der unterschiedlichen Messsysteme
festgestellt. Daraus ersichtlich ist der gravierende Unterschied beider Ergebnisse. Aus diesem
Grund werden die BSB5-Konzentrationen, die mit dem OxiTop®-Messsystem ermittelt wurden als
sehr unsicher angesehen.
Eine Bewertung der BSB5-Ablaufkonzentrationen ist deshalb nur eingeschränkt möglich.
Die Ergebnisse der Messungen sind in der Tabelle 21 zusammengefasst.
Prinzipiell ist dennoch festzustellen, dass die Ablaufwerte der BSB5-Messungen mit den
Ergebnissen der CSB-Messungen korrespondieren.
Mit Ausnahme der hohen BSB5-Werte, die während der Betriebstörungen der vertikalen PKA
ermittelt wurden, erreicht diese Anlage die niedrigsten BSB5-Ablaufwerte im gesamten
Untersuchungszeitraum. Bei den technischen Anlagen erreicht die SBR-Anlage mit
durchschnittlich 13 mg BSB5/l die besten Ergebnisse. Auch der Tauchkörper unterschreitet den
BSB5-Überwachungswert von 40 mg/l in fast allen Phasen. Lediglich in der Phase 7 wurden
erhöhte Ablaufkonzentrationen gemessen, die auf den Austrag von Schwimmschlamm aus der
Nachklärung zurückzuführen waren. Die guten Reinigungsergebnisse der hor. PKA bezüglich des
CSB-Abbaus konnten durch die BSB5-Abbauleistungen nicht bestätigt werden. Bis auf Phase 9
wurde der Überwachungswert jeweils überschritten.
Auch hier ergeben sich für das Festbett und den Tropfkörper die schlechtesten Abbauleistungen
bezüglich des BSB5. Mit mittleren Ablaufwerten von 50 bzw. 63 mg BSB5/l wird der
Überwachungswert überschritten. Da der BSB5-Wert aufgrund zu niedrig gewählter Messbereiche
beim Tropfkörper und bei der hor. PKA während der Phasen 4 und 6 nicht bestimmt werden
konnte, dürfte der berechnete Mittelwert von 63 bzw. 43 mg BSB5/l als zu niedrig gelten.
Tabelle 21: Vergleich der BSB5-Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen
(Mittelwerte in Prozent) der untersuchten KKA in Abhängigkeit der verschiedenen
Messphasen
Anlage
Größe
Festbett
SBR
Tropfkörper
Tauchkörper
vert. PKA
hor. PKA
4 EW
6 EW
5 EW
4 EW
6 EW
1 EW
BSB5 Abbau BSB5 Abbau BSB5 Abbau BSB5 Abbau BSB5 Abbau BSB5 Abbau
Phase
Normal*
58
60
18
97
71
64
18
93
10
93
49
74
Unterlast
58
89
26
96
19
96
4
99
7
99
42
90
Normal
67
89
10
98
34
94
7
99
10
98
52
94
Überlast
94
87
26
94
a.B.
19
93
11
98
a.B.
Normal
32
94
7
99
70
85
26
94
11
98
59
88
Stromausfall
34
96
9
99
a.B.
a.B.
5
99
a.B.
Normal
63
74
11
98
114
79
90
80
44
91
64
86
Ferienbetrieb
Normal
36
93
12
96
29
95
22
96
35
93
15
97
Mittelwert
50
85
13
98
63
87
35
91
19
95
43
90
a.B.= außer Bereich; * Beschickung mit 150 l/(EW*d)
Reinigungsleistung
67
N-Ablaufwerte:
Bei der Diskussion der NH4-Ablaufwerte von Kleinkläranlagen bzw. des Nitrifikationspotentials
von Kleinkläranlagen ist zu berücksichtigen, dass es in Deutschland bis vor kurzem keine
Anforderungen für KKA gab, die eine Nitrifikation forderten. Folglich sind die in Deutschland
untersuchten Anlagen technischen KKA überwiegend nicht für eine Nitrifikation ausgelegt
(FLASCHE, 2002).
Nach Auswertung von entsprechender Literatur wurde von FLASCHE (2002) festgestellt, dass
insbesondere die naturnahen Verfahren (außer Horizontalfilter) ein hohes Nitrifikationspotential
aufweisen. Bei den technischen Anlagen erzielten die Tropf- und Rotationstauchkörper die besten
Ergebnisse.
Das Festbett zeigt bei der Auswertung der Literatur die geringsten Nitrifikationsleistungen (57-58
mg/l NH4-N), wobei hingegen durch Untersuchungen von SCHÜTTE (2000, zit. in FLASCHE,
2002) Festbettanlagen mit einem Median von 28 mg/l NH4-N deutlich besser abschneiden.
Die auf dem Versuchsfeld Dorf Mecklenburg ermittelten NH4-N-Ablaufkonzentrationen können
die Erkenntnisse von FLASCHE größtenteils bestätigen. Bei den eigenen Untersuchungen zeigte
aber auch die hor. PKA ein hohes Nitrifikationspotential. Im Mittelwert ergibt sich bei dieser
Anlage eine Ablaufkonzentration von 16,6 mg/l NH4-N mit einer durchschnittlichen
Nitrifikationsleistung von 74 Prozent. Eine fast vollständige Nitrifikation ergab sich bei der
Unterlastbeschickung. Im Durchschnitt war eine NH4-N-Konzentration von 1 mg/l feststellbar.
Die sehr guten Nitrifikationsleistungen der vert. PKA wurden durch die Betriebsprobleme in den
Wintermonaten und somit zunehmenden Ablaufkonzentrationen getrübt. Es wurde ein mittlere
Nitrifikationsleistung von 83 Prozent bei einen durchschnittlichen Ablauf von 10,3 mg/l NH4-N,
berechnet. Bei den technischen Anlagen wurde durch die SBR-Anlage die niedrigsten NH4-NAblaufkonzentrationen erreicht. Unabhängig von der Temperatur wurde der Ammonium Stickstoff
vollständig nitrifiziert. Lediglich bei der Überlastphase und während der Betriebsprobleme
(Steuerung) zu Beginn der Untersuchungen konnte NH4-N im Ablauf ermittelt werden.
Die Festbettanlage konnte nur in der Unterlastphase vergleichbare Resultate vorweisen.
Die durchschnittlich schlechte Nitrifikationsleistung des Festbettes bestätigt jedoch die
Erkenntnisse von FLASCHE (2002).
Tabelle 22: Vergleich der NH4-N-Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen
(Mittelwert in Prozent) der untersuchten KKA in Abhängigkeit der verschiedenen
Messphasen
Anlage
Größe
Festbett
4 EW
NH4-N
ηNitri
Phase
[mg/l] [%]
Normal*
66,2
31
Unterlast
1,3
97
Normal
22,5
68
Überlast
33,2
59
Normal
5,2
89
Stromausfall 4,0
93
Normal
55,0
37
Ferienbetrieb 12,6
Normal
44,0
44
Mittelwert
39,0
53
*
SBR
6 EW
NH4-N
ηNitri
[mg/l] [%]
40,0
55
0,1
99
0,1
99
12,0
85
0,1
100
0,3
100
0,4
98
0,2
0,7
95
12,9
86
Tropfkörper
5 EW
NH4-N
ηNitri
[mg/l] [%]
27,0
70
1,0
98
2,0
94
31,0
62
7,0
87
13,0
80
20,0
62
0
6,0
83
14,8
78
Tauchkörper
4 EW
NH4-N
ηNitri
[mg/l] [%]
20,0
77
0,6
98
2,0
94
27,0
62
9,0
82
14,0
74
22,0
60
28,0
16,0
70
16,0
75
vert. PKA
6 EW
NH4-N
ηNitri
[mg/l] [%]
4,3
94
0,2
98
0,5
99
3,5
95
2,2
94
1,0
97
38,0
44
11,0
17,6
67
10,3
83
hor. PKA
1 EW
NH4-N
ηNitri
[mg/l] [%]
28,0
66
12,0
81
1,0
95
8,6
89
19,0
64
19,0
67
25,0
57
10,0
7,7
84
16,6
74
Reinigungsleistung
68
Die durchschnittliche Nitritkonzentration im Ablauf der Anlagen lag bei 2,3 mg/l, wobei auch
Konzentrationsspitzen von 16,2 mg/l bei der SBR-Anlage zu verzeichnen waren.
Bei der Auswertung der Nitrat-Ablaufwerte zeigt sich, dass die Anlagen mit hohen
Nitrifikationspotential, wie z.B. SBR und vert. PKA, mit 26,5 bzw. 44,6 mg/l NO3-N auch sehr
hohe NO3-Ablaufwerte aufweisen.
Bezüglich der Gesamtdaten des Nitrit-und Nitratstickstoffs im Ablauf sei auf die Tabellen in
Anhang 5-10 verwiesen.
Da der TKN aus Kostengründen nicht bestimmt wurde, konnte der Wirkungsgrad der
Denitrifikation und der Gesamt-Stickstoffelimination nur schätzungsweise ermittelt werden. Dabei
wurde der organische Stickstoff mit 21 Prozent von NH4-N im Zulauf und einer Konzentration von
2 mg/l im Ablauf angenommen. Da bei der Berechnung mehr CSB als BSB5-Werte zur Verfügung
standen, wurde der Einbau mit 2,8 Prozent (bezogen auf den CSB) in die Biomasse berücksichtigt
(ø CSB/BSB5= 1,8).
Die Ergebnisse der Berechnung sind in der Tabelle 23 zusammengefasst.
Interessant bei der Auswertung der Denitrifikation- und Gesamtstickstoff-Eliminationsleistungen
ist, dass der Tropfkörper die höchsten Abbauleistungen erreicht. Die Denitrifikationsleistung
beträgt im Mittelwert 42 Prozent, wobei mit 61 Prozent bei der Unterlastphase das beste Ergebnis
erzielt worden ist. Die Gesamtstickstoff-Elimination des Tropfkörpers beträgt 72 Prozent und liegt
damit deutlich über den Ergebnissen der anderen Verfahren.
Die drei anderen technischen Verfahren besitzen im Durchschnitt vergleichbare
Eliminationsleistungen (50-54 Prozent) bezogen auf TN.
Bei den naturnahen Verfahren zeigt die hor. PKA die besseren Abbauleistungen (øηDeni = 32 %; ø
ηN.ges. = 59 %). Mit 18 Prozent ηDeni und 36 Prozent ηN.ges. bildet die vertikal beschickte PKA das
Schlusslicht bei der Betrachtung der Gesamt-Stickstoffelimination.
Insgesamt ist festzustellen, dass KKA auch ohne gezielte Auslegung und sogar bei teilweiser
Überbelastung, zumindest im Sommer, zur Stickstoffelimination beitragen können
(BARJENBRUCH & AL JIROUDI, 2004).
Tabelle 23: mittlere Abbauleistungen Denitrifikation und N ges. der untersuchten KKA in
Abhängigkeit der verschiedenen Messphasen
Anlage
Größe
Phase
Normal*
Unterlast
Normal
Überlast
Normal
Stromausfall
Normal
Ferienbetrieb
Normal
Mittelwert
*
Festbett
4 EW
ηDeni ηN.ges.
[%]
[%]
17
35
56
85
39
68
27
60
37
68
40
74
17
42
22
28
42
50
SBR
6 EW
ηDeni ηN.ges.
[%]
[%]
26
49
20
49
48
77
49
82
20
52
25
60
27
56
41
31
38
52
Tropfkörper
5 EW
ηDeni ηN.ges.
[%]
[%]
46
73
61
90
58
87
33
66
53
85
46
80
23
59
33
42
61
72
Tauchkörper
4 EW
ηDeni ηN.ges.
[%]
[%]
35
61
34
63
35
64
20
53
26
57
19
53
12
37
22
27
50
54
vert. PKA
6 EW
ηDeni ηN.ges.
[%]
[%]
19
40
8
36
8
27
22
55
11
31
34
20
37
18
34
36
hor. PKA
1 EW
ηDeni ηN.ges.
[%]
[%]
34
60
39
68
58
87
52
85
19
50
22
43
15
41
23
32
54
59
Reinigungsleistung
69
Im Kapitel 2.4 wurden bereits grundlegende Aussagen zur Phosphatelimination getroffen.
Demnach ist durchschnittlich eine Phosphorelimination bis zu 40 Prozent möglich, ohne das eine
technische Einrichtung oder besondere Steuerung des Verfahrens notwendig ist.
Bei den P-Ablaufkonzentrationen ist festzustellen, dass die Elimination in KKA nach DIN 4261
Teil 2 mit Abwasserbelüftung tendenziell geringer ist als die Leistungsfähigkeit der naturnahen
Verfahren, die häufig in den ersten Betriebsjahren eine höhere Kapazität zur Festlegung von
Phosphat besitzen (BAHLO, 1999; zit. in FLASCHE 2002).
Der Vorteil der naturnahen Verfahren besteht darin, dass neben den geochemisch-mechanischen
und biologisch-biochemischen Vorgängen auch physikalisch-sorptive Mechanismen bei der
Reinigung des Abwassers wirken. Adsorptiver und desorptiver Kationenaustausch zwischen
Abwasser, Porenwasser, Huminstoffen und Tonmineralen sowie Anionenadsorption bewirken z.B.
die Adsorption von Phosphor (ATV-Handbuch, 1997).
In der Tabelle 24 sind die Ergebnisse der Phosphormessungen zusammengefasst.
Die bereits beschriebenen Vorteile der naturnahen Verfahren bei der Elimination des Phosphors
konnten durch die eigenen Untersuchungen bestätigt werden. Die hor. PKA erreicht eine
durchschnittliche Phosphorelimination von 70 Prozent, wobei während der Unterlastphase sogar 91
Prozent eliminiert werden konnte. Im Vergleich zur hor. PKA besitzt die vert. PKA ein geringeres
Leistungspotenzial bezüglich des Phosphor-Abbaus. Eine Ursache dafür könnte sein, dass das
Filtermaterial der vert. PKA aus gewaschenem Sand besteht und somit einen geringeren Anteil an
tonigem Material besitzt, welches hauptsächlich für die Adsorption des Phosphors verantwortlich
ist. Die Ergebnisse einer Siebanalyse bestätigen diese Vermutung. Demnach sind lediglich in der
Bodenschicht 70 cm unter GOK 0,1 Prozent (bezogen auf 100%) zu finden.
Bei der vert. PKA bleibt festzuhalten, dass auch hier während der Unterlastphase die höchste
Abbauleistung erreicht wurde.
Bei den technischen Anlagen wurden dem Abwasser zwischen 24 und 29 Prozent des zulaufenden
Phosphors entzogen. Somit liegen die Ergebnisse unter den erwarteten 40 Prozent, die durch
Nährstoffentnahme bzw. Festlegung im Primärschlamm möglich wären.
Tabelle 24: Vergleich der Pges. -Ablaufwerte (Mittelwert in mg/l) und der Abbauleistungen
(Mittelwert in Prozent) der untersuchten KKA in Abhängigkeit der verschiedenen
Messphasen
Anlage
Größe
Festbett
SBR
Tropfkörper
Tauchkörper
vert. PKA
hor. PKA
4 EW
6 EW
5 EW
4 EW
6 EW
1 EW
Pges. Abbau Pges. Abbau Pges. Abbau Pges. Abbau Pges. Abbau Pges. Abbau
Phase
*
30
38
34
31
59
66
10,3
10,0
9,4
10,2
7,0
4,7
Normal
Unterlast
8,8
35
11,0
15
7,6
44
8,1
40
7,4
64
1,2
91
Normal
9,3
12
9,0
18
7,1
31
9,4
11
7,5
25
3,2
69
Überlast
9,2
21
5,0
53
9,4
20
9,7
17
8,3
29
3,2
72
Normal
9,4
9
10,0
6
9,5
8
9,8
6
7,8
25
2,1
79
Stromausfall 9,2
32
10,0
29
10,0
25
9,1
31
7,5
44
3,4
75
Normal
10,2
21
11,0
19
11,5
12
9,6
25
9,7
29
5,5
67
Ferienbetrieb 7,8
9,0
10,9
9,9
6,6
4,6
Normal
9,5
26
9,0
31
10,0
22
9,4
36
6,8
44
4,3
68
Mittelwert
9,7
24
9,5
29
9,6
25
9,6
27
7,5
43
3,9
70
*
Reinigungsleistung
70
Die Prozessstabilität ist anhand der Unterschreitungshäufigkeiten der Ablaufkonzentrationen von
CSB und NH4-N in den Abbildungen 18 und 19 dargestellt.
CSB-Unterschreitungshäufigkeit:
Beim Festbett unterschreiten 72 Prozent der gemessenen Werte den Überwachungswert von
150 mg/l CSB. 85 Prozent der Ablaufwerte sind niedriger als 210 mg/l CSB-Konzentration.
Bei der SBR-Anlage wird in 87 Prozent der Fälle der Überwachungswert unterschritten. Die
weiteren 13 Prozent der Ablaufwerte, die den Überwachungswert überschreiten, sind hauptsächlich
in der Phase 1 gemessen worden. Wie bereits erwähnt, konnte diese Überschreitung auf eine nicht
abgestimmte Steuerung zurückgeführt werden. Ansonsten konnte durch die Korrektur der
Belebtschlammmenge im Reaktor eine Verbesserung der Ablaufkonzentrationen erzielt werden.
Der Tropfkörper konnte mit nur 60 Prozent der Ablaufkonzentrationen den Überwachungswert
einhalten. 85 Prozent der Ablaufwerte unterschreiten eine Ablaufkonzentration von 245 mg/l CSB.
Der Scheibentauchkörper konnte den CSB relativ konstant eliminieren. 89 Prozent der Ablaufwerte
lagen unter dem gesetzlich vorgeschriebenen Überwachungswert von 150 mg/l CSB. Die weiteren
11 Prozent der Werte konnten mit Schwimmschlamm in der NK und Austrag desselbigen in den
Ablaufschacht in Verbindung gebracht werden.
Bei der vert. PKA wurde der Überwachungswert von 90 Prozent der Ablaufwerte eingehalten.
85 Prozent der Werte unterschritten dabei eine CSB-Konzentration von 123 mg/l.
Die hor. PKA hielt in allen Phasen mit 100 Prozent der Messwerte den Überwachungswert ein.
100,00
Unterschreitungshäufigkeit [%]
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
CSB [mg/l]
Festbett, n:60
Tropfkörper,n:58
vert. PKA, n:48
CSB Grenzwert= 150 mg/l
SBR, n: 59
Scheibentauchkörper, n:59
hor. PKA, n:60
Unterschreitungshäufigkeit 85%
Abbildung 18: CSB-Unterschreitungshäufigkeit der untersuchten KKA
400,0
Reinigungsleistung
71
NH4-N-Unterschreitungshäufigkeit:
Beim Festbett ist deutlich der flache Verlauf der NH4-N-Unterschreitungshäufigkeit zu erkennen.
Somit ist eine geringe Prozessstabilität zu konstatieren. Nur in der Unterlastphase konnte
Ammonium abgebaut werden. Über den weiteren Untersuchungszeitraum ist eine breite Streuung
der Ammonium-Ablaufwerte zu verzeichnen. 85 Prozent der Ablaufwerte konnten eine NH4-NKonzentration von 74 mg/l unterschreiten.
Die SBR-Anlage konnte den Ammoniumstickstoff dauerhaft nitrifizieren. 80 Prozent der
Ablaufwerte waren kleiner als 5 mg/l NH4-N. Auch hier wurden nur in Phase 1 hohe AmmoniumKonzentrationen im Ablauf gemessen. Die SBR-Anlage besitzt die höchste Prozessstabilität
bezüglich des Ammonium-Abbaus.
Der Tropfkörper konnte mit 85 Prozent der Messwerte eine Konzentration von 29 mg/l NH4-N
unterschreiten.
Beim Scheibentauchkörper wurde von 85 Prozent der Ablaufwerte eine NH4-N-Konzentration von
26 mg/l unterschritten.
Die vert. PKA konnte mit 85 Prozent der Messwerte unterhalb einer NH4-N-Konzentration von 18
mg/l bleiben. Im Vergleich dazu weist die hor. PKA einen deutlich flacheren Verlauf auf. Hier
konnte durch 85 Prozent der Messwerte lediglich eine Konzentration von 28 mg/l unterboten
werden.
Unterschreitungshäufigkeit [%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
NH4 -N Ablaufkonzentration [mg/l]
Festbett, n:43
T ropfkörper, n:40
vert. PKA, n:33
Unterschreitungshäufigkeit 85 %
SBR, n: 40
Scheibentauchkörper, n:40
hor. PKA, n:42
Abbildung 19: NH4-N-Unterschreitungshäufigkeit der untersuchten KKA
70,0
80,0
Reinigungsleistung
72
5.2 Temperaturabhängigkeit der Reinigungsleistung
Den verschiedenen Organismen bieten jeweils unterschiedliche Temperaturbereiche optimale
Lebensbedingungen. Innerhalb der für die Abwasserbehandlung in Betracht kommenden
Temperaturen zwischen +5 °C und +30 °C führt jede Abkühlung zu verringerter biologischer
Aktivität. Dabei kommt der Einfluss der mehrzelligen Organismen, z.B. Insektenlarven und
Würmer, bereits unter +10 °C fast zum Erliegen, während die Tätigkeit der Bakterien und
Protozoen erst bei etwa +4 °C, mancher Bakterienstämme sogar erst bei 0 °C, abklingt (ATVHandbuch, 1997).
Für den Reinigungsvorgang im Tropfkörper geht mit den Temperaturen die Adsorption der
Schmutzstoffe wesentlich geringer zurück als die biochemische Oxidation. Wie beim
Belebungsverfahren wird durch Kälte die Nitrifikation noch stärker vermindert als der Abbau der
organischen Substanz (ATV-Handbuch, 1997).
Niedrige Temperaturen haben bei Verfahren mit sessiler Biomasse zur Folge, dass die
Auflockerung des biologischen Rasens durch höhere Organismen zurückgeht. Er wird dicker und
führt zu Verstopfungen und dadurch zu schlechterer Sauerstoffzufuhr. Mit dem Wiederaufleben der
Makroorganismen im Frühjahr kommt es zu stärkerem Schlammabstoß. Wegen der einseitigen
Entwicklung der Kleinlebewelt ist es ratsam, neue Tropfkörper bzw. vergleichbare Verfahren
möglichst nicht im Herbst oder Winter, sondern zum Frühjahr oder Sommer in Betrieb zu nehmen.
Das Anwachsen des biologischen Rasens im Winter ist nicht nur auf die fehlende Auflockerung
zurückzuführen, sondern auch als eine Bereitstellung größerer Mengen biologischen Materials mit
verringerter spezifischer Aktivität zu verstehen (ATV-Handbuch, 1997).
Theoretisch sind die Aktivitäten sowohl der heterotrophen als auch der autotrophen Bakterien stark
temperaturabhängig. Untersuchungen von WOLF (1980) ergaben, dass in sehr hoch belasteten
Anlagen eine Temperaturabhängigkeit bei der CSB und BSB- Elimination zu erkennen war.
Bei schwach belasteten Anlagen war eine solche Abhängigkeit nicht nachweisbar.
Anders verhielt es sich bei den stickstoffoxidierenden Bakterien. Hier war eine deutliche
Temperaturabhängigkeit aller Belastungsstufen zu vermerken.
Es ist also festzuhalten, dass die Temperatur einen wichtigen Einfluss auf die Aktivität der
Mikroorganismen hat.
Folgende Gleichung zeigt den Temperatureinfluss nach GAID (1984, zit. in DRIOUACHE, 1999):
kT = k20 * α´(T-20)
α´ - Temperaturkoeffizient
kT - Abbaugeschwindigkeit der organischen Stoffe bei
der Temperatur T
Die Abbaugeschwindigkeit k20 bezieht sich dabei auf eine Referenztemperatur von 20 °C oder
10 °C. Der Koeffizient steht in Bezug zur mikrobiologischen Aktivität und variiert je nach
Reinigungsart.
Reinigungsleistung
73
In der folgenden Tabelle sind einige α´ Werte in Abhängigkeit der Reinigungsart aufgeführt.
Tabelle 25: Koeffizient α´ nach Reinigungsart (nach GAID, 1984)
α´
1,0
1,0-1,04
1,06- 1,08
1,035
Reinigungsart
Belebungsverfahren schwach belastet
Belebungsverfahren hoch belastet
Belüfteter Teich
Tropfkörper
5.3 Temperatureinfluss auf die BSB-Abnahme
Der Einfluss der Temperatur auf die Aktivität der Mikroorganismen bei Tropfkörpern wurde
ebenfalls von TUCEK et al. (1971, zit. in ATV-Handbuch, 1997) untersucht. Dabei wurde ein
Temperaturkoeffizient von 1,047 ermittelt. Bezogen auf die Gleichung von GAID (s.o.) bedeutet
dies eine Veränderung der Abbauleistung von 4,7 % pro °C.
PÖPEL (1943, zit. in DRIOUACHE, 1999) gibt an, dass die Abbauleistung im Tropfkörper bei
10 °C Abwassertemperatur 62 Prozent des Wertes von 20 °C erreicht.
Bei der Auswertung von Ergebnissen zur BSB-Abnahme in Abhängigkeit der Temperatur hat
CHEUNG (1981) folgende Gleichung entwickelt.
nbT2 = nbT1* (T2-T1)
nbT – prozentuale BSB- Abnahme bei Temperatur T
- Temperaturkoeffizient
Die Temperaturkoeffizienten wurden mit Hilfe dieser Gleichung berechnet und sind in der Tabelle
26 zusammengestellt.
Tabelle 26: Temperaturkoeffizienten in Abhängigkeit von der BSB-Abnahme (nach CHEUNG, 1981)
BSB5- Scheibenbelastung
[g/m²*d] Bereich
8,3- 23,9
8,4 – 19,6
3,7 – 21,4
2,8 – 6,5
0,7 – 2,35
3,6 – 9,5
Mittelwert
[g/m²*d]
18,7
17,3
12,7
5,1
1,6
6,1
Temperaturbereich
[°C]
5-10
11-18
12-16
11-18
5-10
10,5-20
- Werte
1,0094
1,01
1,012
1,002
1,0028
1,008
An den Temperaturkoeffizienten ist ersichtlich, dass bei einem Anstieg der Temperatur um 1 °C
eine Zunahme der BSB- Abnahme von 0,2 bis 1,06% erfolgt. Auch anhand dieser Daten ist somit
ein geringer Temperatureinfluss in Abhängigkeit der Belastung festzustellen. Bei
Belebungsverfahren (suspendierte Biomasse) wurden ähnliche Beobachtungen gemacht
(ATV-Handbuch, 1975).
PFEIFFER (1997) hat bei Untersuchungen an Scheibentauchkörpern die in der Tabelle 27
zusammengefassten Erfahrungen mit der Abhängigkeit der BSB-Ablaufwerte von Temperatur und
Belastung gemacht.
Reinigungsleistung
74
Tabelle 27: Ablaufwerte in der Abhängigkeit von der Temperatur und der Flächenbelastung (nach
PFEIFFER, 1997)
Ablauf BSB5
[mg/l]
Flächenbelastung in Abhängigkeit der Abwassertemperatur [g/m²*d]
12 °C
22 °C
32 °C
% 40
% 16
% 30
% 40
% 30
% 12
% 24
% 35
% 25
% 10
% 20
% 30
% 20
%7
% 16
% 20
% 15
%5
% 10
% 16
Zur Bemessung von Scheibentauchkörperanlagen empfiehlt das ATV-A 135 aus diesen
Erfahrungen heraus folgende Scheibenbelastungen: BA ≤10 g/(m²*d) BSB5, ohne Nitrifikation;
BA ≤ 8 g/(m² *d) BSB5, mit Nitrifikation.
Als letztes soll die modifizierte VAN´T HOFF-ARRHENIUS-Gleichung genannt werden, welche
eigentlich den Einfluss der Temperatur auf die Nitrifikation beschreibt (BARJENBRUCH, 1997).
Sie lautet:
DBR,N(T) = DBR,N(20) ℵ (T – 20)
DBR,N(T)
DBR,N(20)
T
: Nitrifikationsleistung in Abhängigkeit der Temperatur [kg NH4-N/m³*d]
: Nitrifikationsleistung bei 20°C [kg NH4-N/m³*d]
: Temperaturterm
: Temperatur [°C]
Diese Gleichung gilt im Temperaturbereich der mesophilen Bakterien zwischen 5 und 25 °C.
Folgende Temperaturkoeffizienten für verschiedene Kohlenstoffquellen werden in der Literatur
angegeben. Diese Koeffizienten gelten im Übrigen auch für Denitrifikation (siehe Kapitel 5.3).
= 1,072
= 1,050
= 1,086
= 1,040
= 1,122
kommunales Abwasser; suspendierte Biomasse (EPA-Manual, 1975)
Festbett; Methanol (CHRISTENSEN, HARREMOES et al., 1978)
belebter Schlamm; Essigsäure (WOLFFSON, 1992)
Festbett; Biostyr; Abwasser/Methanol (ROGALLA, 1992)
Festbett; Methanol (STROHMEIER, 1994B)
Reinigungsleistung
75
5.4 Temperatureinfluss auf die Nitrifikation
Das Wachstum der Nitrifikanten und somit die Oxidation des Ammoniums werden, wie bereits
erwähnt, von der Temperatur stärker beeinflusst. Es ist somit nicht selten, dass die Nitrifikation in
den kalten Wintermonaten stark zurückgeht.
CHEUNG (1981) ermittelte die Temperaturoptima für verschiedene Nitrifikanten. Demnach liegt
die optimale Temperatur für die Nitrosomonas zwischen 30- 36 °C. Für die Nitrobacter wird eine
Temperatur von 34- 40 °C angegeben.
Nach BUSWELL (1954, zit. in DRIOUACHE,1999) wächst Nitrosomonas bei Temperaturen von
weniger als 5 °C nicht mehr. Die wachstumslimitierenden Temperaturen der Nitrobacter liegen
nach Angaben von DEPPE und ENGEL (1960, zit. in DRIOUACHE,1999) zwischen 4°C und
45 °C. Die Wachstumsraten für die Nitrifikation sind in der Tabelle 28 zusammengestellt. Es ist
eine Zunahme des Wachstums von etwa 8,4 % für Nitrosomonas bzw. 6,4 %für Nitrobacter je 1°C
Steigerung (ab 20°C) zu erwarten.
Tabelle 28: Wachstumsraten der Nitrifikanten (nach NOVAK und SVARDAL, 1989)
Temperatur
[°C]
10
15
20
25
30
max. Wachstumsrate µmax. [1/d]
Nitrosomonas
Nitrobacter
0,29
0,58
0,47
0,78
0,76
1,04
1,23
1,4
1,97
1,87
Die Wachstumsrate ist dabei eine bakterienbezogene Größe. Sie ist ein Maß für das unlimitierte
Wachstum der Bakterien bei Substratüberschuss. Da die Wachstumsrate der Nitrobacter unterhalb
30 °C größer ist als die der Nitrosomonas, ist so der zumeist vollständige Abbau des als
Zwischenprodukt entstandenen Nitrits zu erklären (BEVER et al., 1995).
Für die maximalen Wachstumsraten ergeben sich bei einer Referenztemperatur von 15 °C folgende
Gleichungen bzw. Temperaturkoeffizienten:
für Nitrosomonas
µmax. = 0,47 * 1,10(T-15)
für Nitrobacter
µmax. = 0,78 * 1,06(T-15)
Als Letztes soll die modifizierte VAN´T HOFF-ARRHENIUS-Gleichung genannt werden, die den
Einfluss der Temperatur auf die Nitrifikation beschreibt (BARJENBRUCH, 1997). Sie lautet:
DBR,N(T) = DBR,N(20) ℵ (T – 20)
DBR,N(T)
DBR,N(20)
T
: Nitrifikationsleistung in Abhängigkeit der Temperatur [kg NH4-N/m³*d]
: Nitrifikationsleistung bei 20°C [kg NH4-N/m³*d]
: Temperaturterm
: Temperatur [°C]
Reinigungsleistung
76
BARJENBRUCH (1997) nennt folgende Temperaturterme in Abhängigkeit vom Reaktor und der
Abwasserbeschaffenheit:
= 1,103 kommunales Abwasser; suspendierte Biomasse (EPA-MANUAL, 1976)
= 1,045 kommunales Abwasser; Tropfkörper (TSCHUI et al., 1993)
Deutlich wird, dass ein Unterschied zwischen suspendierter Biomasse und sessiler Biomasse
bezüglich der Temperaturabhängigkeit besteht.
