Überwachungswert für Kläranlagen

In dem Beitrag wird bewiesen, wie einige Vorschriften im Wasserhaushaltsgesetz, in der Abwasserverordnung und im Abwasserabgabengesetz die Effizienz einiger wasserwirtschaftlicher Maßnahmen nachhaltig verhindern.  Die Fehlregulation ist auf unlogische und unwissenschaftliche Vorschriften zurückzuführen. Der Zustand bzw. die Widersprüche in der Gesetzgebung ist bzw. sind in Fachkreisen seit Jahren bekannt.Überwachungswert

Ein Gleichnis anstelle der EinleitungÜ

Neulich beim Arzt: Überwachungswert

Jemand hatte höllische Muskelschmerzen. Lag wohl etwas lange entblößt im Bett und Wind zog durch geöffnete Fenster. Der Arme!

Nach einer Untersuchung die Therapie: „Nehmen Sie täglich 50 mg Acetylsalicylsäure (Aspirin) je Liter Wasser ein. Aber nicht mehr als 150 mg/l, sonst sterben Sie!“

Bei dieser Ansage gerät jeder Nichtchemiker in Streß. Denn bei der Prophezeiung sterben zu können, wenn der Grenzwert von 150 mg Aspirin/l überschritten wird, (was es auch immer bedeutet) versucht ein Nichtchemiker panisch nachzudenken.

Die Angst hat auch einen tiefen Grund. Sie liegt in dem Umstand, dass der Arzt nicht mitteilte, wie viel Liter Wasser mit der angegebenen Konzentration man trinken darf oder muss, um nicht zu sterben.

Soll der Patient nun verdursten oder ertrinken?

Das ist die Frage!

Der selber denkende Leser wird inzwischen bemerkt haben, dass diese Einleitung nur eine Metapher ist, um Folgendes zu veranschaulichen:

Wirkungen in der Medizin oder Biologie sind nicht mit Konzentrationen, sondern mit Dosen sicher zu erreichen.

Und biologische Kläranlagen – der Name sollte es verraten – sind biologische Systeme. Und in diesem Fall ähneln manche Prozesse jenen im menschlichen Körper. Also gelten für die Bewertung von Kläranlagen Dosen (man nennt sie auch Frachten) und nicht Konzentrationen.

Mitunter ist man geneigt anzunehmen, die Verfasser und Verteidiger der Anhänge der Abwasserverordnung oder des Abwasserabgabengesetzes glauben ganz fest an die Wirkung von Globuli oder Bachblüten.

Gegen den Konzentrations-Wirkungs-Glauben wäre ja nichts einzuwenden, wenn die Länder bei der Erhebung der Abwasserabgabe ebenso fest auch an die positive Wirkung von Bachblüten glauben würden. Dann nämlich wäre es legitim und erfreulich, die Abwasserabgabe einige Zeit in die Sonne zulegen, mit 5 Litern Wasser zu übergießen, 5 Liter Alkohol hinzuzufügen und solange zu verdünnen bis schließlich 2.400 Liter Essenz entstehen. Das ist eine Rezeptur für Euro-Blüten nach Bach. Die Euro-Essenz würde dann das Land in ca. 3 EB-Container per Post erhalten und die Abwasserbeseitigungspflichtigen könnten nach der Prozedur die Euronen trocknen, bügeln und mittels Bankeinzahlung dem Bürger zurücküberweisen.

Wäre das nicht eine tolle Lösung, die endlich und ohne langes Studium bestens nachvollziehbar dem Gleichheitsgrundsatz genügt?

Eine gefühlte Schädlichkeit sollte doch einer gefühlten Abwasserabgabe gleichwertig sein?!

Naturwissenschaft dreimal unverfälscht:

  1. Kläranlagen werden nach Zulauffrachten bemessen und nicht nach Zulaufkonzentrationen.
  2. In der Toxikologie gelten bei der Bewertung der Schädlichkeit Dosen (Frachten) und nicht Konzentrationen (Beispiel: letale Dosis (oral) = 3 mg Kaliumcyanid/kg Körpermasse).
  3. Schadstofflehrsatz von Paracelsus

Auf den Schadstofflehrsatz von Paracelsus lohnt es sich, einzugehen:

Die Überlegungen zur Notwendigkeit einer Dosis (Fracht) für eine Wirkung gehen auf Philippus Theophrastus Aureolus Bombast von Hohenheim zurück, auf einen Arzt mit legendären Heilerfolgen. Die nach ihm benannte Paracelsus-Medaille ist die höchste Auszeichnung der deutschen Ärzteschaft für verdiente Ärzte. Bei dem Gewässerschutz findet sein Schadstofflehrsatz von 1589 (!) jedoch keine Beachtung.

All Ding‘ sind Gift und nichts ohn‘ Gift; allein die Dosis macht, das ein Ding kein Gift ist.

Zwei Überwachungswert-Widersprüche mit erheblichen negativen Konsequenzen

Widerspruch zwischen notwendiger Schädlichkeit und fehlender Begründung:

Einerseits gilt:

 „Die Abwasserabgabe richtet sich grundsätzlich nach der Schädlichkeit des Abwassers…“  (§ 3 Gesetz über Abgaben für das Einleiten von Abwasser in Gewässer).

Andererseits gilt:

In den Anhängen der Abwasserverordnung werden keine Frachten, sondern nur einzuhaltende Konzentrationen genannt. Damit wird mit der Abwasserverordnung der notwendige Beweis der Schädlichkeit überflüssig und bleibt verantwortungslosem emotionalem (gutem Tun) oder esoterischen vorsorglichen Ahnungen überlassen.

