Gegenstand des folgenden, etwas längeren Beitrages ist die Erläuterung der Funktion einer Kleinkläranlage, welche das Abwasser mittels Belebtschlamm reinigt.

Anregung für diese Seite waren zahlreiche Anfragen zu dem Thema und auch ein Gutachten über eine Kleinkläranlage, die in diesem bekannten Fall unzuverlässig funktionierte. Die Ursache für das Versagen dieser Anlage lag in der mangelhaften Kontrolle und Regelung der Belebtschlammkonzentration.

Dazu einige Erklärungen, die eher für den Laien verständlich sein sollen, als dass sie dem Anspruch einer Vollständigkeit genügen. Es kann ggf. erforderlich sein, den Text zweimal zu lesen, weil manche Begriffe oder Zusammenhänge erst im Laufe des Textes zu verstehen sind oder an anderer Stelle erläutert werden.

Siehe auch: Definitionen ausgewählter Fachtermini
Hinweise im Kommentarbereich werden gern bei der Überarbeitung des Textes berücksichtigt.

Inhaltsverzeichnis

1. Anlagenteile einer Kleinkläranlage mit Belebtschlamm
2. Die Vorreinigung
3. Der biologische Abbau produziert selbst Abprodukte – den Überschussschlamm
4. Belebtschlamm übernimmt die biologische Reinigung
5. Die biologische Reinigung des Abwassers ist komplex.
6. Die Technologie
7. Die Funktion der Nachklärung
8. Technische Variante einer Belebtschlammkläranlage
9. Der Rücklaufschlamm
10. Der Überschussschlamm
11. Störfall Nachklärbecken
12. Die Steuerung der Überschussschlammentnahme
13. Indirekte Messung der Biomassekonzentration
14. Fallbeispiel einer ungenügenden Steuerung der Überschussschlammentnahme
15. Schlammvolumen zur Biomassekonzentrationssteuerung im Belebungsbecken
16. Überschreitung eines Überwachungswertes
17. Guter Rat ist teuer
18. Ein Rat für einen Freund…

1. Anlagenteile einer Kleinkläranlage mit Belebtschlamm

Eine Belebtschlammkleinkläranlage besteht – sofern es keine SBR-Anlage ist – aus:

  • einer Vorklärung mit Schlammspeicher,
  • einem Belebungsbecken und
  • einem Nachklärbecken.

Bei einer sog. SBR-Anlage wird der Belebtschlamm vom Abwasser im Belebungsbecken und nicht in einem zusätzlichen Nachklärbecken getrennt. Dies erfordert eine besondere Automatik der Abwasserbehandlung. Über die Vor- und Nachteile gibt es unterschiedliche Auffassungen. Siehe auch das Kapitel: „Technische Variante einer Belebtschlammkläranlage

Zudem ist zu beachten, dass die Vor- und Nachteile auch von den konkreten Situationen vor Ort abhängig sind.

2. Die Vorreinigung

Bevor das Abwasser in das Belebungsbecken gelangt, wird es in der Regel in einer Vorklärung vorbehandelt.

Ziel ist es dabei Rechengut, aufschwimmbare Stoffe und sog. absetzbaren Vorklärschlamm (Fäkalschlamm) zurückzuhalten. Vorklärschlamm sind absetzbare Stoffe im Abwasser, die sich innerhalb von 0,5…1 h Verweilzeit im Vorklärbecken absetzen und regelmäßig entfernt werden müssen.

Bei einer Kleinkläranlage fault der Schlamm je nach Größe der gegebenen Verweilzeit mehr oder weniger umfänglich aus und wird durch Fäkalienfahrzeuge regelmäßig abgesaugt.

In die Vorklärung der Kleinkläranlage gelangt im Falle einer aeroben Abwasserbehandlung außerdem der Überschussschlamm aus der Biologie.

Oft schaltet man dem Belebtschlammverfahren eine mechanische Vorreinigung nach DIN 4261-1 vor. Besser – aber auch teurer – wäre natürlich die Nutzung eines Emscherbrunnens.

Bei der mechanischen Vorreinigung nach DIN 4261-1 wird ferner unterschieden in Mehrkammergruben und in Mehrkammer-Ausfaul-Gruben. Mehrkammer-Ausfaul-Gruben sind größer, teurer und erlauben aufgrund ihrer Größe je nach dem eine Schlammabfuhr erst nach 5 Jahren. Dabei reduziert sich die abzufahrende Schlammmenge und meist auch der BSB5 dramatisch. Diese Zusammenhänge sind allerdings heute weniger bekannt oder werden kaum beachtet. Ein Indiz dafür sind mitunter Auflagen, den Fäkalschlamm jährlich und/oder unabhängig von der Notwendigkeit abfahren zu müssen.

Damit wird in diesen Fällen bei den Kleinkläranlagenbetreibern Effizienz verhindert.

3. Der biologische Abbau produziert selbst Abprodukte – den Überschussschlamm.

In das Vorklärbecken wird zudem auch Überschussschlamm aus dem Belebungsbecken gefördert.