Beispielsweise verringert sich die Nitrifikationsleistung bei einer Temperaturabnahme um 1 °C bei
suspendierter Biomasse um ca. 10 % (EPA, 1976), während bei Festbettsystemen die Leistung nur
um 4 bis 7 Prozent zurückgeht.
Diese Tatsache wird durch BLUME (1992, zit. in PLATZER, 1998) dadurch begründet, dass die
Nitrifikanten bei Festbettsystemen und somit auch bei Pflanzenkläranlagen die ungünstigen
Bedingungen durch Ruhephasen überstehen, da sie im System verbleiben. Bei suspendierten
Verfahren werden die Nitrifikanten jedoch durch den Schlammabzug und Ausspülung dem System
entzogen. Diese Aussagen wurden durch Versuche von WILDERER (1989, zit. in PLATZER,
1998) bestätigt.
5.5 Temperatureinfluss auf die Denitrifikation
Auch die Denitrifikation besitzt eine starke Temperaturabhängigkeit. Diese kann ebenfalls mit der
modifizierten Van´t Hoff-Arrhenius-Gleichung beschrieben werden (BARJENBRUCH, 1997):
DBR,N(T) = DBR,N(20) ℵ (T – 20)
DBR,N(T)
DBR,N(20)
T
: Denitrifikationsleistung in Abhängigkeit der Temperatur
: Denitrifikationsleistung bei 20°C
: Temperaturterm
: Temperatur [°C]
Ein Unterschied des Denitrifikationspotentiales der Verfahrensvarianten mit suspendierter und
sessiler Biomasse ist im Gegensatz zur Nitrifikation nicht zu erkennen.
Reinigungsleistung
77
5.6 Abbauleistung in Abhängigkeit der Raum- bzw. Flächenbelastung
Die BSB5-Raum- bzw. Flächenbelastung ist ein wichtiger Parameter bei der Dimensionierung von
Kleinkläranlagen. Festgelegt sind die zulässigen Belastungen in der DIN 4261-Teil 2 für technische
Anlagen und in der ATV-A 262 für Pflanzenkläranlagen. Bei Einhaltung dieser maximalen
Belastungsparameter sollte ein ordnungsgemäßer bzw. emissionsorientierter Betrieb der Anlagen
möglich sein. In der folgenden Tabelle sind die zur Bemessung anzusetzenden Belastungsgrößen
angegeben.
Tabelle 29: zulässige Belastungen bei Kleinkläranlagen
Anlage
Festbettreaktor
SBR- Reaktor
Tropfkörper
vert. PKA
hor. PKA
1
max. Flächenbelastung
[g BSB5/m²*d]
41
41
13- 82
8-42
max. Raumbelastung
[g BSB5/m³*d]
2001
1501
nach DIN 4261-Teil 2 ; 2 nach ATV-A 262
Bei der Kenntnis der Raumbelastung ist erfahrungsgemäß eine Abschätzung der Abbauleistung
möglich (ATV- Handbuch,1997).
Untersuchungen von IMHOFF an Tropfkörperanlagen haben ergeben, dass bei einer
Raumbelastung von bis zu 400 g BSB5/m³*d ein BSB5-Ablaufwert von 20 mg/l stets eingehalten
werden kann. Bei einer Raumbelastung von ~ 740 g BSB5/m³*d kann der Mittelwert den
Grenzwert von 20 mg/l unterschreiten (ATV- Handbuch, 1997).
Auf der Grundlage der gleichen Daten wurde eine Berechnung der prozentualen Abbauleistung des
BSB durchgeführt. Dabei ist eine erhebliche Streuung der Abbauleistungen ab einer Belastung von
~ 600 g BSB5/m³*d zu erkennen.
Deshalb ist festzuhalten, dass
die Raumbelastung innerhalb der komplexen Überlagerung mehrerer Einflüsse zwar eine
wesentliche, jedoch keine allein maßgebende Rolle spielt (PÖPEL, 1971; zit. in ATVHandbuch, 1997),
der mathematischen Auswertung reaktionskinetischer Überlegungen und Untersuchungen
praktische Grenzen gesetzt sind,
die Stabilität des Reinigungserfolges mit geringer Belastung zunimmt (ATV-Handbuch,
1997).
RINCKE (1967; zit. in ATV-Handbuch, 1997) entwickelte nach Betrachtung zahlreicher
Betriebsdaten folgende Gleichung zur Ermittlung der Abbauleistung in Abhängigkeit zur
Raumbelastung bei Tropfkörpern.
η = 93- 0,017 BR
η in %
BR in g BSB5/m³*d
Reinigungsleistung
78
Bei der Auswertung der durch IMHOFF (1979, zit. in ATV-Handbuch, 1997) untersuchten
Anlagen wurde deutlich, dass beim Unterschreiten eines Grenzwertes von 20 mg/l BSB5 ein Wert
von 100 mg/l CSB eingehalten werden kann. Jedoch ist festzuhalten, dass ab einer Raumbelastung
von ~ 400 g BSB5/m³*d eine deutliche Streuung der Abbauleistungen erfolgt, was auf eine geringe
Stabilität des Reinigungsvorganges schließen lässt.
Auch die Nitrifikationsleistung ist abhängig von der BSB5-Raumbelastung. Untersuchungen von
HABERL/ NOWOTNY und RINKE (1982, zit. in ATV-Handbuch, 1997) an Tropfkörperanlagen
haben ergeben, dass bei einer Raumbelastung von BR = 200g BSB5/m³*d AmmoniumAbbauleistungen von 90 Prozent erreicht werden können, wohingegen ab einer Raumbelastung von
BR = 600g BSB5/m³*d kaum eine Nitrifikation erfolgt.
5.7 Abscheideleistung von Mehrkammerabsetzgruben
Um die Raumbelastung der biologischen Reinigungsstufen zu berechnen, ist zuvor eine
Abschätzung der Abscheideleistung durch die Vorklärung (Ein- oder Mehrkammerabsetzgrube)
vorzunehmen.
In der Beschreibung (Kapitel 4) der einzelnen Anlagentypen wurde bereits auf die Funktion der
Mehrkammerabsetzgrube bzw. Vorklärung eingegangen.
In der DIN 4261-Teil 1 (2002) sind die Bemessungsgrundlagen für diese Anlagenteile detailliert
beschrieben.
Mehrkammerabsetzgruben dienen hauptsächlich der mechanischen Vorreinigung des zu
behandelnden Abwassers. Es können absetzbare Stoffe durch Sedimentation und Schwimmstoffe
durch den Einbau von Tauchwänden bzw. Tauchrohren aus dem Abwasser entfernt werden.
Zusätzlich zur Speicherung des Primärschlammes fungieren die VK der Agglomeration von
Sekundärschlamm.
Untersuchungen von SCHWEIZER (1983, zit. im ATV- Handbuch, 1997) haben ergeben, dass die
BSB5-Konzentration durch die Mehrkammerabsetzgruben um bis zu 25 % reduziert werden kann.
Die CSB-Konzentration sinkt um etwa 22 % und die absetzbaren Stoffe werden bei einer nach DIN
gebauten Anlage um bis zu 90 Prozent aus dem Abwasser entfernt.
In der Dissertation von OTTO (2000) wird ebenfalls ein Abschätzung des Leistungspotenzials von
Mehrkammergruben beschrieben. Die Tabelle 30 beinhaltet die ermittelten Wirkungsgrade
bezüglich des Abbaus verschiedener Abwasserparameter.
Tabelle 30: Leistungsbereiche von Mehrkammergruben
Parameter
BSB5
CSB
TKN
NH4-N
Pges.
abfiltrierbare Stoffe
Wirkungsgrad [%]
bis 54
bis 60
bis 28
bis 40
bis 45
bis 98
Reinigungsleistung
79
Nach Untersuchungen von SCHÜTTE (1991) werden durch Mehrkammerabsetzgruben sogar
Abbauleistungen des BSB5 von 90 % erreicht (SCHÜTTE, 2000).
Eigene Untersuchungen ergaben bezüglich der CSB-Elimination in den Vorklärungen die in der
Tabelle 31 dargestellten Ergebnisse.
Tabelle 31: CSB Abscheideleistung in Abhängigkeit der Vorklärungsvariante
Anlage
Festbett mit integrierter 1 Kammerabsetzgrube
SBR Anlage mit einer integrierter
2 Kammerabsetzgrube
Tropfkörper mit einer integrierter
2 Kammerabsetzgrube (Rezirkulation)
Scheibentauchkörper mit separater
Mehrkammerabsetzgrube nach DIN 4261-1
vertikale PKA mit separater
horizontale PKA mit separater
CSB Abbau [%]
62
11
78
44
25
37
Wie an der Bandbreite der Daten erkennbar ist, differiert die Höhe der durch die Vorklärung
erzielten Belastungsminderung sehr stark.
Dies ist im Wesentlichen durch den Einfluss folgender Faktoren begründet (Quelle 199, zit. in
OTTO, 2000):
Ausbaugröße, Auslastung, Anzahl und Größe der einzelnen Kammern, Oberflächen/TiefenVerhältnis, Ausbildung der Zufluss- und Abflusseinrichtung, Rhythmus von Entschlammung/
Entleerung.
Da die Eliminationsleistungen innerhalb der Vorklärungen anhand von Messwerten nicht eindeutig
belegt werden können, wird die Abminderung der CSB-und BSB5-Konzentration in Abhängigkeit
der Vorklärungsvariante berücksichtigt. In der Tabelle 32 werden die Abminderungsfaktoren für
die einzelnen Anlagen aufgezeigt. Beispielsweise bedeutet der BSB5 Abminderungsfaktor Festbett
50/60 eine Reduzierung von 60 g/(EW*d) auf 50 g/(EW*d).
Tabelle 32: Abminderungsfaktoren des BSB5 und CSB zur Frachtbemessung
Anlage
Festbett
SBR- Anlage
Tropfkörper
vertikale PKA
horizontale PKA
BSB5 Abminderungsfaktor
50/60
55/60
40/60
40/60
40/60
40/60
CSB Abminderungsfaktor
100/120
110/120
80/120
80/120
80/120
80/120
Für die Frachtberechnung des Ammonium-Stickstoffs wurden in der Literatur keine Anhaltspunkte
einer signifikanten Minderung durch die Vorklärung gefunden. Bei eigenen Untersuchungen ( siehe
Kap.7.3) konnte keine Verminderung der Ammonium-Konzentration infolge der VK festgestellt
werden. Aufgrund dessen wird die volle Zulauffracht bei der Berechnung der Beschickungsfracht
genutzt.
Reinigungsleistung
80
5.8 Untersuchung der Anwendbarkeit der vorgestellten Ansätze auf die 6 untersuchten KKA
5.8.1 Zusammenhang zwischen Temperatur und Abbauleistung
Aus den gemessenen Zu- bzw. Ablaufwerten wurde unter Berücksichtigung der Abscheideleistung
der Vorklärungen die Raum-/Flächenbelastung und die Raum-/Flächenabbauleistung ermittelt.
Diese wurde verglichen mit der sich rechnerisch aus der modifizierten Van`t Hoff-ArrheniusGleichung in Verbindung mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten ergebenden
Abbauleistung. Hierbei ist anzumerken, dass die gemessenen Zulaufkonzentrationen
Momentanwerte darstellen und nicht mit den am selben Tag ermittelten Ablaufkonzentrationen in
Verbindung stehen. Beim Vergleich der aus den theoretischen Ansätzen errechneten
Abbauleistungen mit den tatsächlich gemessenen Abbauleistungen zeigt sich folgendes Bild.
Festbett:
Beim Festbett wurde die Flächenabbauleistung aus CSB Zu- und Ablaufkonzentration berechnet.
Aus diesen Daten wurde der Referenzabbauwert bei Temperaturen von 10 und 15 °C ermittelt. Für
durchschnittlich 10°C (±1°C) ergab sich ein Referenzabbauwert von 5,362 [g/(m²*d)] CSB bei
15°C betrug der mittlere Abbauwert 4,779 [g/(m²*d)]CSB. Beim Vergleich der beiden Werte ergibt
sich jedoch ein Wiederspruch, da der Referenzabbauwert bei 15°C kleiner ist als der bei 10°C. Die
Ursache dafür ist der schlechte Betriebszustand der Anlage während der höheren Temperaturen.
Mit Hilfe der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung wurde von diesen beide Werten die
Flächenabbauleistung bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt. Als Temperaturkoeffizienten
wurden 1,072 (R=10°C und 15°C) für suspendierte heterotrophe Biomasse und 1,040 für sessile
Biomasse oder nach GAID für hoch belastete Belebungsverfahren genutzt. Die dadurch ermittelten
Flächenabbauleistungen ergeben bei niedrigen Temperaturen zu geringe Eliminationsraten,
während bei Temperaturen über 20°C Abbauleistungen berechnet wurden, die über der
Flächenbelastung lagen. Dies ist jedoch unmöglich.
Der Temperatureinfluss auf die CSB-Elimination ist somit geringer als durch die
Temperaturkoeffizienten angenommen. Bei Temperaturen zwischen 5°C und 25°C können bei
vergleichbarer Belastung gleiche Mengen CSB pro Flächeneinheit eliminiert werden.
Reinigungsleistung
81
Abbau CSBh [g/m²*d]
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau CSBh
Abbau berechnet für R=10°C
Abbau berechnet für R= 15°C
nach GAID bei R=10°C
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, Festbett
Abbau BSB5 [g/m²*d]
Die BSB5-Flächenabbauleistung wurde ebenfalls aus den Zu- bzw. Ablaufwerten ermittelt.
Die zur Berechnung genutzten Temperaturkoeffizienten sind gleich der bei der CSBFlächenabbauleistung- Berechnung (1,072 und 1,040). Die durchschnittlichen Abbauleistungen bei
10°C und 15°C betrugen 3,108 bzw. 3,311 [g/(m²*d)] BSB5.
Auch hier ergaben sich im unteren Temperaturbereich zu niedrige und im Temperaturbereich
zwischen 15°C und 25 °C zu hohe BSB5-Flächenabbauleistungen. Durch die wechselnde Belastung
und daraus resultierende Flächenabbauleistung auf dem VF, werden mit der Van`t Hoff-ArrheniusGleichung Werte ermittelt, die über den eigentlichen Flächenbelastungen liegen können.
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau BSB5
berechneten Flächenabbauleistungen für den BSB5, Festbett
Reinigungsleistung
82
Abbau NH4-N [g/m²*d]
Bei der Berechnung der Ammonium- Abbauleistungen mit der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung
wurden bei Temperaturen von 10°C und 15°C mittlere Abbauleistungen von 0,178 [g/m²*d] (10°C)
und 0,238 [g/m²*d] (15°C) zugrundegelegt. Als Temperaturkoeffizient wurde 1,045 (kommunales
Abwasser, Tropfkörper) gewählt. Die Ergebnisse der Berechnungen sind in der Abbildung 22
zusammengefasst. Obwohl bei der Nitrifikation eine Temperaturabhängigkeit erkennbar ist, konnte
die temperaturabhängige Steigerung der Flächenabbauleistung mit der Van`t Hoff-ArrheniusGleichung nicht erfasst werden.
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau NH4-N
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, Festbett
In der Tabelle 33 sind die mittleren Abbauleistungen des CSB, BSB5 und NH4-N in Abhängigkeit
verschiedener Temperaturbereiche zusammengefasst.
Beim CSB ist mit zunehmender Temperatur keine Verbesserung der Flächenabbauleistung
eingetreten. Dies unterstreicht die geringe Abhängigkeit der CSB-Elimination von der Temperatur.
Bei der BSB5-Flächenabbauleistung kann eine geringe Temperaturabhängigkeit konstatiert werden.
Die mittlere Abbauleistung von 78 Prozent bei Temperaturen zwischen 5°C und 10°C konnte bei
Temperaturen über 15°C um 7 Prozent auf 85 Prozent gesteigert werden. Die höchste
Leistungssteigerung mit zunehmender Temperatur erfuhr jedoch die Nitrifikation. Wurden bei
Temperaturen zwischen 5°C und 10°C lediglich 49 Prozent des Ammonium- Stickstoff nitrifiziert,
so konnte bei über 15°C eine durchschnittliche Nitrifikationsleistung von 67 Prozent ermittelt
werden. Wobei die in diesem Temperaturbereich durchgeführte Unterlastbeschickung
hauptsächlich für die Zunahme der Nitrifikationsleistung verantwortlich war.
Beim Festbett bleibt festzuhalten, dass die CSB und BSB5-Eliminationsleistung sehr gering von der
Temperatur abhängig ist. Die Nitrifikationsleistung ist eher eine Funktion der Belastung als der
Temperatur.
Tabelle 33: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, Festbett
Temperaturbereich
5-10°C
10-15°C
über 15°C
CSB
83
83
81
BSB5
78
83
85
NH4-N
49
51
67
Reinigungsleistung
83
SBR-Anlage:
Aus den Zu- und Ablaufkonzentrationen der Anlage wurde die entsprechende Raumbelastung und
Raumabbauleistung berechnet. Als Temperaturkoeffizienten für die Berechnung der
Raumabbauleistung mit Hilfe der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung wurden 1,072 für suspendierte
heterotrophe Biomasse und 1,040 nach GAID für hochbelastete Belebungsverfahren genutzt.
Da die Datenmenge für die Referenzabbauleistung bei 10°C (±1°C) größer war als für 15°C, wurde
die mittlere Raumabbauleistung von 263,80 [g/(m³*d)] CSB bei 10°C für die Berechnung
verwendet.
Die errechneten Abbauleistungen ergaben auch hier bei niedrigen Temperaturen zu geringe und bei
Temperaturen ab ca. 13°C zu hohe Werte. Die Darstellung erfolgt in der Abbildung A 1 im Anhang
12. Die niedrigen Raumabbauleistungen zwischen 18°C und 20°C wurden während der Phase 1
(Startphase) ermittelt. Festzuhalten bleibt, dass die CSB-Raumabbauleistung unabhängig von der
Temperatur ist.
Zur Berechnung BSB5-Raumabbauleistung wurden als Temperaturkoeffizienten ebenfalls 1,072
und 1,040 genutzt. Die durchschnittliche Abbauleistung bei 10°C betrug 131,76 [g/(m³*d)] BSB5.
Auch hier ergaben sich im unteren Temperaturbereich zu niedrige und im Temperaturbereich ab ca.
13°C zu hohe BSB5-Raumabbauleistungen. Bei der BSB5-Raumabbauleistung ist festzustellen,
dass in allen gemessenen Temperaturbereichen eine vergleichbare Elimination des BSB5 erfolgt.
Die Darstellung der Berechnung erfolgt in der Abbildung A 2 im Anhang 12.
Für die Berechnung der Ammonium- Abbauleistung wurde eine durchschnittliche Elimination von
21,68 [g/(m³*d)] verwendet. Als Temperaturkoeffizient wurde 1,103 (kommunales Abwasser,
suspendierte Biomasse) eingesetzt. Die Ergebnisse der Berechnung sind in der Abbildung A 3 im
Anhang 12 dargestellt. Bei der Voraussetzung eines stabilen Betriebes in den Untersuchungsphasen
1-9 konnte bei Temperaturen zwischen 5°C und 25°C eine fast vollständige Nitrifikation (99
Prozent) erreicht werden.
Im Vergleich zu den anderen Anlagen ist bei der SBR-Anlage die geringste
Temperaturabhängigkeit zu erkennen.
Tabelle 34: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, SBR-Anlage
Temperaturbereich
5-10°C
10-15°C
über 15°C
CSB
93
93
91
BSB5
97
98
98
NH4-N
99
99
97
Reinigungsleistung
84
Tropfkörper:
Für die Berechnung der Raumabbauleistung beim Tropfkörper mit Hilfe der Van`t Hoff-ArrheniusGleichung wurden die mittleren Raumabbauleistungen von 180,37 [g/(m³*d)] CSB und 130,81
[g/(m³*d)] BSB5 bei 10°C (±1°C) in die Formel eingesetzt. Als Temperaturkoeffizienten wurden
1,072 und 1,035 (nach GAID, Tropfkörper) genutzt. Die Berechnungsergebnisse sind in den
Abbildungen A 4 und 5 im Anhang 12 den real ermittelten Daten gegenübergestellt. Es zeigt sich,
dass auch hier die Berechnungen mit der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung keine
Übereinstimmungen mit den gemessenen Werten ergeben.
Die Berechnung der Ammonium-Abbauleistung erfolgte mit einer durchschnittlichen
Raumabbauleistung von 21,19 [g/(m³*d)] bei 10°C (±1°C) und 1,045 (für Tropfkörper nach
TSCHUI) als Temperaturkoeffizient. Die real existierende Temperaturabhängigkeit der
Nitrifikation konnte dadurch jedoch nicht nachgebildet werden. Die tatsächliche Abhängigkeit der
Nitrifikation von der Temperatur ist nicht so stark, als durch die Koeffizienten berücksichtigt
werden soll (siehe Abbildung A 6 Anhang 12).
Eine abschließende Beurteilung des Zusammenhanges zwischen Temperatur und Abbauleistung
kann bei dieser Anlage nicht erfolgen. Der instabile Betrieb und wechselnde Einstellungen der
Rezirkulationsverhältnisse kann die in Tabelle 35 dargestellten Veränderungen in den
verschiedenen Temperaturbereichen ebenfalls beeinflusst haben.
Tabelle 35: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, Tropfkörper
Temperaturbereich
5-10°C
10-15°C
über 15°C
CSB
82
66
78
BSB5
87
68
81
NH4-N
82
80
87
Rotationstauchkörper:
Die Berechnungen mit der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung stellten sich auch hier als unbrauchbar
heraus.
Für die Ermittlung der Flächenabbauleistung wurden die mittleren Abbauleistungen von 4,097
[g/(m²*d)] CSB und 2,148 [g/(m²*d)]
BSB5 bei 10°C (±1°C) eingesetzt. Als
Temperaturkoeffizienten wurden für die CSB und BSB5- Berechnung 1,072 und 1,040 verwendet.
Zusätzlich dazu wurden bei der Berechnung der BSB5-Flächenabbauleistung die
Temperaturkoeffizienten nach CHEUNG eingesetzt. Dies erfolgte nach den in Tabelle 26
Belastungs- und Temperaturbereichen. Die Berechnungsergebnisse mit den von CHEUNG
ermittelten Koeffizienten ergaben fast ausschließlich zu geringe Abbauleistungen im gesamten
Temperaturspektrum. Tendenziell ergeben die mit den Temperaturkoeffizienten nach CHEUNG
berechneten Abbauleistungen praxisnähere Werte.
Die Ergebnisse der Berechnungen sind in den Abbildungen A 7 bis A 9 im Anhang 12 dargestellt.
Die in der Tabelle 36 zusammengefassten Abbauleistungen lassen auch bei Scheibentauchkörper
eine geringe Temperaturabhängigkeit der CSB-Elimination erkennen. Beim BSB5-Abbau wurde im
oberen Temperaturbereich mit 94 Prozent die höchste Flächenabbauleistung erreicht.
Aus der Abbildung A 9 im Anhang 12 wird ersichtlich, dass die Nitrifikation beim
Scheibentauchkörper eine Temperaturabhängigkeit besitzt. Dies kann auch durch die berechneten
Flächenabbauleistungen in der Tabelle 36 bestätigt werden.
Reinigungsleistung
85
Tabelle 36: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, RTK
Temperaturbereich
5-10°C
10-15°C
über 15°C
CSB
85
88
87
BSB5
84
76
94
NH4-N
72
72
80
Vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage:
Die mittleren CSB und BSB5-Flächenabbauleistung bei dieser Anlage betrugen bei einer
Temperatur von 10°C (±1°C) 17,5 [g/(m²*d)] bzw. 11,88 [g/(m²*d)]. Als Temperaturkoeffizienten
für die Berechnung der Flächenabbauleistung wurden 1,072 (R=10°C und 15°C) für suspendierte
heterotrophe Biomasse und 1,040 für sessile Biomasse oder nach GAID für hoch belastete
Belebungsverfahren genutzt.
Die Berechnungsergebnisse lieferten auch hier im unteren Temperaturbereich zu geringe und im
oberen zu hohe Abbauleistungen. Die Abbildungen A 10 bis A 12 (Anhang 12) verdeutlichen dies.
Eine signifikante Temperaturabhängigkeit der CSB und BSB5-Elimination ist bei dieser Anlage
nicht zu beobachten. Verdeutlicht wird dies durch die in der Tabelle 37 berechneten
Abbauleistungen in Abhängigkeit der verschiedenen Temperaturbereiche.
Die Nitrifikation hingegen erwies sich bei dieser Anlage als temperaturrelevant. Während im
Bereich zwischen 5°C und 10°C nur 73 Prozent des Ammonium nitrifiziert werden konnten, so
betrug die Nitrifikationsleistung im Temperaturbereich größer 15°C schon 98 Prozent.
Tendenziell konnte dies durch die Berechnung mit der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung dargestellt
werden. Als Referenzabbauwert und Temperaturkoeffizient wurden dazu 1,74 [g/(m²*d)] NH4-N
und 1,045 verwendet.
Tabelle 37: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, vert. PKA
Temperaturbereich
5-10°C
10-15°C
über 15°C
CSB
85
88
87
BSB5
84
76
94
NH4-N
72
72
80
Reinigungsleistung
86
Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage:
Die mit Hilfe der Van`t Hoff-Arrhenius-Gleichung berechneten Flächenabbauleistungen ergaben
auch bei der horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage keine Übereinstimmung mit den aus Zuund Ablaufkonzentrationen ermittelten Daten. Die Gegenüberstellung der Ergebnisse erfolgt in den
Abbildungen A 13 bis A 15 im Anhang 12.
Als Referenzabbauleistungen wurden 10,62 [g/(m²*d)] CSB, 1,014 [g/(m²*d)] BSB5 und 5,553
[g/(m²*d)] NH4-N in die Gleichung eingesetzt. Als Temperaturkoeffizienten wurden 1,072 für
suspendierte heterotrophe; 1,040 für sessile heterotrophe und 1,045 für nitrifizierende Organismen
verwendet.
In der Tabelle 38 sind die aus Zu- und Ablaufkonzentration berechneten Flächenabbauleistungen
[%] in Abhängigkeit des dazugehörigen Temperaturbereiches zusammengefasst. Die während der
Probeentnahme aufgetauchten Probleme (siehe Kapitel 7.5.6) führten zu einer vermeintlich
schlechteren Abbauleistung dieser Anlage in den oberen Temperaturbereichen. Eine absolute
Aussage bezüglich der Temperaturabhängigkeit ist aus diesem Grund nicht zu treffen.
Grundsätzlich kann aber auch hier ein geringer Einfluss der Temperatur auf CSB- und BSB5Elimination festgehalten werden.
Tabelle 38: Abbauleistungen [%] in Abhängigkeit verschiedener Temperaturbereiche, hor. PKA
Temperaturbereich
5-10°C
10-15°C
über 15°C
CSB
91
89
83
BSB5
92
82
84
NH4-N
82
74
79
Reinigungsleistung
87
5.8.2 Zusammenhang zwischen Raum-/Flächenbelastung und Raum-/Flächenabbauleistung
Da bei der Darstellung der Ablaufkonzentration in Abhängigkeit der Zeit wechselnde
Randbedingungen wie Konzentration des Abwassers, hydraulische Belastung o.Ä. nicht
berücksichtigt werden können, wurde für die Darstellung der Leistungsfähigkeit der Anlagen die
Parameter Raum-/Flächenbelastung [g/mx*d] und Raum-/Flächenabbauleistung [g/mx*d] gewählt.
Um zusätzlich zur Fracht- auch die Temperaturabhängigkeit der Reinigungsleistung zu verifizieren,
wurden die Daten in Temperaturbereiche aufgeteilt (siehe 5.8.1).
Festbett:
In den Abbildungen 23 bis 25 sind die Beziehungen zwischen CSB, BSB5 und NH4-N-Belastung
und Abbauleistung graphisch dargestellt. Aus der Abbildung 23 wird deutlich, dass ab einer
Belastung von ca. 5,5 [g/m²*d] CSB die Abbauleistung deutlich stärker variiert. Auch bei
Temperaturen größer 15°C kann im Vergleich zu einer ähnlichen Belastung bei geringeren
Temperaturen keine verbesserte Abbauleistung festgestellt werden. Demnach ist die CSBElimination des Festbettes hauptsächlich von der Flächenbelastung abhängig. Das hohe
Bestimmtheitsmaß von R²= 0,941 beweist jedoch, dass die Reinigungsergebnisse bei Temperaturen
größer 15°C wesentlich stabiler sind, als bei niedrigeren Temperaturen.
CSB-Abbauleistung [g/m²*d
16
14
y = 0,837x - 0,130
R2 = 0,941
größer 15°C
12
10
y = 0,5747x + 1,6181
R2 = 0,6032
10°C-15°C
8
6
4
y = 0,902x - 0,366
R2 = 0,860
bis 10°C
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
CSB-Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
Linear (größer 15 °C)
Linear (bis 10 °C)
zwischen 10 °C und 15°C
100 Prozent
Linear (zwischen 10 °C und 15°C)
[g/m²*d], Festbett
Reinigungsleistung
88
Bei der Gegenüberstellung von BSB5-Flächenbelastung und BSB5-Abbauleistung sind in allen
Temperaturbereichen teilweise sehr geringe Abbauleistungen erkennbar.
Die hohen
Bestimmtheitsmaße der Temperaturbereiche größer 10°C beweisen die hohe BSB5Eliminationsstabilität. Eine hohe Abbauleistung bleibt auch noch über der maximalen
Belastungsgrenze von 4 [g/m²*d] (nach DIN 4261-Teil 2) festzuhalten.
BSB5-Abbauleistung [g/m²*d]
8
y = 0,884x + 0,019
R2 = 0,962
größer 15°C
7
6
5
y = 1,152x - 0,9756
R2 = 0,9564
10°C-15°C
4
3
2
y = 0,758x + 0,121
R2 = 0,429
bis 10°C
1
0
0
2
4
6
8
10
BSB5 -Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
Abbildung 24: Lineare Beziehung zwischen BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d] und BSB5-Abbauleistung
[g/m²*d], Festbett
Die hohe organische Belastung der Anlage führte zu einer sehr geringen Nitrifikationsleistung.
Mehrfach wurde bereits erwähnt, dass nur in der Unterlastphase und unmittelbar nach der
Reinigung der Anlage eine Nitrifizierung des Ammonium-Stickstoff erfolgte. Als NH4-NGrenzbelastung ist 0,3 [g/m²*d] festzustellen. Oberhalb dieses Wertes ist in allen
Temperaturbereichen eine sehr geringe Nitrifizierung erfolgt, wobei mit zunehmender Temperatur
eine stabilere Elimination berechnet wurde (siehe Bestimmtheitsmaß). Zusammenfassend bleibt
festzuhalten, dass die Nitrifikation der Festbettanlage primär von der Belastung und sekundär von
der Temperatur abhängig ist.
In der Abbildung 25 ist die Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung und Abbauleistung
dargestellt.