Widerspruch zwischen notwendiger Effizienz und fehlender Begründung:

  1. Auf der einen Seite verlangt der Gesetzgeber nicht nur eine Abwasserbehandlung nach dem Stand der Technik (Anhang 2 Wasserhaushaltsgesetz), sondern er fordert zugleich mit dem Anspruch der Verhältnismäßigkeit die Effizienz, also die Wasserwirtschaftlichkeit einer Maßnahme!
  2. Andererseits wird aber die Wirkung des Standes der Technik nach unsachlichen und unwissenschaftlichen Methoden bewertet und damit die Effizienz – also die Wasserwirtschaftlichkeit – verhindert.

Es gilt also die Konsequenz:

Die unsachliche Kontrolle der Wirkung wasserwirtschaftlicher Maßnahmen mit Konzentrationen im Ablauf von Kläranlagen verhindert die Verhältnismäßigkeit beim Gewässerschutz.

Das ist nicht nur logisch oder theoretisch der Fall, sondern in der Praxis täglich zu beobachten. Ob bei der Kalkulation der Schäden wegen derartiger Effizienzverluste in Millionen oder Milliarden zu rechnen ist, bleibt Nachdenkern überlassen.

Interessant ist, dass so manche Wasserbehörde (nicht jede!!!) dogmatisch den „letzten Schrei der Technik“ einfordert, jedoch die Begründung (Kontrolle und Bewertung der Schädlichkeit des Kläranlagenablaufes) aus dem Mittelalter, weit vor 1582 zu stammen scheint.

Ein Aspekt noch:

Ohne den Schädlichkeitsbeweis mittels Dosis u. a. m. ist jede Abwasserabgabe eine unzulässige Steuer.

In dem Rahmen sei am Rande darauf hingewiesen, dass die üblichen abstrakten Begründungen, z. B. „Erreichen eines guten ökologischen Gewässerzustandes“ deshalb falsch sind, weil es keine  guten ökologischen Zustände gibt. Aber das zu erörtern wäre ein anderes Thema. Siehe z. B.: hier!

Ob die schon jahrzehntelange Umsetzung dieser fragwürdigen Vorschriften Ausdruck eines hohen fachlichen oder gar wissenschaftlichen Anspruches in der Wasserwirtschaft ist, bleibt dahingestellt.

Teichkläranlage Wallstawe

Konsequenzen der Unwissenschaftlichkeit eines konzentrationsdeterminierten Überwachungswertes

Nun mag man denken: „Was soll’s?“

Gewässerschutz ist aber sehr teuer und kostet Milliarden. Und sollten bei solchen Summen nicht wenigstens die Wirkungen mit wissenschaftlichen Methoden nachgewiesen werden?

Es drängt sich ein Gleichnis aus zwei anderen Bereichen auf:  Die Kriminalistik bedient sich bei der Beweisführung – wenn möglich – mit fast 100 %-ig sicheren DNA-Analysen oder bei der Geschwindigkeitskontrolle von Fahrzeugen werden genauste Geschwindigkeitsmeßverfahren eingesetzt. Und beim Gewässerschutz? Hier mangelt es manchmal es an Sachlichkeit und Logik.

Für die Einleitung von Abwasserinhaltsstoffen wird eine Abwasserabgabe erhoben, an die sich der Bürger eher nicht erinnert, weil sie in der Abwassergebühr verborgen ist.

Werden Überwachungswerte (Konzentrationen) im Ablauf von Kläranlagen überschritten, so ist das erst einmal ein Straftatbestand einer unerlaubten Gewässerverschmutzung, der außerdem je nach Anlagengröße eine Abwasserabgabe in Millionenhöhe nach sich ziehen kann. Und dies ohne das ein realer Gewässerschaden nachzuweisen ist. Es genügen Gefühle (Ängste) und Glauben.  D. h. Abwasserzweckverbände, Behörden, Anwälte, Parteigutachter, Gerichtsgutachter und Gerichte befassen sich mitunter jahrelang mit einem Vorgang, der nur in der Einbildung existiert. Man beschäftigt sich damit zwangsläufig mit Fiktionen, denen im Gegensatz zu einer klassischen Science Fiction in vielen Fällen aber auch jeder Hauch Wissenschaftlichkeit oder Sachlichkeit fehlt.

Konzentrationsgeführte Überwachungswerte und die Abwasserabgabe blieben in Bezug auf die Nährstoffreduzierung, den s.g. chemischen und biologischen Sauerstoffbedarf nicht folgenlos.

Die Folgen waren aber oft genau das Gegenteil dessen, was der Gesetzgeber vorgab tun zu wollen. Beispiele sind unspektakuläres Fischsterben durch Verhungern.

Unverhältnismäßig wird eine Sache dann, wenn als eine notwendige Voraussetzung einer Effizienz der Nutzen verlorenging. Siehe hierzu als ein Beweis der Unverhältnismäßigkeit mancherlei Maßnahmen des Gewässerschutzes insbesondere den Beitrag des Ökologen Herrn Prof. Josef H. Reichholf  Vielfalt vs. Vereinheitlichung.

Siehe auch: Der chemische Sauerstoffverbrauch – Beweismittel einer Gewässerverschmutzung? von U. Halbach

Ablauffrachtreduzierung wegen Überschreitung der Überwachungswerte?!

Das Konzentrations-Wirkungsparadox in den Anhängen der Abwasserverordnung kann in Kombination mit einem geringem spezifischen Abwasseranfall dazu führen, dass  die Überwachunsgwerte überschritten werden, obwohl die Ablauffrachten erheblich reduziert wurden. Als Beispiel mag die Untersuchung der Teichkläranlage Wallstawe gelten.

