Pflanzenkläranlagen perfekt planen: Nutzen Sie diese Tipps!

1. Wie reinigen die Pflanzenkläranlage das Abwasser?

Die wesentliche Reinigungsleistung einer Pflanzenkläranlage erfolgt durch Bakterien, die sich im Wurzelbereich der Pflanzen ansiedeln und sich aus dem vorbeifließenden Wasser ernähren. Die Pflanzen dienen als „Wirt“, auf denen die Bakterien leben und von denen sie sich mit Sauerstoff versorgen.
Die Pflanzenkläranlagen bieten das einfachste Prinzip der Abwasserreinigung. Ähnlich einfach sind nur noch die Verrieselung von Abwasser, Filterbeete und Filtergräben. Bei diesen Systemen ist die Reinigungsleistung jedoch längst nicht so gut wie bei den Pflanzenkläranlagen. In bestimmten Einsatzbereichen können Pflanzenkläranlagen als echte Alternative zu Belebungs- und Tropfkörperanlagen betrachtet werden.
Pflanzenkläranlagen sind also zusammengefasst Klärsysteme, bei denen eine Mischung aus Pflanzen im Zusammenhang mit Mikroorganismen (und bei Bodenfiltration auch mithilfe des Filtersubstrats) das Abwasser reinigen. Es existiert eine große Vielfalt an verschiedenen Systemen. Das Grundprinzip ist jedoch überall gleich:

1.1. Die Vorklärung einer Pflanzenkläranlage

Bevor das Abwasser ins Pflanzenbeet gelangen kann, wird es in einem Klärbehälter vorgereinigt. In dieser Vorklärung trennen sich die Feststoffe im Abwasser von der Flüssigkeit. Sie sacken einfach auf den Boden ab und das Wasser im oberen Bereich kann abgeführt werden. Wichtig ist die Vorklärung auch deshalb, weil dadurch die anfallende Abwassermenge gleichmäßiger wird. Das Wasser steht ein Weilchen in der Vorklärung und sammelt sich dort. In bestimmten Intervallen wird es dann an das Pflanzenbeet weitergegeben. Außerdem verhindert die Vorklärung, dass sich ungelöste Stoffe aus dem Abwasser in der Pflanzenstufe ablagern. Dadurch werden die Eigenschaften des Bodenkörpers abgesichert und die Kläranlage funktioniert länger problemlos. Und schließlich vermeidet man mit der Vorklärung hygienische Probleme, weil ein guter Teil der Verschmutzungen gar nicht erst ins Pflanzenbeet gelangt.

In DWA-A262 ist die Größe der Vorklärung geregelt: Vorgeschrieben sind 0,3 m³ pro EW, mindestens aber 3 m³. Übliche ist aus einem Folienbecken mit einer Oberfläche von mindestens 4m² pro Einwohner und einer Mindesttiefe von 90 cm. 

Beispiel: Für eine 8-EW-Pflanzenkläranlage ist ein Vorklärungsbehälter mit 3 m³ gefordert (Mindestgröße), für eine 12-EW-Pflanzenkläranlage sind 3,6 m³ nötig.

Bei dem Volumen der Vorklärung gab es über die Jahre einige Anpassungen. Vor 2017 mussten zum Beispiel 1,5 m³ pro EW eingeplant werden. Die TU Berlin hat jedoch Studien durchgeführt, die belegen, dass das Vorklärvolumen keinen signifikanten Einfluss auf die Kolmation (Verringerung der Durchlässigkeit) des Bodenfilters nimmt. Mit der Anpassung sind Pflanzenkläranlagen ab 12 EW in der Erstinvestition sehr attraktiv. Die Schlammabfuhr ist ab einem Schlammvolumen von 50 % erforderlich.

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1.2. biologische Reinigung: vom Pumpenschacht in die Pflanzenkläranlage

Nach der Vorklärung gelangt das Abwasser in einen Pumpenschacht oder zu einem Kippheber. Von dort aus wird es intervallweise in das Pflanzenbeet eingeleitet. Dieses ist durch Folie nach unten hin abgedichtet.