Reinigungsleistung
bis 10 °C
1,4
NH4 -N-Abbau [g/m²*d]
89
größer 10 °C
1,2
y = 0,3685x + 0,141
R2 = 0,2963
größer 15°C
größer 15 °C
100 Prozent
1,0
Linear (bis 10 °C)
0,8
0,6
y = 0,2311x + 0,1587
R2 = 0,0663
10°C-15°C
0,4
y = -0,0439x + 0,2872
R2 = 0,0031
bis 10°C
0,2
0,0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
NH4 -N-Flächenbelastung [g/m²*d]
Abbildung 25: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-N Abbauleistung [g/m²*d], Festbett
SBR-Anlage:
Im Kapitel 5.8.1 wurde bereits auf die gleichmäßige
Reinigungsleistung in allen
Temperaturbereichen hingewiesen. Bei der Betrachtung der Abbauleistung in Abhängigkeit der
Raumbelastung ist eine einfache lineare Regressionsbeziehung zu erkennen. Die
Bestimmtheitsmaße beweisen die sehr hohe Prozessstabilität der Anlage in allen Belastungs- und
Temperaturbereichen. Die Leistungsgrenze der CSB-, BSB5- und NH4-N-Elimination wurde nicht
erreicht. Auch über die maximale Belastungsgrenze von 200 [g/m³*d] BSB5 hinaus ist eine fast
vollständige Elimination der Abwasserinhaltsstoffe (98 Prozent) ermittelt worden.
Unter Kenntnis der Zulauffracht ist somit relativ sicher eine Abschätzung der Abbauleistung
möglich. In den Abbildungen 26 bis 28 sind die Beziehungen zwischen Belastung und
Abbauleistung dargestellt.
Die Reinigung des Abwassers erfolgt durch die SBR-Anlage sehr stabil auf hohem Niveau und ist
unabhängig von Belastung und Temperatur.
Reinigungsleistung
90
y = 0,940x - 6,795
R2 = 0,995
größer 15°C
CSB-Abbauleistung [g/m³*d]
700
600
500
y = 0,9282x - 0,2853
R2 = 0,9485
10°C-15°C
400
300
y = 1,010x - 18,050
R2 = 0,988
bis10°C
200
100
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
CSB-Raumbelastung [g/m³*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
Linear (bis 10 °C)
100 Prozent
[g/m³*d], SBR-Anlage
y = 0,931x + 6,882
R2 = 0,997
größer 15°C
240
190
y = 0,9636x + 2,0685
R2 = 0,9915
10°C-15°C
140
y = 1,006x - 4,247
R2 = 0,989
bis 10°C
90
40
-10
0
25
50
75
100
125
150 175
200 225
250
275
300
325 350
375
BSB5 -Raumbelastung [g/m³*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
max.Raumbelastung
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
[g/m³*d], SBR-Anlage
Reinigungsleistung
91
bis 10 °C
60,0
y = 0,7293x + 5,0929
R2 = 0,9198
größer 15°C
NH4 -N-Abbau [g/m³*d]
größer 10 °C
50,0
größer 15 °C
100 Prozent
40,0
Linear (bis 10 °C)
30,0
y = 0,9786x + 0,3589
R2 = 0,9996
10°C-15°C
20,0
y = 1,004x - 0,2236
R2 = 0,9932
bis 10°C
10,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
NH4 -N-Raumbelastung [g/m³*d]
Abbildung 28: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m³*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m³*d], SBR-Anlage
Reinigungsleistung
92
Tropfkörper:
In dem Kapitel 5.1 wurde bereits erläutert, dass der Tropfkörper in den Untersuchungsphasen mit
geringer hydraulischer Belastung die besten Reinigungsergebnisse erzielte. Durch die Abbildungen
29 bis 31 kann dies verdeutlicht werden. Ab Raumbelastungen von 225 [g/m³*d] CSB und 125
[g/m³*d] BSB5 ist eine deutliche Streuung der Abbauleistungen zu beobachten. Die
Abbauleistungen nehmen mit zunehmender Belastung ab. Infolge der Betriebsprobleme des
Tropfkörpers, die hauptsächlich bei Temperaturen zwischen 10°C und 15°C auftraten, sind die
berechneten Abbauleistungen in diesem Bereich deutlich instabiler. Dies wirkt sich auf das
Bestimmtheitsmaß aus, dass mit durchschnittlich R²= 0,423 wesentlich geringer ist, als in den
beiden anderen Temperaturbereichen.
Die höchsten Abbauleistungen der organischen Abwasserinhaltsstoffe wurden erstaunlicherweise
bei Temperaturen kleiner 10°C erreicht. Im Kapitel 5.8.1 wurde aber bereits auf die
Schwierigkeiten bei der Interpretation hingewiesen.
Festzuhalten bleibt, dass die Reinigungsleistung des Tropfkörpers entscheidend von der
Raumbelastung abhängig ist.
CSB-Abbauleistung [g/m³*d]
700
y = 0,689x + 20,778
R2 = 0,921
größer 15°C
600
500
400
y = 0,8369x - 45,984
R2 = 0,5776
10°C-15°C
300
200
y = 0,910x - 21,896
R2 = 0,948
bis 10°C
100
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
CSB-Raumbelastung [g/m³*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
Linear (bis 10 °C)
100 Prozent
[g/m³*d], Tropfkörper
Reinigungsleistung
93
BSB5-Raumleistung [g/m³*d
350
y = 1,079x - 30,347
R2 = 0,962
größer 15°C
300
250
y = 0,673x + 10,671
R2 = 0,4647
10°C-15°C
200
150
100
y = 0,829x + 8,064
R2 = 0,821
bis 10°C
50
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400
BSB5-Raumbelastung [g/m³*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
max. Raumbelastung
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
[g/m³*d], Tropfkörper
bis 10 °C
NH4 -N-Abbau [g/m³*d]
80,0
y = 0,4625x + 12,294
R2 = 0,7652
größer 15°C
größer 10 °C
70,0
größer 15 °C
60,0
100 Prozent
y = 0,7797x + 0,6704
R2 = 0,2279
größer 10 °C
50,0
40,0
Linear (bis 10 °C)
30,0
y = 1,2148x - 10,216
R2 = 0,7991
bis 10 °C
20,0
10,0
0,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
NH4 -N-Raumbelastung [g/m³*d]
Abbildung 31: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Raumbelastung [g/m³*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m³*d], Tropfkörper
Reinigungsleistung
94
Rotationstauchkörper:
Die Schwimmschlammbildung in der Nachklärung konnte vermehrt in den warmen
Sommermonaten beobachtet werden. Dies hat zur Folge, dass vereinzelt geringe Abbauleistungen,
insbesondere des CSB, in Abbildung 32 zu erkennen sind. Tendenziell ist mit zunehmender
Belastung und unterschiedlicher Temperatur eine gleichbleibende CSB-Abbauleistung festzuhalten.
Die Regressionsgeraden weisen für Feldversuche extrem hohe Bestimmtheitsmaße auf.
Bei der BSB5-Elimination ist eine Abhängigkeit von der Temperatur zu konstatieren. Bei
vergleichbarer Belastung ist die Abbauleistung bei Temperaturen über 15°C höher als bei
niedrigeren Temperaturen. Die Schwankungen der Abbauleistungen nehmen mit sinkenden
Temperaturen zu.
14
y = 0,863x - 0,010
R2 = 0,948
größer 15°C
12
10
8
y = 1,0282x - 0,7413
R2 = 0,9985
6
y = 1,083x - 1,046
R2 = 0,938
bis 10°C
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
bis 10 °C
größer 15 °C
Linear (bis 10 °C)
100 Prozent
[g/m²*d], RTK
Reinigungsleistung
95
y = 0,914x + 0,086
R2 = 0,983
größer 15°C
7
6
5
y = 0,9285x - 0,3438
R2 = 0,8849
10°C-15°C
4
3
y = 0,837x + 0,045
R2 = 0,746
bis 10°C
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
[g/m²*d], RTK
y = 1,0375x - 0,1836
R2 = 0,8473
10°C-15°C
y = 0,6653x + 0,117
R2 = 0,8381
größer 15°C
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
y = 1,5407x - 0,4099
R2 = 0,8955
bis 10°C
0,6
0,4
0,2
0,0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 10 °C
größer 15 °C
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
Abbildung 34: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m²*d], RTK
Reinigungsleistung
96
Vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage:
Aus der Abbildung 35 wird ersichtlich, dass die Anlage deutlich stärker belastet wurde als durch
den Belastungsgrenzwert vorgegeben, dennoch sind hohe Abbauleistungen erzielt worden. Eine
Grenzbelastung kann anhand dieser Darstellung für CSB, BSB5 und NH4-N nicht bestimmt werden.
Die Reinigungsleistung der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage ist nur im geringen Maße
von der Belastung abhängig. Hautsächlich führen niedrige Temperaturen zu einer verminderten
Leistungsfähigkeit. Die Bestimmtheitsmaße der Regressionsgeraden verdeutlichen die sinkende
Betriebstabilität mit abnehmender Temperatur.
Langfristig ist eine Überbelastung der Anlage zu vermeiden, um der Gefahr einer Kolmation
entgegen zuwirken.
70
60
50
y = 0,946x - 0,797
R2 = 0,995
größer 15°C
40
30
20
y = 1,120x - 6,429
R2 = 0,865
bis 10°C
10
y = 1,2355x - 10,72
R2 = 0,8354
10°C-15°C
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
bis 10 °C
größer 15 °C
max. Fläachenbelastung
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
[g/m²*d], vert. PKA
Reinigungsleistung
97
BSB5 -Abbauleistung [g/m²*d]
35
30
y = 0,981x - 0,159
R2 = 0,999
größer 15°C
25
20
15
y = 1,091x - 2,268
R2 = 0,983
bis 10°C
10
5
y = 1,283x - 6,6329
R2 = 0,8364
10°C-15°C
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
BSB5 -Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
Linear (bis 10 °C)
100 Prozent
[g/m²*d], vert. PKA
NH4-N-Abbau [g/m²*d
8,0
7,0
6,0
y = 0,9324x + 0,1317
R2 = 0,9987
größer 15°C
5,0
4,0
3,0
y = 1,0782x - 0,8675
R2 = 0,6442
bis 10°C
2,0
1,0
y = 0,8571x - 0,2673
R2 = 0,2123
10°C-15°C
0,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 10 °C
größer 15 °C
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
Abbildung 37: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-NAbbauleistung [g/m²*d], vert. PKA
Reinigungsleistung
98
Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage:
Auch diese Anlage wurde mehrheitlich frachtlich überlastet. Die Belastungsgrenzwerte für CSB
(13,3 [g/m²*d]) und BSB5 (6,7 [g/m²*d]) wurden von ca. 50 Prozent der Zulaufwerte überschritten.
Trotzdem konnten Abbauleistungen von 87-94 Prozent CSB und 86-97 Prozent BSB5 innerhalb der
verschiedenen Laststufen erzielt werden (siehe Abbildung 38 und 39). Eine Grenzbelastung konnte
für CSB und BSB5 nicht ermittelt werden. Auffällig bei der Ammonium- Flächenbelastung ist, dass
es anscheinend eine optimale Fracht gibt, bei der eine besonders hohe Abbauleistung erreicht wird.
Diese Belastung kann hier mit 1,5 NH4-N [g/m²*d] angegeben werden (Abbildung 40).
CSB-Abbauleistung [g/m²*d]
30
25
y = 0,909x - 0,899
R2 = 0,985
größer 15°C
20
15
y = 0,9434x - 0,6041
R2 = 0,9946
10°C-15°C
10
y = 0,996x - 0,967
R2 = 0,984
bis 10°C
5
0
0
5
10
15
20
25
30
bis 10 °C
größer 15 °C
Linear (bis 10 °C)
100 Prozent
[g/m²*d], hor. PKA
Reinigungsleistung
99
14
12
y = 0,962x - 0,713
R2 = 0,944
größer 15°C
10
8
y = 0,8881x - 0,3756
R2 = 0,901
10°C-15°C
6
4
y = 0,833x + 0,538
R2 = 0,765
bis 10°C
2
0
0
2
4
6
8
10
12
BSB5-Flächenbelastung [g/m²*d]
bis 10 °C
größer 15 °C
100 Prozent
Linear (bis 10 °C)
[g/m²*d], hor. PKA
bis 10 °C
4,0
größer 10 °C
3,5
größer 15 °C
3,0
100 Prozent
y = 0,8018x - 0,0289
R2 = 0,7266
größer 15°C
2,5
2,0
y = 0,8231x - 0,1158
R2 = 0,4669
10°C-15°C
Linear (bis 10 °C)
1,5
1,0
y = 1,2997x - 0,6306
R2 = 0,9174
bis 10°C
0,5
0,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
NH4 -N-Flächenbelastung [g/m²*d]
Abbildung 40: Lineare Beziehung zwischen NH4-N-Flächenbelastung [g/m²*d] und NH4-N Abbauleistung [g/m²*d], hor. PKA
Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen
100
6.Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen
6.1 Leistungsvergleich der untersuchten Kleinkläranlagen mit Literaturdaten
Untersuchungen zum Leistungsvermögen von Kleinkläranlagen wurden in Anbetracht des hohen
Emissionspotentials von zahlreichen Institutionen gefördert bzw. durchgeführt.
Eine sehr umfangreiche Analyse der Literaturangaben zum Reinigungspotential findet sich in der
Veröffentlichung des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der Universität
Hannover zum Thema „Einsatzmöglichkeiten und Leistungsfähigkeit von Kleinkläranlagen“ von
Dipl. Ing. Katrin Flasche(2002).
In dieser Arbeit wird eine differenzierte Betrachtung von Analyseergebnissen in Abhängigkeit ihrer
Herkunft durchgeführt. Es erfolgt eine Einteilung in:
•
•
•
Datenauswertung anhand von Literaturangaben
Datensauswertung von Ergebnissen aus der einjährigen Prüfung zur Erteilung der
bauaufsichtlichen Zulassung
und des Weiteren eine Auswertung von Daten aus der Überwachungspraxis
Bei der Auswertung der Literatur durch FLASCHE (2002) wurde auf die Untersuchungsergebnisse
von SCHÜTTE (1991 und 2000), KUNST et. al. (1998), GENNES et. al. (2000), EBERS &
BISCHOFSBERGER (1992), LOHSE (1999), HANSEN (1995), STÖLTING (1998), RICHARDS
(1998), NEUMANN (1990), HOHEISEL (2000) sowie SCHMARGER und HEINE (2000)
zurückgegriffen.
In der Abbildung 41 wird die Variationsbreite der CSB-Mittelwerte aus der benannten Literatur
abgebildet.
Deutlich ist die weite Spanne zwischen minimalem und maximalem Mittelwert der CSBAblaufkonzentration. Ursache dafür sind die bereits im Kapitel 2.5.2 beschriebenen
„Einflüsse auf die Reinigungsleistung“.
Abbildung 41: Variationsbreite der mittleren CSB- Ablaufkonzentration anhand von
Literaturangaben (nach FLASCHE, 2002)
101
Die gleiche Darstellungsvariante wurde für die mittleren Ablaufwerte des BSB5, Ammoniums,
Nitrats und Phosphats genutzt, auch hier zeigen sich breite Spannen bezüglich der
Ablaufkonzentration.
Die Ergebnisse des Literaturvergleiches hinsichtlich der Leistungsfähigkeit von Kleinkläranlagen
wurden durch FLASCHE (2002) wie folgt zusammengestellt:
1. Abbau der organischen Belastung:
- Leistungspotential ermittelt anhand der minimalen Mittelwerte
min. MW ≤ 70 mg/l CSB und
≤ 10 mg/l BSB5
Filtergräben
Vertikalfilter
Festbettanlagen
Belebungsanlagen
min. MW ≤ 70 mg/l CSB oder
≤ 10 mg/l BSB5
min. MW > 70mg/l CSB und
> 10 mg/l BSB5
Abwasserteiche
Filterkörper
Tropfkörper
Horizontalfilter
- unzureichende Leistungen ermittelt anhand der maximalen Mittelwerte
max. MW > 150 mg/l CSB und
> 40mg/l BSB5
Filtergraben
max. MW > 150 mg/l CSB oder
> 40mg/l BSB5
Horizontalfilter
Festbettanlage
- große Bandbreite der Leistungsfähigkeit ermittelt anhand der Differenz zwischen minimalem und
maximalem Mittelwert
Differenz max. MW – min. MW
> 150 mg/l CSB und > 20mg/l BSB5
Filtergraben
Festbettanlagen
Differenz max. MW – min. MW
> 150 mg/l CSB oder > 20mg/l BSB5
Horizontalfilter
Belebungsanlagen
2. N-Umsetzungen:
- Höchstes Nitrifikationspotential haben die Vertikalfilter und in Abhängigkeit der Bauweise auch
die Filtergräben.
- Niedrigstes Nitrifikationspotential besitzen die Horizontalfilter, dabei wurde berücksichtigt, dass
die technischen Anlagen nicht für eine Nitrifikation bemessen worden sind.
3. P-Elimination:
- Naturnahe Verfahren besitzen ein höheres P-Eliminationspotential als Kleinkläranlagen mit
Abwasserbelüftung nach DIN 4261 Teil 2.
Die eingangs genannten Einflüsse auf die Reinigungsleistung sollten bei der Beurteilung der
Ergebnisse Berücksichtigung finden und somit eine absolute Wertung der unterschiedlichen
Systeme einschränken. Einen wesentlichen Einfluss auf die Ergebnisse hat die stichprobenartige
Beprobung der Anlagen.
102
6.2 Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen mittels Prüfberichten
Die zweite Variante der Datensauswertung durch FLASCHE (2002) beruht auf Ergebnissen aus der
einjährigen Prüfung zur Erteilung der bauaufsichtlichen Zulassung in den Jahren 1999-2000.
Entgegen der vorherigen Datengrundlage ist auf einen optimalen Betrieb und einer exakt
durchgeführten Wartung während der Überprüfung der Anlage zu schließen.
Deswegen können die Ergebnisse dieser Untersuchungen bei entsprechender Auslastung durchaus
auf ein Leistungsmaximum der Anlage hinweisen.
Grundlage für diese Auswertung bildeten die Prüfberichte von LÜTZER et. al.(2001),
ROSENWINKEL et. al. (2001), OTTERPOHL et. al. (2000), SCHWERDTFEGER & MÜLLER
(1999), DOHMANN & SCHÜRMANN (2000a), LÜTZNER et. al. (2000), DOHMANN &
SCHÜRMANN (2000b), DOHMANN & SCHÜRMANN (1999), ROSENWINKEL &
WEICHGREBE (2001), SEKOULOV & OLDENBURG (1996) sowie GRUBER- STADLER
(2000).
Da alle Anlagen sich an der DIN 4261 Teil 2 orientieren, ist eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse
gegeben. Die dennoch besonderen Randbedingungen fasst FLASCHE (2002) wie folgt zusammen:
unterschiedliche Anforderungsniveaus bezüglich der abzubauenden Abwasserinhaltsstoffe
unterschiedliche Zulaufzusammensetzungen
unterschiedliche Auslastung
Ein wesentlicher Unterschied zwischen den Ergebnissen der Literatur und den Ergebnissen der
Prüfung besteht in der Probennahme. Während die Daten der Literatur im Wesentlichen auf eine
Analyse von Stichproben beruhen, wurde bei der Zulassungsprüfung auf die Variante der
24- Stunden-Mischprobe zurückgegriffen. Hierbei sind erfahrungsgemäß zum Teil erhebliche
Unterschiede hinsichtlich der Stoffkonzentrationen zu erwarten.
FLASCHE (2002) fasste die Resultate der Prüfberichtsanalyse analog der Tabelle 39 zusammen.
Tabelle 39: Mittel-, Median und 60%- Perzentilwerte der CSB-, BSB5- und NH4-N-Ablaufwerte in
Abhängigkeit der Verfahren (nach FLASCHE, 2002)
Mittelwert
Median
60% Perzentil
Anzahl
Mittelwert
Median
46
71,5
61,0
83,0
44,0
64,0
53,0
50,2
81,0
64,2
93,8
46,4
71,2
53,0
15
10
5
5
5
5
14
4,3
8,6
7,2
7,4
2,7
6,7
4,4
3,0
6,0
7,1
7,0
2,5
5,0
3,0
3,0
6,4
7,5
8,1
2,6
5,8
3,1
15
10
5
5
5
5
14
2,8
10,5
10,8
2,4
3,9
9,1
6,5
0,5
9,8
10,5
2,3
0,7
10,0
6,5
0,9
11,5
Anzahl
Anzahl
43,8
69,8
64,2
93,2
41,2
69,6
54,9
60% Perzentil
60% Perzentil
NH4-N
Median
SBR
FB
SB
KA
MA
TK
FA
BSB5
Mittelwert
CSB
9
5
3
3
3
3
4
(FB = Festbett; SB = Schwebebett; KA = Kombinationsanlage; MA = Membrananlage; TK = Tropfkörper; FA =
Filteranlage)
103
Die ermittelten Werte lassen sich nach FLASCHE (2002) wie folgt zusammenfassen:
1. CSB-und BSB5-Ablaufkonzentrationen
Alle Anlagen unterschreiten 15 mg/l BSB5 im Ablauf in den 24-h- Mischproben mit drei
Ausnahmen, die unter besonderen Randbedingungen zustande kamen.
Besonders leistungsfähig sind die SBR-, die Membran- sowie die Tropfkörperanlage mit
einem maximal Ablaufwert > 5 mg BSB5/l und einem CSB > 50 mg/l.
2. NH4-N-Konzentration
Besonders geringe NH4-N-Ablaufwerte haben die SBR sowie die Kombinationsanlage
Im Mittelwert der frachtspezifischen Auslastung lagen die bewerteten Anlagen bei 61 % bezogen
auf eine Fracht von 40 g BSB5 /E*d. Somit ist eine Abschätzung der maximalen Abbauleistung
einer Anlage stark eingeschränkt und sollte zu einer differenzierten Bewertung der Ergebnisse
führen.
Im Rückblick auf das Kapitel 5.8.2 sollte noch erwähnt werden, dass auch FLASCHE (2002) eine
Gegenüberstellung von Auslastung bzw. Belastung und Ablaufkonzentration (BSB5) vornahm und
zu dem Ergebnis kam, dass kein Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen zu erkennen ist.
FLASCHE ist der Meinung, dass dieser Einfluss von anderen Randbedingungen überlagert wird.
Die Anzahl der geprüften Anlagen soll um weitere Daten ergänzt werden, dazu sollen Prüfberichte
des Instituts für Energie- und Umwelttechnik (Prof. Sprenger) und des Instituts für
Umweltingenieurwesen der Universität Rostock verwendet werden.
BARJENBRUCH & AL JIROUDI (2003) fassten die Daten der untersuchten Anlagen zusammen
und kamen gleich den Ergebnissen von FLASCHE (2002) zu dem Schluss, dass die beprobten
SBR-Anlagen die niedrigsten Ablaufwerte bezüglich CSB-und BSB5-Konzentration erreicht haben.
In der Tabelle 40 sind alle bislang durch diese Institute überprüften Anlagen und die dazugehörigen
Ablaufwerte dargestellt.
Tabelle 40: Mittelwerte und 85 %-Werte der Unterschreitungshäufigkeit aus der bauaufsichtlichen
Zulassung geprüfter Kleinkläranlagenverfahren (nach BARJENBRUCH & AL
JIROUDI, 2003)
EW Anzahl
Meßw.
TK mit Lava
8
15
Tropfkörper
5
6
Rotationstauchkörper 20
8
8
15
belüftetes Festbett
8
20
SBR- Anlage
4
25
SBR- Anlage
6
25
Anlagentyp
CSB [mg/l]
Mittelwert
85 % Fraktile
145
108
86
105
90
59
86
102
139
111
122
131
79
153
Anzahl
Meßw.
14
6
8
15
20
25
25
BSB5[mg/l]
Mittelwert 85 % Fraktile
36
17
12
14
11
8
7
53
26
16
19
22
12
11
104
6.3 Leistungsvergleich von Kleinkläranlagen mit Praxisdaten
Unter der Rubrik Praxisdaten wurden die im Rahmen von Wartung und Überwachung ermittelten
Ablaufkonzentrationen von CSB, BSB5 und NH4- N ausgewertet (FLASCHE, 2002).
Die Datengrundlage wurde von 3 Wartungsfirmen sowie einer Überwachungsbehörde geliefert. Zu
den besonderen Bedingungen bzw. Details der Auswertung sei auf die entsprechende Literatur
verwiesen.
Zusammenfassend sollen die mittleren CSB-Ablaufkonzentrationen in Abhängigkeit des
Kleinkläranlagenverfahrens herausgestellt werden (Tabelle 41).
Der Gesamtmittelwert des CSB setzt sich dabei aus den einzelnen Mittelwerten der
unterschiedlichen Untersuchungsbehörden zusammen und lässt deswegen auch keine Aussagen
über mögliche Abhängigkeiten der Abbauleistung, zum Beispiel von der Wartungsqualität, zu.
Prinzipiell lassen sich dennoch Abschätzungen bezüglich der Reinigungskapazitäten treffen.
Die BSB5-Ablaufkonzentrationen wurden im Auftrag der Überwachungsbehörde des Landkreises
Ravensburg von HOHEISEL (2000) durchgeführt und werden in Verbindung mit dem Anlagentyp
ebenfalls in der Tabelle 41 dargestellt.
Tabelle 41: Mittelwerte des CSB und BSB5, ermittelt aus Überwachungsdaten in Abhängigkeit des
Anlagentyps (zusammengefasst aus FLASCHE, 2002 und HOHEISEL, 2000; zit. in
BARJENBRUCH & Al JIROUDI, 2004)
CSB [mg/l]
Anlagentyp
Anzahl
Messwerte
Mittelwert
Abwasserteich
Festbett
Filtergraben
Filterschacht
Pflanzenbett
Tropfkörper
SBR- Anlage
Belebungsanlage
75
433
56
278
202
75
314
75
15
101
115
87
63
57
104
96
64
65
BSB5[mg/l]
77
55
106
29
33
42
Anteil
Messwerte ≤
40mg/l BSB5
in % aller
Messwerte
78
78
77
141
39
461
9
13
22
97
92
87
115
17
94
Anteil
Anzahl
Messwerte ≤ 150
Mittelwert
mg/l CSB in % Messwerte
aller Messwerte
83
74
88
97
94
79
84
100
92
Im Mittelwert sind alle Anlagen in der Lage, die Grenzwerte von 150 mg/l CSB bzw. 40 mg /l
BSB5 (außer Filtergraben) einzuhalten. Betrachtet man den Anteil der gesamten Messwerte, die
unterhalb des Grenzwertes liegen, so sind jedoch relativ hohe Unterschiede zu erkennen. Teilweise
werden diese aber durch die Berücksichtigung der Messwertanzahl relativiert.
Besonders gut schneiden bei der Bewertung der Tabelle 41 die SBR- Anlagen, Filterschächte (nur
CSB), Pflanzenbetten und Belebungsanlagen ab. Relativ deutlich wird auch das schlechte
Abschneiden der Festbettanlagen, die sowohl die höchste CSB als auch eine der höchsten BSB5Konzentration im Mittelwert aufweisen.
Eine weitere sehr umfangreiche Untersuchung von Kleinkläranlagen wurde von MÜLLER (1991)
von der Hessischen Landesanstalt für Umwelt im Auftrag des Hessischen Umweltministers
durchgeführt.
Durch MÜLLER (1991) erfolgte eine Einteilung der überprüften Anlagen hinsichtlich ihres
Aufbaus in Typenklassen.
-
-
-
105
Belebungsanlagen mit vorgeschalteter mech. Stufe
Belebungsanlagen mit integrierter mech. Stufe
Tropfkörperanlagen mit vorgeschalteter mech. Stufe
Kombinationsanlagen aus vorgeschalteter mech. Stufe,
Belebung und nachgeschaltetem Teich
Kombination aus Belebung mit integrierter mech. Reinigung
und nachgeschalteter Pflanzenanlage
Pflanzenanlagen mit vorgeschalteter mech. Reinigung
Typ A
Typ B
Typ C
Typ D
Typ E
Typ F
Eine Übersichtstabelle mit der zum Reinigungsverfahren gehörigen Auslastung sowie Nutzung
befindet sich im Anhang 13.
Die Probeentnahme erfolgte als qualifizierte Stichprobe und im Einzelfall auch 24 h-Mischprobe.
In der Tabelle 42 sind zusammenfassend die Ergebnisse der Ablaufuntersuchungen dargestellt.
Tabelle 42: anlagenbezogene Reinigungsergebnisse der untersuchten Anlagen von MÜLLER (1991)
Anlagentyp
CSB
Anzahl
Mittelwert
Messwerte CSB [mg/l]
Typ A 1)
2)
3)
4)
Typ B 1)
2)
3)
4)
5)
Typ C 1)
2)
3)
4)
5)
Typ D1)
Typ E 1)
2)
Typ F 1)
2)
3)
14
12
15
15
15
14
13
15
13
15
11
15
13
15
15
15
16
14
12
13
96
71
91
86
48
34
431
104
429
88
227
69
268
175
117
35
151
53
317
140
BSB5
Anzahl
Mittelwert
Messwerte
BSB5
[mg/l]
14
7
12
10
15
21
15
11
15
5
14
5
13
95
15
18
13
169
15
30
10
107
15
10
13
86
15
41
15
20
15
3
16
57
14
7
12
150
13
47
NH4-N
Anzahl
Mittelwert
Messwerte
NH4-N
[mg/l]
14
1
12
19
15
37
15
2
15
3
14
2
13
72
15
31
13
102
15
11
11
45
15
4
13
54
15
42
15
28
15
9
16
28
14
9
12
97
13
99
Mängel
*)
2
4
5/3
4/3
1/2
5/3
6
5
3
7
6
6
*) 1 = unregelmäßige Schlammentfernung; 2 = unregelmäßige Überschussschlammabzug; 3 = zeitweise kein
Belebtschlamm;
4 = Einlauf
von stark belasteten oder toxisch wirkenden Abwasser in die Anlage; 5 = falsche
Auslegung; 6 = bauliche Mängel; 7 = fehlendes Pflanzenbett
Aus der Tabelle 42 ist ersichtlich, dass Anlagen - bzw. wartungsbedingte Störungen zu einer
deutlichen Verschlechterung der Ablaufwerte führten. Wenn man lediglich die Anlagen betrachtet,
die ordnungsgemäß gebaut und betrieben wurden, d. h. die Bauausführung von Fachfirmen
erfolgte, Bemessungswerte eingehalten und nur häusliches Abwasser über die Anlage entsorgt
wurde, konnten die in der Tabelle 43 aufgelisteten Ablaufwerte eingehalten werden.
106
Tabelle 43: Ablaufwerte der Anlagen unter Einhaltung der notwendigen Betriebsbedingungen von
KKA (nach MÜLLER, 1991)
CSB [mg/l]
Ablaufwerte
BSB5 [mg/l]
NH4 -N [mg/l]
Typ A
Typ B
Typ D
Typ E
86
62
117
35
13
9
20
3
14,8
12
28
9
Typ C
Pflanzenanlagen
*) 2
Typ F
1
*) 3
Typ F 2/3
150
42
27,8
53
228
7
99
9
98
Anlagentyp
Belebtschlamm
*) 1
Tropfkörper
Bemerkungen: *)1: Messwerte von einer Anlage, die zwar nicht ordnungsgemäß betrieben wurde, jedoch aufgrund ihrer
Besonderheiten (nachgeschalteter Teich) erwähnt wird *)2: Pflanzenanlage mit Schotter-/Bodenfüllung
(Sandwichsystem) *)3: Pflanzenanlagen mit bindiger Bodenfüllung
Zusammenfassend wird festgestellt:
Die Belebtschlammverfahren Typ A, B sowie Typ E (nachgeschalteter Teich) und die
Pflanzenkläranlage Typ F1 erzielen die besten Reinigungsergebnisse. Die CSBAblaufkonzentrationen liegen unterhalb von 86 mg/l, die BSB5-Ablaufkonzentrationen
unterschreiten einen Wert von 13 mg/l. Außerdem erzielen die Belebungsanlagen und auch die
Pflanzenkläranlage F1 die höchsten Nitrifikationsleistungen.
Trotz geringer Auslastung (zwischen 8-100 Prozent) werden durch die Tropfkörper nur mäßige
Ablaufwerte erreicht. Als Ursache dafür gibt der Autor eine Belegung des Tropfkörpermaterials
mit Seifen- und Fettresten an. Weiterhin wurde durch das Beschickungssystem keine gleichmäßige
Benetzung des Tropfkörpermaterials erreicht und somit eine unzureichende Ausnutzung der
Reinigungsfläche provoziert.