In solchen Fällen zeigt sich, wie die Abwasserabgabe lenkt. Sie lenkt zufällig, chaotisch. Häufig, aber nicht immer werden Kommunen, Verbände und Unternehmen, also Abwasserbeseitigungspflichtige mit viel Aufwand genötigt genau das Gegenteil von dem umzusetzen, was Wasserwirtschaft ausmacht.

Ob sich der Gewässerschutz etwas verselbständigt und vom Gewässer entfernt hat?

Die Zukunft mag beweisen, ob der Eindruck falsch war.

Im oben genanntem Fall kam es zu einer Überschreitung der Überwachungswerte durch Reduzierung der Abwasserablauffracht einer Kläranlage. Dies wurde in einem umfänglichen Gutachten bewiesen.

D. h. die Leistung der Kläranlage wurde maximiert, die Ablauffracht minimiert und nur deshalb kam es zu Überschreitungen der Überwachungswerte.

Das Dilemma wurde durch eine geringe spezifische Abwassermenge verursacht.  Die Reaktion des biologischen Systems „Kläranlage“ war und ist logisch.

Die Ergebnisse der Expertise dürfen auszugsweise und mit freundlicher Genehmigung des Verbandsgeschäftsführers Herrn Schütte hier vorgestellt werden.

Bewertet wurde die Teichkläranlage Wallstawe des Verbandes kommunale Wasserversorgung und Abwasserbehandlung Salzwedel, Schäferstegel 56, 29410 Salzwedel.

Das Gutachten „Bewertung des aktuellen und erforderlichen Sauerstoffeintrages der Teichkläranlage Wallstawe“ ist vom 20. Oktober 2017 und von mir.

Download des Gutachtens – auszugsweise: Bewertung des aktuellen und erforderlichen Sauerstoffeintrages der Teichkläranlage Wallstawe

Eine „Bestrafung“ von Abwasserbeseitigungspflichtigen trotz oder wegen einer Reduzierung der Ablauffracht einer Kläranlage in ein Gewässer ist kein Einzelfall.

Ein Lösungsvorschlag für frachtdeterminierte Überwachungswerte

(Auszug aus dem Gutachten)

Der Gesetzgeber, oder wer auch immer das Wasserrecht anzuwenden hat, steht nun vor einem Dilemma: Entweder Kläranlagen werden künftig nach wissenschaftlichen Anforderungen (ablauffrachtdeterminiert) überwacht oder Abwasserteichkläranlagen werden für Abwassermengen < 150 l/Ed verboten, weil für diese Abwassermengen die Mindestanforderungen nicht hinreichend sicher eingehalten werden können[1].

Letztere Entscheidung hat – weil neue Kläranlagen dann zu bauen sind – Vorteile für die Bauindustrie, aber wegen der willkürlichen Entwertung von Kommunalvermögen Nachteile für die Kommunen.

Abgesehen davon würde der Gesetzgeber dann gegen sein eigenes Verschlechterungsverbot verstoßen, denn die Stilllegung von Abwasserteichen ist zweifelsfrei eine konkrete Verschlechterung durch Vernichtung eines meist wertvollen und seltenen Ökosystems (siehe Gliederungspunkt 3.1).

Eine Lösung für Abwasserteichkläranlagen könnte eine Anpassung der Überwachungswerte an die spezifische Abwassermenge im Anlagenzulauf sein. Dazu bedarf es wohl einer Gesetzesänderung.

Ausgehend von den Ergebnissen wäre im Fall der TKA Wallstawe mit einem Abwasserzulauf von 26 m³/d zu rechnen. Der spezifische Abwasseranfall beträgt dann bei 500 Einwohnern 52 l/Ed.

Unter Beachtung des Gleichheitsprinzips folgt nach Diagramm 4 ein BSB5-Überwachungswert von 120 mg BSB5/l für das Gewässer frachtäquivalent zu dem verbindlichen Überwachungswert von 40 mg BSB5/l.

Grundlage des Diagrammes ist eine Lastkonsequenz im Anlagenablauf bei der Bemessungsabwassermenge von 150 l/Ed kombiniert mit den Mindestanforderungen nach Anhang 1 der Abwasserverordnung in Höhe von

  • 22,5 g CSV/Ed[2],
  • 6 g BSB5/Ed.

Die Akzeptanz und Nutzung des Diagrammes durch die Wasserbehörden ist ein kleiner Schritt im Vergleich zu den finanziellen Konsequenzen und weiteren Nachteilen die Zweckverbände oder Kommunen haben werden, um natürliche Klärverfahren dem Wasserrecht anzupassen.

Zur Lösung werden die Überwachungswerte von Abwasserteichkläranlagen in Abhängigkeit der spezifischen Schmutz- und Fremdwassermenge festgelegt.

[1] Beweis: Diagramm 1 und Diagramm 2

[2] 22,5 g CSV/Ed = 0,15 g CSB/l * 150 l/Ed bzw. 6 g BSB5 /Ed = 0,04 g BSB5 /l * 150 l/Ed

Überwachungswert

Alternative CSV- Überwachungswerte bei Akzeptanz des technischen Standes und des tatsächlichen Leistungsvermögens – frachtdeterminiert – Kläranlagengrößenklasse I

Die Anwendung des Diagrammes ist simpel: Die durchschnittliche spezifische Jahresschmutzwassermenge (l/Ed) bestimmt den jeweiligen Überwachungswert.

Im Diagramm ist deutlich zu erkennen, dass bei gleicher Fracht die Ablaufkonzentration steigen muss, wenn der Abwasserbeseitigungspflichtige z. B. Wasser spart.