Das Wasser wird je nach System entweder horizontal oder vertikal eingeleitet:

• Vertikal bedeutet, dass das Wasser von oben nach unten durch das Pflanzenbeet hindurchfließt. Es wird also im oberen Bereich gleichmäßig auf dem Boden verteilt und sickert dann nach unten durch.
• Bei der horizontalen Einleitung wird das Abwasser auf der einen Seite in den Bodenfilter eingeleitet. Es fließt dann seitlich durch den Bodenkörper hindurch.
• Es gibt auch Anlagen, die die horizontale und die vertikale Einleitung kombinieren und damit die Vorteile beider Systeme nutzen. Diese sogenannten Hybridanlagen sind deshalb besonders effektiv.

In allen Fällen ist die grundsätzliche Funktionsweise gleich: Die Bakterien im Boden des Pflanzenbeets nehmen die Schmutzstoffe auf und das Abwasser wird durch diese vielen kleinen Helferlein biologisch gereinigt. Die Mikroorganismen leben auf der Oberfläche des Bodensubstrats und ernähren sich von den Stoffen im Abwasser. Sie fressen sozusagen munter den Dreck weg und dabei wird das Wasser gereinigt. Da der Boden der Schilfkläranlage durch Substrat und Wurzelwerk sehr porös ist, bildet sich damit ein ideales Milieu für die Abwasserreinigung.

Die Sauerstoffversorgung ist für die Bakterien besonders wichtig. Diese stammt einerseits von den Pflanzen, die den Sauerstoff über ihre Wurzeln an den Boden abgeben. Andererseits wird sie durch die Art der Beschickung gewährleistet: Indem man das Abwasser in Intervallen, also stoßweise, aufbringt, erhöht man den Sauerstoffeintrag in den Bodenkörper.

Bei Untersuchungen wurde gemessen, dass die organische Verschmutzung schon in den obersten Schichten des Bodens um bis zu 90 % reduziert wird.

Der im Abwasser vorhandene Ammoniumstickstoff (NH4-N) wird in der Pflanzenkläranlage zu Nitrat (Nitrat-Stickstoff) umgewandelt. Das ist wichtig, damit sich nicht das toxische Ammoniak bildet, das zum Beispiel für Fischsterben verantwortlich sein kann. Falls auch die Entfernung des Nitrats gefordert ist (eine Denitrifikation), kann dies in vielen Fällen mit einem weiteren nachgeschalteten bepflanzten Teich erreicht werden.

Wichtig bei der Planung der Pflanzenkläranlage sind außerdem folgende Punkte:

• Es sollte darauf geachtet werden, dass die Foliendicke mindestens 1 mm beträgt.
• Für die Funktion und Lebensdauer ist außerdem die korrekte, vorgeschlagene Zusammensetzung des Filtermaterials entscheidend.
• Was die gelochten Rohre im oberen Bereich der Anlage angeht, müssen sich diese nach der Beschickung entleeren können, um Frostschäden zu vermeiden.
• Warngeber werden installiert, um einen Rückstau im Zulaufkanal und einen Ausfall der Pumpe zu erkennen.

Wichtig ist außerdem, dass Grobstoffen aus der Vorklärung wirklich zurückgehalten werden, um:

• Störungen der Beschickungspumpe zu vermeiden
• und das Filtermatierial nicht zu verschlammen

1.2.1. Optionaler Zwischenschritt: der Schönungsteich

Unter Umständen setzt man einen Schönungsteich ein, der der Nachklärung dient. Hier bleibt das Wasser eine ganze Zeit lang stehen, sodass sich Schwebstoffe absetzen können. Im Schönungsteich passt sich das Wasser außerdem den natürlichen Gegebenheiten weiter an.

Der Schönungsteich ist jedoch bei Weitem nicht immer notwendig. Sehr häufig gelangt das Wasser vom Pflanzenbeet direkt nach dem Kontrollschacht in den Untergrund oder einen Vorfluter. Ein Schönungsteich bietet sich aber an, wenn Sie sowieso einen Gartenteich anlegen wollen. Die Wasserqualität in einem Schönungsteich ist gut genug, um dort zum Beispiel Fische zu halten. Als Badeteich sollten Sie ihn aber sicherheitshalber nicht benutzen.

1.3. Ableitung des gereinigten Abwassers

Nach der biologischen Reinigungsstufe gelangt das Wasser in einen Kontrollschacht, in dem seine Qualität überprüft werden kann. Von hier aus wird es dann zurück in die Natur eingeleitet. Das geschieht entweder über eine Versickerungsmulde oder durch Einleitung in einen Vorfluter, also ein fließendes Gewässer in der Umgebung.