Abwasserteiche Typ D1 werden lediglich als sinnvolle Ergänzung der Abwasserreinigung als
nachgeschaltete Stufen eingesetzt.
Pflanzenkläranlagen mit bindiger Bodenfüllung erreichen inakzeptable Ablaufkonzentrationen.
Betriebstabilität und Wartung sind eng miteinander verknüpft (MÜLLER, 1991).
107
In der Abbildung 42 werden die Ergebnisse der Arbeit von FLASCHE (2002)den Daten der
Prüfung von MÜLLER (1991), den Ergebnissen der Prüfung vom IEUT und den Ergebnissen der
Untersuchungen auf dem VF Dorf Mecklenburg gegenübergestellt. Dabei wurden lediglich die
Anlagen in die Abbildung aufgenommen, die auch auf dem VF Dorf Mecklenburg vorhanden sind.
Anlage DM (n=1)
Prüfung IEUT (n=2)
Prüfung FLASCHE (n=1)
Praxis FLASCHE (n=66)
Literatur FLASCHE (n=71)
―Grenzwert CSB 150 mg/l
Anlage DM (n=1)
Prüfung IEUT (n=2)
Praxis MÜLLER (n=5)
Tropfkörper
Anlage DM (n=1)
Prüfung IEUT (n=2)
SBR
Anlage DM (n=1)
Pflanzenkläranlage hor.
Anlage DM (n=1)
Praxis MÜLLER (n=3)
Pflanzenkläranlage vert.
Anlage DM (n=1)
Prüfung IEUT (n=1)
Praxis FLASCHE (n= 412)
Festbett
0
50
100
150
200
250
300
350
CSB-Ablaufkonzentration [mg/l]
Abbildung 42: Vergleich der Variationsbreite der mittleren CSB-Ablaufwerte verschiedener
Kleinkläranlagenverfahren anhand von verschiedenen Erhebungen
Vergleich der Erhebungen für das getauchte Festbett
Bei den Angaben in der Literatur, der Anlage DM und den Praxisdaten von FLASCHE (2002)
handelt es sich zumeist um Ergebnisse aus einer Stichprobe, deshalb können Einflüsse aus
Stoßbelastungen im Zeitraum der Probenahme nicht ausgeschlossen werden. Bei der 24h
Mischprobe der Prüfanlagen werden solche Effekte ausgeglichen.
Es ist festzustellen, dass die Mittelwerte, die sich aus der Literatur, der Praxis und den
Untersuchungen auf dem VF DM ergaben, vergleichbare Ergebnisse erbrachten. Unzureichende
Leistungen mit maximalen Mittelwerten von > 150 mg/l CSB wurden sowohl in der Literatur als
auch in der Praxis gefunden. Die unteren Grenzen der Literaturangaben konnten mit Praxisdaten
nicht bestätigt werden.
108
Die mittleren CSB-Ablaufwerte der Prüfanlagen liegen tendenziell niedriger bzw. im unteren
Drittel der Literaturangaben und Praxisdaten.
Beim Vergleich der CSB-Ablaufwerte der Prüfanlage mit den Ergebnissen der auf dem VF
befindlichen Anlage ist festzuhalten, dass die Festbettanlage in Dorf Mecklenburg erheblich
schlechtere Ablaufwerte aufweist. Als Ursache dafür ist die hohe organische
Schmutzkonzentration, die trotz der mechanischen Grobreinigung durch den vorgeschalteten
Sandfanges zur Beschickung kommt, anzunehmen.
Vergleich der Erhebungen für die vertikal durchflossene Pflanzenkläranlage
Die in der Literatur propagierte hohe Leistungsfähigkeit der vertikal beschickten
Pflanzenkläranlagen konnte durch die Praxis unterstrichen werden. Die in der praktischen Prüfung
(nach FLASCHE und IEUT) durchgeführten Untersuchungen zeigten sogar noch niedrigere
Ablaufwerte als nach Angaben der Literatur zu erwarten waren. Auch der Mittelwert der CSBAblaufkonzentration der Anlage in DM, der erheblich durch die schlechten Ablaufwerte in den
Wintermonaten angestiegen ist, unterschreitet eine Ablaufkonzentration von 80 mg/l CSB. Würde
man lediglich die Ablaufwerte berücksichtigen, die bei einen ungehinderten Betrieb der Anlage
gemessen wurden, so wäre ein Wert von 50 mg/l CSB unterschritten.
Bei den Untersuchungen von MÜLLER (1991) wurden 3 Pflanzenkläranlagen untersucht.
Betrachtet man nur die Anlage ohne bauliche Mängel, so kann ebenfalls ein Mittelwert von 53 mg/l
CSB eingehalten werden. Zusammenfassend ist der vertikalen Pflanzenkläranlage eine hohe
Leistungsfähigkeit unter der Einhaltung bestimmter Betriebsbedingungen zu bescheinigen. Der
Grenzwert des CSB sollte somit eingehalten werden.
Vergleich der Erhebungen für die horizontal durchflossene Pflanzenkläranlage
Durch die von FLASCHE (2002) zusammengetragenen Praxisdaten ist der horizontal
durchflossenen Pflanzenkläranlage eine höhere Leistungsfähigkeit als nach den Angaben in
Literatur zuzuordnen.
In Anbetracht der Anzahl der in der Praxis untersuchten Anlagen (202) ist auch von einem
repräsentativen Ergebnis der Untersuchungen auszugehen.
Während in der Literatur mittlere CSB-Ablaufwerte zwischen 80 und 220 mg/l genannt werden,
wurden bei den Praxis Untersuchungen mittlere Ablaufwerte von 35-103 mg/l CSB gemessen.
Mit einer durchschnittlichen CSB-Ablaufkonzentration von 77 mg/l liegt die Versuchsanlage DM
im Mittelfeld der Praxisdaten und im unteren Drittel der Literaturangaben.
Vergleich der Erhebungen für die SBR- Anlage
Bei den Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit der SBR-Anlagen steht aufgrund der relativ neuen
Verfahrensweise erheblich weniger Datenmaterial zur Verfügung als bei den anderen Verfahren.
Dennoch liegen ausreichend Analyseergebnisse vor, um der SBR-Technik ein sehr hohes
Reinigungspotenzial zu bescheinigen. In allen Erhebungen sind mittlere CSBAblaufkonzentrationen von unter 100 mg/l zu finden. Die durch die Literaturrecherche von
FLASCHE (2002) ermittelte CSB-Ablaufkonzentration von 72 mg/l konnte durch die Ergebnisse
der praktischen Prüfung von Wartungsunternehmen und Behörden sowie der Prüfung zur
Erlangung der bauaufsichtlichen Zulassung durch die Prüfinstitute bestätigt und sogar unterboten
werden. Die auf dem VF DM befindliche SBR-Anlage liegt mit einer mittleren CSBAblaufkonzentration von 81,4 mg/l etwas oberhalb der Ergebnisse der Praxis- und
109
Prüfuntersuchungen. Betrachtet man nur die Ergebnisse der Analyse, die bei optimal eingestellter
Anlage ermittelt worden, so wird eine mittlere CSB-Ablaufkonzentration von 68 mg/l erreicht.
Dieser Wert ist mit den Praxis- und Prüfdaten vergleichbar. Insgesamt werden durch die SBRAnlagen die niedrigsten CSB-Ablaufkonzentrationen im Bereich der technischen Anlagen erreicht.
Vergleich der Erhebungen für Tropfkörper
Durch die Literatur werden für Tropfkörper mittlere CSB-Ablaufkonzentrationen zwischen 92 und
127 mg/l angegeben. Datengrundlage für diese Aussage bilden Untersuchungen an 83
Tropfkörpern. Diese Ergebnisse können durch die Analysen der Wartungsfirmen (Praxis) bestätigt
werden. Die minimale mittlere Ablaufkonzentration von 92 mg/l CSB konnte bei den in der Praxis
untersuchten Anlagen sogar unterschritten werden. Bei der Überprüfung von 231 Anlagen und der
Auswertung von 314 Messdaten wurde eine minimale mittlere CSB-Ablaufkonzentration von 82
mg/l ermittelt. Die maximale mittlere Ablaufkonzentration lag ähnlich den Literaturangaben bei
123 mg/l CSB.
Die durch MÜLLER untersuchten Tropfkörper lieferten Werte zwischen 69-268 mg/l CSB, wobei
der Anlage mit durchschnittlich 268 mg/l CSB im Ablauf keine offensichtliche Behinderung der
Reinigung zuzuweisen war. Bei den 5 von MÜLLER (1991) untersuchten Anlagen konnten
lediglich 2 Anlagen den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwert von 150 mg/l für den CSB
einhalten.
Auch die vom IEUT geprüften Anlagen liegen mit ihren mittleren Ablaufwerten von 108 und 145
mg/l CSB im oberen Drittel der durch FLASCHE (2002) beschriebenen Praxis-, Prüf- und
Literaturdaten.
Der Tropfkörper in Dorf Mecklenburg erreicht einen mittleren Ablaufwert von 168 mg/l CSB und
ist somit weit von den Angaben aus Literatur, Praxis und Prüfung entfernt.
Vergleich der Erhebungen für Rotationstauchkörper
Bei Auswertung der Literatur durch FLASCHE (2002) wurde die Reinigungsleistung von
Rotationstauchkörpern mit mittleren CSB-Ablaufkonzentrationen zwischen 86 und 144 mg/l
angegeben. Dazu wurden die Ergebnisse von 71 untersuchten Anlagen verwendet.
Die in der Praxis durch Wartungsfirmen und Behörden durchgeführten Messungen konnten die
Angaben der Literatur untermauern.
Die Prüfanlagen liegen mit durchschnittlich 69 und 126 mg/l CSB im unteren Drittel der Praxisund Literaturangaben.
Auch der Wert der Rotationstauchkörper auf dem VF Dorf Mecklenburg mit 85 mg/l mittlerer
CSB-Ablaufkonzentration ist im unteren Drittel der Literatur und Praxisdaten zu finden.
Sonstige Erfahrungen
110
7. Sonstige Erfahrungen
7.1 Badewannenversuch
Gemäß der DIN 4261 Teil 2 sollte bei wenigstens einer Untersuchung ein erhöhter Zufluss aus
einer Badewanne erfolgen. In der benannten Vorschrift ist festgelegt, dass die Entleerung des
Wanneninhaltes von ca. 200 Litern innerhalb von 3 Minuten geschehen soll. Anschließend werden
im Abstand von 1 Minute 5 Stichproben im Ablauf entnommen und die Parameter abfiltrierbare
Stoffe sowie absetzbare Stoffe ermittelt.
7.1.1 Badewannenversuch beim belüfteten Festbett
Beim belüfteten Festbett kommt es verfahrensbedingt unmittelbar nach Entleerung der Wanne zu
einem starken Ablauf in den Abflusspumpenschacht. Durch den ausgeglichenen Abwasserstand in
allen Kammern verdrängt das zufließende Wasser direkt das in der Vorklärung befindliche
Abwasser in Richtung Reaktorkammer und bewirkt dort ebenfalls eine Verdrängung des zu
reinigenden Abwassers in die Nachklärung, von wo aus es dann in den Ablaufschacht abfließen
konnte. So kann man davon ausgehen, dass der Ablauf proportional dem Zulauf ist. In der Tabelle
44 sind die während des Versuches ermittelten Daten dokumentiert. Zusätzlich zu den in der DIN
geforderten Analyseparametern wurden der CSBh/f sowie die NH4-N-Konzentration gemessen.
Deutlich ist der sprunghafte Anstieg insbesondere des CSB zu erkennen. Dieser geht weit über den
Grenzwert von 150 mg/l hinaus, wobei der CSBh von 2285 mg/l auf einen Messfehler
zurückzuführen ist. An den filtrierten Proben zur Bestimmung des CSB ist zu erkennen, dass
hauptsächlich die abfiltrierbaren Stoffe in der Probe für die hohen Ablaufkonzentrationen des CSB
zuständig sind. Auch die Ammonium-Konzentration steigt um 40 Prozent an. Die AFSKonzentration übersteigt ebenfalls deutlich den Grenzwert von 75 mg/l. Abschließend sei gesagt,
dass die Festbettanlage äußerst empfindlich auf hydraulische Stoßbelastungen reagiert, da sie nicht
in der Lage ist, diese Belastungen in irgendeiner Form abzudämpfen.
Durch die Badewannenentleerung kommt es zu einem starken Anstieg der Ablaufkonzentrationen.
Als ein weiterer wichtiger Punkt wäre zu erwähnen, dass der Eintrag von 200 Litern Abwasser
innerhalb von 3 Minuten in die Vorklärung zu einer erheblichen Verwirbelung des bereits
mechanisch gereinigten Abwassers führt und somit ein Austrag von Grob- und Schwebstoffen in
die Reaktorkammer möglich wäre.
Datum
Zeit
Probe
PH- Wert
T [°C]
CSBh [mg/l]
CSBf [mg/l]
NH4-N [mg/l]
AS 120´ [ml/l]
AFS [mg/l]
Tabelle 44: Ergebnisse des Badewannenversuchs bei der Festbettanlage
16.03.2004
16.03.2004
16.03.2004
16.03.2004
16.03.2004
12:15
12:16
12:17
12:18
12:19
R
1
2
3
4
7,8
8
8
8
8,2
10,5
9,6
9,6
10
9,9
170
421
2285
192
186
139
158
149
190
168
39,9
56,5
58,8
56.8
57,3
0
10
35
13
9,5
5
11
238
311
104
111
7.1.2 Badewannenversuch bei der SBR- Anlage
Bei der SBR-Anlage wurde ebenfalls ein Badewannenversuch durchgeführt. Aufgrund der
Bemessung der Anlage werden die 200 Liter Wasser der Wanne jedoch im Vorspeicher
aufgenommen, ohne dass eine Beeinträchtigung der Ablaufwerte eintritt. In der Beschreibung der
Anlage wurde bereits darauf hingewiesen.
Aus diesem Grund gilt die Anlage als sicher gegenüber hydraulischen Stoßbelastungen.
7.1.3 Badewannenversuch beim Tropfkörper
Um die Auswirkungen einer hydraulischen Stoßbelastung beim Tropfkörper zu erfassen, war eine
gewisse Modifikation der Probenahme notwendig. Verfahrensbedingt dauert es ca. 5 Minuten
bevor eine Reaktion im Ablauf der Anlage eintritt. Um diese Auswirkungen zu dokumentieren,
wurde die erste Probe nach Entleerung der Badewanne entsprechend des Ablaufgeschehens
genommen. Die Probe R beschreibt die Ausgangsituation bzw. den Referenzzustand der Anlage
vor dem Ereignis Badewannenstoß. Die folgenden Probenummern sind entsprechend der Zeit nach
Beginn der Beschickung vergeben.
Bei diesem Versuch ist ein deutlicher Anstieg der CSB-Ablaufkonzentration zu verzeichnen. Der
höchste CSB wird ca. 5 Minuten nach Beginn der Wannenentleerung gemessen. Die zulässige
AFS-Konzentration von 75 mg/l wird überschritten. Entgegen den Ergebnissen beim getauchten
Festbett ist beim Tropfkörper nur ein sehr geringer Anstieg der Ammonium-Konzentration im
Ablauf zu registrieren. Die Ergebnisse des Badewannenversuches beim Tropfkörper können der
Tabelle 45 entnommen werden.
Aufgrund fehlender Kapazitäten konnten die absetzbaren Stoffe bei den Proben 8 bis 11 nicht
bestimmt werden.
Nach ca. 14,5 Minuten, ausgehend von R (11:10), war kein Abfluss mehr im Ablaufschacht zu
messen.
Auch bei dieser Anlage zeigt sich, dass eine gewisse Anfälligkeit gegenüber hydraulischen
Stoßbelastungen besteht. Beim Eintritt eines solchen Ereignisses ist mit erhöhten
Ablaufkonzentrationen zu rechnen. Zur Abwassermenge, die bei diesem Versuch zum Ablauf kam,
kann keine Aussage getroffen werden.
Datum
Zeit
Probe
PH
T [°C]
CSBh [mg/l]
CSBf [mg/l]
NH4-N [mg/l]
AS 120´[ml/l]
AFS [mg/l]
Tabelle 45: Ergebnisse des Badewannenversuchs beim Tropfkörper
17.03.2004
17.03.2004
17.03.2004
17.03.2004
17.03.2004
17.03.2004
17.03.2004
17.03.2004
11:10
11:15
11:16
11:17
11:18
11:19
11:20
11:21
R
5
6
7
8
9
10
11
7,7
7,8
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
10
10
10
10
10
10
10
10
197
257
219
221
218
222
221
215
174
172
161
160
156
200
185
178
7,78
7,8
8,1
8,1
8,1
8,2
8,2
8,3
0
6
0,8
0,5
n.b.
n.b.
n.b.
n.b.
19
67
142
40
74
50
42
n.b.
112
7.1.4 Badewannenversuch beim Rotationstauchkörper
Beim Badewannenversuch am Rotationstauchkörper sollte bei richtigem Einbau der Anlage keine
sichtbare bzw. messbare Reaktion zu vermerken sein. Bei der Beschreibung der Anlage im Kapitel
4.4 wurde aber bereits auf das verminderte Speichervolumen durch den zu tiefen Einbau des
Reaktionsbehälters eingegangen. Dennoch ist ein so großes Puffervolumen vorhanden, dass unter
der Voraussetzung einer verminderten Beschickung der Anlage vor dem Badewannenstoß die zum
Ablauf kommenden 200 Litern Badewannenwasser in der Beschickungskammer und in der
Zulaufleitung (zwischen Vorklärung und Reaktor) gespeichert werden können. Durch das
Schöpfwerk erfolgt eine vergleichmäßigte Beschickung der Scheibentauchkörper.
Ist die Anlage jedoch vor der Wannenentleerung hydraulisch so belastet worden, dass das zur
Verfügung stehende Puffervolumen aufgebraucht ist, kommt es zum Überstauen der
Beschickungskammer und somit zu einer schwallartigen Verdrängung des in der Scheibenkammer
befindlichen Abwassers in Richtung Nachklärung. Von dort kann das Abwasser in den
Ablaufschacht ablaufen. In der Tabelle 46 sind die Analyseergebnisse des Versuches aufgelistet.
Auch hier beschreibt die Probe R die Ausgangssituation der Anlage. Durch die Veränderung der
Probenahmezeiten wurde auf die individuelle Reaktion der Anlage eingegangen. Während bei der
Ammonium-Ablaufkonzentration geringe Differenzen festzuhalten sind, ist auch hier ein sehr
starker Anstieg der CSB-Konzentration zu konstatieren. Entgegen den Ergebnissen beim Festbett
und Tropfkörper ist jedoch beim Scheibentauchkörper die höchste CSB-Ablaufkonzentration erst
nach ca. 5 Minuten (Probe 5) gemessen worden.
Die absetzbaren- und abfiltrierbaren Stoffe nehmen in ihrem Volumen bzw. ihrer Konzentration
ebenfalls deutlich zu, was hauptsächlich auf den Austrag von Schwimmschlamm aus der
Nachklärung zurückzuführen ist.
Entgegen den Ergebnissen auf dem VF Dorf Mecklenburg sollte die Anlage unter Einhaltung der
Herstellerangaben, bezüglich des Einbaus, keine erhöhten Ablaufwerte bei hydraulischer
Überbelastung zeigen.
Datum
Zeit
Probe
pH
T [°C]
CSBh [mg/l]
CSBf [mg/l]
NH4-N [mg/l]
AS 120´[ml/l]
AFS [mg/l]
Tabelle 46: Ergebnisse des Badewannenversuchs beim Scheibentauchkörper
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
09:30
09:32
09:33
09:34
09:35
09:36
R
2
3
4
5
6
7,8
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
10,8
11,9
11,1
11,2
11,4
11,5
85
133
213
282
293
264
84
92
95
97
97
103
28,6
30,8
31,6
31,9
31,8
33
0
2
9
15
13
10
3
37
73
113
101
79
113
7.1.5 Badewannenversuch beim vertikal durchströmten Pflanzenbett
Aufgrund des ohnehin schlechten Betriebzustandes der vertikal beschickten Pflanzenkläranlage im
Versuchszeitraum wurde auf eine hydraulische Belastung durch den Badewannenstoß verzichtet.
Theoretisch würde durch die Zugabe von 200 Litern aus der Badewanne eine längere Ausnutzung
des Zeitfensters für die Pumpenlaufzeit erfolgen. Bei der normalen Beschickung
(120 l/(E*d)) der Anlage wird die Pumpe maximal Q10 (72 Liter) pro Laufzeit auf die Anlage
fördern. Aber auch die dann möglichen 272 Liter pro Schaltung sollte die Anlage aufgrund ihrer
Fläche nicht vor eine unlösbare Aufgabe stellen. Die hydraulische Belastung steigt von 4mm/h auf
ca. 15 mm/h bzw. von 4 l/m² auf 15 l/m² an.
7.1.6 Badewannenversuch beim horizontal durchströmten Pflanzenbett
Bei der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage wurde das Badewannenwasser der ersten
Kammer der Vorklärung zugeführt.
Da auch diese Anlage über einer intermittierende Beschickung verfügt, hervorgerufen durch eine
gesteuerte Pumpe, gelangte das der Anlage zugeführte Badewannenwasser erst beim Einschalten
der Pumpe durch die Zeitschaltuhr in die Bettfläche.
Auch hier wurde die mögliche Pumpenlaufzeit von 2 Minuten ausgenutzt, um das Pflanzenbett zu
beschicken.
Die längere Laufzeit und damit verbundene höhere hydraulische Belastung der Anlage hatte zur
Folge, dass im Einlaufbereich ein Überstau des Bettes zu beobachten war. Bedingt durch die hohen
Niederschläge zum Zeitpunkt des Versuches war der Bodenkörper so gesättigt, dass er das
Abwasser zunächst nicht aufnehmen konnte.
Trotz der hohen Belastung wurde auch nach einer Stunde noch kein Auslauf von Abwasser aus den
Ablaufkulissen bemerkt. Aus diesem Grund konnten keine Proben genommen werden.
114
7.2 Tagesganglinie der Ablaufkonzentration ausgewählter Parameter
Um einen Eindruck zu bekommen, wie aussagekräftig die Ergebnisse aus den Stichproben sind,
wurden an einigen Tagen Vergleichsmessungen mit automatischem Probenehmer (MAXX TP I)
über einen Zeitraum von 24 Stunden genommen. Durch die Entnahme von 2 Stunden Mischproben
können Konzentrationsspitzen durch Stoßbelastungen ausgeglichen werden. Da dies bei der
Entnahme einer Stichprobe nicht zwingend ausgeschlossen werden kann, ist eine eindeutige
Beurteilung des Betriebszustandes einer Anlage schwierig, da stets nur Momentanwerte ermittelt
werden. Um die Verdünnung durch das bereits im Ablaufschacht befindliche Abwasser zu
vermeiden, wurde unter das Ablaufrohr eine kleine Plastewanne gehängt. In dieser Wanne wurde
der Saugschlauch des Probenehmers positioniert. Dieser Versuchsaufbau wurde bei allen
Mischprobeentnahmen der verschiedenen Anlagen benutzt, um möglichst frisches Ablaufwasser zu
entnehmen und eine Vermischung der unterschiedlichen Chargen zu minimieren.
7.2.1 Tagesganglinie der Festbettanlage
In der Tabelle 47 sind die Ergebnisse der 2 Stunden-Mischproben dargestellt. Im Vergleich dazu
zeigt die Tabelle 48 die Ergebnisse der Stichprobe. Bei der Mischprobe, die zwischen 8 und 11 Uhr
entnommen wurde, wurde ein CSB von 117 mg/l gemessen. Im Vergleich dazu wurde bei der
Stichprobe ein CSB von 80 mg/l festgestellt. Somit liegt der Wert aus der Mischprobe um fast 50
Prozent über dem der Stichprobe. Bildet man aus den Einzelwerten der Mischprobe einen
einfachen Mittelwert unter Vernachlässigung der zeitlichen Beschickungs- bzw. Abflussmenge,
ergibt dies eine CSB- Ablaufkonzentration von 86 mg/l. Dieser Werte liegt um etwa 7 Prozent über
dem aus der Stichprobe gewonnen Ablaufwert. Bei der Berechnung der Abbauleistung wird somit
ein Wert ermittelt, der die tatsächliche Abbauleistung verbessert. Beim pH-Wert, der Temperatur
und den abfiltrierbaren Stoffen sind bei den unterschiedlichen Probenahme-Verfahren keine
gravierenden Unterschiede zu beziffern. Im Anhang 14 sind die CSB-Ablaufkonzentrationen der
SP und der MP graphisch dargestellt.
Tabelle 47: Mischproben beim Festbett
Datum
Zeit
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
17.02.2004
18.02.2004
18.02.2004
18.02.2004
6:00-8:00
8:00-10:00
10:00-12:00
12:00-14:00
14:00-16:00
16:00-18:00
18:00-20:00
20:00-22:00
22:00-24:00
24:00-2:00
2:00-4:00
4:00-6:00
CSBh
[mg/l]
117
117
89
85
86
76
85
84
91
93
90
94
pH
7,9
8
8,1
8,1
8,1
8,1
8,1
8,1
8,1
8,1
8,1
8,1
T
[°C]
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
AFS
[mg/l]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
115
Tabelle 48: Stichprobe beim Festbett
Datum
Zeit
T
[°C]
pH
CSBh
[mg/l]
CSBf
[mg/l]
NH4-N
[mg/l]
AFS
[mg/l]
17.02.2004
09:00
6,6
7,9
80
78,4
26
0
7.2.2 Tagesganglinie der SBR- Anlage
Bei der SBR-Anlage kommt es verfahrensbedingt täglich nur zu 2 Ablaufphasen des gereinigten
Abwassers. Aufgrund dessen ist die Entnahme einer 24 h-Mischprobe als nicht sinnvoll erachtet
worden.
Da die Stichprobe stets im Kontrollbehälter entnommen wird, ist eine Beurteilung des während der
Klarwasserabzugphase zum Ablauf gelangten Abwassers schwierig. Unter Umständen kann das
Abwasser, das zur Stichprobenanalyse benutzt wurde, schon mehrere Stunden im Kontrollschacht
stehen und somit vielleicht eine zu gute Reinigung vortäuschen.
Bei einer erneuten Beprobung der Anlage wird deshalb empfohlen, Abwasserproben auch während
der Abpumpphase zu entnehmen, um einen Vergleich der SP zu ermöglichen.
7.2.3 Tagesganglinie des Tropfkörper
In den Tabellen 49 und 50 sind die Ergebnisse der Misch- und Stichprobe aufgezeigt. Hier ist zu
erkennen, dass die Stichprobe eine höhere CSB-Ablaufkonzentration angibt, als dies die
Mischprobe darstellt. Beim Vergleich der MP zwischen 8:00 und 10:00 Uhr mit der um 9:00 Uhr
entnommenen SP sind Konzentrationsunterschiede von 16 mg/l zu vermerken. Bei der
Gegenüberstellung der Mittelwerte aus SP und MP ist ebenfalls eine um 16 mg/l verbesserte
Ablaufkonzentration zugunsten der MP zu konstatieren. Somit ergibt die MP 84 Prozent der
Stichprobe.
Die weiteren in den Tabellen aufgeführten Werte zeigen vergleichbare Ergebnisse.
Im Anhang 15 werden die unterschiedlichen CSB-Konzentrationen der SP/MP graphisch
dargestellt.
Tabelle 49: Mischprobe beim Tropfkörper
Datum
Zeit
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
02.03.2004
6:00-8:00
8:00-10:00
10:00-12:00
12:00-14:00
14:00-16:00
16:00-18:00
18:00-20:00
20:00-22:00
22:00-24:00
24:00-2:00
2:00-4:00
4:00-6:00
CSBh
[mg/l]
95
86
88
87
88
88
79
86
84
84
85
85
NH4-N
[mg/l]
1,3
1,22
1,21
1,25
1,33
1,72
1,17
1,2
1,1
1,6
1,6
1,62
pH
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
T
[°C]
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
8,3
AFS
[mg/l]
12
9
12
8
8
9
3
3
6
3
6
4
T
[°C]
7,6
AFS
[mg/l]
11
Tabelle 50: Stichprobe beim Tropfkörper
Datum
Zeit
02.03.2004
9:00
CSBh
[mg/l]
102
NH4-N
[mg/l]
1,2
pH
7,8
116
7.2.4 Tagesganglinie des Rotationstauchkörper
Beim Scheibentauchkörper wurde aus technischen Gründen nicht über 24 Stunden eine 2hMischprobe entnommen, sondern lediglich im Zeitraum von 6-24 Uhr.
Dazu wurde der Mischprobennehmer so eingestellt, dass er in Abstand von 5 Minuten eine
Ablaufprobe von ca. 50 ml aus dem Ablaufschacht entnahm. Nach 90 Minuten wurde durch die
Steuerung des Probenehmers die nächste Probeflasche angesteuert, sodass alle 12 Flaschen für je
90 Minuten mit ca. 900 ml Abwasser befüllt worden sind.
In den Tabellen 51und 52 sind die Analyseergebnisse der MP bzw. SP aufgelistet.
Beim Scheibentauchkörper zeigt sich eine recht gleichmäßige CSB-Ablaufkonzentration über den
gesamten Probenahmezeitraum. Die minimalen und maximalen Ablaufwerte der MP sind lediglich
um 7 mg/l verschieden. Bildet man aus allen MP einen Mittelwert, so ist dieser mit 65 mg/l nur um
1 mg/l höher als das Ergebnis der Stichprobe.
Bei der Betrachtung der Ammonium-Konzentration ist ein Anstieg zur Nacht hin zu erkennen. Ein
Grund dafür könnte die erhöhte Beschickungsmenge in den Abendstunden und die damit
verbundene verkürzte Aufenthaltszeit des zu reinigenden Abwassers im Reaktor sein.
Ansonsten zeigen die MP und SP vergleichbare Ergebnisse, was auf einen relativ konstanten
Reinigungsprozess im Tagesverlauf schließen lässt.
Im Anhang 16 ist der Vergleich der CSB-Ablaufkonzentration der MP und SP dargestellt.
Tabelle 51: Mischprobe des Scheibentauchkörpers
Datum
Zeit
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
12.03.2004
6:00-7:30
7:30-9:00
9:00-10:30
10:30-12:00
12:00-13:30
13:30-15:00
15:00-16:30
16:30-18:00
18:00-19:30
19:30-21:00
21:00-22:30
22:30-24:00
CSBh
[mg/l]
66
61
64
66
64
62
63
64
63
68
68
68
NH4-N
[mg/l]
8,5
9,1
10,1
10,2
10,2
11
11,2
11,7
12,2
12,2
13,4
14,6
pH
T [°C]
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
AFS
[mg/l]
5
6
3
2
3
3
2
3
3
5
6
4
T
[°C]
4,3
AFS
[mg/l]
2
Tabelle 52: SP des Scheibentauchkörpers
Datum
Zeit
12.03.2004
09:00
CSBh
[mg/l]
64
NH4-N
[mg/l]
11,4
pH
7,9
117
7.2.5 Tagesganglinie der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage
Während der Ermittlung der Tagesganglinie, bezogen auf die CSB-Ablaufkonzentration, befand
sich diese Anlage in einem Betriebszustand, der die normalerweise üblichen Ablaufwerte um ein
Vielfaches überschritt. Trotzdem wurde der Vergleich der MP mit der SP hergestellt. Die Tabellen
53 und 54 zeigen die ermittelten Werte auf.
Hier zeigt sich beim Vergleich der während der Zeit von 9:00 bis 10:30 Uhr entnommenen Mischund Stichprobe ein erheblicher Unterschied. Die Differenz beträgt fast 30 mg/l CSB-Konzentration.