Überschussschlamm ist jener Teil des Belebtschlammes im Belebungsbecken, der sich im Ergebnis der Umwandlung der Abwasserinhaltsstoffe in Biomasse gebildet hat, nun zusätzlich im Belebungsbecken verweilt und ein Anwachsen der Biomasse im Belebungsbecken über ein bestimmtes Maß hinaus verursacht.

Das „bestimmte Maß“ bestimmt die Leistungsfähigkeit der Nachklärung und selten auch die der Belüftung.

4. Belebtschlamm übernimmt die biologische Reinigung

Belebtschlamm ist lebendig. Er besteht hauptsächlich aus aktiver Biomasse, die schwebend in einer sog. Belebtschlammkläranlage die biologische Reinigung übernimmt und mit Sauerstoff zu beatmen und mit Nährstoffen (Abwasserinhaltsstoffe) zu ernähren ist.

Man beachte die augenscheinlich sichtbaren Belebtschlammflocken.

Zu erkennen sind in diesem Foto die Belebtschlammflocken (Makroflocken).  Das Foto entstand auf einer größeren Kläranlage.

Belebtschlamm sollte eine braune bis rotbraune Farbe aufweisen. Die rote Farbe ist Ergebnis der Oxidation des farblosen zweiwertigen Eisenoxids (FeO) zum dreiwertigen rostbraunen Eisenoxid (Fe2O3) und ist zugleich wichtiges Indiz für eine ausreichende Sauerstoffversorgung (siehe Foto). Im Falle des Fotos wird die Farbgebung außerdem durch die Phosphorfällung mit Eisenchlorid unterstützt.

Belebtschlamm bildet sich in der Regel ohne weiteres allein durch die Belüftung des Abwassers mit Luftsauerstoff innerhalb einiger Wochen allein durch die Bakterien im zulaufenden Abwasser und aus der Natur (Luft, Boden).

Die Bakterien bilden mit den partikulären Abwasserinhaltsstoffen (Schwebestoffe) einen Dünnschlamm, der Belebtschlamm genannt wird.

Den Schlamm darf man sich nicht als zähen dicken Schlamm vorstellen. In seiner Zähigkeit unterscheidet er sich augenscheinlich nicht von Wasser. Er ist viel dünner als Milch. Kuhmilch hat z. B. ca. 140 g Trockenmasse/l und die übliche Belebtschlammkonzentration liegt etwa zwischen 3…6 g/l.

Je nach Alter des Belebtschlammes findet man in ihm entweder nur Bakterien oder auch Bakterienfresser (Infusorien) bis hin zu Kleinkrebsen (z. B. Wasserflöhe).

Das Bakterienalter ist der Quotient aus der Belebtschlammtrockenmasse im Belebungsbecken und aus der Belebtschlammtrockenmasse, die als Überschussschlamm mehr oder weniger regelmäßig entfernt wird bzw. zu entfernen ist.

Die Ursache der Vielfalt in manchem Belebtschlamm besteht darin, dass höherentwickelte Mikroorganismen eben mehr Zeit zur Vermehrung benötigen (alter Schlamm) als beispielsweise einzellige Bakterien.

Finden sich im Belebtschlamm auch genug Bakterienfresser, so ist eine Voraussetzung für einen klaren Ablauf erfüllt.

5. Die biologische Reinigung des Abwassers ist komplex.

Die biologische Reinigung des Abwassers ist also ein hochkomplexer Prozess:

  • biologisch (beteiligt sind Lebewesen)
  • biochemisch (einige Abwasserinhaltsstoffe werden durch den Bau- und Betriebsstoffwechsel biochemisch umgewandelt)
  • chemisch (z. B. Umwandlung der gleichnamigen Polarität eines Teils der Kolloide durch die elektrische Ladung der Bakterienoberfläche, so dass sich Mikroflocken bilden können, auch chemische Oxidation, z. B. des Eisens oder des Schwefels)
  • physikalisch (Bildung von Makroflocken aus Mikroflocken, die dann in turbulenzarmen Zonen und in gesonderten Becken oder Verfahrensabschnitten sedimentieren können – Absetzen des Belebtschlammes)

6. Die Technologie einer Kleinkläranlage nach dem Belebtschlammverfahren

Im Belebungsbecken ist Turbulenz erforderlich, damit es zu keiner Belebtschlammsedimentation am Boden des Belebungsbeckens kommt.  Außerdem sorgt die Turbulenz für eine Verteilung des gelösten Sauerstoffes.

In der Nachklärung sind dagegen Turbulenzen unerwünscht. Sie dient der Trennung des gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm und der Rückführung des Belebtschlammes (Rücklaufschlamm) in das Belebungsbecken sowie der Auskreisung des überschüssigen Schlammes (Überschussschlamm).

