Sie wurden von Ihrer Behörde benachrichtigt, dass Sie eine Kleinkläranlage errichten müssen? Oder Sie planen einen Neubau und es ist kein Kanalanschluss möglich? Dann hilft Ihnen diese Seite mit Antworten auf folgende 5 Fragen:
- Was kostet die Kleinkläranlage?
- Wer braucht eine Kleinkläranlage?
- Wie funktionieren diese Systeme?
- Welche unterschiedlichen Systeme gibt es?
- Wie muss eine Kleinkläranlage gewartet werden?
Mit diesen Informationen können Sie sich ein umfassendes Grundwissen aneignen, das Ihnen hoffentlich helfen wird.
1. Was kostet eine Kleinkläranlage?
Als Faustformel gilt: Bei kleinen Anlagen von 2 bis 4 EW (Einwohnerwerten) kann man mit Anschaffungskosten von etwa 3000 bis 3500 Euro rechnen. Dazu kommen die weiteren Kosten für die Lieferung, Tiefbauarbeiten, Versetzen und Anschluss der Kleinkläranlage, was schnell weitere 1500 bis 2500 Euro ausmacht. Neben den Einrichtungskosten fallen jährliche Betriebskosten in Höhe von 350 bis 600€ an. Dazu gehören:
- Energiekosten der Kleinkläranlage (Stromkosten für Pumpen, Kompressor und Steuerung),
- die technische Wartung,
- die betrieblich notwendigen und behördlich vorgeschriebenen Kontrollen der Ablaufqualität,
- die Entsorgung des anfallenden Klärschlamms.
Dennoch müssen wir darauf hinweisen, dass die korrekte Antwort zur Frage nach den Kosten lauten muss: „Das kommt darauf an“. Die Kosten richten sich immer nach verschiedenen Faktoren:
- Welche Größe wird benötigt? Wie viele Personen halten sich im Haus auf?
- Kann eine bestehende Grube nachgerüstet werden oder muss neu gebaut werden?
- Liegt das Grundstück in einem Umweltschutzgebiet?
- usw.
TIPP 2: Der Bereich "Planung & Tipps" liefert Ihnen Checklisten und Praxistipps zur Erstellung und Betrieb Ihrer eigenen Kleinkläranlage.
2. Wer benötigt eine Kleinkläranlage?
Kleinkläranlagen werden für Einzelhäuser, kleine Siedlungen, Gastwirtschaften, Schutzhütten oder andere Gebäude verwendet, bei denen ein Anschluss an das öffentliche Kanalnetz aus Kostengründen oder technisch nicht möglich ist.
In einem solchen Fall wird die benötigte Hauskläranlage dann entweder komplett neu errichtet oder es werden bestehende Gruben mit einer Nachrüstung auf den neuesten Stand der Klärtechnik gebracht.
97% der deutschen Bevölkerung sind an kommunale Kläranlagen angeschlossen - damit bleiben laut destatis in Deutschland ca. 2,25 Millionen Kleinkläranlagen oder abflusslose Gruben. Im Jahr 2019 waren ca. 397.000 Anlagen komplett ohne Kleinkläranlage einfach als abflusslose Sammelgrube. Es gibt also genug zu tun, um alte Systeme auf einen neuen Stand zu bringen oder komplett neu zu errichten.
Diese kleineren Systeme, auf welche wir hier eingehen reinigen Abwasser für Einwohnerzahlen von 4 bis 50 Einwohnerwerten (EW).
Was bedeutet Einwohnerwert: Dieser Wert wird in der Wasserwirtschaft eingesetzt, um die Menge an Schmutz im Abwasser zu vergleichen. Er setzt sich zusammen aus der Einwohnerzahl und einem Vergleichswert (Einwohnergleichwert EGW) für gewerbliche Betriebe.
Den rechtlichen Hintergrund für die Notwendigkeit von Kleinkläranlagen bildet die europäische Norme EN 12566-3 (und die DIN 4261-1 und DIN 4261-2). Die europäische Norm hat gleichzeitig den Status einer Deutschen Norm. Die europäische Grundlage legt fest,
- welche Anforderungen es an Kleinkläranlagen gibt,
- wie diese geprüft werden
- und welche Kennzeichnungen sie bekommen.