2. ​Welche Unterschiede gibt es bei Pflanzenkläranlagen?

Natürlich gibt es verschiedene Systeme von Pflanzenkläranlagen. Von vertikaler und horizontaler Durchflussrichtung haben Sie zum Beispiel schon gelesen. Diese beiden Varianten erklären wir gleich noch genauer. Generell kann man bei Pflanzenkläranlagen drei Kategorien unterscheiden:

1. Pflanzenkläranlagen mit einem nicht bindigen Filtermaterial: Die Basis hierfür sind Sand-Kies-Böden. Das Abwasser fließt durch dieses Material hindurch, in erster Linie in vertikaler Richtung.
2. Pflanzenkläranlagen mit einem bindigen Filtermaterial: Dieser Bodenkörper wird horizontal durchflossen, der verwendete Boden wirkt bindend, hält also Stoffe dauerhaft zurück. Die sogenannte Wurzelraumentsorgung gehört mit zu dieser Kategorie. Die Mikroorganismen bei dieser Variante haben die bemerkenswerte Fähigkeit, nicht nur die organischen Abwasserbestandteile zu reinigen, sondern auch Stickstoff- und Phosphorverbindungen zum großen Teil abzubauen.
3. Und schließlich gibt es noch Pflanzenkläranlagen mit einem wasserüberstauten Beet.
   Wie so oft gibt es auch hier diverse Mischformen der drei Grundtypen. Entweder ergibt sich dies im Betrieb oder es wird direkt eine Mischform geplant.

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2.1. Wie funktioniert das vertikale Verfahren?

Wie der Name schon sagt, fließt das Abwasser bei diesem Verfahren vertikal (= von oben nach unten) durch den Bodenkörper. Dazu wird das Wasser mit einem Verteiler-System auf der ganzen Pflanzfläche in den Bodenkörper eingebracht. Es rieselt aus Verteilerrohren in den Bodenkörper und wird dadurch ganz gleichmäßig über der kompletten Pflanzfläche verteilt. Das Abwasser sickert dann von dort aus durch den Bodenkörper nach unten und wird dabei gereinigt.

Am unteren Ende des Bodenkörpers (beziehungsweise der Sohle) wird das gereinigte Wasser gesammelt und zunächst in den Kontrollschacht geleitet. Von dort aus kommt es in ein Gewässer oder wird im Untergrund verrieselt.

Diese Variante hat einen geringeren Flächenbedarf als das horizontale Verfahren und ist außerdem betriebsstabiler. Allerdings muss der Filter zusätzlich mit Pumpen ausgerüstet werden, was den Bau etwas komplizierter macht und die Betriebskosten erhöht.

2.2. Wie funktioniert das horizontale Verfahren?

Beim horizontalen Verfahren fließt das Abwasser von einer Seite des Bodenkörpers zur anderen. Dafür ist ein Gefälle notwendig, damit das Wasser ausreichend in Bewegung kommt und den Bodenkörper durchfließt. Am Ende der Anlage (auf der Sohle) wird das Abwasser in Filterrohren gesammelt und genau wie beim vertikalen Verfahren entweder versickert oder in ein Gewässer eingeleitet.

Für ein horizontales Durchfließen ist eine größere Pflanzfläche nötig und der Betrieb ist nicht ganz so stabil. Dafür spart man aber Betriebskosten. Bei passenden Höhenverhältnissen kann eine solche Pflanzenkläranlage ganz ohne Strom betrieben werden.

3. Wie werden Pflanzenkläranlagen genehmigt?

Bis zu einer Anschlussgröße von 53 Einwohnern oder 8000 Litern Abwasser pro Tag gehören Pflanzenklärsysteme zu Kleinkläranlagen nach DIN EN 12566.

• Zum Bau benötigen Sie – wie bei allen anderen Kleinklärsystemen – die Befreiung vom kommunalen Anschluss- und Benutzerzwang.
• Außerdem braucht es auch hier die wasserrechtliche Genehmigung, die unter anderem regelt, wohin das Wasser gelangt, ob es also versickert oder in einen Vorfluter eingeleitet werden darf.

Eine mögliche Grundlage für die Genehmigung ist das DWA-Arbeitsblatt A 262 „Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Kläranlagen mit bepflanzten und unbepflanzten Filtern zur Reinigung häuslichen und kommunalen Abwassers“ vom November 2017.