Zum Verständnis des Verfahrens der biologischen Abwasserbehandlung mittels Belebtschlamm ein Schema:

Technologieschema einer Belebtschlamm-Kleinkläranlage

Technologieschema einer Belebtschlamm-Kleinkläranlage

Das Abwasser gelangt also zunächst in das Belebungsbecken und wird hier mit dem Belebtschlamm (Mikroorganismen und bereits geflockte Abwasserinhaltsstoffe) vermischt. Dabei kommt es zur Mikroflockung und zum Abbau der Abwasserinhaltsstoffe.

7. Die Funktion der Nachklärung

In einer normal belasteten Kleinkläranlage ist es nun so, dass der Zuwachs an Belebtschlamm geringer ist, als jener Teil des Belebtschlammes, der aus dem Belebungsbecken durch den Abwasserdurchlauf herausgespült wird.

Damit kommt es zu einer Verdünnung des Belebtschlammes und zu einer Senkung der Reinigungsleistung.

Um dies zu verhindern, hat man die Nachklärung erfunden.

Eine Aufgabe dieser Anlagenstufe besteht in der Trennung des gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm und in der Rückführung des sedimentierten Belebtschlammes.

  1. Hier gilt, je größer die Belebtschlammkonzentration ist, desto länger dauert die Trennung des Abwassers vom Belebtschlamm. Damit ist das Maximum der Steuergröße bekannt.
  2. Das Minimum ist jene Minimalkonzentration, bei der der biologische Abbau wegen einer zu geringen Konzentration der Biomasse ungenügend ist und es aus diesem Grund zu Überwachungswertüberschreitungen kommt.

Der Belebtschlamm lagert sich am Beckenboden der Nachklärung ab, wird dort meist regelmäßig abgepumpt, während das gereinigte Abwasser die Nachklärung meist über eine Zahnschwelle verlässt (siehe hierzu das obige Schema).

Unterbleibt das regelmäßige Zurückpumpen und die hinreichende Überschussschlammentnahme, dann steigt im Nachklärbecken das Schlammvolumen und der Schlammspiegel erreicht irgendwann den Ablauf und wird in das Gewässer gespült.

Die Konsequenzen:

  • Überwachungswertüberschreitungen in erheblicher Höhe.
  • kein Belebtschlamm im Belebungsbecken, also keine biologische Abwasserreinigung
  • Straftatbestand der unerlaubten Gewässerverschmutzung

8. Technische Variante einer Belebtschlammkläranlage

Bei einer Kleinkläranlage, die mit Belebtschlamm arbeitet, werden demzufolge also (ein) Belebungsbecken und ein Nachklärbecken benötigt.

In das Belebungsbecken wird mittels technischem Verfahren Luftsauerstoff eingetragen und es herrscht deshalb auch eine Turbulenz (meist als Folge des Sauerstoffeintrages), die die Sedimentation des Belebtschlammes in diesem Becken verhindert.

Das Nachklärbecken ist in der Regel der Belebung nachgeschaltet.

Es gibt aber auch Verfahren – SBR – in dem der Belebtschlamm zeitlich versetzt im Belebungsbecken sedimentiert. (SBR = sequencing batch reactor, also keine kontinuierliche Abwasserbehandlung in einem Becken, dem Reaktor, sondern Behandlung in Chargen, also in Produktionseinheiten und in Zeitabschnitten)

Diese Verfahren wurden früher Einbeckenkläranlagen genannt. Wer sich zu dem SBR-Thema tiefschürfend weiterbilden möchte, dem sei die Seite sequencing batch reactor [SBR] empfohlen.

9. Der Rücklaufschlamm

Rücklaufschlamm ist jener Schlamm, der regelmäßig in das Belebungsbecken zurückgepumpt wird, um

  • die Biomassekonzentration im Belebungsbecken in einer für den biologischen Abbau notwendigen Höhe zu halten und um
  • eine Verschlammung der Nachklärung zu verhindern

Konsequenzen wie im Gliederungspunkt 7. Die Funktion der Nachklärung.

Die Erfindung des Rücklaufschlammes war also genial.

10. Der Überschussschlamm

Beim biologischen Abbau entsteht ständig neuer Bioschlamm. Die Schlammmenge, die für den biologischen Abbau nicht gebraucht wird und überschüssig ist, wird Überschussschlamm genannt.

Er ist aus dem System gesteuert und kontrolliert zu entfernen.

Das Maß der Entfernung muss bei der Kleinkläranlage meist durch Erfahrung und Beobachtung bestimmt werden.

Zudem gibt es noch einen weiteren Aspekt: Das Schlammwachstum ist abhängig von der Zulauffracht und die wiederum von der Anwesenheit der Personen, für die die Belebtschlammkläranlage errichtet wurde.

Ein Rückgang der Belastung kann zu einer Selbstverzehrung des Belebtschlammes führen (Autolyse).

Ich durfte vor Jahren mal eine unterlastete kleine Kläranlage für einen Ortsteil von Döbeln (Sachsen) betreiben.  Dort war es so, dass in der Anlage bei ausgezeichneten Ablaufwerten über ein halbes Jahr lang überhaupt kein Überschussschlamm beseitigt werden musste. Das heißt, die Ausspülrate der abfiltrierbaren Stoffe aus der Nachklärung hielt offenbar die Schlammzuwachsrate im Gleichgewicht.