Somit liegt die durch die Mischprobe ermittelte CSB-Ablaufkonzentration 16 Prozent über dem
Ergebnis der Stichprobe. Der aus der Gesamtheit aller Teilmischproben ermittelte CSB-Wert liegt
mit 218 mg/l ca. 27 Prozent höher als der Wert der Stichprobe. Auch die Variationsbreite der CSBAblaufwerte über den Tag verteilt unterstreicht den eingeschränkten Betrieb dieser Anlage im
Versuchszeitraum.
Die durch die MP ermittelte Ammonium-Konzentration im Ablauf ist nahezu identisch mit dem
Ergebnis der Stichprobe.
Im Anhang 17 befindet sich die graphische Gegenüberstellung der durch die Misch- und
Stichprobe ermittelten CSB-Ablaufkonzentration.
Tabelle 53: Mischprobe der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage
Datum
Zeit
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
18.03.2004
6:00-7:30
7:30-9:00
9:00-10:30
10:30-12:00
12:00-13:30
13:30-15:00
15:00-16:30
16:30-18:00
18:00-19:30
19:30-21:00
21:00-22:30
22:30-24:00
CSBh
[mg/l]
197
201
200
206
219
224
220
217
225
231
240
236
NH4-N
[mg/l]
26,3
28,1
27,5
28,8
30,2
30,6
29,9
30,4
31,3
31,7
33,4
33,4
pH
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
T
[°C]
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
Tabelle 54: Stichprobe der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage
Datum
Zeit
18.03.2004
09:00
CSBh
[mg/l]
172
NH4-N
[mg/l]
31,9
pH
7,1
T
[°C]
10,4
118
7.2.6 Tagesganglinie der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage
Die bereits im Kapitel 7.2 beschriebenen Einstellungen zur Entnahme der Mischprobe durch den
automatischen Probenehmer wurde auch hier verwendet.
Die Probeentnahme erfolgte von 6 bis 24 Uhr. Die ermittelten Werte der Mischprobe sind der
Tabelle 55 zu entnehmen. Zum Vergleich mit der Stichprobe sei auf die Tabelle 56 verwiesen.
Bei der Mischprobe ist eine steter Anstieg der CSB-Ablaufkonzentration im Laufe des Tages zu
registrieren. Beim Vergleich der zwischen 9:00 und 10:30 Uhr entnommen MP mit der um 9:00
Uhr genommenen SP sind nahezu identische Ablaufwerte ermittelt worden. Die hohe Temperatur
der MP im Vergleich zur SP ist der auf die Lagerung der Probeflaschen in einem Thermobehälter
während der gesamten Entnahmezeit zurückzuführen. Der Gesamtmittelwert der MP, der sich aus
allen Einzelwerten zusammensetzt, liegt lediglich 2 mg/l über dem Wert der SP. Somit ist eine
gewisse Vergleichbarkeit der Werte zumindest für diesen Zeitraum gegeben.
Die Tagesganglinie der MP sowie die aus der SP ermittelte CSB-Ablaufkonzentration sind in der
Abbildung im Anhang 18 dargestellt.
Tabelle 55: Mischprobe der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage
Datum
Zeit
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
31.03.2004
6:00-7:30
7:30-9:00
9:00-10:30
10:30-12:00
12:00-13:30
13:30-15:00
15:00-16:30
16:30-18:00
18:00-19:30
19:30-21:00
21:00-22:30
22:30-24:00
CSBh
[mg/l]
38
38
41
42
42
43
43
44
43
46
47
49
NH4-N
[mg/l]
3,1
3,1
3,3
3,3
3,2
2,9
2,9
2,9
2,8
2,7
2,8
2,8
pH
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
T
[°C]
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
AFS
[mg/l]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
T
AFS
[°C]
[mg/l]
4,3
0
Tabelle 56: SP der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage
Datum
Zeit
31.03.2004
09:00
CSBh
NH4-N
[mg/l]
[mg/l]
41
3,2
pH
7,9
119
7.3 Intensivbeprobung der Anlagen
Um einen Überblick über den Gesamtzustand bzw. die Abbauleistung der einzelnen Anlageteile zu
erhalten, wurden sogenannte Intensivbeprobungen durchgeführt.
Dazu wurden alle Anlagenteile auf einige der abwasserrelevanten Inhaltstoffe untersucht.
Grundsätzlich ist anzumerken, dass es sich bei den gemessenen Werten um Momentaufnahmen
handelt. Es besteht hierbei kein zeitlicher Zusammenhang mit den in den einzelnen Teilen
ermittelten Werten. Die Konzentrationen in den Segmenten sind daher nicht die Ergebnisse des
Abbaus des Zulaufwertes am Probenahmetag, sondern entsprechend der Durchflusszeiten der
Behandlung früherer Zuläufe. Im Verlauf der Untersuchungen zum Reinigungspotenzial der auf
dem VF DM befindlichen Kleinkläranlagen wurden insgesamt 2 bzw. 3 (anlagenabhängig) solcher
Intensivbeprobungen durchgeführt.
Im Folgenden werden die Ergebnisse der Beprobung für die einzelnen Anlagen dargestellt.
7.3.1 Intensivbeprobung der Festbettanlage
In der Tabelle 57 sind die Daten der Intensivbeprobung bei der Festbettanlage aufgezeigt. Bei den
CSB-Konzentrationen in den einzelnen Anlagenteilen ist deutlich zu erkennen, dass die Vorklärung
einen erheblichen Anteil bei der Minimierung der Stoffkonzentrationen hat. Gleiches gilt auch für
die Nachklärung, auch hier erfolgte eine weitere Verminderung organischer Abwasserinhaltsstoffe.
Weiterhin ist sehr auffällig, dass bei allen 3 Untersuchungen das Reinigungsprofil einen
vergleichbaren Verlauf hat (siehe Abbildung 43). Die Ammonium-Konzentration wurde nur bei
einer Untersuchung gemessen, festzustellen bleibt hier, dass über den Verlauf der
Abwasserbehandlung lediglich ein geringer Abbau erfolgt.
Auf die Berechnung von Abbauraten wurde aufgrund der eingangs genannten Gründe verzichtet.
120
Tabelle 57: Ergebnisse der Intensivbeprobung des Festbettes
CSBf
[mg/l]
NH4-N
[mg/l]
pH
T
[°C]
AFS
[mg/l]
7,7
7,6
7,6
16,5
16,5
16,6
7,50
7,70
8,00
8,00
8,00
10,40
10,80
11,30
11,40
11,80
110
70
11
24
44
763
267
117
119
55
Zulauf
VK1
Reaktor
NK
PS
1466
430
152
143
93
807
356
132
91
93
VK1
Reaktor
NK
351
93
99
264
81
88
50
49,7
46,7
7,7
8
8
13,8
13,5
13,4
48
54
14
PS
93
88
47,1
7,6
11,2
11
29.09.2003
Zulauf
VK
Reaktor
NK
PS
18.11.2003
CSBh
[mg/l]
04.02.2004
Datum Anlage
1600
1400
CSB [mg/l]
1200
1000
800
600
400
200
0
Zulauf
VK
29.09.2003
Reaktor
18.11.2003
Abbildung 43: Reinigungsprofil des belüfteten Festbettes
NK
04.02.2004
PS
121
7.3.2 Intensivbeprobung der SBR-Anlage
Im Rahmen der Intensivüberwachung wurden auch bei der SBR-Anlage insgesamt 3
Untersuchungen durchgeführt. Auffällig an diesen Ergebnissen ist die nahezu ungeminderte
Stoffkonzentration in der Vorklärung der Anlage. Ursächlich dafür erscheint die hohe Menge an
Sekundärschlamm, die periodisch in die VK 1 zurückgeführt wird. Bei der Bemessung der SBRAnlage wurde deshalb auf eine Einberechnung der reduzierten Stoffkonzentration durch die
Vorklärung verzichtet. Bei der Betrachtung der Ammonium- sowie AFS-Konzentration ist eine
eindeutige Abnahme im Verlauf der Reinigung zu erkennen. Die graphische Darstellung des CSBVerlaufes erfolgt in der Abbildung 44.
Tabelle 58: Ergebnisse der Intensivbeprobung der SBR-Anlage
04.02.2004
18.11.2003
29.09.2003
Datum
*
Anlagenteil
Zulauf
VK1
VK2
Reaktor
Probeschacht
Ablaufschacht
Zulauf
VK1
VK2
Reaktor
Probeschacht
Ablaufschacht
VK1
VK2
Reaktor
Probeschacht
Ablaufschacht
CSBh
[mg/l]
731
731
849
CSBf
[mg/l]
50
107
950
946
873
116
54
58
923
618
530
46
32
760
733
716
87
59
60
500
514
96
44
35
NH4-N
[mg/l]
53,6
59,7
0,55
1,44
0,08
7,4
7,2
7,2
T
[°C]
17,7
17,7
17,8
7,5
7,70
7,40
7,40
7,60
7,60
7,60
7,7
7,5
7,1
7,5
7,6
18
16,8
12,10
13,20
13,20
13,30
13,20
13,80
12,8
12,3
12,3
12,8
14,2
pH
AFS
[mg/l]
363
128
150
8
2
5
198
73
220
2
3
SP *
[cm]
AS
[ml/l]
86
46
0
0
SP = Schlammspiegel
1000
900
800
CSB [mg/l]
700
600
500
400
300
200
100
0
Zulauf
VK1
VK2
29.09.2003
Abbildung 44: Reinigungsprofil der SBR-Anlage
Reaktor
18.11.2003
Probeschacht Ablaufschacht
04.02.2004
122
7.3.3 Intensivbeprobung des Tropfkörper
Die Überprüfung der einzelnen Anlagenteile hinsichtlich ihrer Stoffkonzentration wurde beim
Tropfkörper an 2 Tagen ermittelt. Die Tabelle 59 und die Abbildung 45 geben Auskunft über die
ermittelten Daten.
Aufgrund der so genannten großen Rezirkulation (doppelte Rezirkulation) sind die CSBKonzentrationen der VK 1 und der VK 2 sehr gering. Eine direkte Rückführung des Abwassers aus
dem Tropfkörperbehälter in die VK 2 bewirkt eine Verdünnung des Abwassers in dieser Kammer.
Ebenso wird durch die zweite Rezirkulation (Überschussschlammabzug) bereits gereinigtes
Abwasser aus der Nachklärung in die VK 1 gepumpt und vermindert auch dort die
Stoffkonzentration.
Aufgrund dieses Verfahrensprinzips sind auch die gleichmäßig niedrigen AmmoniumKonzentrationen in allen Anlagenteilen zu erklären, wobei die geringste Konzentration in der NK
ermittelt wurde.
Tabelle 59: Ergebnisse der Intensivbeprobung des Tropfkörper
04.02.2004
29.09.2003
Datum
*
Anlagenteil
Zulauf
VK1
VK2
Reaktor
NK
Probeschacht
Ablaufschacht
VK1
VK2
Reaktor
NK
Ablaufschacht
CSBh
[mg/l]
672
200
208
143
148
98
147
216
165
139
97
62
CSBf
[mg/l]
NH4-N
[mg/l]
160
140
136
72
74
14
10
9,7
2
3
pH
T [°C]
7,7
7,6
7,7
7,8
7,7
16,8
16,9
17,5
17,4
17,4
7,8
7,5
7,7
7,7
7,6
7,6
17,2
12,2
12,2
11,8
12,4
11,9
AFS
[mg/l]
30
20
24
9
3
SP* [cm] AS [ml/l]
40
30
SP = Schlammspiegel
800
700
CSB [mg/l]
600
500
400
300
200
100
0
Zulauf
VK1
VK2
Reaktor
29.09.2003
Abbildung 45: Reinigungsprofil des Tropfkörper
NK
04.02.2004
Probeschacht Ablaufschacht
0,8
0,3
123
7.3.4 Intensivbeprobung des Rotationstauchkörper
Auffällig bei den 3 Intensivbeprobungen des Scheibentauchkörpers war die stets ausgeglichene
CSB-Konzentration in allen 3 Kammern der Vorklärung. Die Ursache dafür scheint die Bauweise
zu sein. Im Gegensatz zu den Vorklärungen der Pflanzenbette (Tauchrohre) sind die Kammern der
Vorklärung beim Scheibentauchkörper durch Schlitze verbunden. Diese bewirken einen ständigen
Austausch der Medien in den Kammern und führen dadurch zu einem Konzentrationsausgleich.
Des Weiteren bewirken diese Schlitze bei einer hydraulischen Stoßbelastung und der damit
einhergehenden Aufwirbelung der VK 1 einen Austrag von Primärschlamm von der 1. in die 2.
Kammer. Um einen konstanten Betrieb der Anlage zu gewährleisten, ist besonders bei dieser
Vorklärvariante auf eine ständige Kontrolle des Schlammspiegels und eine bedarfsgerechte
Entsorgung zu achten. Bei der Betrachtung der Ammonium-Konzentration ist eine deutliche
Verminderung zwischen der 1. und zweiten 2. Trogkammer des Reaktors zu erkennen.
Tabelle 60: Ergebnisse der Intensivbeprobung des Scheibentauchkörper
04.02.2004
18.11.2003
29.09.2003
Datum
*
Anlagenteil
Zulauf
VK1
VK2
VK3
Reaktor 1
Reaktor 2
NK
Ablaufschacht
VK1
VK2
VK3
Reaktor 1
Reaktor 2
NK
Ablaufschacht
VK1
VK2
VK3
Reaktor 1
Reaktor 2
NK
Ablaufschacht
SP = Schlammspiegel
CSBh
[mg/l]
728
752
734
729
876
100
52
736
742
733
479
335
76
70
475
455
449
516
282
186
180
CSBf
[mg/l]
564
174
110
75
68
362
364
348
162
136
170
172
NH4-N
[mg/l]
52,3
50,5
50,6
49,3
23,5
32,6
32,5
pH
T [°C]
7,8
7,1
7,1
7,8
16,4
16,9
17,2
16,8
7,3
17,5
7,60
7,60
7,50
7,80
7,70
7,60
7,60
7,6
7,6
7,7
7,8
7,7
7,7
7,8
11,0
11,3
11,4
11,8
11,1
11,8
12,0
9,6
9,7
9,8
11
12,5
11,1
11,9
AFS
[mg/l]
116
118
136
180
205
4
4
264
91
101
137
58
17
13
SP* [cm] AS [ml/l]
8
18
10
0,8
0
0
124
CSB [mg/l]
1000
800
600
29.09.2003
18.11.2003
ha
ch
t
N
K
A
bl
au
fs
c
Re
ak
to
r2
Re
ak
to
r1
V
K
3
V
K
2
V
K
1
Zu
la
uf
400
200
0
04.02.2004
Abbildung 46: Reinigungsprofil des Scheibentauchkörper
7.3.5 Intensivbeprobung des vertikal durchströmten Pflanzenbettes
In der Tabelle 61 sind die während der Intensivbeprobung gewonnenen Daten aufgezeigt. Die hohe
CSB-Konzentration in der VK 2 ist entweder auf eine hohe Belastung an den Tagen vor der
Untersuchung zurückzuführen oder auf einen Fehler bei der Probeentnahme und Bestimmung.
Anhand dieser Daten ist keine signifikante Reduzierung der CSB-Konzentration durch die
Vorklärkammern abzuleiten. Bei einer durchschnittlichen AFS- Zulaufbelastung von 260 mg/l und
einer in der VK 3 gemessenen Konzentration von 110 mg/l ergibt sich eine Reduzierung der AFSKonzentration um 58 Prozent.
Tabelle 61: Ergebnisse der Intensivbeprobung des vertikal durchströmten Pflanzenbettes
Anlagenteil
Zulauf
VK1
VK2
VK3
Ablaufschacht
Pumpenschacht
VK1
VK2
VK3
Ablaufschacht
31.4.04
29.09.2003
Datum
CSBh [mg/l]
662
880
1137
851
47
80
725
697
678
234
pH
7,7
7,1
7
7,3
T [°C]
16,7
16,8
16,7
16,8
7
16,7
AS [ml/l]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1200
CSB [mg/l]
1000
800
600
400
200
0
Zulauf
VK1
VK2
29.09.2003
VK3
Ablaufschacht
31.03.2004
Abbildung 47: Reinigungsprofil des vertikal durchströmten Pflanzenbettes
Pumpenschacht
AFS [mg/l]
120
120
120
100
60
125
7.3.6 Intensivbeprobung des horizontal durchströmten Pflanzenbettes
Bei den ersten beiden Untersuchungen wurde eine Verminderung des CSB durch die Vorklärung
ersichtlich. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle 62 bzw.
Abbildung 48 dargestellt. Auffällig ist beim Verlauf der Reinigung die gleichmäßige
Abbauleistung des Pflanzenbettes in Abhängigkeit der Konzentration. Eine weitere Reduzierung
des CSB ist zwischen Probenahme- und Ablaufschacht bei allen 3 Untersuchungen nachgewiesen
worden, wobei hier erwähnt werden muss, dass durch hereingefallenes Schilfmaterial die Probe aus
dem eigentlichen Probeschacht verfälscht sein könnte. Unterstützt wird dieser Gedanke auch durch
die hohe AFS-Konzentration im Probeschacht.
Der höchste Abbau des Ammoniums erfolgte erwartungsgemäß im Pflanzenbett selbst. Der Grund
für die zunehmende AFS-Konzentration während der 3. Messkampanie konnte nicht ermittelt
werden. Wahrscheinlich ist, dass bei der Probenahme Schwimmstoffe von der Oberfläche der
Vorklärkammern aufgenommen und demzufolge mit analysiert wurden.
Tabelle 62: Ergebnisse der Intensivbeprobung des horizontal durchströmten Pflanzenbettes
18.11.2003
04.02.2004
*
CSBf
[mg/l]
Zulauf
VK1
VK2
VK3
Probeschacht
Ablaufschacht
VK1
VK2
VK3
Probeschacht
Ablaufschacht
VK1
VK2
VK3
CSBh
[mg/l]
693
623
551
623
143
75
690
628
548
111
66,9
414
450
510
357
362
362
Probeschacht
70
Ablaufschacht
44
Anlagenteil
29.09.2003
Datum
NH4-N
[mg/l]
AFS
[mg/l]
pH
T [°C]
7,8
7,3
7,4
7,4
7,2
16,6
16,6
16,6
16,6
16,9
77,5
76,7
79,5
7,30
7,30
7,40
7,40
7,60
7,5
7,5
7,5
12,4
12,1
11,4
11,1
12,1
8,3
8,3
8,4
100
83
98
611
5
82
114
180
47
23,7
7,1
8,8
39
45
21,6
7,4
9,8
0
478
75
SP* [cm] AS [ml/l]
8
1
1
SP = Schlammspiegel
800
700
CSB [mg/l]
600
500
400
300
200
100
0
Zulauf
VK1
VK2
29.09.2003
VK3
18.11.2003
Probeschacht
04.02.2004
Abbildung 48: Reinigungsprofil des horizontal durchströmten Pflanzenbettes
Ablaufschacht
0
0
0,2
126
7.4 Energieverbrauch der eingebauten Anlagen
Eine oft diskutierte und häufig gestellte Frage ist die nach dem Energieverbrauch und die damit
verbundenen Betriebskosten der Kleinkläranlagen.
Um eine Aussage diesbezüglich zu treffen, wurden im Januar 2003 nachträglich separate
Stromzähler für die Anlagen montiert. Zu der wöchentlichen Analyse wurden zusätzlich die
Zählerstände notiert.
Der Zählerstand nach einem Betriebsjahr ist nicht bei allen Anlagen geeignet gewesen, eine
abschätzende Berechnung der Gesamtstromkosten vorzunehmen. Die Ursache liegt darin, dass
einige Anlagen während des Untersuchungszeitraum für mehrere Tage oder sogar Wochen
aufgrund von Betriebstörungen nicht in Betrieb waren. Aus diesem Grund wurden zur Berechnung
zum einen der mittlere Stromverbrauch bei emissionsoptimierter Einstellung und zum anderen der
mittlere jährliche Stromverbrauch benutzt. Der Vorteil des mittleren jährlichen Stromverbrauchs
ist, dass sämtliche Belastungsphasen der Anlage enthalten sind und somit ein durchaus realistischer
bzw. praxisnaher Stromverbrauch ermittelt werden kann. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 63
zusammengefasst. Die eigenen Berechnungen in der Tabelle 63 und auch in der Abbildung 49 sind
um Daten aus Literatur und Firmenunterlagen ergänzt (Quelle: BARJENBRUCH und AL
JIROUDI, 2004).
Zählerstand nach einem Jahr
aktueller Verbrauch
(nach Emissionsoptimierung) [kWh/d]
ermittelt aus Jahresmittelwert [kWh/d]
[kWh/(EW*d)] aus aktueller Einstellung
[kWh/(EW*d)] aus Jahresmittel
[kWh/(EW*a)] aus aktueller Einstellung
[kWh/(EW*a)] aus Jahresmittel
Standardeinstellung Tropfkörper [kWh/d]
aus Literatur [kWh/(EW*a)]
Firmenangaben [kWh/(EW*a)]
h. PKA [1EW]
v. PKA [6EW]
Tauchkörper [4EW]
Tropfkörper [5EW]
SBR [6EW]
Festbett [4EW]
Tabelle 63: Vergleich der Energieverbräuche der KKA in Dorf Mecklenburg
616,20
491,60 864,90 170,50 109,90 13,10
1,90
1,69
0,48
0,42
173,38
154,21
1,34
1,35
0,22
0,23
81,52
82,13
200
142,5
225 1)
60,8
117,90
104,86
29,47
26,22
83,15
83,77
13,86
13,96
3,18
2,37
0,64
0,47
232,14
173,01
0,74
75
0,50
0,47
0,13
0,09
45,63
34,31
0,33 0,02
0,30 0,04
0,06 0,02
0,05 0,04
20,08 5,84
18,25 13,51
101,2
10
48,7
10
4,38
31,03
29,16
7,76
5,83
20,48
18,62
3,41
3,10
0,99
2,30
0,99
2,30
Energiekosten mit 17 Cent/kWh berechnet
Preis bei aktueller Einstellung [€/a]
Preis berechnet mit Jahresmittelwert [€/a]
Preis bei aus aktueller Einstellung [€/(EW*a)]
Preis bei Jahresmittel [€/(EW*a)]
Preis bei Standardeinstellung Tropfkörper [€/a]
1)
gilt für Belebungsanlagen
197,32
147,06
39,46
29,41
45,92
127
Deutlich ist der sehr hohe Stromverbrauch der Tropfkörperanlage zu erkennen. Insbesondere bei
der aktuellen Einstellung der Rezirkulationspumpe ist mit sehr hohen Stromkosten zu rechnen. Hier
besteht in jedem Fall noch Optimierungspotential. Die emissionsoptimierte Einstellung der in der
NK befindlichen Pumpe von 4 Minuten/h brachte zwar annehmbare Reinigungsergebnisse, führte
aber in Folge der hohen hydraulischen Belastung der Anlage zu einem extrem hohen
Energiebedarf.
Bei der Standarteinstellung (1Min./h) der Pumpe könnte der tägliche
Stromverbrauch (bei vergleichbarer Belastung) theoretisch auf 0,74 [kWh/d] reduziert werden.
Bezüglich der jährlichen Stromkosten wäre dies eine Ersparnis von 151,42 Euro.
In der Abbildung 49 ist der jährliche Energiebedarf pro Einwohner, berechnet aus den benannten
Datengrundlagen, abgebildet.
Eindeutig ergibt sich für die naturnahen Verfahren, bei denen lediglich eine Beschickungspumpe
als Stromverbraucher installiert ist, der geringste Energiebedarf wobei bedingt durch das
Verteilprinzip die vertikale PKA im Vergleich zur horizontalen PKA höhere Werte aufweist.
Bei den technischen Anlagen sind beim Rotationstauchkörper die geringsten Werte berechnet
worden. Der Energiebedarf aus der optimierten Einstellung ergibt sich dabei aus der aktuell
eingestellten Laufzeit der Überschussschlammpumpe von 0,9 Min./d und einer Laufzeit des
Rotationsmotors von 18 h/d.
In der Tabelle 63 wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Literaturangabe, die bei der SBRAnlage zu finden ist, eine Angabe für Belebungsanlagen beinhaltet. Festzuhalten bleibt hier, dass
die SBR- Anlage 64 Prozent weniger Energie benötigt als die Belebungsanlagen.
Betrachtet man den Energiebedarf bei der zentralen Abwasserreinigung der durchschnittlich bei 34
kWh/(EW*a) liegt, bleibt festzuhalten, dass die technischen Verfahren der KKA (mehr oder
weniger deutlich) höher liegen.
aus aktueller Einstellung [kWh/EW*a]
aus Jahresmittel [kWh/EW*a]
aus Literatur [kWh/EW*a]
Firmenangaben [kWh/EW*a]
Energiebedarf [kWh/EW*a]
250,00
200,00
150,00
100,00
50,00
0,00
Festbett [4EW]
SBR
[6EW]
Tropfkörper
[5EW]
Tauchkörper
[4EW]
v. PKA [6EW]
h. PKA [1EW]
Abbildung 49: Energiebedarf der KKA auf dem VF in Dorf Mecklenburg im Vergleich zu anderen
Erhebungen
128
Um nicht nur eine Aussage über den Energiebedarf der Anlagen zu treffen, wurden unter
Zugrundelegung eines Strompreises von 17 Cent/kWh die Stromkosten pro Jahr bzw. pro EW
berechnet.
Die graphische Darstellung erfolgt in der Abbildung 50.
Kosten bei aktueller Einstellung [€/a]
Kosten berechnet mit Jahresmittelwert [€/a]
Kosten bei aktueller Einstellung [€/EW*a]
Kosten bei Jahresmittel [€/EW*a]
200,00
180,00
Energiekosten [€/x*a]
160,00
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
Festbett [4EW]
SBR
[6EW]
Abbildung 50: Energiekosten der KKA
Tropfkörper
[5EW]
Tauchkörper
[4EW]
v. PKA [6EW]
h. PKA [1EW]
129
7.5 Wartung, Betrieb und Betriebsprobleme
Der Betreiber des Kleinkläranlagen-Demonstrationsfeldes ist der Zweckverband Wismar und somit
technisch qualifizierter als ein ähnlicher Kleinkläranlagebetreiber. Der Betreiber soll tägliche,
wöchentliche und monatliche Kontrollen übernehmen. Sie werden von zwei Mitarbeitern des
Zweckverbandes durchgeführt und in einem Betriebsbuch dokumentiert.
Die tägliche und wöchentliche Kontrolle beinhaltet die visuelle Kontrolle, zur Sicherstellung der
Funktion der Anlagen.
Die monatliche Kontrolle ist im Wesentlichen eine Sichtkontrolle der Vorklärung, des Reaktors,
aller Pumpen und die Sicherstellung der Funktionalität der Steuerungssysteme. Gegebenenfalls
sind eine Reinigung und eine Ablagerungsentfernung durchzuführen. Im Laufe des Jahres konnten
besondere Betriebserfahrungen für jede Anlage gesammelt werden, die auch teilweise in der
Literatur wiederzufinden sind (AL JIROUDI, 2004).
7.5.1 Belüftetes Festbett
Es ist notwendig, vorweg zwei unglückliche Faktoren zu benennen, um ein richtiges Bild von der
Problematik der Anlage auf dem Demonstrationsfeld zu bekommen.
Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten wurde die Anlage in einer vorinstallierten
Mehrkammerabsetzgrube untergebracht. Dadurch konnte baulich nicht auf die zu erwartende
Schmutzfracht reagiert werden. Im Kapitel 4.1 wurde im Rahmen der Nachberechnung bereits auf
die zu kleine Festbettfläche hingewiesen. Deshalb führte die hohe Flächenbelastung der Anlage zu
massiven Betriebsproblemen, die schon allein aus den Ablaufwerten offensichtlich werden. Ein
weiteres Problem ergab sich aus einen Planungsfehler des Beschickungssystems. Theoretisch wäre
es möglich gewesen, dass bei einem Steuerungsproblem der Beschickungsventile die nicht
ordnungsgemäß zu beschickende Abwassermenge der Festbettanlage zugeführt worden wäre.
Praktisch konnte dies jedoch nicht nachgewiesen werden. Dennoch wurde diese Gefahr später
durch den Einbau eines Notüberlaufes am Beschickungssystem ausgeschlossen.
Diese Gründe haben die Anlage in den ersten vier Monaten überlastet. Zur Folge hatte dies eine
komplette Verschlammung und Verstopfung des Reaktors. Da auch eine zweitägige
Dauerbelüftung der Anlage die Verstopfungen nicht lösen konnte, wurde die Anlage am 25.8.03
außer Betrieb genommen und durch den Hersteller gereinigt. Hierbei ergab sich ein weiteres
Problem. Unter Einhaltung sicherheitsrelevanter Vorgaben ist eine Reinigung der Anlage äußerst
schwierig. Da die gesamte Reaktionskammer mit dem Festbett ausgekleidet ist, besteht die
Möglichkeit der kompletten Leerung der Kammer von Abwasser nur parallel zum Abbau des
Festbettmaterials.
Die Reaktionskörper werden zudem durch den Bewuchs so schwer, dass eine Herausnahme
selbiger praktisch nur durch einen Dreibock o.Ä. möglich ist.
Innerhalb eines Betriebsjahres sind die Vorklärung und Nachklärung zwei Mal gereinigt worden.
Die Belüftungszeit wurde im Winter und während der Überlastphase erhöht, um eine gleich
bleibende Reinigung zu erzielen.
Ein gerissener Schachtdeckel war der einzige bauliche Mangel, der während der gesamten
Betriebszeit auftrat.
130
7.5.2 SBR-Anlage
Die Anlage zeigte eine hohe Stabilität im Betrieb, ein Puffervermögen gegen Überlast und durch
eine einfache technische Lösung sogar gegen Unterlast. Die Vorklärung wurde im Frühjahr und
Herbst 2003 gereinigt (AL JIROUDI, 2004).
Zu Beginn der Untersuchungen wurden durch die SBR-Anlage nur mäßige Reinigungsergebnisse
erzielt. Am 15.4.03 wurde die bis dato eingestellte Belüftungszeit von 30 Minuten pro Stunde auf
40 Minuten erhöht. Somit wurde die Pausenzeit, die sich immer auf eine Stunde bezieht, von 30 auf
20 Minuten reduziert. Seit diesem Zeitpunkt arbeitet die Anlage sehr zuverlässig und erbringt
Ablaufkonzentrationen, die weit unter den gesetzlich festgeschriebenen Werten liegen.
Während des Betriebes wurde die Anlage vom Hersteller auf eine betriebsinterne
Weiterentwicklung insbesondere der Steuerungseinstellungen umgebaut bzw. umgestellt. Dies
beinhaltete im Wesentlichen die Veränderung der Belüftungs- und Pausenzeiten sowie eine
veränderte Einstellung der Schwimmer in der Reaktionskammer. Nach 19 Monaten musste ein
Magnetventil im Steuerschrank ausgetauscht werden, ansonsten sind keinerlei technische Probleme
während der Betriebszeit aufgetreten.
Im Zuge der Wartung wurden vom Hersteller die Pumpen gereinigt und auf Funktionalität
überprüft.
Des Weiteren wurden der Filter des Verdichters gewechselt sowie die
Verdichterleistung gemessen.
7.5.3 Tropfkörper
Infolge der vielen Pumpwerke, die das Abwasser zur Kläranlage Dorf Mecklenburg und somit auch
zum VF fördern, sind die sonst üblichen Feststoffe extrem zerkleinert. Dies wirkte sich aufgrund
der verschlechterten Absetzwirkung in der VK ganz besonders auf den Tropfkörper aus. Die hohe
Menge an Rücklaufwasser aus der NK begünstigte das verminderte Absetzpotential, durch das
ständige Aufwirbeln der VK, zusätzlich. Der Einbau einen Tauchrohres in der VK konnte diesen
Einfluss etwas mildern.
Ebenfalls trugen lange nicht beseitigte Mängel am Verteilersystem zu einer sehr ungleichmäßigen
Verteilung des Abwassers auf dem Tropfkörpermaterial und somit zu einer begrenzten aktiven
Reinigungsfläche bei.