Die Norm bezieht sich dabei auf vollbiologische Kleinkläranlagen bis 50 EW (Einwohnerwert).
Anlagen, die nicht direkt von dieser Norm erfasst sind (zum Beispiel Nachrüstsätze für vorhandene Gruben), werden durch Landesbauordnungen geprüft. Zuständig ist das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt). Es erteilt allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen und Bauartgenehmigungen. Damit wird die Eignung als Kleinkläranlage bestätigt.
Nach Inkrafttreten der EU-Normen war ursprünglich geplant, bis Ende 2015 alle Anlagen in Deutschland auf den neuesten Stand zu bringen. Wie so häufig hat die Umsetzung dann aber länger gedauert als erwartet. Seit dem Jahr 2018 hatten aber so gut wie alle Bundesländer die Vorschriften umgesetzt beziehungsweise die Betreiber darüber unterrichtet.
Für Sie bedeutet das: Falls Sie noch ein Dreikammersystem betreiben, müssen Sie aktiv werden und Ihre Anlage auf den neuen Stand der Technik bringen!
2.1. Wie wird eine Kleinkläranlage eingebaut?
Mit diesem Video von Roland Lorenz können Sie sich einen ersten Einblick in den Einbau einer Kleinkläranlage verschaffen. Das Video ist jedoch nur als Beispiel zu verstehen: Es gibt etliche verschiedene Systeme und Behälter, die dann auch völlig andere Voraussetzungen stellen und unterschiedlich eingebaut werden. Lassen Sie sich im Vorfeld gut beraten, welches System am besten für Sie geeignet ist!
2.2. Was ist bei der Nachrüstung einer Kleinkläranlage zu beachten?
Falls Sie bereits ein Dreikammersystem besitzen, so kann dieses mithilfe eines Nachrüstsatzes in eine vollbiologische Kleinkläranlage umgebaut werden. Dies spart Geld für einen neuen Behälter. Solche Nachrüstsätze machen aus Ihrer Sammelgrube beziehungsweise Ausfaulgrube eine vollbiologische Kleinkläranlage, die den geltenden Vorgaben entspricht. Rüstsätze werden häufig für das SBR-System oder das Festbettverfahren angeboten.
Tipps: Folgende Punkte sollten Sie beachten, wenn Sie eine vorhandene Kleinkläranlage nachrüsten wollen:
- Erkundigen Sie sich früh genug vor dem vereinbarten Einbautermin, welche Arbeiten von Ihnen erledigt werden müssen! Lassen Sie sich am besten eine Aufstellung schicken und beginnen Sie früh genug mit diesen Vorarbeiten. Planen Sie einen ausreichenden Puffer ein! Nichts ist ärgerlicher als ein verschobener Einbautermin. Außerdem entstehen für eine zweite Anfahrt in der Regel zusätzliche Kosten. Wie so oft ist auch hier eine gute Planung entscheidend für den Erfolg.
- Bestellen Sie für den Tag des Einbaus das Abfuhrunternehmen, um die Grube zu entleeren und gründlich zu reinigen. Ordern Sie einen Spülwagen, der die Grube von innen mit Wasser reinigen kann! Versuchen Sie bitte nicht, an dieser Stelle Geld zu sparen!
- Je nach System muss die Zufahrt eines schweren LKW möglich sein. Erkundigen Sie sich genau, welcher Platz benötigt wird, damit der Nachrüstung Ihrer Klärgrube nichts im Weg steht.
- Erkundigen Sie sich rechtzeitig, ob Ihre Kläranlage (beziehungsweise ein möglicherweise vorhandener Steuerschrank) Strom braucht. Falls der nötige Stromanschluss noch nicht vorhanden ist, müssen Sie diesen im Vorfeld legen lassen.
- Beachten Sie: Regenwasser darf erst nach der Kläranlage mit dem Abwasser zusammengeführt werden. (In eine Verrieselung darf in der Regel gar kein Regenwasser eingeleitet werden.)