11. Störfall Nachklärbecken

Der Schlamm darf nicht lange im Nachklärbecken verweilen, weil in diesem Becken kein Luftsauerstoff eingetragen wird.

Es kommt bei längerer Verweilzeit des Belebtschlammes in den Nachklärbecken deshalb zur Fäulnis des Belebtschlammes. Die Faulgase lagern sich an den Belebtschlammflocken an und reduzieren damit das spezifische Gewicht. Die Konsequenz ist ein Störfall – das Aufschwimmen des Belebtschlammes (Flotation) und in der Regel werden Überwachungswerte überschritten.

Zu einer identischen Wirkung kann es kommen, wenn sich Nitrate im Ablauf des Belebungsbeckens befinden. Es gibt bestimmte Bakterien (Denitrifikanten), die bei Sauerstoffmangel das Nitrat in Sauerstoff und Stickstoff umwandeln. Der Nitrat-Sauerstoff wird „veratmet“, der entstehende Stickstoff lagert sich in Form von kleinen Bläschen an der Fläche an und veranlasst diese – wie schon beschrieben – ebenfalls zum Aufschwimmen.

12. Die Steuerung der Überschussschlammentnahme

Mit der Steuerung der Überschussschlammentnahme wird

  1. die notwendige Belebtschlammkonzentration im Belebungsbecken eingestellt und
  2. wird die Überlastung der Nachklärung vermieden.

Hier gilt:

  • Ist die Belebtschlammkonzentration zu hoch, dann wird die Nachklärung überlastet.
  • Ist die Belebtschlammkonzentration zu niedrig, dann sinkt die Reinigungsleistung oder die Anlage fällt ganz aus.

Es gilt in der Regel, dass eine hohe Belebtschlammkonzentration (in Grenzen) mehr Abwasserinhaltsstoffe beseitigen kann, als eine niedrige. Der Effekt ist proportional.

13. Indirekte Messung der Biomassekonzentration

Die Bestimmung der Belebtschlammtrockenmasse ist etwas zeitaufwändig und die Analysengeräte gehören eher selten zu der Grundausstattung eines Einfamilienhauses. Deshalb wird oft ausschließlich oder ergänzend das Schlammvolumen bestimmt.

Dazu entnimmt man aus dem Belebungsbecken, das gerade belüftet werden muss (sonst läge der Bioschlamm ja auf dem Behälterboden), eine Probe des Belebtschlammes.

Die Probe wird unter ständigem Umrühren sofort in einen 1 l-Standzylinder bis zum Teilstrich 1.000 ml gefüllt und in Ruhe stehen gelassen.

Nach genau 30 Minuten wird der Schlammspiegel in ml abgelesen.

Angegeben wird der Wert in ml Schlammvolumen (30 Minuten).

Minimalhygiene:

  • nicht Essen
  • Geräte säubern
  • Hände waschen und desinfizieren
  • Fließendes Wasser zur Reinigung ist unbedingt erforderlich.

14. Fallbeispiel einer ungenügenden Steuerung der Überschussschlammentnahme einer Kleinkläranlage

Im Rahmen eines Gerichtsgutachtens wurde im Falle einer Belebtschlammkleinkläranlage mit Bauartzulassung festgestellt, dass diese einen chronischen Mangel an Belebtschlamm aufwies.

Wenn man nun annimmt, dass eine Kleinkläranlage z. B. mit einem Schlammvolumen von 600 ml/l gut arbeiten kann, dann ist zu erkennen, dass die Kläranlage mit einem Bioschlammvolumen von nur 100 ml/l (folgendes Foto) auch nur 1/6 des vorstellbaren Leistungsvermögens des Belebtschlammes aufweisen kann.

Das Problem ist nun, dass niemand diesem Kleinkläranlagenbesitzer gesagt hat, dass er das Schlammvolumen vielleicht aller 14 Tage zu kontrollieren und zu steuern hat und die Wartungsfirma kommt nur aller 6 Monate vorbei.

Zwischen den Prozessen und dem Verfahren einer Belebtschlammkläranlage für 2 Einwohner oder für z. B. 10.000 Einwohner gibt es keine Unterschiede. Die Bakterien tragen alle den gleichen Namen und haben alle die gleichen Anforderungen.

Wieso also ist es möglich, dass das Schlammvolumen einer Belebtschlammkleinkläranlage nur aller 6 Monate zu messen ist, während das Schlammvolumen eine Belebtschlammkläranlage für 10.000 Einwohner wenigstens 1 x wöchentlich zu messen ist?

Es wäre nun interessant im Kommentarbereich zu erfahren, ob dies nur ein Einzelfall ist.

Die betreffende Kleinkläranlage (Gegenstand eines Gerichtsgutachtens) verfügte nun über folgende Einstellmöglichkeit:

  • Überschussschlammpumpe ein!
  • Überschussschlammpumpe aus!