Das Hauptproblem der Anlage war jedoch, dass keine Einstellung der Rezirkulationspumpe
gefunden wurde, die sowohl gute Reinigungsergebnisse als auch verträgliche Betriebskosten
erbrachte. Als baulicher Schwachpunkt ist lediglich das Verteilersystem anzugeben. Die
Kippwanne musste wöchentlich von Bewuchs befreit werden, der ihre Funktion erheblich
einschränkte. Des Weiteren war das Verteilergerinne mehrmals verstopft, was ebenfalls zu einer
sehr ungleichmäßigen Verteilung des Abwassers führte.
Bei allen Anlagen rissen die Schachtdeckel mehrmals und mussten ausgetauscht werden.
131
7.5.4 Rotationstauchkörper
Die Scheiben des Tauchkörpers wurden 3 Mal im Jahr mit einem Besen oberflächlich von
anhaftendem Bewuchs befreit. Die Vorklärung wurde 2 Mal im Jahr entleert und mit Brauchwasser
aufgefüllt, die Nachklärung 3 Mal. Problematisch beim Betrieb des Rotationstauchkörpers ist die
Schwimmschlammbildung in der NK. Unabhängig von der Temperatur war eine massenhafte
Entstehung dieses Schwimmschlammes zu beobachten, er wurde dann mit einem Schöpfbecher aus
der NK entnommen und in die VK 1 gefüllt. Trotz eines Tauchrohres am Ausgang der NK konnte
der durch wilde Denitrifikation entstandene Schwimmschlamm auch in den Ablaufschacht
gelangen und führte deshalb zu erhöhten Ablaufkonzentrationen. In regelmäßigen Abständen
wurden der Motor und die Spannvorrichtung des Keilriemens gereinigt sowie alle Drehpunkte des
Scheibenkörpers abgeschmiert. Bauliche Mängel wurden bei dieser Anlage nicht entdeckt.
Im Vergleich mit den anderen technischen Anlagen traten hier die wenigsten Probleme auf.
7.5.5 Vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage
In den ersten Monaten nach der Inbetriebnahme konnte die Anlage nicht durchweg beschickt
werden. Die niedrigen Temperaturen führten zur Bildung einer Eislinse im Bodenkörper, wodurch
eine Beschickung der Anlage mit Abwasser nicht mehr möglich war. Ungünstig dabei wirkten sich
insbesondere die Hanglage und die noch spärlich vorhandene Vegetation auf die Anlage aus.
Mit zunehmenden Temperaturen verbesserte sich die Betriebsleistung der Anlage. Von April bis
Oktober arbeitete sie hervorragend und erzielte hohe Eliminationsleistungen von Kohlenstoff und
Ammonium. Nach dem 24 Stunden Stromausfall wurden die Ablaufwerte jedoch deutlich
schlechter, obwohl kein unmittelbarer Zusammenhang bestehen sollte.
Auffällig waren in diesem Zusammenhang die fast dauerhafte Überstauung der Anlage und die
schlechte Infiltrationsleistung des Bodenkörpers. Selbst die Spülung der Drainageleitung brachte
nur kurzfristig einen Erfolg. Durch den Überstau des zu beschickenden Abwassers kam es zu
einem direkten Rücklauf in den Ablaufschacht. Dieses Problem konnte durch die Verlegung der
Beschickungsschläuche behoben werden.
Im Laufe des Jahres platzten die Beschickungsschläuche drei Mal. Da dies nicht immer sofort
erkannt wurde, kam es zu einer punktuellen Belastung bzw. Überlastung von Teilflächen der
Anlage. Bohrungen und Schürfungen ergaben jedoch keine optischen Anzeichen von Kolmation.
Eine Siebanalyse räumte den Verdacht eines ungeeigneten Bodensubstrates aus.
Bei der Berechnung der CSB- und AFS-Frachten erhärteten sich die Anzeichen, dass eine
Kolmation des oberen Bodenkörpers die Ursache für die schlechten Infiltrations- bzw.
Reinigungsleistungen der Anlage sein könnte. Im Abschlussbericht des Verbundprojektes
„Bewachsene Bodenfilter“ (FEHR et al., 2003-UBA) sind Grenzwerte für CSB-und AFS-Frachten
ermittelt worden, die bei Nichteinhaltung eine Kolmation begünstigen. Danach sind vertikale
Bodenfilter mit maximal 20 g/(m²*d) CSB und 5 g/(m²*d) AFS zu belasten. In der Tabelle 64 sind
die Ergebnisse der Frachtberechnung der eigens untersuchten Anlage aufgelistet.
Als Berechnungsgrundlage dienten die in der Tabelle aufgeführten Stoffkonzentrationen sowie die
vorhandene Bettfläche von 18 m². Die Abscheideleistung der Vorklärung wurde bei der
Reduzierung der Frachten mit den Faktoren 0,67*CSB und 0,42*AFS (siehe Kapitel 7.3.5)
berücksichtigt, wobei die Reduzierung der CSB-Konzentration um 33 % deutlich über der Leistung
der Mehrkammerabsetzgrube liegen dürfte. Praktisch stehen lediglich 2 Kammern zur
132
Vorreinigung des Abwassers zur Verfügung, die dritte Kammer fungiert ausschließlich als
Beschickungsschacht. Beim Vergleich der berechneten Werte mit den Grenzwerten wird schnell
die Überbelastung der Anlage deutlich. Nimmt man den Anteil der Daten, die 85% der
Gesamtdaten ausmachen, so wird der Grenzwert von maximal 5 g/(m²*d) AFS mit ca. 100 Prozent
der Grenzwert für CSB mit 67 Prozent überschritten. Somit gilt die Anlage als
kolmationsgefährdet.
Tabelle 64: Berechnete Zulauffrachten zur Bestimmung der Kolmationsanfälligkeit
AFS Zulauf
[mg/l]
Mittelwert
Median
85 % Fraktile
Maximum
Anzahl Daten
260,7
252,0
360,0
557,5
41
AFS
Flächenbelastung
[g/(m²*d)]
7,1
6,1
10,4
22,6
40
CSB Zulauf
[mg/l]
915,0
780,0
1109,4
1336,0
52
CSB
Flächenbelastung
[g/(m²*d)]
26,3
24,6
33,4
56,7
46
7.5.6 Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage
Nachdem am 26.5.03 eine optimale Einstellung der Beschickungspumpe gefunden wurde, konnte
der anfängliche Überstau der Anlage während der Beschickung verhindert werden.
Die zu Beginn der Untersuchungen gemessenen hohen CSB-Ablaufkonzentrationen sind
hauptsächlich durch Fehler in der Probenentnahme zu erklären. Der Probenahmeschacht im Inneren
des Bettes war mit Bewuchsresten belastet und bei der Analyse ergaben sich somit hohe CSB- und
BSB5-Konzentrationen. Aus diesem Grund wurde die Probenahme ab Anfang August auf den
Ablaufschacht der Anlage verlegt. Betriebsprobleme sind seit der bereits erwähnten Umstellung der
Beschickungspumpe nicht aufgetreten.
Im Rahmen der Wartung erfolgte die Entleerung der VK 1 und eine anschließende Auffüllung
dieser Kammer mit Brauchwasser. Außerdem wurde die Anlage im Frühjahr von den
abgestorbenen Pflanzenresten befreit, um den neu ausgetriebenen Pflanzen einen ungehinderten
Wuchs zu ermöglichen.
Im Vergleich zur vertikal beschickten Anlage zeichnet sich diese Anlage durch einen sehr stabilen
Betrieb aus. Eine Verminderung der Reinigungsleistung war auch in den Wintermonaten nicht zu
erkennen.
Zusammenfassung
133
8. Zusammenfassung:
Kleinkläranlagen sind gemäß DIN 4261 Anlagen zur Behandlung und Einleitung des im
Trennverfahren erfassten häuslichen Schmutzwassers aus einzelnen oder mehreren Gebäuden mit
einem Schmutzwasseranfall von ≤ 8 m³/d entsprechend etwa 50 EW.
Berechnungen von OTTO (2000) gehen davon aus, dass 1996 ca. 9,5 Prozent der
Gesamtbevölkerung der Bundesrepublik an Kleinkläranlagen angeschlossen waren. Der auf die
Gesamt-CSB-Emission bezogene Anteil der Abwasserbeseitigungsanlagen lag aber bei 44 Prozent
und macht die Bedeutsamkeit der dezentralen Abwasserreinigung deutlich.
Eine Vielzahl von Studien beschäftigten sich mit der Untersuchung der Reinigungsleistung
verschiedener Kleinkläranlagensysteme. Aufgrund der jeweils spezifischen Randbedingungen
(Abwassermenge und -beschaffenheit, Schwankung –Temperatur –Auslastung -Baujahr und
Entwicklungsstand des Anlagentyps und vor allem Betrieb und Wartung) ist die Vergleichbarkeit
von Betriebsergebnissen jedoch problematisch (BARJENBRUCH & AL JIROUDI, 2004). Auf
dem Versuchs- und Demonstrationsfeld Dorf Mecklenburg können nun erstmals alle zu prüfenden
Anlagen mit der gleichen Abwasserqualität und anlagenspezifischer Quantität beschickt werden.
Für die Untersuchungen auf dem VF DM standen vier technische und zwei naturnahe
Abwasserbehandlungsanlagen zur Verfügung. Bei den technischen Anlagen handelt es sich um ein
getauchtes Festbett, eine SBR-Anlage, einen Tropfkörper sowie einen Rotationstauchkörper. Bei
den naturnahen Verfahren konnten eine vertikal durchströmte sowie eine horizontal durchströmte
Pflanzenkläranlage untersucht werden.
Die Beschickung der Anlagen erfolgte über eine SPS, die den Anlagen in Abhängigkeit ihrer
Ausbaugröße das Abwasser entsprechend einer typischen Tagesganglinie zuführte.
Im ersten Teil dieser Arbeit wird kurz auf die Grundlagen der Abwasserbehandlung insbesondere
durch Kleinkläranlagen eingegangen. Dazu gehören im einzelnen die Beschaffenheit des
kommunalen Abwassers sowie der Abbau organischer Kohlenstoffverbindungen unter aeroben und
anaeroben Bedingungen. Des Weiteren werden Aussagen zur Stickstoff und Phosphatelimination
durch biologische oder technische Verfahren beschrieben.
Im Kapitel 2.5 werden die verschiedenen Möglichkeiten der Abwasserreinigung mittels
Kleinkläranlagen zusammengefasst und auf die Besonderheiten der dezentralen
Abwasserbehandlung und deren Bewertung hingewiesen.
Kleinkläranlagen sind in der DIN 4261 beschrieben. Zu einer Kleinkläranlage gehören eine
Einrichtung zur mechanischen Entschlammung des Abwassers und eine biologische
Reinigungsstufe.
Nach der DIN 4261 werden dabei unterschieden: Kleinkläranlagen mit oder ohne
Abwasserbelüftung. Wobei Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung einer „allgemeinen
bauaufsichtlichen Zulassung“ durch das Deutsche Institut für Bautechnik bedürfen, um betrieben
zu werden.
Im Kapitel 3 der vorliegenden Arbeit wird der technische Aufbau des Versuchs- und
Demonstrationsfeldes erläutert. Zusätzlich erfolgt die Beschreibung des durchgeführten
Versuchsprogramms und deren zeitliche Verteilung sowie die Gegenüberstellung der eigenen
Untersuchungen mit der nach prEN 12566 Teil 3 vorgeschlagenen Analysen.
Hauptbestandteil der europäischen Norm prEN 12566 Teil 3 ist das Verfahren zur Prüfung der
Reinigungsleistung neben den Anforderungen an bauliche Qualitätssicherung und Standsicherheit.
Zusammenfassung
134
In dieser Norm sind alle anzuwendenden Analyseverfahren, ein Zeitplan der Prüfung sowie die
Definition der einzelnen Prüfphasen verzeichnet (DORGELOH).
Im Kapitel 3.3 wird anlagenspezifisch auf die Beschickungsmenge und deren zeitliche Aufteilung
eingegangen. Hohe Konzentrationen der Abwasserinhaltsstoffe und darauf folgende Berechnungen
der Abwasserfracht ergaben eine Überbelastung der Anlagen und führten zu einer Korrektur der
Beschickungsmenge. Die für die Bemessung der Anlage verwendete Abwassermenge von 150
l/(EW*d) wurde auf ca. 120 l/(EW*d) reduziert, um die in der ATV A 131 und prEN 12566 Teil 3
beschriebenen Stoffkonzentrationen bzw. Frachten einzuhalten.
In einem weiteren Kapitel wird der Aufbau und die Funktion der auf dem VF befindlichen
Kleinkläranlagen charakterisiert. Dazu gehört auch ein Vergleich der Berechnung zur Zulassung
durch das DIBt mit den tatsächlich vorherrschenden Bedingungen (Bau, Abwassermenge und zusammensetzung etc.). Dabei wurde festgestellt, dass das belüftete Festbett und der Tropfkörper
eine zu geringe Oberfläche bzw. Volumen aufweisen, um die maximale Belastung nach DIN 4261
Teil 2 einzuhalten. Auch die vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage wies infolge der hohen
Schmutzkonzentration und einer verminderten Leistungsfähigkeit der Vorklärung massive
Betriebsprobleme auf. Durch die verminderte Absetzwirkung der Vorklärung, auch hervorgerufen
durch die negative Beeinflussung der Feststoffe durch mehrmaliges pumpen, kam es zur Kolmation
des Bettes. Aus diesem Grund musste die Anlage immer wieder für mehrere Tage und Wochen
ausgeschaltet werden.
Im Kapitel 5 werden die Ergebnisse der Untersuchungen erläutert. Zu Beginn wird dabei auf die
Besonderheiten der Probenahme und Analysen eingegangen, anschließend erfolgt eine Auswertung
der Zulaufmessungen und die Ermittlung der Reinigungsleistung in den verschiedenen Laststufen.
Dabei wurden die Ablaufkonzentrationen von CSB und BSB5 sowie Ammonium und Phosphat mit
den Anforderungen der Abwasserverordnung verglichen.
Unter den Bedingungen erhöhter Schmutzfracht, verbunden mit niedrigen Temperaturen (Phase 1),
lagen die durchschnittlichen CSB-Ablaufwerte von drei Anlagen (Festbett, SBR und Tropfkörper)
oberhalb des Überwachungswertes von 150 mg/l CSB. Die Anlagen mit separater Vorklärung
(Rotationstauchkörper, vertikal und horizontal durchströmte PKA) konnten den Überwachungswert
in dieser Phase einhalten.
Über den gesamten Untersuchungszeitraum von einem Jahr betrachtet, konnten alle Anlagen bis
auf den Tropfkörper den Überwachungswert im Mittel einhalten. Die besten Reinigungsergebnisse
erzielten mit durchschnittlich 78 mg/l und 77 mg/l CSB die beiden naturnahen Verfahren. Bei den
technischen Anlagen erreichten die SBR-Anlage (81mg/l CSB) und der Tauchkörper (85 mg/l
CSB) die besten Ergebnisse.
Bei der BSB5-Elimination erlangte die SBR-Anlage mit durchschnittlich 13 mg/l die besten
Reinigungsergebnisse. Der Tauchkörper mit mittleren Ablaufwerten von 35 mg/l BSB5 und die
vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage mit 19 mg/l konnten den Überwachungswert von 40 mg/l
BSB5 ebenfalls einhalten.
Bei der Auswertung der NH4-Ablaufwerte ist zu berücksichtigen, dass es in Deutschland bis vor
kurzem keine einheitlichen Anforderungen für die Elimination von Nährstoffen gab. Aus diesem
Grund sind die technischen Anlagen überwiegend nicht für eine Nitrifikation ausgelegt.
Bei der Auswertung der Nitrifikationsleistung ergaben sich bei der vertikal durchströmten
Pflanzenkläranlage und bei der SBR-Anlage die höchsten Eliminationsleistungen. Bei der SBRAnlage konnte sogar eine temperaturunabhängige Nitrifikation beobachtet werden.
Zusammenfassung
135
Die geringsten NH4-N- Abbauleistungen erzielte das Festbett und bestätigt damit die Erkenntnisse
von FLASCHE (2000).
Bei der Phosphorelimination konnten durch die beiden naturnahen Verfahren die besten Ergebnisse
erzielt werden.
In einem weiteren Kapitel wurde der Versuch unternommen, den Einfluss der Temperatur und der
Belastung darzustellen. Die aus den Zu- und Ablaufkonzentrationen ermittelten Abbauleistungen
wurden mit theoretischen Abbauraten verglichen. Für die Berechnung der theoretischen
Abbauraten wurde die modifizierte Van´t Hoff-Arrhenius Gleichung und entsprechend des
Verfahrens verschiedene Temperaturkoeffizienten genutzt. Als Ergebnis des Vergleiches bleibt
festzuhalten, dass sich bei keiner Anlage und keiner der untersuchten Parameter eine
Übereinstimmung von reellen und theoretischen Abbauleistungen ergab. Die durch den
Temperaturkoeffizienten berücksichtigte Veränderung der Reinigungsleistung bei steigender oder
fallender Temperatur wird als übertrieben angesehen. Insbesondere beim CSB und BSB5-Abbau
konnte keine signifikante Temperaturabhängigkeit nachgewiesen werden. Auch die unbeschrittene
Temperaturrelevanz bei der Nitrifikation wurde durch die genutzten Temperaturkoeffizienten
überzogen dargestellt.
Bei der Betrachtung der Raum-/Flächenabbauleistung in Bezug auf die Raum-/Flächenbelastung
stellte sich heraus, dass beim Festbett und Tropfkörper die in der DIN 4261 Teil 2 beschriebenen
Grenzbelastungen unbedingt eingehalten werden müssen, um ein entsprechendes
Reinigungsergebnis zu erreichen. Bei der SBR-Anlage, dem Tauchkörper und den beiden
naturnahen Verfahren konnten auch bei Beschickungen über die Belastungsgrenze hinaus sehr gute
Ablaufwerte erzielt werden.
Im Kapitel 6 werden die ermittelten Betriebsergebnisse der untersuchten Anlagen mit den von
verschiedenen Autoren zusammengetragenen Erkenntnissen verglichen. Dabei wurden die eigens
gemachten Erfahrungen und Ergebnisse durch die Angaben aus der Literatur bestätigt.
In einem abschließenden Kapitel wurden die während des gesamten Untersuchungszeitraumes
gemachten betrieblichen Erfahrungen zusammengefasst. So sollte z.B. nach Vorgaben der DIN
4261 Teil 2 bei wenigstens einer Untersuchung ein erhöhter Zufluss aus einer Badewanne
untersucht werden. Dabei war festzustellen, dass insbesondere das Festbett und der Tropfkörper mit
stark erhöhten Ablaufkonzentrationen auf diese Beanspruchung reagierten. Des Weiteren wurde
versucht durch Beprobungen aller Anlagenbehälter eine quantitative Aussage bezüglich der
Konzentrationsabnahmen innerhalb des Behandlungszyklusses zu treffen.
Im Kapitel 7.4 wurde die Berechnungen zum jährlichen Stromverbrauch und damit verbundenen
Kosten zusammengefasst. Eindeutig ergab sich für die naturnahen Verfahren, bei denen lediglich
eine Beschickungspumpe als Stromverbraucher installiert ist, der geringste Stromverbrauch, wobei
bedingt durch das Verteilprinzip die vertikale PKA im Vergleich zur horizontalen PKA höhere
Werte aufweist. Bei den technischen Anlagen konnte beim Scheibentauchkörper gefolgt von der
SBR-Anlage der geringste Energiebedarf festgestellt werden. Bei der emissionsoptimierten
Einstellung des Tropfkörpers ergaben sich die höchsten Energiekosten.
Insgesamt kann festgestellt werden, dass Kleinkläranlagen auch mit DIBt-Prüfzeichen nicht unter
allen Bedingungen optimale Werte erbringen. Eine entscheidende Rolle für die praktisch
erreichbare Reinigungsleistung trägt der ordnungsgemäße Betrieb und eine fachgerechte Wartung
(BARJENBRUCH & AL JIROUDI, 2004).
Literatur
136
Literatur:
ABWASSERVERORDNUNG - AbwV (2002): Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von
Abwasser in Gewässer,
AL JIROUDI, D. (2004): Frachtberechnung aus Zulaufmessungen, Schreiben (e-mail) vom 21.1.04
ATV-ARBEITSBLATT A 118 (1998): Hydraulische Bemessung und Nachweis von
Entwässerungssystemen, Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Hennef
ATV-Arbeitsblatt A 122 (1991): Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von kleinen
Kläranlagen mit aerober biologischer Reinigungsstufe für Anschlusswerte zwischen 50 und
500 Einwohnerwerten, Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Hennef
ATV-Arbeitsblatt A 131 (2000): Grundsätze für die Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen
ab 5000 Einwohnern, Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Hennef
ATV-Arbeitsblatt A 135 (2001): Bemessung von Tropfkörpern und Rotationstauchkörpern,
Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Hennef
ATV-Merkblatt M 210 (1997): Belebungsanlagen im Aufstaubetrieb, Gesellschaft zur Förderung
der Abwassertechnik e.V., Hennef
ATV-Arbeitsblatt A 262 Entwurf (2003): Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von
Bepflanzten Bodenfiltern zur biologischen Reinigung kommunalen Abwassers- Entwurf,
ATV-Arbeitsblatt A 262 (1998): Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Pflanzenbetten
für kommunales Abwassers bei Ausbaugrößen bis 1000 Einwohnerwerte, Gesellschaft zur
Förderung der Abwassertechnik e.V., Hennef
ATV-Arbeitsblatt A 281 (2001): Bemessung von Tropfkörpern und Rotationstauchkörpern,
ATV- Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik (1985): Band 4, Biologisch-chemische
und weitergehende Abwasserreinigung, Abwassertechnische Vereinigung e.V., Verlag
Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin
ATV-Handbuch (1975):Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik. Band II, 2. Auflage.
Berlin: Ernst & Sohn, Berlin
ATV-Handbuch (1997) : Biologische und weitergehende Abwasserreinigung. 4. Auflage.
Berlin: Ernst & Sohn, Berlin
BAHLO, K.; WACH, G. (1995): Naturnahe Abwasserreinigung. 3. Auflage, Kassel
BAHLO, K.(1997):Reinigungsleistung uns Bemessung von vertikal durchströmten Bodenfiltern mit
Abwasserrezirkulation, 4. Auflage, Ernst & Sohn, Berlin
BARJENBRUCH, M. (1997): Leistungsfähigkeit und Kosten von Filtern in der kommunalen
Abwasserreinigung, Veröffentlichungen des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft und
Abfalltechnik der Universität Hannover, Heft 97
BARJENBRUCH, M. (2002): Abwasserbehandlung im ländlichen Raum. Scriptum zur Vorlesung,
Rostock: Universität
BARJENBRUCH, M..; Al JIROUDI, D. (2004): Direkter Vergleich von Kleinkläranlagensystemen
16. Fachtagung Norddeutsche Tagung für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz,
Hamburger Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft 45.
BARJENBRUCH, M.; Al JIROUDI, D. (2003): Kleinkläranlagen im Vergleich; ATVDVWK- Nord-Ost KKA- Fachkundekurs Dorf Mecklenburg
Literatur
137
BEVER; STEIN; TEICHMANN (1995): Weitergehende Abwasserreinigung. 3. Auflage,
München: Oldenbourg - Industrieverlag
BOLLER, R..;STRUCKHEIDE,J. ;WITTE, H.(2002): Betrieb und Wartung von Kleinkläranlagen,
München; F. Hirthhammer Verlag, Herausgeber IWB
CHEUNG, P.S. (1981): Biologische Stickstoffelimination mit Tauchtropfkörpern. 73. Stuttgarter
Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft, Kommissionsverlag R.Oldenbourg, München
DEPPE, K.; ENGEL, H. (1960): Untersuchung über Temperaturabhängigkeit der Nitratbildung
durch Nitrobacter Winogradski bei ungehemmtem und gehemmtem Wachstum,
S. 561- 568
DIBt (2001): Zulassungsgrundsätze für Kleinkläranlagen
DORGELOH, E.: Dezentrale Anlagen im ländlichen Raum – eine Möglichkeit der
ordnungsgemäßen Abwasserbeseitigung
DRIOUACHE, A. (1999): Optimierung der Abwasserreinigung durch Biogasverwertung auf
der Kläranlage Ben Sargao/Agadir, Marokko
FINKE, G. (2001): Kleinkläranlagen: Technik, Recht, Planung, Ausführung, Wartung,
ATV-DVWK Landesverband Nord, Hildesheim
FLASCHE, K. (2002): Einsatzmöglichkeiten und Leistungsfähigkeit von Kleinkläranlagen,
Veröffentlichungen des Instituts für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik,
Heft 120
GAID,A.. (1984): Epuration biologique des eaux usies urbaines. Tome 1et 2; Office des publication
universitaires Alger.
HARTMANN, L. (1992): Biologische Abwasserreinigung, 3. Auflage, Springer, Berlin
HIRTHAMMER, F. (1994): Handbuch für Ver- und Entsorger, Fachrichtung Abwasser
Abwassertechnische Vereinigung e.V. Verlag München
HOSANG, W.; BISCHOF, W. (1998): Abwassertechnik, 11. Auflage, Teubner Verlag, Stuttgart
HOEISEL, K..(2000): Erfahrungen einer Behörde bei der Überwachung von Kleinkläranlagen
mit biologischer Stufe, Korrespondenz Abwasser, 47. Jahrgang Heft 10 S. 1506-1513
IMHOFF, K.; IMHOFF, K. R. (1999): Taschenbuch der Stadtentwässerung, 29. Auflage,
Oldenbourg Verlag, München
KUNST, S. (1991): Untersuchungen zur biologischen Phosphorelimination im Hinblick auf ihre
abwassertechnische Nutzung, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik,
Hannover
KUNZ, P. (1992):Behandlung von Abwasser, 3. überarbeitete Auflage, Vogel Buchverlag,
Würzburg
LENZ,S. (2004): Durchführung und Beschreibung von Untersuchungen zur Ermittlung der
Reinigungsleistung von KKA auf dem Versuchs- und Demonstrationsfeld in Dorf
Mecklenburg
MUDRACK, K. ; KUNST, S.(1994): Biologie der Abwasserreinigung. 4. überarbeitete Auflage,
Stuttgart: Gustav Fischer Verlag
MÜLLER,W. (1991): Sonderuntersuchung zu Betriebstand, Reinigungsvermögen und Stabilität
der Reinigungsergebnisse von KKA kleiner 50 EW, Umweltplanung, Arbeits-und
Umweltschutz Heft Nr. 117, Hessisches Landesamt für Umwelt; Wiesbaden
NEITZEL; ISKE (1998): Abwasser- Technik und- kontrolle, Schriftenreihe: Praxis des
Umweltschutzes, Wiley-VCH
Literatur
138
NOVAK, O.; SVARDAL, K. (1989): Nitrifikation – Denitrifikation.
Wiener Mitteilungen Wasser – Abwasser, Gewässer Band 81
OLDORF, A. (2003): Stickstoffelimination bei Subterra Pflanzenkläranlagen, Diplomarbeit,
Universität Rostock
OTTO, U. (2000): Entwicklungen beim Einsatz von Kleinkläranlagen, Schriftenreihe des
Instituts für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen GewässerschutzWasserwirtschaft-Abwasser (GWA), Bd 175, Aachen
PFEIFER,R.. (1997): Auslegung einer Scheibentauchkörperanlage (S&P), Unterlagen der
Dr. Scholz & Partner GmbH
PLATZER, CH. (1998): Entwicklung eines Bemessungsansatzes zur Stickstoffelimination in
Pflanzenkläranlagen, Dissertation, Technische Universität Berlin, Fachbereich 6
RHEINHEIMER, G.; HEGEMANN, W.; RAFF, J.; SEKOULOV, I. (1988): Stickstoffkreislauf in
Wasser - Stickstoffumsetzungen in natürlichen Gewässern, in der Abwasserreinigung und
Wasserversorgung, R. Oldenburg Verlag, München - Wien
RETZLAFF, M. (2003): Inbetriebnahme des Kleinkläranlagenversuchsfeldes auf der Kläranlage
Dorf Mecklenburg, Diplomarbeit, Fachhochschule Wismar
SCHLEGEL, S. (1997): ATV-Seminar; Einsatz von Biofilmreaktoren, Entwicklungen und
Betriebserfahrungen mit getauchten Festbetten
SCHÖN, G.; STREICHAN, M. (1989): Biologische Grundlagen der Phosphatelimination, 19.
Abwassertechnisches Seminar, Berichte aus Wassergütewirtschaft und
Gesundheitsingenieurwesen, Technische Universität München, Heft 91
SCHÜTTE, H. (2000): Betriebserfahrungen mit Kleinkläranlagen, KA-Wasserwirtschaft,
Abwasser, Abfall 2000 (47) Nr. 10
SPRENGER, B. (2004): Kleinkläranlagen im Vergleich; ATV-DVWK- Nord-Ost KKAFachkundekurs Dorf Mecklenburg
UBA(Hrsg.) (2003): Bewachsene Bodenfilter als Verfahren der Biotechnologie, UBA-Texte 05/03,
Berlin
UHLMANN, D. (1982): Hydrobiologie, Ein Grundriß für Ingenieure und Naturwissenschaftler,
2. Auflage, VEB Gustav Fischer Verlag Jena
US-EPA (1976): Process Design Manual for nitrogen control, Washington D.C.