Schlusswort

Ich habe nicht die Illusion, dass die dargestellten Widersprüche gelöst werden, denn Probleme werden bekanntlich nicht auf der Ebene gelöst, auf der sie aufgeworfen wurden.

Aber vielleicht können die Argumente in dem einen oder anderen Streitfall, bei dem die Konsequenzen einer fiktiven Gewässerbelastung durch Überschreitung der Überwachungswerte zu bewerten sind, relativierend wirken und die Bewertung auf ein fachlich wasserwirtschaftlich anspruchsvolleres Niveau heben, als das bislang zu oft nicht der Fall war.

Kritiken an den Wasserbehörden sind selten berechtigt, denn sie haben oft keine andere Wahl als gesetzeskonform zu entscheiden. Und dabei konnte ich beobachten, dass der eine oder andere behördliche Mitarbeiter sich schon mal recht weit aus dem Fenster lehnte, weil er die Situation konstruktiv und unter Ausschöpfung all seines Ermessens für den Bürger lösen will bzw. wollte.

Hilfreich wäre aber, dass die Gewässerverwaltung ihr Fachwissen verstärkt nicht aus Vorschriften schöpft, sondern über eine ökologisch – wasserchemische Grundausbildung – frei von jeder Ideologie –  verfügt, damit z. B. die Schädlichkeit eines Abwassers nicht mehr emotional beurteilt zu werden braucht. Einfach deshalb, damit man weiß was man tut.

In dem Maße wie Sachlichkeit zunimmt erübrigt sich Willkür und Sachlichkeit kann nicht mit Vorschriften oder Regeln erarbeitet werden. Siehe hierzu: Tatsachenfeststellungen in Gerichtsgutachten

 

 

 




Zustandsbewertung der Gewässer – Ökologischer Einklang

Ooom

Zum „ökologischen Einklang“ folgendes Zitat:

„Unberücksichtigt bleiben der Zusammenhang zwischen Stabilität und Mangel, der größere Änderungen einfach verhindert, und die tatsächlichen Ungleichgewichte in der Natur, ohne die sie gar nicht funktionieren könnte. Zwei Beispiele sollen verdeutlichen, daß es ausgerechnet die »balancierten« mittleren Zustände sind, die zwar als solche wünschenswert wären, sich aber nicht so recht einstellen lassen. Das erste Beispiel liefert die Belastung und Reinhaltung von Seen Eingeleitete Abwässer düngten seit Jahrzehnten oder Jahrhunderten, bis die Folgen sichtbar wurden. Die anfänglich sauberen Gewässer drohten zu »kippen«, was bedeuten sollte, daß sie vom nährstoffarmen, sauberen Zustand in einen nährstoffreichen, schmutzigen hinüberwechselten oder daß dieser Wechsel bevorstand. Durch Ringkanalisationen und starke Verminderung der Abwässerzufuhr ließ sich dieses Kippen in zahlreichen Fällen verhindern. Die Seen wurden wieder sauberer, aber nun nahmen auch die Fischerträge (stark) ab. Denn nährstoffarme Seen sind unproduktiv, weil in ihnen Mangel an Nährstoffen herrscht. Das ist gut für die Gewinnung von Trinkwasser aus dem See sowie für den Bade- und Erholungsbetrieb, nicht aber für die Fischerei und für die (zu schützenden) Wasservögel, für die bedrohten Muscheln, Libellen, Krebse und anderes Wassergetier. All diesen geht es im nährstoffreichen See weitaus besser. Fische gibt es in Hülle und Fülle; Wasservögel auch und diese ohne nennenswerte Konflikte mit der Fischerei zu verursachen. Beide Zustände kann der See nicht gleichzeitig einnehmen. Er ist entweder nährstoffarm (oligotroph) und unproduktiv oder nährstoffreich (eutroph) und produktiv. Entweder — oder? Dazwischen liegt doch der mittlere Zustand, mesotroph genannt Er verbindet gute Produktivität mit sauberem Wasser, weil im Idealfall all das wieder um- und abgebaut wird, was im Sommer produziert worden ist. Doch dieser Mittelzustand erweist sich als instabil. Er geht rasch in den einen oder in den anderen über. Nur mit außerordentlich (und unrealistisch) hohem Aufwand ließe er sich aufrechterhalten. Stabile Zustände sind Nährstoffreichtum und -armut. Ist so ein See ein Sonderfall? Durchaus nicht. Nährstoffreiche und nährstoffarme Zustände sortieren sich allüberall in der Natur.“ Reichholf [1]

Also:

Den Zustandsbewertungen lt. EU WRRL scheint es in erheblichem Umfang an ökologischen Grundlagen zu fehlen.

Gemeint sind die Grundlagen der wissenschaftlichen Ökologie.

Die Weise, wie die EU WRRL mitunter umgesetzt und verstanden wird, führt ins wunderbare Chaos. Man wundert sich, warum es nicht gelingt mit guten wasserchemischen Zuständen gute biologische Zustände für „bedrohten Muscheln, Libellen, Krebse und anderes Wassergetier“ zu gewährleisten. Es scheint unmöglich der Gewässerverwaltung zu vermitteln, dass ein guter Zustand häufig die Verschlechterung eines anderen Zustandes verursachen kann.

Der Ökologe Herr Prof. Reichholf steht mit seinen o.g. Tatsachenbewertungen nicht allein. Siehe auch den Beitrag zur Mistbiene.