Siehe auch:

• https://www.landkreis-cuxhaven.de/media/custom/578_1021_1.PDF
• https://lau.sachsen-anhalt.de/fileadmin/Bibliothek/Politik_und_Verwaltung/MLU/LAU/Wir_ueber_uns/Publikationen/Fachinformationen/Dateien/Fachinfo_2_2006.pdf
• https://www.steinburg.de/fileadmin/download/buerger-service/dienststellen-ansprechpartner/dezernat-1/amt-fuer-umweltschutz/wasserwirtschaft/download/abwasser/Merkblatt_Pflanzenbeet.pdf

4. Geeigneter Standort und Platzbedarf einer Pflanzenkläranlage

Im Vergleich zu anderen Kleinkläranlagen braucht eine Pflanzenkläranlage deutlich mehr Platz.

Vorgeschrieben sind bei einem Vertikalbeet 4 m² pro Einwohner (mindestens 16 m²) und bei einem Horizontalbeet 5 m² pro Einwohner (mindestens 20 m²). Da kommen schnell große Flächen zusammen, die erst einmal an einem passenden Ort vorhanden sein müssen.

Für den Standort gelten folgende Voraussetzungen:

• Es muss ein angemessener Abstand zu benachbarten Grundstücken eingehalten werden, da es zum Beispiel bei Betriebsproblemen zu unangenehmen Gerüchen kommen kann. Außerdem geht es dabei natürlich auch um hygienische Belange. Empfohlen werden zum Beispiel vom Bayerischen Landesamt für Wassertechnik Abstände von 15 bis 20 Metern zum nächsten bewohnten Gebäude.
• Sehr wichtig ist ein ausreichend großer Abstand zu einem Trinkwasserbrunnen. Falls ein Trinkwasserbrunnen auf dem Grundstück vorhanden ist, wird von der Errichtung von Kleinkläranlagen generell abgeraten.
• Die Sohle der Anlage (abgedichtet zum Beispiel mit einer Folie) sollte mindestens 30 cm über dem höchstmöglichen Grundwasserstand liegen.
• Das Pflanzenbeet muss rückstaufrei angelegt werden, es darf also kein zusätzliches Wasser längere Zeit an der Oberfläche stehen. Auch bei Hochwasser und starken Regenfällen darf es nicht zu einem Rückstau bei der Pflanzenkläranlage kommen. Man verhindert zulaufendes Wasser zum Beispiel durch einen kleinen Erdwall rund um den Bodenfilter.
• Wenn eine vertikal durchflossene Anlage gebaut werden soll, muss das Gelände ein entsprechendes Gefälle aufweisen.
• Optimal ist ein freier und sonniger Standort, auf den nicht viel Laub von umstehenden Bäumen fällt.

Sehr wichtig ist, dass Unbefugte die Anlage nicht betreten können. Einerseits geht es dabei um den Schutz der Anlage, die ja nicht beschädigt werden soll. Andererseits geht es aber auch um den Gesundheitsschutz anderer Menschen. Das Abwasser hat nämlich beim Eintritt in das Pflanzenbeet noch mindestens 106 Keime pro Milliliter. Das entspricht etwa 10 Millionen Keimen im Volumen eines Fingerhutes. Da darunter möglicherweise auch Krankheitserreger sind, ist also Vorsicht geboten. Planen Sie deshalb einen sicheren Zaun rund um Ihre Pflanzenkläranlage ein!

Weitere Angaben finden Sie im in der Infobroschüre vom Bayrischen Landesamt für Umwelt.

5. Wartung und Betrieb von Pflanzenkläranlagen

Damit Ihre Anlage langfristig reibungslos funktioniert, sollten Sie Ihre Pflanzen gut pflegen. Das bedeutet, dass Sie Fremdbewuchs durch Unkräuter (zum Beispiel Brennnesseln) und abgestorbenes Schilfstroh entfernen. Viele der verwendeten Pflanzen können im Winter bis auf wenige Zentimeter zurückgeschnitten werden. Die Reinigungsleistung im Wurzelbereich wird dadurch nicht beeinträchtigt und die Pflanzen treiben im Frühjahr erneut aus.

Erkundigen Sie sich beim Anlegen des Beetes, wie Ihre Pflanzen gepflegt werden müssen.