- Prüfen Sie gleich zu Beginn, ob genug Platz für die Bauarbeiten vorhanden ist. Dabei ist wichtig zu wissen: Von der Unterkante des Abwasserrohres muss die Kläranlage meist noch etwa zwei bis drei Meter tiefer eingegraben werden. (Das ist je nach Behälter ein wenig unterschiedlich.) Kommt das Abwasser zum Beispiel auf Kellertiefe heraus, müssen Sie zwei bis drei Meter unter die Kellersohle graben. Die Seitenbereiche müssen dabei ausreichend angeböscht werden, damit die Baugrube nicht zufallen kann. Abhängig vom Erdreich sollte der Böschungswinkel zwischen 30 und 60 Grad betragen. Sie brauchen also zu den Seiten hin noch deutlich mehr Platz als die Kläranlage später. Ist dieser Platz vorhanden?
- Es kann sich lohnen, nach einem Barzahlungsrabatt zu fragen. Die letzte Möglichkeit dafür ist das Einbaudatum. Fragen Sie einfach den Monteur, ob Sie vom Rechnungsbetrag zwei oder drei Prozent abziehen dürfen, wenn Sie sofort bar bezahlen. Oft ist dies möglich. Lassen Sie sich den Erhalt des Geldes aber unbedingt schriftlich bestätigen!
3. Wie funktioniert eine Kleinkläranlage?
Kurz gesagt: Es werden gute Bakterien gezüchtet, die das Abwasser für Sie reinigen.
Im Grunde werden die gleichen Mechanismen zur Reinigung auch in einem kommunalen Klärwerk genutzt. Auch hier nutzt man Mikroorganismen, welche die Fähigkeit besitzen Fäkalien und anfallende Abwässer in ungefährliche Stoffe umzuwandeln.
In der Regel haben Kleinkläranlagen ein Absetzbecken, in dem sich die im Abwasser vorhandenen Feststoffe und schwimmenden Fette abtrennen. Das Absetzbecken kann zum Beispiel – wie in der Grafik – ein Drittel einer Dreikammerabsetzgrube ausmachen. Wenn das Abwasser dort eine Weile verbleibt, sinken die schwereren Feststoffe auf den Boden des Beckens. Fette und Öle sind dagegen leichter als Wasser und steigen deshalb zur Oberfläche auf. Das Wasser, das nun aus der Mitte abfließt, ist schon von diesen groben Stoffen befreit. Diesen Schritt nennt man mechanische Reinigung.
Danach folgt die biologische Reinigungsstufe, das Herzstück der Kleinkläranlage. Hier übernehmen natürlich vorhandene Bakterien die Verarbeitung und Reinigung des Abwassers. Das gleiche Prinzip geschieht auch in Flüssen oder im Boden, es handelt sich also um ganz natürliche Mechanismen, die hier nur etwas optimiert werden. Es gibt verschiedene Verfahren, um die Bakterien möglichst aktiv zu halten und ihnen ein Umfeld zu bieten, in dem sie sich gut vermehren können.
Im nächsten Schritt werden die Bakterien noch ausgefiltert. Diese sollen einerseits die Umwelt nicht belasten und andererseits sollen sie ja weiterhin in der Kläranlage ihre Arbeit verrichten.
Wir haben für Sie ein Video zusammengestellt, das Ihnen die Funktionsweise einer Kleinkläranlage erklärt. Im Anschluss stellen wir Ihnen die einzelnen Schritte noch genauer vor:
3.1. Erster Schritt in der Kleinkläranlage: die mechanische Reinigung
Die mechanische Klärung vom Abwasser erfolgt normalerweise in der ersten Kammer der Kläranlage. In diesem Schritt sollen Grobstoffe zurückgehalten werden. Mechanische Klärung bedeutet also, dass die Feststoffe wegen ihres Gewichtes einfach auf den Boden der Kammer absacken. Hierdurch entsteht in der ersten Kammer der sogenannte Fäkalschlamm, der hin und wieder abtransportiert werden muss. Das ist spätestens dann nötig, wenn der Fäkalschlamm 50 % der Wassertiefe erreicht.
Das Wasser läuft zusammen mit den leichteren Schwebstoffen durch Übertritte in die nächsten Kammern der Kläranlage, das heißt zur nächsten Reinigungsstufe.