Quelle:
[1] Stabile Ungleichgewichte.
Die Ökologie der Zukunft.
Josef H. Reichholf
edition unseld
SV
1. Auflage 2008
(S.111-112)




Effizienz wasserwirtschaftlicher Maßnahmen in Ökosystemen

Wasserwirtschaftliche Maßnahmen müssen effizient sein.

Das ist naheliegend und auch der EU-Wasserrahmenrichtlinie zu entnehmen. Im Anhang III (Wirtschaftliche Analyse) der Richtlinie wurde formuliert: „Die wirtschaftliche Analyse muss (unter Berücksichtigung der Kosten für die Erhebung der betreffenden Daten) genügend Informationen in ausreichender Detailliertheit enthalten, damit

a)
die einschlägigen Berechnungen durchgeführt werden können, die erforderlich sind, um dem Grundsatz der Deckung der Kosten der Wasserdienstleistungen gemäß Artikel 9 unter Berücksichtigung der langfristigen Voraussagen für das Angebot und die Nachfrage von Wasser in der Flussgebietseinheit Rechnung zu tragen; erforderlichenfalls wird auch Folgendem Rechnung getragen:

– den Schätzungen der Menge, der Preise und der Kosten im Zusammenhang mit den Wasserdienstleistungen,
– den Schätzungen der einschlägigen Investitionen einschließlich der entsprechenden Vorausplanungen;
b)
die in Bezug auf die Wassernutzung kosteneffizientesten Kombinationen der in das Maßnahmenprogramm nach Artikel 11 aufzunehmenden Maßnahmen auf der Grundlage von Schätzungen ihrer potentiellen Kosten beurteilt werden können.“

Erfahrungen und Referenzen

Für diese nachvollziehbaren Effizienznachweise besitzen wir langjährige Erfahrungen und nutzen auch interdisziplinäre Zu- bzw. Mitarbeit.

Die Methode

Methodisch wird dabei u. a. der zusätzliche Nutzen, seine Wahrscheinlichkeit definiert und dies in das Verhältnis zu den voraussichtlichen zusätzlichen Kosten gesetzt.

Ausgangspunkt ist eine ökologisch korrekte Prüfung oder Bewertung für einen konkreten Organismus und/oder für dessen Habitat.

Dabei konzentrieren wir uns auf Tiere im und am Wasser.

Der Schwerpunkt

Letztlich geht es darum zu untersuchen:

Sind die geplanten meist zusätzlichen Schutzmaßnahmen hinreichend nützlich für den konkreten Zielorganismus sowie verhältnismäßig und verstoßen sie nicht gegen das Sparsamkeitsprinzip?

Tiere im und am Wasser

 

 




DDR-Patent Behandlung organischer Abwässer und Schlämme

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Verfahren zum Behandeln von organischen Substraten wie z.B. tierische unbehandelte Abprodukte, hoch konzentrierte Abwässer u. a. durch mikrobiologischen Stoffwechsel zeichnet sich dadurch aus, daß das organische Substrat in einem gemeinsamen Reaktionsraum gleichzeitig der aeroben und anaeroben Behandlung unterworfen wird. Es wird eine limitierte Sauerstoffmenge eingetragen, die nur einem Teil das aerobe Reagieren ermöglicht.

Anmeldung am 22.07.1982

Patentinhaber

Uwe Halbach
heute im Institut für Wasserwirtschaft Halbach

Die Patentfrist ist abgelaufen. Die Urheberrechte gelten noch.

Titel

Verfahren zum Behandeln von organischen Substraten

Anwendungsgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Behandeln von organischen Substraten, wie tierische unbehandelte Abprodukte mit und ohne Verdünnung, flüssige Rückstände tierischer Abprodukte vor oder nach einer vorherigen mechanischen Behandlung, wie z.B. Absetzen, Sieben, Zentrifugieren, hoch konzentrierter Abwässer, wie z.B. Futtersiloabwässer, Rückstände einer Abwasserbehandlung wie Schlämme mit einem organischen Anteil der Trockenmasse von größer als fünfundvierzig Prozent im Sinne eines mikrobiologischen Stoffwechsels.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein bekanntes Verfahren zur Behandlung von organischen Substraten ist das Verfahren der getrennten aeroben Schlammstabilisierung. Dabei wird der Überschußschlamm in einem Becken mit Sauerstoff begast. Durch aerobe mikrobielle Stoffwechselprozesse kommt es nach längerer Reaktionszeit von ca. 10 Tagen zu einer Stabilisierung des Überschußschlammes. Der Sauerstoffeintrag ist dabei immer etwas größer als der Sauerstoffbedarf. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Energiebedarf für den Sauerstoffeintrag während der gesamten Reaktionszeit.

Ein Verfahren zur Schlammfaulung ist in der DD-EB 140 740 beschrieben, bei dem nach einer aeroben Vorbehandlung eine anaerobe Nachbehandlung erfolgt. Der zu behandelnde Schlamm wird in einem Reaktor mit Sauerstoff begast. In einem nachgeschalteten zweiten Reaktor erfolgt die anaerobe Behandlung des Schlammes im mesophilen Bereich. Dabei entsteht Biogas. Dieser Reaktor ist ein geschlossener Behälter. Ein Teil des Biogases wird verbrannt. Die entstehende Wärme wird dem Reaktionsbehälter zugeführt und dient der Aufrechterhaltung der anaeroben Prozesse.