Wie bei allen Kleinkläranlagen ist eine Eigenkontrolle wichtig. Gewöhnen Sie sich am besten einen täglichen kurzen Blick an, um die Funktion Ihrer Kläranlage zu sichern. Einmal monatlich sichten Sie dann die Anlage genauer. Sie bekommen nach dem Bau Ihrer Pflanzenkläranlage eine Einweisung, in der Ihnen erklärt wird, worauf Sie achten müssen.

Neben der Eigenkontrolle erfolgt normalerweise eine einmalige Wartung pro Jahr. Dabei wird die Anlagebeschickung geprüft (also das Einleiten des Abwassers) und es wird der Schlammpegel in der Vorklärung in Augenschein genommen. Außerdem nimmt die Wartungsfirma eine Abwasserprobe, die dann analysiert wird.

Die Kontrolle ist wichtig im Bezug auf:

• Schäden
• Pfützenbildung
• sonstige Auffälligkeiten
• Reinigungsleistung
• und wie immer bautechnische Anlagenteile (Behälter, Pumpe, Kontrollschacht).

Die Ergebnisse und mögliche Empfehlungen erhalten Sie dann im Wartungsbericht. Dieser geht außerdem an die Behörde.

6. Welche Vor- und Nachteile haben Pflanzenkläranlagen?

Damit Sie sich leichter für oder gegen eine Pflanzenkläranlage entscheiden können, haben wir Ihnen die Vor- und Nachteile zusammengestellt:

6.1. Vorteile von Pflanzenkläranlagen

• Pflanzenkläranlagen sind ökologisch gesehen die erste Wahl. Sie kommen fast ohne Strom aus und sind der natürlichen Reinigung in Gewässern am ähnlichsten.
• Da kaum Strom gebraucht wird, entstehen sehr niedrige Betriebskosten.
• Abgesehen von den gärtnerischen Arbeiten ist nur wenig Wartung notwendig.
• Pflanzenkläranlagen kommen sehr gut mit Schwankungen in der Abwasserlast klar. Deshalb eignen sie sich auch für saisonal genutzte Gebäude, zum Beispiel Campingplätze, Gastronomie oder Ferienhäuser.
• Sie können in vielen Fällen einen Teil der Erstellung in Eigenleistung erbringen. Das spart Kosten.
• Da nur wenige technische Teile verbaut sind, fallen seltener Reparaturen an.
• Wenn Eigenkontrolle und Wartung zuverlässig durchgeführt werden, sind Pflanzenkläranlagen sehr langlebig.
• Pflanzenkläranlagen sind optisch sehr hübsch und lassen sich gut in die Umgebung integrieren.

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6.2. Nachteile von Pflanzenkläranlagen

• Der größte Nachteil ist wohl der große Platzbedarf. Pro Einwohnerwert müssen 4 bis 5 m² eingeplant werden, mindestens 16 m². Dazu kommen die notwendigen Abstände zu Gebäuden. Dieser Platz ist nicht überall vorhanden.
• Man kann in die Reinigungsleistung nicht sehr gut eingreifen. Damit sind Anpassungen im Betrieb nur schwer möglich.
• Der Aufbau ist nicht ganz einfach und erfordert umfangreiche Erdarbeiten.
• Die Anlage eignet sich vor allem für die Reinigung von gering belastetem Abwasser. Es sind nicht alle Reinigungsklassen realisierbar.

6.3. Wie bewährt sind Pflanzenkläranlagen?

Teilt man die Verfahren nach Praxisbewährung, haben sich bewachsene Horizontal- und Vertikalfilter nach DWA A 262 seit Jahren in großer Zahl bewährt und entsprechen den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Zweistufige Vertikalfilter mit Rohabwasserbeschickung haben sich seit Jahren in Frankreich in großer Zahl (ca. 1000 Anlagen meist für etwa 500 bis 2000 Einwohner) bewährt.

Es gibt übrigens noch einige andere naturnahe Anlagentypen:

• mehrschichtige Vertikalfilter
• Retentionsbodenfilter (Infos im PDF)
• Klärschlammvererdung
• Hangverrieselung
• Schwimminseln
• Sumpfpflanzendächer (Infos im PDF)
• überströmte Feuchtgebiete

Diese Alternativen sind mehr oder weniger verbreitet, entsprechen aber mitunter ebenfalls dem Stand der Technik.

7. Hersteller von Pflanzenkläranlagen & naturnahen Systemen

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