3.2. Zweiter Schritt in der Kleinkläranlage: die biologische Abwasserbehandlung
Die zweite Stufe der Abwasserreinigung wird durch Bakterien erreicht, die das Abwasser in andere Bestandteile zerlegen. Die Bakterien ernähren sich von den organischen Inhaltsstoffen des Abwassers in der Kläranlage (zum Beispiel Essensreste, Körperausscheidungen oder Schmutzstoffe aus der Wäsche) und vermehren sich dadurch. Man erreicht also eine Win-Win-Situation: Die Bakterien finden gute Lebensbedingungen vor und verrichten für die Menschen eine wichtige Arbeit. Damit die Mikroorganismen ihre Arbeit tun können, brauchen sie außerdem Sauerstoff. Diesen erhalten die Bakterien entweder durch direktes Einblasen der Luft in das Abwasser oder durch große Oberflächen, die mit der Luft in Kontakt sind. Ein Beispiel hierfür ist der Tropfkörper, bei dem das Wasser über Lavasteine rieselt und sich dabei mit Sauerstoff anreichert.
Die Arbeit der Mikroorganismen funktioniert wiederum nach verschiedenen Prinzipien:
3.2.1. Der Kohlenstoffabbau in der Kleinkläranlage:
Die Bakterien verarbeiten zur eigenen Energiegewinnung Kohlenstoff (zum Beispiel aus den Nahrungsresten) zu Kohlendioxid und Wasser. Ähnlich arbeitet auch unser Körper: Er „verbrennt“ Kohlenstoff aus der Nahrung in den Muskeln, gewinnt dabei Energie und scheidet als „Abfallprodukt“ mit der Atmung Kohlendioxid aus. Nach dem gleichen Prinzip gehen auch die Bakterien in der Kleinkläranlage vor. Dieser Prozess wird in der Klärtechnik Kohlenstoffabbau genannt.
Kleinkläranlagen, die für Kohlenstoffabbau geeignet sind, haben die Abwassertechnik-Reinigungsklasse C.
3.2.2. Nitrifikation in der Kleinkläranlage:
Ein zweiter wichtiger Prozess in der Kläranlage ist die Umwandlung von Ammoniumverbindungen (zum Beispiel Harnstoff oder Eiweiß) zu Ammonium (NH4), Dieses Ammonium wird dann noch durch die Bakterien zu Nitrat weiterverarbeitet.
Geschieht das nicht in der Kläranlage, müssen die Gewässer, in die das Wasser eingeleitet wird, diese Aufgabe übernehmen. Grundsätzlich ist das möglich, das Problem ist nur: Die Gewässer brauchen für die Verarbeitung der Stoffe ebenfalls Sauerstoff. Dieser wird also dem Wasser entzogen und die Wasserqualität wird schlechter. Darunter leiden die Tiere in den Gewässern, die ja auch Sauerstoff zum Leben benötigen. Deshalb baut man möglichst viele Ammoniumverbindungen schon in der Kläranlage ab, um die Gewässer nicht unnötig zu belasten. Dieser Prozess wird in der Klärtechnik Nitrifikation genannt.
Kleinkläranlagen, die für Nitrifikation geeignet sind, haben die Abwassertechnik-Reinigungsklasse N.
3.2.3. Denitrifikation in der Kleinkläranlage:
Nach der Nitrifikation kann mit der Denitrifikation ein zusätzlicher Reinigungsschritt erfolgen. Auch er findet in der biologischen Abwasserreinigung durch spezielle Mikroorganismen statt. Bei der Denitrifikation werden Nitrate zu molekularem Stickstoff umgebaut. Das verbessert die Qualität des gereinigten Wassers noch einmal deutlich und verhindert eine gefährliche Überdüngung der Gewässer.
Kleinkläranlagen, die für Denitrifikation geeignet sind, haben die Reinigungsklasse D.
3.2.4. Wo befinden sich die Bakterien in der Kleinkläranlage?
Mikroorganismen, die die Nitrifikation und Denitrifikation übernehmen, bilden den Belebtschlamm. Im Abwasser gibt es sie in zwei verschiedenen Formen:
- schwimmend im Wasser („frei schwebend“ sagt der Fachmann) oder
- fest auf bestimmtem Material angesiedelt (als sogenannter Biofilm, wie er auch in der Natur auf Steinen oder Pflanzen vorkommt).