Nachteilig an diesem Verfahren ist ein sehr großer apparativer Ausrüstungsaufwand, hoher Bedienungsaufwand und großer sicherheitstechnischer Aufwand. Weiterhin ist die Beseitigung von Schwimmdecken und Sandablagerungen problematisch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein ökonomisch günstigeres Verfahren zur Behandlung von organischen Substraten zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Behandeln von organischen Substraten zu schaffen, bei dem gegenüber dem aeroben Verfahren der Sauerstoffeintrag gesenkt wird und gegenüber dem anaeroben Verfahren der apparative Aufwand und der Bedien-, Wartungs- und sicherheitstechnische Aufwand verringert wird. Weiterhin soll das Entstehen von Schwimmdecken vermieden und die Beseitigung von Ablagerungen erleichtert werden.

Erfindungsgemäß wird das organische Substrat in einen vorgesehenen Reaktionsraum eingebracht. Der Reaktionsraum besteht in zweckmäßiger Weise aus einem offenen Behälter, der in seinen Maßen und seiner Form einen guten Sauerstoffeintrag und ein gutes Umwälzen des Substrates ermöglicht. Anschließend wird in das organische Substrat Sauerstoff, vorzugsweise Luftsauerstoff, eingetragen und das Substrat einer Umwälzung unterworfen. Die Umwälzung ist notwendig, damit der eingetragene Sauerstoff gleichmäßig im Reaktionsraum verteilt wird und damit Absetzvorgänge verhindert werden. Der Sauerstoffeintrag erfolgt in einer solchen Menge, daß nur einem Teil des organischen Substrates ein aerobes Reagieren ermöglicht wird. Die bei diesem Prozeß entstehende Reaktionswärme ermöglicht es, dem anderen Teil des organischen Substrates ohne weitere Einflußnahme gleichzeitig intensiv anaerob, d.h. ohne gasförmigen Sauerstoff zu reagieren. Der Sauerstoffeintrag ist so bemessen, daß die Reaktionswärme des dadurch aerob reagierenden organischen Substrates ausreicht, den anderen Teil des organischen Substrates anaerob reagieren zu lassen.

Das behandelte Substrat wird nach abgeschlossener Reaktion dem Reaktionsraum entnommen und gegebenenfalls nach einer Entwässerung einer landwirtschaftlichen oder anderen Verwertung zugeführt.

Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß bedingt durch das gleichzeitige nebeneinander Ablaufen der aeroben wie anaeroben Prozesse in einem gemeinsamen Reaktionsraum die Reaktionswärme des aeroben Prozesses ohne zusätzlichen apparativen Aufwand für den anaeroben Prozeß zur Verfügung steht und damit auch keine weitere Energiezuführung notwendig ist.

 Patentanspruch

Verfahren zum Behandeln von organischen Substraten durch aerobe und anaerobe Stoffwechselprozesse dadurch gekennzeichnet, daß das organische Substrat in einem gemeinsamen Reaktionsraum gleichzeitig einer aeroben und einer Behandlung ohne Sauerstoff unterworfen wird, wobei eine limitierte Sauerstoffmenge eingetragen wird, die ein aerobes Reagieren nur eines Teils des organischen Substrates in soweit ermöglicht, daß die dadurch entstehende Reaktionswärme dazu führt, daß das Substrat auf ein solches Temperaturniveau angehoben wird, daß auch der andere Teil des Substrates trotz Sauerstoffunterangebot reagieren kann.

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Bemerkungen zur Entdeckung

Die wissenschaftlichen Ergebnisse zu diesem Patent wurden an einer großtechnischen Versuchsanlage zur aeroben Hühnergüllebehandlung im damaligen VEB KIM Halle-Gutenberg gewonnen. Die Anlage bestand aus

  • Fugatbehälter
  • Intensivstufe
  • vorgeschaltete Denitrifikation
  • Nitrifikation
  • Nachklärung
  • Pumpstation
  • zwei mobile, bestens ausgerüstete Laborwagen

Analysiert wurde vor Ort u. a.

  • TS-Konzentration
  • BSB5
  • CSB
  • Dehydrogenaseaktivität
  • Viskostät
  • organischer Kohlenstoff mittels Infralyt
  • CO2-Respiration online im Reaktor mittels Infralyt
  • mikroskopische Bild

Das Forschungsthema wurde im Institut für Geflügelwirtschaft Merbitz bearbeitet. Konsultativ wirkte die TU Dresden, Sektion Wasserwesen mit.

Der hochbelastetet Intensivreaktor hatte ein Nutzvolumen von 80 m³ und erreichte allein durch den aeroben Stoffwechsel Reaktionstemperaturen über 60 °C.

Beschickt wurde der Reaktor mit Hühnergüllefugat.

Das Patent beruht u. a. auf der zunächst unerklärlichen Entdeckung, dass der BSB5-Abbau im Intensivreaktor in Größenordnung jene Grenze überschritt, die mit dem Sauerstoffeintrag durch den sog. Saugkreisel nach Dr. Franz oder dem Druckstrahler nach Dr. Langhans (siehe Foto am Ende des Beitrages) überhaupt möglich war.

Das Sauerstoffeintragsvermögen wurde großtechnisch zunächst durch Sulfid-Oxidation und danach mittels Sauerstoffkonzentrationsmessung bei Wiederbelüftung durch mehrmalige Messungen genauestens erfasst.

Die Zu- und Ablauffrachten wurden in 24-h-Mischproben täglich gemessen bzw. berechnet.