Versucht wurde aber z. T. z. B. 1/2 Ein einzustellen. Also die Überschussschlammpumpe – hier eine Druckluftpumpe (Mammutpumpe) – sollte gedrosselt werden. Druckluftpumpen sind aber nur bedingt drosselbar. Irgendwann kommt der Punkt, an dem sie nicht mehr pumpen. Und den kennt man meist nicht. Er muss umständlich gefunden werden. Nun stelle man sich vor, der Wartungstechniker stellt Überschussschlammpumpen auf die vermeintliche 1/2 Förderung ein, kommt ein halbes Jahr später zur erneuten Wartung und stellt fest: Der Überschussschlamm ist weg. Wo ist er hin? Er befindet sich seit Wochen in der Vorklärung!

15. Schlammvolumenmessung  zur Steuerung der Biomassekonzentration im Belebungsbecken der Kleinkläranlage

Die Lösung besteht – sofern man unbedingt eine Kleinkläranlage haben muss, die mit Belebtschlamm arbeitet – darin, dass der Eigentümer das Schlammvolumen selber einstellt und kontrolliert.

Wie macht man das?

Nun, ich würde es z. B. so versuchen:

  1. Überschussschlammpumpe aus
  2. wöchentlich Belebtschlammvolumen der Kleinkläranlage messen
  3. wenn das Belebtschlammvolumen 500 ml überschreitet, feststellen, ob der Ablauf trüb wird
  4. wenn der Ablauf trüb wird, dann Überschussschlamm solange pumpen bis das Schlammvolumen auf 300 ml/l (30 Minuten) gesunken ist
  5. wenn der Ablauf nicht trüb ist, dann Belebtschlammvolumen auf 600 ml/l (30 Minuten) anwachsen lassen und dann Belebtschlammvolumen in beschriebener Weise auf 300…400 ml/l (30 Minuten) reduzieren
Belebtschlammkontrolle: Schlammvolumen nach 30 Minuten nur 100 ml

Belebtschlammkontrolle: Schlammvolumen einer mangelhaft arbeitenden Kleinkläranlage nach 30 Minuten nur 100 ml!

In diesem Belebtschlamm können, wenn er lange genug im System bleibt – man nennt dies dann ein hohes Schlammalter – auch Bakterienfresser (Einzeller, wie Pantoffeltierchen, Amöben, Trompetentierchen, …) vorkommen. Deshalb sind Abläufe von Kläranlagen, die ein hohes Schlammalter aufweisen, meist klar.

Man kann sich also schon allein durch Augenschein und Geruch ein Bild über wesentliche Betriebszustände einer Kläranlage machen. So ist eine Trübung des Ablaufes Indiz für wahrscheinlich folgende Zustände:

1.      Überschreitung der zulässigen biologischen Zulaufbelastung

2.      Überschreitung der zulässigen hydraulischen Zulaufbelastung

3.      Unterschreitung der minimal zulässigen Bakterienanzahl (Schlammvolumen oder Belebtschlammkonzentration in g TS/l)

4.      Überschreitung der maximal zulässigen Bakterienanzahl (Schlammvolumen oder Belebtschlammkonzentration in g TS/l)

5.      Kombination der Fälle

Neben der Farbe des Belebtschlammes ist auch der Geruch des Belebtschlammes und des Ablaufes aufschlussreich.

Eine Überlastung der biologischen Stufe, sei es durch Unterschreitung der minimal zulässigen Bakterienanzahl (Schlammvolumen) oder durch Überschreitung der zulässigen Zulaufbelastung bzw. durch Kombination der beiden Fälle, führt dazu, dass für den nötigen Abbau die Zeit fehlt. In der Konsequenz fließt das Abwasser aus der Anlage (je nachdem fast) genauso stinkig, wie es hinein gelangte.

Merkmale einer ordnungsgemäßen biologischen Reinigung mit schwach- bis normalbelasteten Anlagen sind also:

  • braune bis rotbraune Färbung des Belebtschlammes
  • keine augenscheinlich erkennbaren Feststoffe in der Nachklärung
  • kein fauliger oder fäkalischer Geruch des Belebtschlammes
  • in der Regel farbloser Ablauf
  • keine Trübung im Ablauf
  • ein leicht brauner Ablauf kann Indiz für eine besonders weitgehende Reinigung sein.
  • Eine Überschreitung des CSB-Überwachungswertes bei gleichzeitiger Einhaltung des BSB5-Überwachungswertes (!) ist Indiz für einen besonders weitgehenden Abbau der Abwasserinhaltsstoffe.
    Siehe hierzu: Es gibt keinen CSB!

Damit die sauerstoffliebenden (aerob) Bakterien keinen Sauerstoffmangel erleiden und dann absterben, wird der Belebtschlamm belüftet. Eine Umwälzung verhindert das Absetzen des Belebtschlammes in dem entsprechenden (zeitlichen oder räumlichen) Reinigungsabschnitt. Für die Nährstoff- und Sauerstoffversorgung ist ein Umwälzen notwendig. Die Aufgabe des Umwälzens wird meist auch von dem technischen System des Sauerstoffeintrages mit übernommen.