WASSERHAUSHALTSGESETZ (1996): Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushaltes-WHG
WILDERER, P. A.; SCHROEDER, E. D. (1986): Anwendung des Sequencing Batch Reactor
(SBR)-Verfahrens zur biologischen Abwasserreinigung, Hamburger Berichte zur
Siedlungswasserwirtschaft, Gesellschaft zur Förderung und Entwicklung der
Umwelttechnologien an der Technischen Universität Hamburg-Harburg
WISSING, F.; HOFMANN, K. (2002): Wasserreinigung mit Pflanzen, 2.Auflage, Stuttgart, Ulmer
WOLF, P. (1980): Brockengefüllte Tropfkörper in ein- und mehrstufigen biologischen Anlagen,
gwf - wasser/abwasser 121 (1980), H. 10, S. 476-482
WTW (2003): BSB-Fibel - Bestimmung des Biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB),
Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH
Literatur
139
DIN:
DIN EN 124 (1994): Aufsätze und Abdeckungen für Verkehrsflächen- Baugrundsätze, Prüfungen,
Kennzeichnung, Güteüberwachung
DIN-prEN 12566 Teil 3, Entwurf: Kleinkläranlagen für bis zu 50 EW
DIN 4261 Teil 2-4 (1984): Kleinkläranlagen für bis zu 50 EW,
DIN 4261 Teil 1 (2002): Kleinkläranlagen, Anlagen zur Abwasservorbehandlung
DIN 4045 (1964): Abwasserwesen: Fachausdrücke und Begriffserklärungen
DIN 38409-H41(1980): Bestimmung des Chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) im Bereich
über 15 mg/l
DIN EN 1899-2 (1998):Bestimmung des biochemischen Sauerstoffbedarfs nach n Tagen
(BSBn) – Teil 2: Verfahren für unverdünnte Proben
Sonstiges:
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Rotationstauchkörper Firma IBB Umwelttechnik,
Zulassungsnummer Z-55.5-88, 2004
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Belebungsanlagen im Aufstaubetrieb für 4 bis
53 E, für Fa. ROTARIA Energie- und Umwelttechnik, Rerik
Zulassungsnummer Z-55.3-71, 2003
IEUT, (2004): Prüfbericht über die praktische Prüfung der KK RTK der Fa. IBB
Umwelttechnik, Zingst, in Saal, Rostock
IEUT, KTSW (2001): Prüfbericht über die praktische Prüfung der Tropfkörperanlage mit
integrierter Vorklärung nach DIN 4261 Teil 2, Firma Hass und Hatje GmbH in
Rellingen, Rostock
IEUT, KTSW (2001): Prüfbericht über die praktische Prüfung der Tropfkörperanlage mit
integrierter Vorklärung nach DIN 4261 Teil 2, Firma Hass & Hatje GmbH in
Rellingen, Rostock
KTSW (2000): Prüfbericht über die Prüfung gemäß DIN 4261 Teil 2 der KKA Nutteln
Verfahrensprinzip- Belebungsanlage im Aufstauverfahren nach ATV M 210, Rostock
Abschlußbericht über Untersuchungen einer mit dem System 3K Plus nachgerüsteten
Dreikammerausfaulgrube, Lehrstuhl und Prüfamt Wassergüte und
Gesundheitsingenieurwesen der technischen Universität München, 1992
Van Hall Institut (2003): Zulassungstudie für die KKA „Upoclean®“ gemäß BRL K 10002
PIA, (2002): Bericht zur Prüfung der KKA Batch Plus ® der Firma Uponor nach prEN
12566-3, Aachen
Leitfaden für die Abwasserbeseitigung im ländlichen Raum, Wismar, 2001
Betriebsbuch „Uponor – belüftete Festbettanlage“
Prospektmaterial „Rotaria – Vollbiologische Kleinkläranlagen“
Prospektmaterial „Hass & Hatje – Multi-Kompakt-Tropfkörper“
Prospektmaterial „IBB – Rotierender Tauchkörper“
Prospektmaterial „Krüger – Pflanzenkläranlagen – vertikal durchströmt“
Prospektmaterial „ Wehde – Pflanzenkläranlagen – horizontal durchströmt“
Bedienungsanleitungen - Messgeräte, Küvettentest
Anwendungsbericht Ch. No. 36 der Firma Dr. Lange
Anwendungsbericht Ch. No. 36 der Firma Dr. Lange
Anwendungsbericht Ch. No. 40 der Firma Dr. Lange, 1995
Anhang
140
Anhang:
Anhang 1: spezifischer Abwasseranfall in Abhängigkeit der EW Zahl (nach RETZLAFF) ......... 141
Anhang 2: Messbereiche der Dr.Lange CSB-Küvettentests........................................................... 142
Anhang 3: Messbereiche BSB5-Bestimmung ................................................................................. 142
Anhang 4: Zulaufwerte................................................................................................................... 143
Anhang 5: Ablaufwerte Festbett..................................................................................................... 145
Anhang 6: Ablaufwerte SBR-Anlage ............................................................................................. 147
Anhang 7: Ablaufwerte Tropfkörper.............................................................................................. 149
Anhang 8: Ablaufwerte Rotationstauchkörper ............................................................................... 151
Anhang 9: Ablaufwerte vertikale PKA .......................................................................................... 153
Anhang 10: Ablaufwerte horizontale PKA..................................................................................... 155
Anhang 11: Vergleich der BSB5-Messungen mit OxiTop und OxiTop-Controller ....................... 157
Anhang 12: Vergleich der gemessenen und der nach der Van´t Hoff-Arrhenius-Gleichung
berechneten Abbauleistungen ................................................................................. 158
Anhang 13: Untersuchte KKA von Müller 1991............................................................................ 166
Anhang 14: Vergleich der MP und der SP beim Festbett............................................................... 167
Anhang 15: Vergleich der MP und der SP beim Tropfkörper........................................................ 167
Anhang 16: Vergleich der MP und der SP beim Scheibentauchkörper.......................................... 167
Anhang 17: Vergleich der MP und der SP bei der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage..... 168
Anhang 18: Vergleich der MP und der SP bei der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage. 168
Anhang
141
Anhang
Anhang 1: spezifischer Abwasseranfall in Abhängigkeit der EW Zahl (nach RETZLAFF)
06:00 – 07:00
07:00 – 08:00
08:00 – 09:00
106
40
34
09:00 – 10:00
10:00 – 11:00
11:00 – 12:00
18:00 – 19:00
45
21
24
78
19:00 – 20:00
20:00 – 21:00
162
57
21:00 – 23:00
33
(2 Duschen (90), 2 Toilette (16))
(3 Toilette (27), 2 Morgenwäsche (4), Frühstück (5), Sonstiges (4))
(1 Toilette + Händewaschen (9), Geschirrwaschen (6),
Sonstiges(19))
(Toilette + Händewaschen (9), Wäschewaschen (36))
(Toilette + Händewaschen (9), Wohnungsreinigung (12))
(Kochen (8), Geschirrwaschen (16))
(6 Toilette (54), Abendbrot (5), Geschirrwaschen (14),
Sonstiges (5))
(4 Toilette (36), 2 Duschen (90), Wäschewaschen (36),
(Wohnungsreinigung (12), 2 Abendwäsche (4), Sonstiges (14),
3 Toilette (27))
(3 Toilette + Händewaschen (27), 3 Abendwäsche (6))
06:00 – 07:00
07:00 – 08:00
08:00 – 09:00
09:00 – 10:00
10:00 – 11:00
11:00 – 12:00
18:00 – 19:00
19:00 – 20:00
20:00 – 21:00
21:00 – 23:00
106
75
(4 Toilette (32), 3 Morgenwäsche (7), Frühstück (5),
Wohnung (20), Sonstiges (11))
44
(2 Toilette + Händewaschen (18), Geschirrwaschen (6),
Sonstiges (20))
45
(Toilette + Händewaschen (9), Wäschewaschen (36))
9
(Toilette + Händewaschen (9))
58,5 (3 Toilette + Händewaschen (28), Kochen (10,5),
Geschirrwaschen (20))
98
(6 Toilette (54), Abendbrot (7), Geschirrwaschen (19),
Sonstiges (18))
202
(5 Toilette (44), 2 Duschen (90), Wäschewaschen (54),
Wohnung (10), 2 Abendwäsche (4))
78,5 (Duschen (45), 3 Toilette (26), 2 Abendwäsche (4),
Sonstiges (3,5))
34
(3 Toilette + Händewaschen (28), 8 Abendwäsche (6))
Anhang
142
06:00 – 07:00
07:00 – 08:00
08:00 – 09:00
106
63
101
09:00 – 10:00
10:00 – 11:00
11:00 – 12:00
18:00 – 19:00
54
32
49
140
19:00 – 20:00
220
20:00 – 21:00
89
21:00 – 23:00
46
(1 Dusche (45), 2 Toilette + Händewaschen (18))
(4 Toilette (33), 3 Morgenwäsche (6), Frühstück (8),
Wäschewaschen (54))
(Wäschewaschen)
(2 Toilette + Händewaschen (18), Wohnungsreinigung (14))
(Kochen (13), 4 Toilette + Händewaschen (36))
(8 Toilette + Händewaschen (64), Abendbrot (6), Sonstiges (40),
Wohnungsreinigung (22))
(2 Duschen (90), 6 Toilette + Händewaschen (53), Geschirr
(54),Sonstiges (23))
(1 Duschen (45), 4 Abendwäsche (8),
4 Toilette + Händewaschen (36))
(4 Toilette + Händewaschen (36), Körperreinigung (10)
Anhang 2: Messbereiche der Dr.Lange CSB-Küvettentests
Testbezeichnung
Meßbereich
LCK 414
LCK 314
LCK 114
LCK 014
2-30 mg/l
15-150 mg/l
150-1000 mg/l
1000-10000 mg/l
Anhang 3: Messbereiche BSB5-Bestimmung
Probevolumen
[ml]
Messbereich
[mg/l]
Faktor
NTH 600
(Tropfen)
432 (Ablauf)
365
250
164
97 (Zulauf)
43,5
22,7
0-40
0-80
0-200
0-100
0-800
0-2000
0-4000
1
2
5
10
20
50
100
9
7
5
3
2
1
1
Anhang
143
Anhang 4: Zulaufwerte
Datum
Zeit
Q
gesamt Q
T
[l/E*d]
[l]
[°C]
20.3.03
9:00
150
1.4.03
12:00
150
9,0
8.4.03
14:00
150
7,9
15.4.03
13:00
22.4.03
pH
CSBh
CSBf
BSB5
[mg/l] [mg/l] [mg/l]
NH4-N
Pges
AFS
Phase
719,0
299,0
88,0
11,9
141,0
Start
8,6
668,0
348,0
79,8
10,4
122,2
Start
8,7
900,0
416,0
95,7
20,1
174,0
Start
150
10,6 8,1 1110,0 506,0
104,0
12,0
477,0
Start
12:00
150
11,8 8,3 1191,0 561,0
98,1
16,2
361,9
Start
29.4.03
12:00
150
1179,0
93,9
17,8
300,0
Start
5.5.03
12:00
150
909,0
111,0
15,7
122,0
Start
13.5.03
12:00
150
1087,0
102,0
17,0
475,7
Start
21.5.03
12:00
150
13,9
891,0
72,2
11,8
298,0
Start
27.5.03
8:30
150
15,0 7,9 1027,0
85,6
13,7
360,0
Start
3.6.03
8:30
150
16,7 7,6
992,0
80,0
9,7
11.6.03
8:30
150
18,7 7,4
969,0
676,0
65,2
13,9
325,7
Start
20.6.03
9:30
150
17,3 7,1
741,0
355,0
67,2
12,6
315,6
Start
26.6.03
9:30
150
18,2 7,3
829,5
228,0
Start
1.7.03
8:30
60
20,6 6,6
761,0
110,0
Unterlast
4.7.03
8:00
60
18,3 7,1
934,0
785,0
340,0
84,9
14,3
196,0
Unterlast
8.7.03
11:00
60
17,5 7,1 1024,0 868,0
640,0
75,0
13,0
Unterlast
10.7.03
10:00
60
17,2 7,2
906,0
72,0
13,0
Unterlast
15.7.03
8:30
120
19,2 7,2
780,0
17.7.03
8:30
120
20,1 7,3
973,0
24.7.03
9:30
120
20,0 7,3 1126,0
31.7.03
10:30
120
20,8 7,3
899,0
7.8.03
9:30
120
21,6 7,2
745,3
13.8.03
9:30
120
22,2 7,2
989,3
745,0
700,0
77,4
9,8
230,0 Normalbetrieb
18.8.03
9:30
210
20,2 7,3 1080,0 803,7
720,0
72,0
12,4
296,0
Überlast
22.8.03
9:30
210
931431,0
18,8 7,4 1173,7 730,0
77,7
11,1
557,5
Überlast
25.8.03
7:00
210
949282,0
20,6 7,9
251,7
Überlast
27.8.03
11:00
210
960273,0
19,3 7,9 1216,0 600,0
272,0
Überlast
4.9.03
9:30
120
987809,0
16,8 7,3
531,0
146,0
normalbetrieb
10.9.03
9:00
120
1006667,0
18,0 7,3
759,3
82,0
normalbetrieb
17.9.03
9:00
120
1028561,0
17,4 7,3
753,7
23.9.03
8:00
120
1047225,0
18,1 7,0
822,7
30.9.03
8:00
120
1070149,0
15,4 7,3
763,0
7.10.03
9:00
120
1091891,0
14,5 7,3
736,0
546,0
10.10.03
8:00
120
1101422,0
13,8 7,3
736,0
570,0
13.10.03
7:00
120
1111055,0
12,4 7,2 1336,0 845,0
760,0
22.10.03
9:00
120
1139835,0
10,1 7,3
633,0
580,0
27.10.03
9:00
120
1155936,0
10,1 7,3 1084,0 796,0
680,0
4.11.03
9:00
120
1181934,0
10,9 7,3
643,0
540,0
11.11.03
9:00
120
1200152,0
11,3 7,5 1102,0 810,0
640,0
17.11.03
9:00
120
1213664,0
9,8
290,0
14,0 7,7
7,4
180,0
770,0
560,0
725,0
196,0 Normalbetrieb
75,0
11,7
720,0
702,0
620,0
75,2
10,1
917,7
942,0
964,0
Normalbetrieb
272,0 Normalbetrieb
630,0
96,7
11,7
480,0
460,0
Normalbetrieb
364,0 Normalbetrieb
580,0
565,7
Start
54,0
10,3
500,0
434,0
520,0
normalbetrieb
61,8
11,1
480,0
560,0
290,0
normalbetrieb
216,0
normalbetrieb
56,0
9,7
148,0
normalbetrieb
55,0
11,0
154,0
Stromausfall
84,0
16,8
440,0
13 Uhr 7.09
222
Normalbetrieb
286
Normalbetrieb
69,2
13,9
270,0 Normalbetrieb
85,4
14,5
Normalbetrieb
94,0
Normalbetrieb
Anhang
144
25.11.03
9:00
120
1229670,0
12,9 7,4
978,0
745,0
310,0
67,2
14,0
2.12.03
9:00
120
1247126,0
10,6 7,4 1154,0
9.12.03
9:00
120
1270265,0
7,9
7,4
929,0
16.12.03
9:00
120
1287738,0
7,5
7,6
796,0
23.12.04
9:00
120
1309451,0
3,0
7,7
883,7
6.1.04
10:15
9.1.04
9:00
120
1316426,0
7,4
8,2 1144,0 703,0
12.1.04
9:00
120
1326128,0
8,3
8,2
917,0
20.1.04
9:00
120
1351491,0
5,8
7,7
836,0
27.1.04
9:00
120
1364899,0
4,4
7,7
739,0
3.2.04
9:00
120
8,1
8,0
712,3
423,0
288,0 Normalbetrieb
10.2.04
8:30
120
1400848,0
7,4
7,7
609,0
349,0
Normalbetrieb
17.2.04
9:00
120
1423503,0
7,7
8,0
672,0
371,0
25.2.04
10:00
120
996,0
478,0
2.3.04
9:00
120
1447742,0
6,0
8,0
908,0
704,0
16.3.04
9:00
120
1480056,0
8,9
7,7
821,0
30.3.04
9:00
120
1524470,0
10,2 7,4
6.4.04
9:00
120
1546507,0
10,0 7,3
19.4.04
10:00
120
1582175,0
27.4.04
9:30
120
1601851,0
330,00
666,0
580,0
278,0 Normalbetrieb
57,8
11,0
680,0
653,0
500,0
260,0 Normalbetrieb
238,0 Normalbetrieb
240,0 Normalbetrieb
54,0
11,6
Normalbetrieb
AUS
14,4 7,7
700,0
547,7
80,4
14,5
Normalbetrieb
71,3
12,3
314,0 Normalbetrieb
Normalbetrieb
543,0
535,0
383,0
52,7
9,6
84,0
Normalbetrieb
50,6
9,1
252,0 Normalbetrieb
90,0
14,4
255,0 Normalbetrieb
540,0
72,7
13,4
210,0 Normalbetrieb
638,0
500,0
62,1
11,0
Normalbetrieb
598,0
368,0
360,0
843,0
662,0
500,0
200,0 Normalbetrieb
71,1
12,3
Normalbetrieb
1134,0 624,0
73,1
25,0
Normalbetrieb
921,0
65,9
583,0
328,0 Normalbetrieb
Anhang
145
Anhang 5: Ablaufwerte Festbett
Datum
Strom
KW
Q
O2
T
pH
[m³/d] [mg/l] [°C]
20.3.03
0,60
1.4.03
0,60
9,0
8.4.03
0,60
7,9
15.4.03
CSBh
CSBf
BSB5
NH4-N
NO3-N
NO2-N
Pges
AFS
Phase
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
58,0
0,51
0,04
10,5
70,0
Start
61,7
0,58
0,05
10,8
70,0
Start
[mg/l] [mg/l]
176,0
140,0
8,6
208,0
163,6
8,7
210,0
131,0
80,8
0,33
9,0
135,0
Start
0,60
10,6 8,1
353,0
203,0
74,7
0,50
9,0
495,0
Start
22.4.03
0,60
11,8 8,3
285,0
124,0
45,0
0,46
11,0
70,0
Start
29.4.03
0,60
251,0
52,8
0,38
10,3
70,0
Start
5.5.03
0,60
285,0
85,0
0,30
13,0
65,0
Start
13.5.03
0,60
315,0
76,0
0,82
0,15
9,9
103,0
Start
21.5.03
0,60
13,9
264,0
75,9
0,42
0,18
10,0
78,0
27.5.03
0,60
15,0 7,9
292,0
78,1
0,35
0,09
10,0
60,0
Start
3.6.03
0,60
17,4 7,9
157,0
128,0
84,1
11,0
19,0
Start
11.6.03
0,60
18,7 7,4
141,5
125,0
29,0
43,6
9,8
6,0
Start
20.6.03
0,60
17,4 7,8
270,7
210,0
72,0
45,1
9,0
24,0
Start
26.6.03
0,60
17,4 7,9
240,0
0,24
18,6 7,2
182,0
0,24
18,3 7,1
184,5
126,0
64,0
0,3
11,80
1,49
9,8
20,0
0,6
8,20
1,00
8,4
Unterlast
2,9
8,80
1,00
8,1
Unterlast
1.7.03
216,5
4.7.03
52,0
80,0
Start
90,0
8.7.03
229,4
0,24
5,0
17,6 7,8
124,0
124,0
10.7.03
233,2
0,24
4,2
17,0 7,8
117,0
116,0
15.7.03
242,6
0,48
5,3
18,4 7,8
84,0
17.7.03
246,3
0,48
4,4
19,5 7,8
88,0
24.7.03
259,8
0,48
4,5
20,1 7,8
143,0
31.7.03
273,4
0,48
4,5
21,6 7,8
169,3
7.8.03
286,6
0,48
5,7
21,8 7,6
77,4
13.8.03
297,5
0,48
6,6
22,3 7,6
72,8
72,3
50,0
4,4
3,71
1,00
18.8.03
307,5
0,84
3,5
20,8 7,8
140,7
124,0
94,0
32,0
0,42
22.8.03
315,0
0,84
125,7
113,0
32,2
0,71
25.8.03
315,4
0,84
27.8.03
319,3
0,84
6,5
18,9 7,6
136,0
4.9.03
334,5
0,48
8,2
17,4 7,8
96,4
10.9.03
345,9
0,48
6,5
17,6 7,7
71,5
17.9.03
359,2
0,48
5,6
17,4 7,5
60,3
23.9.03
370,3
0,48
5,1
17,1 7,6
106,7
30.9.03
383,9
0,48
6,4
15,8 7,0
55,0
7.10.03
396,9
0,48
4,9
14,5 7,6
67,0
69,0
10.10.03 400,4
0,48
4,9
13,9 7,6
65,0
62,0
13.10.03 406,2
0,48
4,0
12,7 7,5
70,0
67,0
34,0
22.10.03 423,3
0,48
4,1
10,6 7,7
87,6
88,3
24,0
27.10.03 432,8
0,48
4,7
9,2
8,0
90,6
83,4
70,0
4.11.03
447,9
0,48
4,1
10,6 8,0
108,0
106,0
84,0
11.11.03 461,2
0,48
5,0
11,6 8,0
108,0
99,9
96,0
88,0
86,0
172,0
19,0
98,0
44,2
5,20
7,2
Unterlast
72,0
Unterlast
8,0
Normalbetrieb
6,0
Normalbetrieb
15,0
Normalbetrieb
9,7
Normalbetrieb
8,0
Normalbetrieb
7,9
6,0
Normalbetrieb
0,15
9,1
7,6
Überlast
1,00
9,3
10,0
Überlast
3,80
0,14
10,4
9,7
30,0
Überlast
122,0
35,5
12,60
0,30
9,3
52,0
68,0
30,0
Überlast
8,0
11,0
13,50
1,00
9,3
normalbetrieb
30,0
100,7
28,0
normalbetrieb
normalbetrieb
1,7
14,70
9,6
normalbetrieb
normalbetrieb
20,0
3,0
14,00
1,00
9,2
4,0
normalbetrieb
5,0
12,10
1,00
8,9
0,0
Stromausfall
3,0
16,80
0,00
9,4
13,0
13 Uhr 7.09
2,8
Normalbetrieb
5,6
Normalbetrieb
22
Normalbetrieb
28,9
58,9
2,57
0,87
0,30
0,69
10,3
10,6
Normalbetrieb
Anhang
146
17.11.03 472,7
0,48
4,9
9,2
8,0
90,8
25.11.03 487,8
0,48
4,5
13,1 7,9
96,0
2.12.03
501,1
0,48
4,8
10,4 8,0
100,0
9.12.03
514,5
0,48
2,1
8,2
8,0
111,0
16.12.03 528,2
0,48
7,9
7,9
92,4
23.12.03 541,4
0,48
3,6
8,1
112,0
104,0
5,1
7,6
34,8
42,0
4,8
86,0
86,9
100,0
99,6
300,0
310,0
0,00
9.1.04
574,0
0,48
4,8
5,4
7,8
112,0
103,0
12.1.04
579,8
0,48
9,2
6,5
7,8
122,0
112,0
20.1.04
595,2
0,48
5,5
7,9
106,0
27.1.04
608,6
0,48
4,4
7,9
107,0
3.2.04
622,1
0,48
7,6
8,0
101,0
24,7
10.2.04
635,4
0,48
7,0
8,0
83,9
18,0
17.2.04
648,9
0,48
6,6
7,9
80,2
78,4
88,0
71,0
25.2.04
0,48
71,1
66,3
1,73
3,30
2,07
3,34
12,6
100,0
9,9
10,1
Normalbetrieb
10,0
Normalbetrieb
6,0
Normalbetrieb
14,0
Normalbetrieb
9,0
Normalbetrieb
10,2
Normalbetrieb
7,8
10,0
AUS
10,0
30,10
7,70
11,5
0,0
Normalbetrieb
22,9
9,65
3,82
10,2
11,0
Normalbetrieb
Normalbetrieb
103,0
27,2
16,8
33,3
5,63
3,77
26,0
7,34
3,87
20,0
39,3
9,6
1,0
Normalbetrieb
16,0
Normalbetrieb
Normalbetrieb
2.3.04
676,0
0,48
10,9
6,0
8,0
80,6
71,1
16.3.04
702,4
0,48
6,5
8,7
8,0
113,0
102,0
30.3.04
728,9
0,48
7,1
9,2
8,1
101,0
97,9
30,0
6.4.04
742,2
0,48
6,8
10,0 8,0
124,0
123,0
32,6
19.4.04
767,2
0,48
2,4
170,0
85,0
43,5
27.4.04
782,5
0,48
7,0
133,0
135,0
51,6
13,7 7,9
3,73
88,0
568,4
9,1
5,53
96,0
6.1.04
8,1
47,6
4,0
7,5
2,0
Normalbetrieb
7,8
11,0
Normalbetrieb
0,0
Normalbetrieb
30,7
8,70
4,20
8,4
39,9
7,40
4,50
9,5
Normalbetrieb
12,0
61,1
0,00
7,36
3,27
3,62
Normalbetrieb
9,4
Normalbetrieb
11,2
Normalbetrieb
39,0
Normalbetrieb
Anhang
147
Anhang 6: Ablaufwerte SBR-Anlage
Datum
KW
O2
Q
T
pH CSBh CSBf
[mg/l] [m³] [°C]
BSB5 NH4-N NO3-N NO2-N
[mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l]
8.4.03
0,90
264,0
161,0
15.4.03
0,90
266,0
22.4.03
0,90
183,0
29.4.03
0,90
5.5.03
46,0
[mg/l]
AFS
TS
[mg/l]
Phase
68,0
0,8
4,9
196,0
63,1
0,5
10,0
275,0
Start
137,0
47,5
0,5
10,1
0,0
Start
164,0
73,0
0,4
11,2
0,90
166,0
88,0
2,4
17,0
114,9
Start
13.5.03
0,90
178,0
67,0
0,6
0,15
9,0
15,0
Start
21.5.03
0,90
122,0
70,7
1,5
1,92
8,3
4,0
27.5.03
0,90
141,0
5,1
7,6
16,20
10,2
6,5
Start
3.6.03
0,90 18,1 7,7
107,0
99,0
0,6
6,5
15,80
10,0
2,8
Start
11.6.03
0,90 18,1 7,7
76,0
81,0
8,0
0,1
17,3
0,27
8,7
7,6
Start
20.6.03
0,90 17,5 7,9
90,6
58,0
6,0
0,1
spuren
0,27
8,5
4,0
Start
26.6.03
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46,0
0,0
Start
10,0
Start
Start
0,85
Start
1.7.03
209,8
3,9
0,36 18,8 7,2
112,0
4.7.03
212,8
3,4
0,36 18,0 7,4
174,8
177,2
raus
0,0
47,8
0,83
13,8
8.7.03
220,7
2,7
0,36 18,0 7,3
113,0
120,0
26,0
0,1
41,6
1,00
10,9
Unterlast
10.7.03
224,0
3,4
0,36 16,8 7,4
108,0
103,0
0,3
45,5
1,00
9,6
Unterlast
15.7.03
232,1
0,3
0,72 18,4 7,7
58,0
17.7.03
235,4
0,7
0,72 20,0 7,7
46,0
24.7.03
247,1
0,5
0,72 19,5 7,8
44,0
31.7.03
256,1
0,72 20,9 7,8
43,9
7.8.03
264,9
7,5
0,72 21,9 7,6
58,2
13.8.03
272,6
5,6
0,72 22,2 7,6
54,2
53,0
10,0
0,1
3,7
0,00
18.8.03
279,2
0,3
1,26 21,9 7,5
59,6
60,6
44,0
3,2
1,1
22.8.03
284,4
1,26
52,3
49,3
6,4
6,4
8,8
25.8.03
288,4
1,26
60,0
27.8.03
291,0
2,0
1,26 18,4 7,8
99,0
4.9.03
301,0
8,4
0,72 17,3 7,9
36,4
10.9.03
308,5
4,5
0,72 18,0 7,6
55,0
17.9.03
317,2
1,0
0,72 17,6 7,6
45,2
23.9.03
324,7
2,1
0,72 17,0 7,6
112,0
30.9.03
333,7
1,2
0,72 14,9 7,4
50,0
7.10.03
342,4
2,6
0,72 15,4 7,6
58,0
56,0
10.10.03
344,8
2,9
0,72 14,7 7,7
52,0
53,0
13.10.03
348,5
3,1
0,72 12,8 7,5
62,0
56,0
9,0
22.10.03
359,7
2,4
0,72 11,0 7,6
63,5
62,6
7,0
27.10.03
366,5
5,0
0,72
7,6
54,7
52,1
6,0
4.11.03
377,1
1,9
0,72 10,9 7,7
57,9
64,0
5,0
9,3
Unterlast
6,0
53,0
4,0
Unterlast
4,0
0,2
35,0
2,90
normalbetrieb
9,8
normalbetrieb
4,0
49,5
5,0
normalbetrieb
0,1
15,2
0,15
8,8
24,0
84,0
27,0
27,0
0,2
2,0
normalbetrieb
7,5
6,8
normalbetrieb
1,00
1,6
3,0
1,50
3,8
2,0
Überlast
16,0
Überlast
0,00
10,9
7,0
32,0
6,0
0,1
22,6
0,00
10,1
6,0
101,0
8,0
0,0
37,0
normalbetrieb
0,00
10,0
16,0
2,11
0,55
Überlast
0,4
normalbetrieb
6,4
normalbetrieb
6,4
normalbetrieb
15,6
0,75
13,0
6,0
Überlast
normalbetrieb
normalbetrieb
0,2
35,0
0,30
10,3
10,0
0,88
normalbetrieb
0,2
26,3
0,15
9,2
3,0
0,81
Stromausfall
0,4
36,9
0,00
10,0
13,0
0,73
13 Uhr 7.09
normalbetrieb
0,2
39,3
0,00
10,7
normalbetrieb
1,0
1,60
normalbetrieb
Anhang
148
11.11.03
388,9
1,8
0,72 10,5 7,9
173,0
17.11.03
398,1
4,7
0,72 10,6 7,7
61,0
25.11.03
408,2
4,9
0,72 13,5 7,6
49,5
2.12.03
417,1
4,6
0,72 10,6 7,7
50,0
9.12.03
426,5
2,1
0,72
7,7
7,7
47,0
16.12.03
435,5
0,72
8,4
7,7
44,8
23.12.03
443,8
0,72
3,2
7,7
43,4
49,5
6.1.04
460,5
0,00
3,1
7,8
36,9
45,1
9.1.04
464,1
6,7
0,72
5,8
7,0
77,7
77,7
12.1.04
467,8
5,4
0,72
7,4
7,6
70,6
70,7
20.1.04
477,8
0,72
5,9
7,5
56,7
27.1.04
486,4
0,72
4,8
7,3
47,7
3.2.04
495,0
0,72
8,5
7,4
49,2
4,8
10.2.04
503,4
0,72
7,5
7,6
39,5
3,4
17.2.04
511,6
0,72
7,3
7,6
40,6
42,8
18,0
48,0
4,3
6,2
7,3
25.2.04
0,72
175,0
46,0
1,0
2,4
2,84
13,0
11,0
48,4
3,0
0,2
32,8
0,36
9,1
3,0
50,2
19,0
0,2
34,0
0,41
9,9
4,0
1,53
normalbetrieb
8,0
1,40
normalbetrieb
0,0
1,40
normalbetrieb
4,0
1,40
normalbetrieb
3,0
1,12
normalbetrieb
2,0
3,0
0,4
39,5
0,40
0,2
18,0
9,6
normalbetrieb
1,73
normalbetrieb
9,1
1,0
AUS
normalbetrieb
0,2
80,2
4,30
16,3
8,0
0,1
64,6
3,29
12,3
10,0
1,59
normalbetrieb
normalbetrieb
59,0
7,9
0,1
55,6
3,57
9,5
7,0
1,56
4,0
1,4
0,1
45,1
3,10
3,0
2.3.04
527,6
6,5
0,72
6,4
7,4
40,9