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Sauerstoffeintrag mittels Druckstrahler nach einem Patent von Herrn Dr. Langhans. Hier außer Betrieb.  (Foto: U. Halbach)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Landwirtschaftliche Klärschlammverwertung

Mecklenburg-Vorpommern – 2010: Klärschlamm zu 89 Prozent in die Landwirtschaft

Auszug aus der KA 2011 (58) Nr. 11, Seite 1016 – 1017 :

  • 89 Prozent, als Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen
  • 8 Prozent Kompostierung oder im Landschaftsbau,…
  • 2 Prozent des entsorgten Klärschlamms in die Verbrennung (zu hohe Schadstoffbelastung)

Deutschland insgesamt

  • 30 Prozent in die Landwirtschaft verwertet
  • 17 Prozent bei der Kompostierung, im Landschaftsbau oder …
  • 53 % Verbrennung

 




Überwachungswerte – Verschärfung

Wer Überwachungswerte verschärft, schuldet dem Betroffenen den Effekt und den Nachweis der Verhältnismäßigkeit  – zumindest moralisch.

Im Gegensatz zu den allgemeinen Vorstellungen von der Natur, man könne ein wenig verbessern, dann würde es schon gut werden, ist es unter den Bedingungen der grausamen Realität so, dass hier das Naturgesetz des Umschlages einer Qualität in eine andere durch quantitative Änderungen wirkt.

Dabei kann der Qualität allmählich oder sprungartig umschlagen. Und genau das ist der Punkt.

In der Biologie und Hydrobiologie sind Qualitätssprünge eher die Regel.

Sollte z. B. der geneigte Leser Schmerzen verspüren, die mit Acetylsalicylsäure beseitigt werden könnten, dann nützt es nichts, wenn er nur wenig davon kostet, sondern es ist eine bestimmte Dosis davon zu nehmen, damit man schmerzfrei wird.

Genauso ist es mit vielen Gewässern.

Es nützt nichts, ein bisschen die Überwachungswerte zu verschärfen, um dann den guten Gewässerzustand zu erreichen, wenn über 90 % der „Krankheitskeime“ durch die „offene Wunde“ namens „industrielle Landwirtschaft“ ständig aufs neue den Körper infizieren.

Entweder man beseitigt das Übel für die betroffenen Gewässer grundlegend oder man muss die Tatsachen akzeptieren.

Alles andere hat mit Gewässerschutz oder Wasserwirtschaft nichts mehr zu tun.

Ich neige in Bezug auf

Reichholf, J. H.
Der Tanz um das goldene Kalb
Der Ökokolonialismus Europas
Verlag Klaus Wagenbach Berlin
1. Auflage 2006

zu der Empfehlung, die Landwirtschaft weniger auf Export zu orientieren und bis dahin die nicht ohne Weiteres zu ändernden Tatsachen einfach zu akzeptieren.

Erfrischend ist für manchen Leser auch die Tatsache, dass nicht etwa die kommunalen Kläranlagen die  Gewässerverschmutzer Nr. 1 sind.

Das könnte die korrekte Reihenfolge sein, wobei ich mir bei der Reihenfolge von 2. und 3. nicht sicher bin:

  1. industrielle Landwirtschaft
  2. Biogasproduktion
  3. Bioethanol – Biospritproduktion
  4. ?
  5. ?
  6. kommunale Abwasserbehandlung
  7. Kleinkläranlagen nach DIN 4261-2
  8. Kleinkläranlagen nach DIN 4261-1

Was darf ein Fisch im Bach kosten?

Vergleiche:   Eine halbe Million Euro für einen Vogel?!

Siehe auch:

Bewirtschaftungsplan – EU WRRL

Ökologisches Potenzial für künstliche und erheblich veränderte Gewässer

Kosteneffizienz beim Gwässerschutz

Überwachungswert – Abwassereinleitung in Gewässer

Überwachungswerte – Verschärfung




Integrierte Betrachtung – Bewertung in Einzugsgebieten – Wasserscheide

Bereits 1969 wurde im Osten Deutschlands – als es die EU noch nicht gab – ein Prinzip der EU-Wasserrahmenrichtlinie regional umgesetzt. Es handelte sich um das

Prinzip der integrierten Betrachtung von Einzugsgebieten, die nach hydrologischen Gesichtspunkten mit Hilfe von Wasserscheiden abgegrenzt werden.

Ort des Geschehens war die Ingenieurschule für Wasserwirtschaft in Magdeburg. Die Ingenieurschule hatte im Harz als eigenes hydrologisches Experimentierfeld ein kleines Einzugsgebiet eines Baches.

Ich war ebenfalls ein Studierender und Augenzeuge und so weiß ich von einigen Wochen, in denen hockten die Studenten abends über Messtischblättern und malten stundenlang „zu Fuß“ – also ohne Computer – Wasserscheiden in Messtischblätter ein. Der Dozent für Hydrologie wählte listigerweise Messtischblätter der Topographie des Harzes aus, wo die Bestimmung von Einzugsgebieten aufgrund des Gewirrs der Höhenlinien schon eine lästige Aufgabe war. Seit diesen Tagen besitze ich eine Lupe.

Einzugsgebiet der Wippervorsperre

Was sind nun Wasserscheiden? Um es einfach darzustellen:

Wasserscheiden sind Linien im Gelände, bei denen ein Wassertropfen, wenn er auf sie fällt, nicht weiß, in welche Richtung er rinnen darf oder muss.

Dem Tropfen geht es wie dem Esel von Buridan. (Noch umfänglicher informiert man sich über Wasserscheiden z. B. bei Wikipedia.)

Diese Ausführungen sollen nur einen kleinen Eindruck von der ausgezeichneten Qualifizierung der Wasserwirtschaftler der DDR vermitteln. Und so freut man sich natürlich, wenn auch die DDR-Wasserwirtschaft einen winzigen Beitrag zur Bewertung der Flussgebietseinheiten im Rahmen der EU-WRRL leisten durfte.