Bei einer Kleinkläranlage, die eingestellt und deren Verhalten bekannt ist, kann nach Abwägung auch die monatliche Kontrolle des Schlammvolumens genügen.

Wie man sieht, ist die Abwasserbehandlung mit einem Belebtschlammverfahren nicht nur in einer Kleinkläranlage eine höchstanspruchsvolle und spannende Aufgabe. Für einen Wasserwirtschaftler mit Berufung oder für Jenen, der sonst nichts zu tun hat und z. B. als Rentner die Welt verstehen will.

16. Überschreitung eines Überwachungswertes

Es ist ein Überwachungswert von 40 mg BSB5/l und 150 mg CSB/l einzuhalten.

Die Schwierigkeit besteht darin, dass der Kleinkläranlagenbetreiber dies selber nicht zu überprüfen vermag.

Anders z. B. beim Führen eines Fahrzeuges. Hier gibt es einen Tacho.  Bei der Kleinkläranlage fehlt eine solche Einrichtung.

Hier glaubt man, dass eine Kleinkläranlage mit Bauartzulassung wenigstens 6 Monate zwischen den einzelnen Wartungen funktioniert.

Tatsächlich muss das aber nicht der Fall sein und eine Kleinkläranlage kann völlig unverschuldet einen CSB-Überwachungswert überschreiten.

Das kann dann der Fall sein, wenn im Haushalt Wasser gespart wird und wenn damit der Abwasseranfall zurückgeht.

Die Konsequenz ist, dass die Kleinkläranlage ihren Wirkungsgrad steigern muss und das schafft sie aber nicht bis ins Unendliche.

Ursache für das Dilemma liegt darin, dass dem Wasserrecht diesbezüglich die sachliche, wissenschaftliche und logische Basis völlig fehlt.

Deshalb sind Überwachungswertüberschreitungen – wenn die Referenz Konzentrationen sind – eine willkürliche Konsequenz, die vom Abwasserbeseitigungspflichtigen in keiner Weise zu beeinflussen sind, es sei denn, er spart kein Wasser (Abwasser). Das ist unter Experten bekannt.

Nicht nur für Kleinkläranlagen gilt, dass der CSB-Überwachungswert allein, d. h. ohne weitere Analytik, kein Beweis eines Straftatbestandes einer unerlaubten Gewässerverschmutzung ist.

In einem kürzlich untersuchten Fall einer kommunalen Kläranlage wurde sogar bewiesen, dass die Gewässerverschmutzung in dem konkreten Fall bei Überschreitung des CSB-Überwachungswertes sogar niedriger war, als wenn dieser Grenzwert eingehalten worden wäre. Das muss man sich mal vorstellen!

Beobachtet wurde auch, dass viele Beteiligten einer Gewässerbewertung, die Zusammenhänge in der Natur nicht kennen und selten eine Ahnung davon haben, was aus einer CSB- oder einer BSB5-Anlayse sachlich fundiert gedeutet werden darf.

Das folgende Diagramm veranschaulicht die analogen Zusammenhänge am Beispiel einer Kleinkläranlage nach DIN 4261-1 (ohne aerobe Behandlung). Dabei wurde nicht berücksichtigt, dass bei längerer Verweilzeit auch der Wirkungsgrad einer biologischen Reinigung steigt. Er steigt aber nicht so stark, um die Tendenz der Konzentrationserhöhung zu kompensieren.

Ablaufkonzentrationen von Kleinkläranlagen

Ablaufkonzentrationen von Kleinkläranlagen in Abhängigkeit des Trinkwasserverbrauches

Im folgenden Diagramm erkennt man den Anstieg der Ablaufkonzentrationen bei gleicher legitimer Fracht aber bei abnehmendem Abwasseranfall:

Abwassermengenabhängige Überwachungswerte für Kläranlagen der Größenklasse 1 - eine wissenschaftliche Fiktion!

Abwassermengenabhängige Überwachungswerte für Kläranlagen der Größenklasse 1 – eine wissenschaftliche Fiktion!

17. Guter Rat ist oft teuer

Guter Rat ist nicht nur teuer, im Falle einer Kleinkläranlage ist er meist unverhältnismäßig teuer.

Die Unverhältnismäßigkeit hat ihren Grund: Die spezifischen Kosten für den Bedienungsaufwand, für die Betriebskosten, für die Herstellung oder für eine gutachterliche Bewertung der Anlagenfunktion folgen einer Potenzfunktion in Abhängigkeit der Anlagengröße. Deshalb werden auch gerne größere Kläranlagen errichtet, weil diese nämlich erheblich niedrigere spezifische Kosten (z. B. €/Einwohner) aufweisen. Und deshalb war es in der Vergangenheit üblich, für einzelne Häuser Faulgruben, durchflossene Faulgruben (Mehrkammerfaulgruben, Mehrkammerausfaulgruben, kleine Emscherbrunnen oder kleine Ohms-Gruben) zu nutzen. Man wollte früher keine unverhältnismäßige Abwasserbehandlung.  Aber das ist lange her. (Der Nutzen oder der Effekt wird beim sog. Stand der Technik nicht unbedingt gewährleistet.)