44,3
25,3
16.3.04
544,7
6,8
0,72
9,0
7,5
59,1
60,0
30.3.04
559,2
0,3
0,72
9,8
7,8
94,2
95,8
40,1
6.4.04
568,6
6,7
0,72 10,0 7,6
45,7
49,7
2,2
0,1
19.04.4
586,9
3,7
0,72
79,0
32,0
0,0
0,1
27.4.04
598,3
2,7
0,72 14,5 7,7
46,8
44,2
6,5
1,2
7,0
8,0
1,2
0,3
61,0
4,20
7,9
2,8
51,0
4,30
8,4
0,2
2,95
normalbetrieb
1,46
normalbetrieb
1,51
normalbetrieb
normalbetrieb
1,34
7,3
0,11
normalbetrieb
1,66
normalbetrieb
9,1
37,3
2,94
normalbetrieb
normalbetrieb
8,0
42,4
normalbetrieb
normalbetrieb
4,0
1,61
normalbetrieb
Anhang
149
Anhang 7: Ablaufwerte Tropfkörper
Datum
Strom
KW
Q
T
pH CSBh CSBf BSB5 NH4-N NO3-N NO2-N Pges
[m³] [°C]
8.4.03
0,75
331,0 252,0
15.4.03
0,75
22.4.03
58,20
0,43
400,0 222,0
22,70
0,75
409,0 162,0
29.4.03
0,75
5.5.03
[mg/l] [mg/l]
[mg/l]
77,14
Start
0,33
10,3
57,00
Start
37,90
2,04
9,0
13,33
Start
409,0
41,80
0,42
14,9
105,00
Start
0,75
230,0
28,00
0,50
6,9
38,67
Start
13.5.03
0,75
240,0
30,00
0,96
7,0
47,00
Start
21.5.03
0,75
242,0
26,80
0,44
0,10
9,9
44,00
Start
27.5.03
0,75
215,0
22,10
0,39
0,11
9,7
48,00
Start
3.6.03
0,75 17,2 7,6
179,0 108,0
8,00
6,9
55,60
Start
11.6.03
0,75 17,4 7,6
276,0 192,0
98,0
17,30
9,7
41,50
Start
20.6.03
0,75 18,2 7,8
211,0 121,0
64,0
7,96
7,9
55,33
Start
26.6.03
0,75 19,3 7,7
143,0
6,00
Start
0,30 20,1 7,4
97,3
4,00
Unterlast
0,30
99,1
72,4
18,0
0,74
5,00
0,78
7,8
8,00
Unterlast
19,0
0,61
6,00
1,00
7,4
0,64
7,20
1,00
226,8
4.7.03
72,0
0,00
Phase
11,6
1.7.03
50,0
[mg/l]
AFS
8.7.03
298,0
0,30 18,8 7,8
117,0 103,0
10.7.03
305,2
0,30 17,9 7,8
58,0
15.7.03
323,4
0,60 19,4 7,6
78,0
17.7.03
330,9
0,60 20,3 7,6
74,0
24.7.03
357,8
0,60 21,6 7,7
94,5
31.7.03
385,4
0,60 22,0 7,7
84,2
7.8.03
412,0
0,60 22,0 7,7
89,4
13.8.03
435,3
0,60 22,9 7,7
98,7
97,1
3,84
1,73
1,00
18.8.03
455,0
1,05 20,9 7,7
174,7 152,3
28,70
0,32
22.8.03
473,4
1,05
142,0 125,3
25,90
0,58
25.8.03
487,9
1,05
152,0
27.8.03
496,8
1,05 19,5 7,8
230,0 190,0
4.9.03
515,4
0,60 17,9 7,7
81,3
10.9.03
533,8
0,60 18,5 7,7
67,9
17.9.03
555,8
0,60 18,4 7,7
112,7
96,0
23.9.03
574,0
0,60 17,8 7,7
167,0 211,7
94,0
30.9.03
601,9
0,60 15,1 7,6
98,0
90,0
7.10.03
616,8
0,60
7,7
177,0 158,0
41,0
10.10.03
620,6
0,60 14,5 7,7
200,0 170,0
13.10.03
624,0
0,60 13,6 7,8
226,0 200,0
96,0
22.10.03
630,0
0,60 11,2 8,0
328,0 284,0
98,0
23.10.03
27.10.03
62,0
44,0
71,0
1,90
5,60
5,00
Unterlast
8,00
Unterlast
7,20
normalbetrieb
4,5
normalbetrieb
normalbetrieb
83,9
29,0
0,50
8,85
1,50
8,2
28,0
39,50
0,46
14,00
normalbetrieb
8,6
6,80
normalbetrieb
0,00
10,0
30,00
Überlast
0,30
9,5
24,00
Überlast
24,00
Überlast
29,20
Überlast
36,80
normalbetrieb
2,80
normalbetrieb
36,40
normalbetrieb
30,40
normalbetrieb
7,20
normalbetrieb
1,00
8,7
98,0
66,0
22,0
2,30
11,40
0,36
1,03
normalbetrieb
1,00
0,65
7,9
11,0
7,20
1,84
1,00
9,7
10,00
normalbetrieb
11,00
1,11
1,00
9,9
18,00
Stromausfall
14,90
0,00
0,00
10,0
19,00
13 Uhr 7.09
33,20
normalbetrieb
308,3
633,2
0,60 10,7 8,0
340,0 288,0 170,0
normalbetrieb
40,60
0,37
0,00
11,8
8,40
normalbetrieb
Anhang
150
4.11.03
638,4
0,60 11,2 7,9
379,0 320,0 250,0
11.11.03
641,3
0,00 11,8 7,8
244,0
17.11.03
643,8
0,00
73
13,4
AUS
AUS
18.11.03
120,0
649,7
0,60 13,3 7,8
112,0
2.12.03
673,9
0,60 11,7 7,8
107,0
76,0
9.12.03
697,5
0,60
8,9
7,8
120,0 112,0
74,0
16.12.03
720,4
0,60
9,3
7,7
98,6
78,0
23.12.03
743,4
0,60
6,2
7,9
132,0 117,0
98,0
6.1.04
784,9
0,00
5,6
7,9
65,3
65,9
9.1.04
794,2
0,60
7,1
7,7
93,1
83,3
12.1.04
804,0
0,60
8,1
7,9
162,0 137,0
20.1.04
829,9
0,60
7,7
7,8
100,0
27.1.04
852,2
0,60
6,3
7,7
80,0
3.2.04
874,8
0,60
8,9
7,7
82,5
17,4
10.2.04
895,4
0,60
8,3
7,7
69,5
15,7
17.2.04
916,2
0,60
8,6
7,7
93,6
74,1
125,0
78,0
5,24
102,0
75,8
1,20
28,10
7,70
27,30
0,60
0,60
7,6
7,8
93,5
AUS
25.11.03
25.2.04
normalbetrieb
50,0
1,67
16,80
21,60
14,20
4,66
1,82
5,30
4,92
3,80
0,22
40,0
11,4
10,1
26,00
normalbetrieb
10,00
normalbetrieb
14,00
normalbetrieb
10,00
normalbetrieb
11,0
normalbetrieb
10,9
2,00
AUS
5,10
14,90
3,30
11,5
8,00
normalbetrieb
15,80
9,95
6,70
11,0
30,00
normalbetrieb
normalbetrieb
77,2
2.3.04
959,5
16.3.04
1001,2 0,60 10,0 7,7
171,0 125,0
30.3.04
1039,4 0,60 10,7 7,7
115,0
6.4.04
1057,8 0,60 10,1 7,7
126,0 101,0
19.04.4
1092,9 0,60
27.4.04
1114,7 0,60 15,7 7,9
96,8
92,0
183,0 133,0
12,4
28,4
8,82
15,90
5,28
9,5
normalbetrieb
13,00
normalbetrieb
normalbetrieb
4,33
18,70
5,10
8,1
1,20
normalbetrieb
8,9
39,00
normalbetrieb
3,80
9,2
13,20
normalbetrieb
11,10
10,2
28,3
normalbetrieb
24,00
4,70
59,9
10,00
18,90
7,80
5,20
3,82
10,80
5,42
normalbetrieb
9,3
normalbetrieb
12,3
normalbetrieb
72,00
normalbetrieb
Anhang
151
Anhang 8: Ablaufwerte Rotationstauchkörper
Datum
Strom
KW
Q
T
pH CSBh CSBf
m³/d [°C]
BSB5 NH4-N NO3-N
[mg/l]
8.4.03
0,60
85,0
105,0
32,6
16,3
15.4.03
0,60
184,0
101,0
26,8
15,2
22.4.03
0,60
98,0
73,6
29,5
29.4.03
0,60
119,0
5.5.03
0,60
13.5.03
NO2-N
[mg/l]
Pges
AFS
Phase
[mg/l] [mg/l]
9,4
10,0
Start
0,77
9,0
7,2
Start
11,2
0,00
10,0
3,7
Start
24,0
13,9
2,99
12,9
12,5
Start
70,0
17,0
60,0
0,00
9,0
0,0
Start
0,60
80,0
17,7
17,8
1,41
8,7
8,5
Start
21.5.03
0,60
93,0
14,9
17,6
1,50
8,1
6,0
Start
27.5.03
0,60
352,0
17,4
14,9
1,35
11,6
39,0
Start
3.6.03
0,60 21,1 7,8
181,5
86,0
0,1
25,9
0,35
11,1
374,0
Start
11.6.03
0,60 19,0 7,6
179,0
84,0
31,0
15,8
1,23
183,0
Start
20.6.03
0,60 18,0 7,6
170,0
72,0
13,0
11,0
1,23
9,7
59,0
Start
26.6.03
0,60 18,0 7,5
86,0
2,0
Start
0,24 19,7 7,3
55,1
2,0
Unterlast
0,24
82,2
48,2
3,0
0,4
29,7
0,83
7,7
2,0
Unterlast
4,0
0,8
35,1
1,50
8,5
0,0
Unterlast
0,7
27,6
1,50
1,6
Unterlast
7,2
normalbetrieb
0,0
normalbetrieb
2,0
normalbetrieb
0,0
normalbetrieb
2,0
normalbetrieb
1.7.03
70,4
4.7.03
11,0
19,6
8.7.03
73,4
0,24 17,8 7,6
75,0
86,0
10.7.03
74,4
0,24 17,2 7,5
40,0
42,0
15.7.03
76,6
0,48 18,7 7,5
45,0
17.7.03
77,5
0,48 19,7 7,5
46,0
24.7.03
80,6
0,48 21,5 7,6
47,8
31.7.03
83,9
0,48 21,5 7,6
43,0
7.8.03
86,9
0,48 21,9 7,6
43,1
13.8.03
89,6
0,48 23,0 7,6
45,0
45,3
8,0
3,5
22,0
1,30
8,1
0,0
normalbetrieb
18.8.03
91,8
0,84 20,9 7,6
78,3
70,3
48,0
28,7
18,2
3,00
10,0
5,5
Überlast
22.8.03
93,6
0,84
72,5
65,8
0,0
31,5
15,6
3,00
10,2
3,6
Überlast
25.8.03
95,0
0,84
83,0
8,0
Überlast
27.8.03
95,9
0,84 19,1 7,8
87,0
12,0
Überlast
4.9.03
99,5
0,48 17,5 7,5
37,2
1,0
normalbetrieb
10.9.03
102,2
0,48 18,2 7,5
46,3
17.9.03
105,4
0,48 18,1 7,4
46,1
23.9.03
108,0
0,48 19,8 7,7
163,0
30.9.03
111,3
0,48 15,1 7,5
52,0
7.10.03
114,4
0,48
7,6
49,0
55,0
10.10.03
115,4
0,48 14,2 7,6
82,0
81,0
13.10.03
116,8
0,48 13,5 7,7
56,0
61,0
96,0
22.10.03
121,1
0,48 11,7 7,7
74,2
75,7
64,0
27.10.03
123,5
0,48 10,7 7,6
72,7
71,1
96,0
4.11.03
127,3
0,48 11,0 7,8
73,1
71,5
80,0
6,0
49,0
47,3
2,9
6,0
0,3
26,7
28,7
5,00
1,50
10,9
9,4
6,0
72,0
8,0
22,0
5,0
3,00
9,0
6,0
50,5
8,0
10,0
23,5
1,50
10,2
normalbetrieb
22,0
150,0
46,0
normalbetrieb
11,4
0,8
1,00
10,0
50,0
45,0
25,1
normalbetrieb
2,4
normalbetrieb
6,3
26,0
1,00
9,1
2,0
normalbetrieb
17,0
16,5
3,00
9,5
2,0
Stromausfall
11,4
22,7
1,50
8,7
3,0
13 Uhr 7.09
2,0
normalbetrieb
8,4
normalbetrieb
3
normalbetrieb
22,0
24,5
3,00
10,3
Anhang
152
11.11.03
130,7
0,48 12,2 7,7
71,4
17.11.03
133,6
0,48
7,7
90,8
25.11.03
137,5
0,48 14,2 7,6
76,6
2.12.03
140,9
0,48 11,4 7,6
79,0
9.12.03
144,3
0,48
9,1
7,7
78,5
16.12.03
147,7
0,48
9,0
7,7
72,5
23.12.03
151,1
0,48
5,9
7,7
78,0
80,0
6.1.04
158,1
0,00
5,2
8,0
56,7
59,1
9.1.04
159,6
0,48
7,1
7,7
58,2
66,0
12.1.04
161,1
0,48
7,3
7,7
72,1
70,0
20.1.04
165,0
0,48
7,0
7,6
65,7
27.1.04
168,5
0,48
6,5
7,6
84,1
3.2.04
172,0
0,48
8,1
7,8
176,0
10.2.04
175,3
0,48
8,3
7,7
69,0
17.2.04
178,8
0,48
8,2
7,7
58,8
58,4
71,0
49,0
25.2.04
9,8
0,48
70,3
64,0
22,9
21,8
1,75
8,4
84,0
74,2
100,0
18,9
20,7
4,25
9,7
90,0
77,7
130,0
23,0
21,1
4,25
9,8
98,0
92,0
24,8
20,4
3,70
27,8
36,0
normalbetrieb
3,0
normalbetrieb
6,0
normalbetrieb
4,0
normalbetrieb
4,0
normalbetrieb
4,0
normalbetrieb
9,6
normalbetrieb
9,9
2,0
AUS
4,7
27,2
4,16
9,6
6,0
normalbetrieb
9,7
25,4
4,28
9,9
2,0
normalbetrieb
normalbetrieb
83,3
15,8
21,1
21,7
3,73
10,7
0,0
normalbetrieb
63,0
normalbetrieb
9,0
5,6
normalbetrieb
12,7
19,8
4,71
10,6
7,2
0,0
normalbetrieb
7,8
6,0
normalbetrieb
1,2
normalbetrieb
2.3.04
185,8
0,48
7,4
7,7
56,6
57,0
27,8
9,1
28,7
3,90
8,2
16.3.04
192,5
0,48
9,5
7,8
87,8
83,4
35,4
25,9
20,0
4,10
11,4
30.3.04
199,2
0,48 10,1 7,7
74,2
71,4
13,6
6.4.04
202,4
0,48 10,4 7,7
73,0
70,1
19.04.4
208,6
0,48
108,0
34,0
27.4.04
212,3
0,48 14,5 7,6
68,8
68,3
4,0
25,9
34,5
normalbetrieb
19,6
4,10
20,3
20,9
21,2
4,94
normalbetrieb
7,9
normalbetrieb
11,5
normalbetrieb
3,0
normalbetrieb
Anhang
153
Anhang 9: Ablaufwerte vertikale PKA
Datum
Strom
Q
T
KW
[m³]
[°C]
pH CSBh CSBf
BSB5 NH4-N NO3-N
NO2-N
[mg/l]
[mg/l]
29.4.03
0,90
122,0
16,2
47,6
3,02
5.5.03
0,90
65,0
8,4
59,0
0,00
13.5.03
0,90
70,0
3,0
52,0
21.5.03
0,90
67,5
1,2
27.5.03
0,90
83,3
3.6.03
0,90 15,9 7,2
58,0
58,0
11.6.03
0,90 18,8 5,3
70,9
74,6
20.6.03
0,90 18,2 6,7
93,5
93,0
26.6.03
0,90 19,0 6,5
1.7.03
41,6
4.7.03
Pges
AFS
[mg/l] [mg/l]
11
Start
5,8
0
Start
0,65
5,0
4
Start
50,0
0,46
6,4
0
Start
0,4
49,3
0,56
7,7
4
Start
2,3
53,7
0,60
10,1
8
Start
8,0
1,6
53,8
0,67
7,3
3
Start
12,0
1,3
56,8
0,67
6,8
0
Start
46,9
0
Start
0,36 19,6 6,3
61,0
1
Unterlast
0,36
34,0
49,0
6,0
0,0
62,8
0,58
7,8
2
Unterlast
7,0
0,6
48,2
1,50
7,0
0
Unterlast
0,0
58,0
1,00
0
Unterlast
2
normalbetrieb
aus
normalbetrieb
0
normalbetrieb
0
normalbetrieb
0
normalbetrieb
10,0
8.7.03
42,7
0,36 19,0 6,7
44,0
35,0
10.7.03
43,0
0,36 17,1 6,9
82,0
82,0
15.7.03
44,4
0,72 18,7 6,6
35,0
17.7.03
44,8
0,72
aus
24.7.03
47,0
0,72 21,1 6,7
39,0
31.7.03
49,1
0,72 21,2 6,8
36,6
7.8.03
51,2
0,72 21,7 6,6
40,1
13.8.03
53,1
0,72 22,3 6,7
44,1
43,9
9,0
0,7
72,9
0,30
7,5
1
normalbetrieb
18.8.03
55,8
1,26 21,2 6,7
47,5
49,0
13,0
2,0
32,7
1,00
9,0
0
Überlast
22.8.03
58,0
1,26
41,0
42,6
2,5
39,1
1,00
7,7
2
Überlast
25.8.03
59,8
1,26
118,0
48
Überlast
27.8.03
60,9
1,26 19,4 6,8
48,0
6
Überlast
4.9.03
63,7
0,72 17,7 6,8
26,8
1
normalbetrieb
10.9.03
65,7
0,72 18,3 6,7
34,2
4
normalbetrieb
17.9.03
68,0
0,72 17,9 6,7
42,6
1
normalbetrieb
23.9.03
70,0
0,72 17,6 6,9
79,6
13
normalbetrieb
30.9.03
72,4
0,72 14,7 6,9
47,0
2
normalbetrieb
7.10.03
74,7
0,72
7,0
41,5
49,0
10.10.03
75,6
0,72 14,6 7,0
38,0
42,0
13.10.03
76,7
0,70 13,7 6,9
35,0
40,0
5,0
22.10.03
79,8
0,72 11,4 7,0
128,3
110,0
48,0
23.10.03
12,0
aus
39,4
aus
8,0
0,3
aus
55,1
aus
1,00
aus
7,5
9,0
57,0
8,0
6,0
42,4
1,30
8,2
7,0
30,0
16,0
1,9
31,2
1,50
7,4
12,0
83,3
13,0
7,0
1,0
51,2
1,00
9,0
3,6
44,8
1,00
7,2
0
normalbetrieb
1,0
49,5
1,00
7,5
0
Stromausfall
0,7
48,5
1,00
7,4
0
13 Uhr 7.09
10
normalbetrieb
155,6
normalbetrieb
27.10.03
81,6
0,72 11,1 7,1
101,0
92,0
48,0
4.11.03
84,5
0,72 11,0 7,0
159,0
154,0
92,0
11.11.03
87,3
0,72 12,7 7,0
175,0
175,0
88,0
17.11.03
88,5
0,00
AUS
0,00
AUS
25.11.03
33,2
84,2
23,4
5,0
1,00
0,00
9,9
13,9
20
normalbetrieb
26
normalbetrieb
normalbetrieb
Anhang
154
2.12.03
89,6
0,00
9.12.03
93,5
0,72
9,0
7,0
74,2
16.12.03
96,52
0,72
8,8
7,0
55,8
23.12.03
99,93
0,72
5,9
7,1
100
95,3
6.1.04
100,56
0
5,1
7,4
31
35,5
9.1.04
101,01
0,72
7,0
7,0
42
51,6
12.1.04
102,45
0,72
7,1
7,5
174,0
175,0
20.1.04
106,32
0,72
6,6
7,0
128,0
77,6
24,0
11,4
38,2
5,50
5,3
10
46
22
40,5
AUS
18
normalbetrieb
4
normalbetrieb
4,04
11
10
50
normalbetrieb
6,6
14
AUS
8,9
71,2
4,35
4,6
3
normalbetrieb
33,5
20,2
4,61
9,6
30
normalbetrieb
normalbetrieb
27.1.04
AUS
3.2.04
AUS
10.2.04
AUS
17.2.04
111,0
25.2.04
0,72
8,1
6,9
0,72
51,8
58,7
20,2
13,9
63,0
58,0
8,8
22,6
8,80
4,8
0
normalbetrieb
5,0
11
normalbetrieb
1
normalbetrieb
2.3.04
114,6
0,72
7,7
7,0
52,1
52,0
9,1
53,1
6,70
5,4
16.3.04
119,4
0,72
9,0
7,1
109,0
97,4
17,9
21,3
3,30
9,8
30.3.04
125,3
0,72 10,1 7,2
306,0
176,0
6.4.04
130,0
0,72 10,0 7,2
123,0
122,0
normalbetrieb
28
73,2
31,4
19.4.04
27,8
3,73
8,3
normalbetrieb
normalbetrieb
AUS
Anhang
155
Anhang 10: Ablaufwerte horizontale PKA
Datum
Strom
KW
Q
T
pH CSBh CSBf
[m³] [°C]
BSB5 NH4-N NO3-N NO2-N
[mg/l]
0,15
43,7
55,7
1.4.03
0,15
61,0
46,5
8.4.03
0,15
61,0
15.4.03
0,15
22.4.03
0,15
29.4.03
0,15
5.5.03
0,15
89,0
13.5.03
0,15
89,0
31,0
21.5.03
0,15
109,0
27.5.03
0,15
109,0
3.6.03
0,15 17,3 7,5
76,3
67,7
11.6.03
0,15 17,3 5,3
120,0
109,0
20.6.03
0,15 18,3 7,6
147,0
110,0
26.6.03
0,15 17,7 7,7
135,0
0,06 19,7 7,6
104,0
0,06
118,0
70,7
43,0
20,2
10,90
5,5
41,0
13,9
19,80
1,0
9,85
9,56
4.7.03
AFS
20.3.03
1.7.03
Pges
Phase
28,6
17,60
1,6
5,25
14,0
Start 150l/E*d
25,6
22,30
0,0
5,04
10,9
Start 150l/E*d
71,4
28,0
24,00
s
5,48
9,8
Start 150l/E*d
107,0
219,0
21,6
15,70
2,1
5,28
3,1
Start 150l/E*d
72,0
62,0
23,7
15,60
0,0
4,61
5,5
Start 150l/E*d
27,9
5,63
4,8
7,46
24,5
Start 150l/E*d
0,0
aus
aus
Start 150l/E*d
28,00
1,7
2,72
18,5
Start 150l/E*d
26,9
1,52
1,9
3,66
62,0
Start 150l/E*d
17,2
11,00
2,6
2,46
5,2
Start 150l/E*d
17,5
13,90
3,7
3,49
334,0
Start 150l/E*d
49,0
39,0
1,70
4,0
5,42
14,0
Start 150l/E*d
46,0
42,6
4,75
4,2
4,98
31,6
Start 150l/E*d
14,0
Start 150l/E*d
30,7
Unterlast 60 l/E*d
2,43
18,0
Unterlast 60 l/E*d
3,0
1,24
20,0
Unterlast 60 l/E*d
1,5
0,00
17,6
Unterlast 60 l/E*d
17,6
normalbetrieb 120l/E*d
28,0
28,0
90,0
8.7.03
9,61
0,06 17,8 7,9
114,0
107,0
10.7.03
9,65
0,06 16,9 7,7
147,0
152,0
15.7.03
9,70
0,12 17,0 7,9
94,0
17.7.03
9,75
0,12 18,8 7,8
101,0
24.7.03
9,90
0,12 18,8 7,9
94,4
31.7.03
10,00
0,12 19,8 7,9
84,8
7.8.03
10,10
0,12 21,0 7,7
100,3
13.8.03
10,18
0,12 20,9 7,5
109,7
103,7
18.8.03
10,30
0,21 19,8 7,7
102,0
22.8.03
10,40
0,21
87,0
25.8.03
10,50
0,21
104,0
27.8.03
10,50
0,21 18,4 7,9
76,0
4.9.03
10,70
0,12 17,5 7,5
58,2
10.9.03
10,78
0,12 18,0 7,4
62,5
17.9.03
10,90
0,12 17,7 7,5
77,3
23.9.03
11,00
0,12 17,2 7,6
127,0
30.9.03
11,10
0,12 15,7 7,4
75,0
7.10.03
11,20
0,12
7,5
70,0
70,0
10.10.03
11,27
0,12 14,6 7,4
70,0
75,0
13.10.03
11,38
0,12 14,0 7,4
77,0
88,0
96,0
22.10.03
11,48
0,12 12,8 7,5
66,4
72,4
100,0
27.10.03
11,58
0,12 11,5 7,5
69,8
71,2
60,0
34,0
106,0
1,0
5,46
4,4
2,51
56,0
81,8
47,0
20,4
1,0
2,42
1,5
2,59
31,0
32,0
23,0
1,0
11,10
3,0
4,48
15,6
91,6
1,0
3,67
1,5
2,58
17,5
Überlast
83,6
1,2
5,11
1,5
3,53
21,6
Überlast
16,0
Überlast
6,4
Überlast
6,8
10,0
76,0
23,6
4,11
1,0
3,50
30,0
70,1
26,0
16,0
3,23
1,0
1,28
82,0
117,0
88,0
22,0
11,90
2,0
2,35
41,0
98,0
50,0
18,8
21,00
1,5
2,75
2,0
19,0
25,10
3,0
3,00
2,0
Stromausfall
19,4
17,30
3,0
3,88
2,0
Stromausfall
3,2
4,4
20,3
19,90
3,0
4,75
Anhang
156
4.11.03
11,70
0,12 11,4 7,5
67,9
73,3
20,0
11.11.03
11,85
0,12 12,2 7,5
75,6
75,9
30,0
17.11.03
11,97
0,12 10,5 7,5
79,4
25.11.03
12,09
0,12 14,8 7,7
61,6
2.12.03
12,25
0,12 11,6 7,6
65,8
9.12.03
12,39
0,12 10,0 7,6
60,9
16.12.03
12,48
0,12 9,80 7,6
53,4
23.12.03
12,67
0,12 7,10 7,5
61,8
53,7
6.1.04
12,69
0,00 5,10 7,8
31,3
43,1
9.1.04
12,69
0,12 5,90 7,6
24,0
37,7
12.1.04
12,75
0,12 7,70 7,9
55,4
56,5
20.1.04
12,93
0,12 7,10 7,8
50,1
27.1.04
13,05
0,12
6,0
7,7
45,0
3.2.04
13,29
0,12
8,5
7,4
50,6
21,3
10.2.04
13,47
0,12
8,5
7,6
43,2
4,5
17.2.04
13,62
0,12
8,4
7,4
49,0
55,0
42,0
50,0
25.2.04
0,12
8,6
7
31,3
27,80
1,3
5,86
26,0
57,9
54,0
18,9
9,94
3,6
5,96
90,0
64,7
98,0
28,3
13,90
4,4
5,39
98,0
100,0
23,6
16,0
8,0
5,0
16,0
4,0
25,0
4,6
1,0
AUS
6,1
27,5
3,9
3,6
1,0
10,5
20,4
3,6
3,5
4,0
57,5
7,3
13,0
17,2
20,30
3,5
5,60
0,0
4,0
12,8
21,80
3,6
11,0
2,96
6,8
3,00
6,0
0,0
13,77
0,12
8,0
36,7
37,4
15,2
0,7
41,20
3,5
3,00
16.3.04
13,98
0,12 10,1 7,6
44,4
48,5
33,4
2,9
38,50
3,8
3,80
30.3.04
14,46
0,12 10,7 7,9
40,7
49,0
14,7
6.4.04
14,77
0,12
44,1
49,5
3,9
7,7
19.4.04
15,40
0,12
80,0
32,0
25,5
4,2
27.4.04
15,70
0,12 15,3 7,7
38,1
37,3
7,8
1,0
2.3.04
9,8
3,9
9,9
4,0
4,0
39,00
31,60
3,4
2,6
3,90
9,40
6,0
Anhang
157
Anhang 11: Vergleich der BSB5-Messungen mit OxiTop und OxiTop-Controller
200
190
BSB5 -Konzentration [mg/l]
180
BSB5 OXI
160
BSB5 Controller
150
140
120
100
100
80
60
60
40
20
20
0
1
2
3
Tag
16,9
14,1
8,4
2,8
0
0
4
5
6
Anhang
158
Anhang 12: Vergleich der gemessenen und der nach der Van´t Hoff-Arrhenius-Gleichung berechneten
Abbauleistungen
Abbau CSBh [g/m³*d]
700,0
600,0
500,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau CSBh
Abbildung A 1: Vergleich der gemessenen und der nach der Van´t Hoff-Arrhenius-Gleichung
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, SBR-Anlage
Abbau BSB5[g/m³*d]
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau BSB5
berechneten Flächenabbauleistungen für BSB5, SBR-Anlage
Anhang
159
Abbau NH4-N[g/m³*d]
80,0
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau CSBh
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, SBR-Anlage
500,0
450,0
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau CSBh
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, Tropfkörper
Anhang
160
Abbau BSB5[g/m²*d]
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau BSB5
berechneten Flächenabbauleistungen für BSB5, Tropfkörper
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau NH4-N
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, Tropfkörper
Anhang
161
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau CSBh
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, RTK
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
c
1,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau BSB5
berechnet nach CHEUNG
berechneten Flächenabbauleistungen für BSB5, RTK
Anhang
162
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau NH4-N
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, RTK
Abbau CSB [g/m²*d]
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
0
5
10
15
20
25
Temperatur [°C]
Abbau CSB
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, vert. PKA
Anhang
163
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0
5
10
15
20
25
Temperatur [°C]
Abbau BSB5
berechneten Flächenabbauleistungen für BSB5, vert. PKA
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0
5
10
15
20
25
Temperatur [°C]
Abbau NH4-N
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, vert. PKA
Anhang
164
Abbau CSB [g/m²*d]
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Temperatur [°C]
Abbau CSB
berechneten Flächenabbauleistungen für CSB, hor. PKA
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
Temperatur [°C]
Abbau BSB5
berechneten Flächenabbauleistungen für BSB5, hor. PKA
Anhang
165
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
Temperatur [°C]
Abbau NH4-N
berechneten Flächenabbauleistungen für NH4-N, hor. PKA
Anhang
166
Anhang 13: Untersuchte KKA von Müller 1991
Reinigungsverfahren
Belebung
Belebung
Tropfkörper
Anschlussgröße
(EW)
tatsächlich
Anschluss (EW)
Typ A
1)
2)
10
5
30
4-50
3)
4)
Typ B 1)
2)
3)
4)
5)
50
30
50
50
12
16
4
10-20
30
10+30
3+50
6+5
27/8h
4-30
Typ C 1)
2)
3)
4)
5)
10
10
26
50
ca. 50
6
10
20
4+50
17+20
20
10
32+10
12
50
6
9
20-25
10
21
4
9
Kombination
Typ D1)
Belebung/Teich
Kombination
Typ E 1)
Belebung/Pflanzen
2)
Pflanzenkläranlage Typ F 1)
2)
3)
Bemerkungen
Einzelanwesen
Einzelanwesen/
Weinbau mit
Gutsausschank
Bundeswehrdepot
Autobahnmeisterei
Schulungszentrum
Gaststätte
Staatsweingut
Wasserwerk
Forsthaus m.
Straußwirtschaft
Obstgut
Einzelanwesen
Sand- Kieswerk
Gaststätte
Hof m.
Ferienwohnungen
Staatsdomäne
Montagefirma
Baumschule
Ehem. Gaststätte
6:
00
-7
7: :30
30
-9
:0
9:
0
00
10 10:3
:3
0- 0
12 12:
0
:0
0- 0
13
13
:3
:3
0
015 15:
0
:0
0- 0
16
16
:3
:3
0
01
8
18
:0 :00
019
19
:3
:3
0
021
21
:0
:0
0
02
2:
22
3
:3
0- 0
24
:0
0
CSB- Ablaufkonzentration [mg/l]
Zeit [hh:mm]
4:
2:
00
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
-6
:0
0
:0
-4
:0
-2
024
022
020
018
016
014
012
:0
0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
-8
:0
10
00
00
-
24
22
20
18
16
14
12
10
8:
6:
6:
00
8: 8:00
00
10 10: 0
:0
0- 0
12
12
:0
:0
0
01
4:
14
0
:0
0- 0
16
16
:0
:0
0
01
8:
18
0
:0
0- 0
20
20
:0
:0
0
02
2
22
:0 :00
024
:0
24
0
:0
02:
00
2:
00
-4
4: :00
00
-6
:0
0
Anhang
167
Anhang 14: Vergleich der MP und der SP beim Festbett
120
110
100
90
80
70
60
24 h MP
SP
Zeit [hh:mm]
Anhang 15: Vergleich der MP und der SP beim Tropfkörper
105
100
95
90
24 h MP
85
SP
80
75
70
Zeit [hh:mm]
Anhang 16: Vergleich der MP und der SP beim Scheibentauchkörper
70
65
60
24 h MP
55
SP
50
6:
00
-7
:3
0
7:
30
-9
:0
9:
0
00
-1
0
:3
10
0
:3
012
:0
12
0
:0
013
:3
13
0
:3
015
:0
15
0
:0
016
:3
16
0
:3
018
:0
18
0
:0
019
:3
19
0
:3
021
:0
21
0
:0
022
:3
22
0
:3
024
:0
0
6:
00
-7
:3
0
7:
30
-9
:0
0
9:
00
-1
0:
30
10
:3
012
:0
12
0
:0
013
:3
13
0
:3
015
:0
15
0
:0
016
:3
16
0
:3
018
:0
18
0
:0
019
:3
19
0
:3
021
:0
21
0
:0
022
:3
22
0
:3
024
:0
0
Anhang
168
Anhang 17: Vergleich der MP und der SP bei der vertikal durchströmten Pflanzenkläranlage
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
24 h MP
SP
Zeit [hh:mm]
Anhang 18: Vergleich der MP und der SP bei der horizontal durchströmten Pflanzenkläranlage
50,0
48,0
46,0
44,0
42,0
40,0
38,0
36,0
34,0
32,0
30,0
24 h MP
SP
Zeit [hh:mm]

Untersuchungen zum Vergleich von - Kleinkläranlagen

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