Dem sachlich und sehr informativ gehaltenen Handbuch der EU-Wasserrahmenrichtlinie von RUMM ist folgendes Zitat entnommen:

„Einen der Kernpunkte der WRRL und zugleich eine der wesentlichen Herausforderungen für die deutsche Wasserwirtschaft stellt die integrierte Betrachtung von nach hydrologischen Gesichtspunkten abgegrenzten Flussgebietseinheiten dar.

Diese Betrachtungsweise sprengt die in Deutschland traditionell stark an administrativen Zuständigkeiten und politischen Grenzen ausgerichtete Bewirtschaftung der Gewässer und erzwingt eine wesentlich intensivere Zusammenarbeit und Koordination zwischen den verschiedenen zuständigen Stellen innerhalb einer Flussgebietseinheit.

Nicht von ungefähr waren noch die ersten Entwürfe der Europäischen Kommission für die Richtlinie von der Schaffung von Flussgebietsorganisationen ausgegangen, die für die Erarbeitung und Umsetzung der Bewirtschaftungspläne für gesamte Flussgebietseinheiten zuständig sein sollten.

(Europäische Kommission 1997)

Quelle: Stratenwerth, Th.
Bewirtschaftung nationaler und internationaler Flussgebiete
aus Rumm, von Keitz und Schmalholz
Handbuch der EU-Wasserrahmenrichtlinie
2., neu bearbeitete und wesentlich erweiterte Auflage
Berlin, 2006 (Seite 59)

Ich beobachte allerdings immer wieder, dass Frachten aus Einzugsgebieten – trotz EU-WRRL – bei der wasserchemischen Bewertung in den Landkreisen nur sehr selten berücksichtigt werden.  Bei den Begründungen zur Verschärfung der Überwachungswerte werden wegen der Nichtbeachtung diesbezüglicher Hinweise in einschlägiger Fachliteratur Fehler in Größenordnungen von schätzungsweise 70…99 % gemacht, da die wesentlichen Frachten aus der Landwirtschaft, der Luft, dem Niederschlag und der Erosion nicht berücksichtigt werden.  Man konzentriert sich bei den Wünschen zur Minimierung der Stoffeinträge in Gewässer fast ausschließlich auf vernachlässigbare, meist kommunale Punktquellen. Damit wird gegen die Regelungen der EU-WRRL und gegen das Diskriminierungsverbot verstoßen. Regelmäßig werden Entwässerungsgräben, Meliorationsgräben, Straßenentwässerungsgräben oder Bahnseitengräben mit schlechtesten hydromorphologischen Zuständen so behandelt, als würde es sich um einen besonders schützenswerten kristallklaren Gebirgsbach handeln, in dem auch noch Forellen laichen. Schließlich werden finanzielle Mittel der Abwasserbeseitigungspflichtigen in Größenordnungen verschwendet.




Landwirtschaft für Klärschlammverwertung

Der nachfolgende Artikel wurde mit freundlicher Empfehlung vom EUWID Wasser und Abwasser bereitgestellt.

Landwirtschaft für Klärschlammverwertung

Die Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, Leipzig, plädiert für eine Fortsetzung der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung. Als Gründe führte Rolf Mönicke, Fachbereich Landwirtschaftliche Untersuchungen, auf der ATV-DVWK-Konferenz „Die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung“ Ende Januar in Kassel die knappen weltweiten Phosphorressourcen und die angespannte finanzielle Lage der Landwirtschaft an.

Nach seinen Berechnungen stammen derzeit 13,1 Prozent (rund 24.000 Tonnen) des Phosphor-Mineraldüngereinsatzes in der Landwirtschaft auf Klärschlamm, die bei einem Ausbringungsverbot durch Phosphor-Dünger ersetzt werden müssten. Die Rückführung von Phosphor gewinne zudem durch die Verbrennung von Tierkörpermehl in Folge der BSE-Krise einen zusätzlichen Stellenwert. Mit dem Tierkörpermehl würden jährlich in Deutschland etwa 28.500 Tonnen Phosphor aus dem landwirtschaftlichen Stoffkreislauf ausgeschleust. Bei einem Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung müssten die Landwirte jährlich 52.200 Tonnen Phosphor als Mineraldünger zusätzlich aufbringen. Nach derzeitiger Preisstruktur seien dies Kosten von 53,4 Mio €, rechnete Mönicke vor. Angesichts der schnell abnehmenden Weltvorräte und der völligen Importabhängigkeit Deutschlands bei Phosphor werde es jedoch nicht bei den derzeitigen Preisen bleiben. Es bestehe somit die gesellschaftliche Pflicht, von dem im Klärschlamm enthaltenden Phosphor so viel wie möglich in den Stoffkreislauf zurückzuführen, betonte Mönicke.

Das Argument der teilweise mangelnden Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors im Klärschlamm hält Mönicke zumindest mittelfristig für nicht haltbar. Es komme der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung sehr entgegen, dass die chemische P-Fällung, die durch die Bildung von Fe- oder Al-phosphat und freien Fe- und Al-Ionen die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors beeinträchtigen könne, sich auf dem Rückzug befinde, so Mönicke. Nach Recherchen der Landesanstalt wird die chemische P-Fällung in Sachsen nur noch in rund 20 Prozent der Kläranlagen ausschließlich angewendet. Hohe Betriebsmittel- und Entsorgungskosten, die Versalzung der Vorfluter sowie der Schwermetalleintrag führten im Zuge von Neubau und Rekonstruktion von Kläranlagen zur verstärkten Anwendung der biologischen P-Eliminierung.

Erschienen in der Zeitschrift „euwid“  Ausgabe Wasser-Abwasser Nr. 03 vom 5.2. 2002

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