Nur ein Beispiel als Analogie für die Progression der spezifischen Kosten bei Reduzierung der geplanten Anlagenleistung einer Kläranlage: Eine einfache Abwasseranalyse (BSB5) kostet z. B. ca. 50 €. Im Falle der Begutachtung einer Kleinkläranlage für ein Einfamilienhaus teilen sich diese Kosten vielleicht 2 Einwohner und Falle einer Kläranlage für 10.000 Einwohner eben 10.000 Einwohner. In beiden Fällen kann aber nur eine Zahl (Analysenergebnis) verwertet werden und zur Beurteilung von Belebtschlamm ist es unbedeutend, ob die Analyse und ihre Bewertung ein Belebtschlammvolumen z. B. nur einem Liter oder ob sie mehreren Tausend Kubikmetern zuzuordnen ist.

Und aus dem Grund ist nicht nur die Begutachtung von Kleinkläranlagen oder kleinen Kläranlagen unverhältnismäßig teuer.

Das Urteil aber, ob meine Überlegungen zur Überwachung der Belebtschlammkonzentration verallgemeinert werden dürfen, überlasse ich dem Leser.

18. Ein Rat für einen Freund…

Ich staune darüber, wie man eine so lebendige Anlage solange allein lassen kann. Einem Freund würde ich eine derartig komplizierte Anlage, bei der vielleicht aller 14 Tage, aber nicht aller 6 Monate die Belebtschlammkonzentration indirekt zu prüfen ist, nicht empfehlen.

Die Messung des Belebtschlammvolumens birgt zudem ein Gesundheitsrisiko. Abwasser ist grundsätzlich infektiös. Davon ist immer auszugehen, sofern es nicht vorher im Dampfkochtopf bei 140 °C abgekocht wurde (Beispiel: Abwässer von der unsauberen Seite einer Abdeckerei werden sterilisiert!)

Das heißt, der Besitzer einer Kleinkläranlage sollte für die Probenahme und Schlammmessung hygienisch geschult sein.

Dazu einige Hinweise, die je nach der Situation vor Ort anzupassen sind:

  1. Schlauch mit fließendem Wasser bereithalten
  2. Geräte säubern und von Kindern fernhalten
  3. Während der Arbeit nicht essen oder rauchen
  4. Kinder bei der Probenahme und Messung fernhalten
  5. Hände waschen
  6. Hände desinfizieren

Im Normalfall geht ja alles gut. Wenn aber nicht?

Ihm gilt mein Rat: Wähle Dir eine Kleinkläranlage, die mit minimalstem Bedienungs- und Wartungsaufwand zuverlässig von alleine funktioniert und den „Weg in den Stall selbstständig findet, ähnlich wie die Kuh Elsa allein zum Melk- oder Fellkratzautomaten trabt!“

Solche Anlagen gibt es.

Da wird ja jede Kuh im modernen Rinderstall besser gehätschelt als jene Kleinkläranlage, der wegen eines Bedienungsmangels der Belebtschlamm (Überforderung des Käufers) verloren ging. Ein Melkautomat kennt dagegen millimetergenau die Position in Lage, Höhe und den Namen jeder Zitze des Euters der Kuh Elsa und weiß genau, wie viel Milch aus der Zitze Nr. 3 abzupumpen ist.

Nun könnte man sagen, die Belebtschlammkleinkläranlage kann durch automatische Messung des Schlammvolumens und einer automatischen Steuerung derselben reanimiert werden, damit der Besitzer der Kleinkläranlage nicht aller 14 Tage das Schlammvolumen kontrollieren und steuern muss. Die Umsetzung könnte aber am Verhältnismäßigkeitsprinzip scheitern, auch weil es besser ist, eine Kleinkläranlage auszuwählen, bei der das Schlammvolumen nicht zu messen oder zu steuern ist.

Ich denke, Belebtschlamm in Kleinkläranlagen ist wie ein lebendiger Reiter auf einem toten Pferd.

Mit der Meinung stehe ich nicht allein, wenn man es meist auch weniger drastisch ausdrückt.

