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Funktionsweise und Perspektive
von Schilfkläranlagen
(reed bed
treatment systems, constructed wetlands for wastewater treatment)
Kurzfassung
des Referats von M.
Blumberg
auf dem Fachseminar in Glücksburg,
Schleswig-Holstein am 25.März 1997:
"Kostengünstige
Verfahren
dezentraler Abwasserreinigung"
Veranstalter:
artefact
e.V., Zentrum für angepaßte Technologie und
Internationale Entwicklungszusammenarbeit, Bremsbergallee 35, 24960
Glücksburg.
M.Blumberg -Referat: Funktionsweise und
Perspektiven von Schilfkläranlagen, Glücksburg 1997
Der
hier besprochene Typus einer naturnahen Abwasserentsorgung basiert auf
folgenden Wirkungsmechanismen:
1. Mikroorganismen
Vor
allem Bakterien, die in einem mannigfachen Artenspektrum in jedem
Oberboden in hoher Individuendichte vorhanden sind, bauen organische
Schmutzstoffe unterschiedlichster Art zu Kohlendioxid und Wasser ab.
Stickstoff wird gasförmig freigesetzt (Denitrifikation).
1.
Boden
Die mineralischen und organischen Bestandteile des Bodens
binden
chemisch und physikalisch Gift-und Nährstoffe (z.B.
Schwermetalle und Phosphate).
2. Sumpfpflanzen
Das Schilf erhält mit seinem
ausgedehnten Wurzel-und Rhizomsystem die Wasserdurchlässigkeit
des
Bodens und führt über spezielle Luftleitgewebe
Sauerstoff in den
wassergesättigten Untergrund.
Schilfkläranlagen
werden daher wie folgt definiert:
Ein natürlich
gewachsener Boden oder ein anthropogen durch Mischung erstelltes
Füllsubstrat wird von Abwasser durchsickert und bei dieser
Passage vor
allem durch Bakterien, aber auch auf physikalisch-chemischen Wege
gereinigt. In den abgedichteten durchschnittlich 50 cm tiefen Becken
wachsen Sumpfpflanzen.
Schemaskizze
zum Schilfklärverfahren, Variante mit horizontalem
Fließvektor
Die
vielen unterschiedlichen Varianten dieser sogenannten
"Pflanzenkläranlagen" haben jeweils auch eigene Namen, von
denen bisher
keiner umfassend die zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen wiedergibt.
Der hier bevorzugte Begriff "Schilfkläranlagen" erscheint
trotz
unvermeidlicher Schwächen noch am ehesten geeignet, da Schilf
einerseits im Volksmund als Sammelbegriff für verschiedenste
Helophytenspezies (= Sumpfpflanzen) gebraucht wird, andererseits die
namensgebene Gattung Phragmites (Schilfrohr) vorzugsweise meint. Diese
kosmopolitisch verbreitete Art (P. communis synonym australis) ist auch
weltweit der überwiegend eingesetzte Limnophyt in solchen
Klärsystemen.
Dieser
Gruppe von Abwasserentsorgungssystemen einen pflanzenbezogenen Namen zu
geben erscheint auch deshalb angemessen, da das Rohrschilf (Phragmites
communis) das optisch
bei weitem dominierende Merkmal ist. Der Wirkung nach ist die
Vegetation (Röhricht) dagegen nicht die Komponente mit der
wichtigsten
Reinigungsfunktion in diesem naturnahen Entsorgungskonzept. Die
überragende Leistungsfunktion kommt vielmehr innerhalb der
gesamten
schmutzstoffabbauenden Mikroflora und -fauna den Bakterien zu.
Die
in der einschlägigen Literatur verbreiteten systematischen
Untergliederungen der verschiedenen Bauvarianten lassen sich wie folgt
vereinfachen:
Bei Schilfkläranlagen handelt es sich
um
Landbehandlungsverfahren, im Unterschied zu mehr oder weniger
üppig
bewachsenen Systemen mit freiem Wasserkörper (Abwasserteiche).
Es
werden unterschiedlichste Befüllungssubstrate eingesetzt, z.B.
Oberböden in nahezu allen Variationen (lehmig, schluffig,
sandig),
ferner nichtbindige grobkörnige Materialien wie Schotter, Kies
und
Sand, mit oder ohne Zumischung von phosphatfällungswirksamen
Beistoffen
(z.B. Ca, Mg, Fe, Al). Die jeweilige Auswahl oder Mischung des
Füllsubstrats obliegt dem fachlich auf diesem Gebiet
spezialisierten
planenden Ingenieur und ist abhängig von hydraulischen
Erfordernissen
und dem jeweiligen projektspezifischen Reinigungsziel.
Es
bestehen Unterschiede hinsichtlich der Transportrichtung des Abwassers
(horizontal, vertikal, diagonal) und im Beschickungsrhythmus mit
Abwasser (permanent oder intermittierend). Die meisten
Verfahrensvarianten arbeiten mit mechanischer Vorklärung
(Mehrkammergruben, Absetzteiche oder -becken, Emscherbrunnen oder
ähnlichem); einige Verfahren werden als integrierte
Schlamm-Abwasserentsorgung betrieben, d.h. ohne mechanische
Vorklärung.