Dementsprechend gibt es auch bei den Kläranlagen Systeme, bei denen die Bakterien schwimmen (zum Beispiel SBR) und solche, die mit einem Biofilm arbeiten (zum Beispiel Tropfkörper- oder Festbett-Systeme).
3.3. Der letzte Schritt in der Kleinkläranlage: die Nachklärung
Wie schon erklärt, befinden sich in der Kläranlage jede Menge Bakterien, zum Beispiel im Belebtschlamm oder im Biofilm. Diese sollten nicht in großer Menge in das natürliche Gewässer oder das Grundwasser gelangen. Schließlich soll die Abwasserreinigung ja so weit wie möglich stattfinden, bevor das gereinigte Abwasser in ein Gewässer fließen darf. Und außerdem werden die Bakterien in der Kläranlage gebraucht und sollen nicht in zu großer Zahl verloren gehen.
Aus diesen Gründen wird in der Nachklärung die Biomasse (also der Belebtschlamm und Teile des Biofilms) gesammelt. Dies geschieht einfach, indem man sie auf den Grund der Nachklärung absinken lässt.
- Der abgesetzte Schlamm wird bei den meisten Systemen wieder zurück in die Vorklärung der Kläranlage befördert, wo die Bakterien ihre Arbeit wieder aufnehmen können.
- Das gereinigte Wasser kann dann an der Oberfläche abfließen oder es wird abgepumpt.
Die bisher genannten Reinigungsschritte bilden die Basis einer guten Abwasserreinigung. Je nach den örtlichen Gegebenheiten und Vorschriften sind die Reinigungsklassen C (ausschließlich Kohlenstoffabbau), N (Kohlenstoffabbau und Nitrifikation) oder D (Kohlenstoffabbau, Nitrifikation und Denitrifikation) vorgeschrieben. Meist genügt vorschriftsmäßig die Reinigungsklasse C, also der Kohlenstoffabbau.
Es gibt jedoch noch weitere Schritte, die in einigen Systemen hinzukommen (und in besonders schützenswerten Gebieten im Einzelfall vorgeschrieben sein können):
3.4. Zusätzliche Phosphateliminierung in Kleinkläranlagen
Phosphorverbindungen stammen unter anderem aus Waschmittel und wirken stark düngend. Das kann zur Überdüngung von Gewässern führen, die dann im schlimmsten Fall „umkippen“ und keinen geeigneten Lebensraum mehr für Fische und andere Wassertiere bieten. Deshalb sollten nicht zu viele Phosphate in die natürlichen Gewässer oder ins Grundwasser gelangen. In großen Kläranlagen findet aus diesem Grund eine Phosphatfällung statt, und auch in Kleinkläranlagen kann eine Phosphoreliminierung zusätzlich eingesetzt werden.
Man verwendet dafür entweder ein chemisches Fällmittel, das die Phosphate unschädlich macht, oder spezielle Mikroorganismen. Diese geben unter anaeroben Bedingungen (also ohne Sauerstoff) Phosphate ab und nehmen diese (und weitere) unter Sauerstoffeinfluss wieder auf (Weitere Infos auch unter: https://www.db-thueringen.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dbt_derivate_00039095/pubdownload1044.pdf )
Kleinkläranlagen mit zusätzlicher Phosphateliminierung sind in der Reinigungsklasse mit „+P“ gekennzeichnet.
Generell wird empfohlen, bei der Nutzung von Kleinkläranlagen auf ein Übermaß an bestimmten Stoffen zu verzichten. Dazu gehören zum Beispiel Weichspüler oder auch intensive Badezusätze. Mehr Tipps zum Betrieb Ihrer Kleinkläranlage finden Sie hier.
3.5. Zusätzliche Hygienisierung in Kleinkläranlagen
Bei der Hygienisierung (siehe auch dieser Link) werden nach den anderen Reinigungsschritten noch die Mikroorganismen im Abwasser weiter reduziert. Das geschieht entweder durch spezielle Filter oder durch UV-Anlagen, die Bakterien und andere Keime abtöten. Wie das genau funktioniert, erklären wir Ihnen unter Punkt 4.4 dieses Textes.