Den Hinweisen zum sachgemäßen Bau und Betrieb von Kleinkläranlagen (Stand August 2005) des Bayrischen Landesamtes für Umwelt ist zu entnehmen:

„Belebungsanlagen
Hinsichtlich der Eigenkontrolle und Wartung einer vorgeschalteten Mehrkammergrube ist zusätzlich Anlage 1 zu beachten.

a) Eigenkontrolle
Vom Betreiber sind mindestens folgende Eigenkontrollen vorzunehmen und im Betriebsbuch zu dokumentieren:
Täglich:    Betriebskontrolle,
Wöchentlich: Ablesen von Betriebsstundenzähler und der sonstigen Anzeigeninstrumente, Funktion des Lufteintrags, der Schlammrückführung und sonstiger Einrichtungen,
Monatlich: Bestimmung des Schlammvolumenanteils nach den Angaben der Betriebsanleitung, Feststellung von Schwimmschlammbildung auf der Nachklärbeckenoberfläche und gegebenenfalls Beseitigung des Schwimmschlammes, Sichtkontrolle des Ablaufs auf Auffälligkeiten (z. B. Schlammabtrieb),
Zusätzlich: Weitere in der Betriebsanleitung festgelegte anlagenbezogene Eigenkontrollen, Ablesungen und Arbeiten in den genannten Zeitabständen.

b) Wartung
Mindestens dreimal im Jahr in Abständen von etwa vier Monaten sind durch die Herstellerfirma oder einen Fachmann besonders folgende Kontrollen und Wartungsarbeiten vorzunehmen:
—  Einsichtnahme in das Betriebsbuch und Ablesung des Betriebsstundenzählers mit Feststellung des regelmäßigen Betriebes (Soll-Ist-Vergleich),
—  Funktionskontrolle der betriebswichtigen maschinellen, elektrotechnischen und sonstigen Anlagenteile, insbesondere Belüftung, Umwälzung, Schlammrückführungen,    Steuereinrichtungen, Störmeldeeinrichtung,
—  Wartung der maschinellen Einrichtungen,
—  Einstellen optimaler Betriebswerte, z. B. Sauerstoffversorgung, Schlammvolumenanteil, Zeiteinstellung der Pumpen,
—  Feststellung der Schlammspiegelhöhe im Schlammspeicher und gegebenenfalls Veranlassung der Schlammabfuhr,
—  Durchführung allgemeiner Reinigungsarbeiten, z. B. Beseitigung von Schwimmschlamm und Ablagerungen,

—  Überprüfung des baulichen Zustandes der Anlage, zum Beispiel Zugänglichkeit, Lüftung, Korrosionsschäden.

Im Rahmen der Wartung sind weiterhin folgende Untersuchungen durchzuführen:
—  Untersuchung einer qualifizierten Stichprobe des Ablaufes auf
— Temperatur,
  pH-Wert,
absetzbare Stoffe,
Sichttiefe in der Nachklärung, CSB,
—  Bestimmung folgender Werte im Belebungsbecken
—  Sauerstoffkonzentration,
—  Schlammvolumenanteil,
Trockensubstanz des belebten Schlammes,
— Schlammindex.

Die Feststellungen und durchgeführten Arbeiten sind in einem Wartungsbericht zu erfassen.

c) Bescheinigung
Anhand des Betriebsbuches mit den dokumentierten Ergebnissen der Eigenkontrolle, der Wartungsberichte und durch Besichtigung der Anlage und gegebenenfalls nach ergänzenden Untersuchungen bescheinigt ein privater Sachverständiger in der Wasserwirtschaft (PSW) dem Betreiber alle zwei Jahre den ordnungsgemäßen Betrieb der Kleinkläranlage. Abdrucke der Bescheinigung sind vom PSW unmittelbar der Kreisverwaltungsbehörde und der Gemeinde vorzulegen.

Diesen Forderungen fehlt nur der Schluss oder die Empfehlung, dass der Bau und Betrieb von Belebtschlammkläranlagen wegen realitätsfremder Anforderungen zu unterbleiben hat. Zudem: was soll die monatliche Bestimmung des Schlammvolumenanteils nach den Angaben der Betriebsanleitung bewirken, wenn im Ergebnis die Belebtschlammkonzentration nicht gesteuert wird?

(Es gibt jedoch auch noch Kleinkläranlagen mit Aufwuchskörpern und mit Belebtschlamm. Zu denen konnte ich noch keine Erfahrung sammeln.)

Grundsätzlich gilt wohl für Kleinkläranlagen nicht erst seit 2017:

  • So einfach und kostengünstig wie möglich in Errichtung, Bedienung und Wartung. Es bringt aber auch nichts zu einer billigen Anlage zu raten, die man aller 15 Jahre erneuern muss oder deren Wartungskosten die Investkosteneinsparung auffressen.
  • So anspruchslos wie möglich.
  • Bei Anlagen, die mehr als 1 x jährlich kontrolliert werden müssen, stellt sich die Frage, ob sie denn den Stand der Technik verkörpern (Indiz der Unverhältnismäßigkeit).
  • Nicht alles was technisch möglich ist, verdient Beachtung und Nutzung.

Diese Prämissen sind die Konsequenz der Tatsache, dass Kleinkläranlagen im Vergleich zu den Kosten und der Wirkung einer städtischen Abwasserbeseitigung extrem ineffizient sind und aus dem Grund sollte man alles unterlassen, was eine derartige Abwasserbeseitigung verteuert.

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