Die
in Europa meist genutzte Sumpfpflanzenart ist das gemeine Rohrschilf
(Phragmites communis), doch werden auch andere Spezies (z.B. Binsen und
Rohrkolbenarten) eingesetzt. Überwiegend wird der
Sumpfpflanzenbestand
nicht geerntet. Das weltweite Einsatzspektrum dieses relativ jungen
Kläranlagentypus hat sich neben der Behandlung kommunalen
Abwassers
auch auf eine Vielzahl gewerblich-industrieller Abwässer
ausgedehnt. Es
werden laufend neuere Anwendungsbereiche erschlossen.
Administrative
Rahmenbedingungen
in Deutschland
Obwohl
Sumpfpflanzenkläranlagen eine deutsche Entwicklung der
siebziger Jahre
darstellen (Seidel), werden sie seit einigen Jahren mit
höheren
Stückzahlen in anderen europäischen und
außereuropäischen Ländern
verstärkt eingesetzt.
Auch hinsichtlich der
wissenschaftlichen
Weiterentwicklung gehen die maßgeblichen Impulse inzwischen
vom Ausland
aus, wo diese innovative Ökotechnik einen geradezu
stürmischen Verlauf
nimmt.
Derzeit werden sogenannte
"Pflanzenkläranlagen"
überwiegend bis zur Anschlußgröße
von 1000 Einwohnergleichwerten
zugelassen (Baden-Württemberg, Brandenburg, Niedersachsen,
Bayern). Die
Anwendung dieses Abwasserreinigungsverfahrens hat in jüngster
Zeit
stark zugenommen. So gibt es laut einer neueren Umfrage (1996) bereits
über 3.000 Anlagen allein in Niedersachsen.
Neben
diesem
Primäreinsatzzweck als Hauptklärstufe gewinnen
zunehmend weitere
Anwendungen in Deutschland an Bedeutung: Röhrichtbiotope als
Behandlungsstufe an Mischwasserüberläufen anstatt
bisher üblicher
Regenüberlaufbecken aus Beton und als Schönungsstufe
hinter vorhandenen
älteren konventionellen Kläranlagen anstelle von
Schönungsteichen.
Auch
die Klärschlammvererdung in schilfbepflanzten Trockenbeeten
wird
nunmehr zunehmend auch in Großanlagen mit
Anschlußgrößen von mehreren
10.000 Einwohnergleichwerten praktiziert.
Die
letztgenannten
Anwendungen werden anhand einer vom Verfasser geplanten und im Bau
befindlichen Anlage im Landkreis Peine für 3.000
Einwohnergleichwerte
als registriertes Projekt der Weltausstellung EXPO 2000
präsentiert.
Ausblick
Die
vielen hundert Forschungs-und Beispielsprojekte, die im Gesamtbereich
sogenannter "Pflanzenkläranlagen" weltweit inzwischen
existieren, haben
eine breite wissenschaftliche Basis dafür gelegt,
daß
Abwasserreinigungs-ansprüche, wie sie an Kläranlagen
mit bis zu 10.000
angeschlossenen Einwohnern üblicherweise gestellt werden
(Rahmen-AbwasserVwV 1992), durch diese naturnahe
Kläranlagenvariante
erfüllt werden können.
Der geradezu stürmische
Fortschritt auf
diesem Gebiet dokumentiert sich augenfällig durch die
Tatsache, daß
internationale wissenschaftliche Symposien zu diesem Thema mittlerweile
jährlich stattfinden, um die stark anwachsende Flut der
Erkenntnisse
darzustellen. So steigen die erfolgreichen Anwendungen auch
für
unterschiedlichste Gewerbe-und Industrieabwässer laufend.
In
Hinblick auf die gesetzlich fixierten Reinigungsanforderungen
für
ländliche Gemeinden sowie für Bauernhöfe und
Campingplätze, für
abgelegene Häuser und Häusergruppen (Weiler),
Truppenübungsplätze und
touristische Einrichtungen haben diese naturnahen und
ökologisch
wertvollen grünen Entsorgungsflächen sogar
Vorzüge, die mit
konventioneller Klärtechnik nicht oder nur mittels
großem technischen
und finanziellen Aufwand erreichbar sind.
Aufgrund
der
mehrtägigen Aufenthaltszeit des Abwassers im Bodensubstrat
puffern sie
Zulaufschwankungen der Menge und Konzentration des Schmutzwassers, die
für die genannten Anwendungsfälle typisch sind, sehr
gut ab.
Pflanzenkläranlagen
leisten mindestens gleichviel wie herkömmliche
Abwasserreinigungssysteme, mit geringerem Unterhaltungsaufwand und
wesentlich längerer Lebensbetriebszeit bei gleichzeitigen
landschafts-und gartenästhetischen, sowie
ökologischen Vorzügen
(Insekten-und Vogelhabitat), die den technischen
Kläranlagenausführungen völlig fehlen.
 Pflanzenkläranlage
Gadenstedt
Optimierung einer Tropfkörperanlage für
kommunales Abwasser mit Hilfe einer Pflanzenkläranlage
Funktionsbeschreibung
Schilfklärverfahren Pflanzenkläranlage
Funktionsweise
und Perspektiven
von Schilfkläranlagen
Untersuchungsergebnisse
zur Substratdurchwurzelung von
Phragmites communis (syn.
australis) in Schilfkläranlagen
und daraus ableitbare
abwasserhydraulische Konsequenzen"
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