Kleinkläranlagen mit zusätzlicher Hygienisierung sind in der Reinigungsklasse mit „+H“ gekennzeichnet.
Welche Reinigungsklasse bei Ihnen gefordert wird, kann Ihnen die zuständige Behörde sagen. Falls Sie freiwillig eine Kleinkläranlage kaufen möchten, die eine höhere Klasse als gefordert erfüllt, sollten Sie Folgendes beachten: Stellen Sie den Antrag nur für die geforderte Reinigungsklasse! Sonst müssen Sie die Anforderungen der höheren Reinigungsklasse komplett einhalten. Das kann bedeuten, dass Sie Ihre Kläranlage dreimal jährlich warten lassen müssen und dabei zusätzliche Analysen nötig werden. Wenn das ohne zwingenden Grund passiert, ist es sehr ärgerlich.
4. Welche unterschiedlichen Systeme von Kleinkläranlagen gibt es?
Man kann zwischen drei Systemgruppen und den hierzu gehörenden Klärsystemen unterscheiden: Belebtschlammverfahren, Biofilmverfahren und naturnahe Systeme. Hierbei gibt es jeweils mehrere Klärsysteme:
| Belebtschlammverfahren | Biofilmverfahren | Naturnahe Systeme |
|---|---|---|
| SBR | Anlagen mit freibeweglichen Aufwuchskörpern (Wirbelschwebebett, Schwebebett, Wirbelbett) | Pflanzenkläranlage (bepflanzter Bodenfilter, Schilfkläranlage, Schilfbeet) |
| MBR, Membranbelebungsanlagen | getauchtes Festbett | |
| Kontinuierliches Belebungsverfahren | Rotationstauchkörper (Scheibentauchkörper, Walzentauchkörper) | |
| CBR Kleinkläranlagen (Continuous-Batch-Reactor) | Bodenkörperfilteranlage | |
| STBR-Anlagen (Short-Time-Batch-Reactor) | Belüftete Biofilteranlagen | |
| Tropfkörper |
Im Gegensatz zu den naturnahen Systemen wird beim Belebtschlammverfahren und beim Biofilmverfahren zusätzlich Luft ins Wasser gepumpt. Man spricht auch von technischen Verfahren im Vergleich zu den naturnahen Systemen.
Und so funktionieren die einzelnen Systemgruppen:
4.1. Was ist das Belebtschlammverfahren?
Einfach gesagt wird bei diesen Systemen das Abwasser in den Kleinkläranlagen auf verschiedene Art mit Luftblasen durchströmt. Dadurch wird viel Sauerstoff in das Wasser eingebracht. Das verbessert die Lebensbedingungen für die Bakterien, die sich dadurch besser vermehren und das Abwasser gut reinigen können.
Bei dieser Art der Anlagen schwimmen die Bakterien frei in der Reaktionskammer herum.
Diese Kleinklärsysteme gehören zu diesem Typ:
- SBR
- MBR / Membranbelebungsanlagen
- Belebungsverfahren (zum Beispiel Durchflussverfahren)
- CBR-Anlagen (Continuous-Batch-Reactor)
- STBR-Anlagen (Short-Time-Batch-Reactor)
Wenn Sie mehr über die einzelnen Typen wissen wollen, klicken Sie einfach auf die entsprechenden Seiten. Dort erklären wir alle wichtigen Details sowie Vor- und Nachteile der einzelnen Klärsysteme.
4.2. Wie funktionieren Kleinkläranlagen mit Biofilmverfahren?
Auch bei den Kläranlagen mit Biofilmverfahren wird Luft ins Abwasser eingebracht, um den Bakterien optimale Lebensbedingungen zu ermöglichen. Im Gegensatz zum Belebtschlammverfahren werden hier aber die Bakterien auf bestimmten Flächen gezüchtet. Es gibt zum Beispiel schwimmende Plastikgitter in runder oder länglicher Form. Oder es werden Kunststoffgitter oder Röhren in der zweiten Kammer der Anlage angebracht. Alle diese Materialien besitzen eine Oberfläche, auf der sich die Bakterien gut ansiedeln und vermehren können. Sie bilden den sogenannten Biofilm, eine schleimige Schicht auf den Oberflächen. Meist wird dann von unten Luft eingetragen, sodass die Bakterienzucht in Schwung kommt und diese das Abwasser gut reinigen können.
Zu diesem Typ Kleinkläranlagen gehören folgende Systeme:
- getauchtes Festbett
- Anlagen mit freibeweglichen Aufwuchskörpern (Wirbelschwebebett, Schwebebett, Wirbelbett)
- Rotationstauchkörper (Scheibentauchkörper, Walzentauchkörper)
- Bodenkörperfilteranlagen
- Belüftete Biofilteranlagen
- Tropfkörper
4.2.1. Exkurs: Wie viel Luft (& damit Strom) braucht eine belüftete Kleinkläranlage?
Immer wieder wird über den Stromverbrauch von Kleinkläranlagen gesprochen. Hin und wieder hört man Aussagen wie: „Nur x Euro Stromkosten für eine 4 EW-Anlage“. Kann man sich darauf verlassen? Wie realistisch sind solche Angaben? Wir erklären Ihnen kurz die Zusammenhänge zwischen Reinigungsleistung, Sauerstoffbedarf, Luftmenge und Stromverbrauch.
Sauerstoffbedarf:
Die Abwasserreinigung in Kleinkläranlagen erfolgt aerob, das heißt unter Verwendung von Sauerstoff. Vereinfacht gesagt: Die Mikroorganismen, die das Wasser reinigen, brauchen Sauerstoff zum Atmen. Je besser sie sich vermehren und das Wasser reinigen, umso mehr Sauerstoff brauchen sie. Genaue Angaben über den Sauerstoffbedarf sind in der Fachliteratur zu finden.
Sauerstoffeintrag:
Bei Anlagen, die mit Druckluft betrieben werden, ist die Berechnung des Sauerstoffeintrages relativ einfach. Der Sauerstoffeintrag ist linear abhängig von der Luftmenge und vom Weg der Luftblasen (= Einblastiefe). Wie viel Sauerstoff pro m³ Luft und pro Meter Einblastiefe ins Wasser eingetragen wird, ist nur noch vom Membranrohrbelüfter beziehungsweise vom Tellerbelüfter abhängig. Die Belüfterhersteller nennen hierfür eine Kenngröße. Bei feinblasiger Belüftung im häuslichen Abwasser liegt dieser Wert bei 14 g Sauerstoff pro m³ Luft und Meter Einblastiefe. (Die Unterschiede zwischen den Herstellern sind nur sehr gering.)
Bei Anlagen, die mit Tauch- oder Strahlbelüftern Sauerstoff eintragen, ist eine theoretische Berechnung nicht möglich. Hier sind Versuchsreihen erforderlich. Dadurch ist eine einfache Kontrolle der Herstellerangaben nicht möglich, es bleibt nur das Vertrauen.
Luftleistung eines Verdichters:
Luftverdichter haben eine Leistungskurve, auf der der Volumenstrom (in m³/h) in Abhängigkeit vom Gegendruck (in mbar) angegeben ist. Der Gegendruck setzt sich zusammen aus:
• dem Wasserdruck (Einblastiefe): 1 mbar pro cm
• dem Öffnungsdruck der Membranen (geringfügig vom Hersteller abhängig, in der Regel ca. 20 bis 30 mbar)
• der Alterung der Membranen durch Ausspülen des Weichmachers während der ersten Betriebsjahre (ebenfalls geringfügig vom Hersteller abhängig, in der Regel ca. 25 bis 50 mbar)
• dem Druckverlust in Verrohrung und Schlauch (je nach Schlauchlänge und Durchmesser 20 bis 50 mbar)
Beispielrechnung:
Ein Hersteller einer SBR-Kleinkläranlage mit Drucklufthebern wirbt mit Stromkosten von unter 20 € im Jahr für eine 4 EW-Anlage der Klasse C. Ist das möglich?
• Als Verdichter wird ein Nitto LA 45 B (Leistungsaufnahme 45 W) eingesetzt.
• Die tägliche Laufzeit des Verdichters beträgt 6,5 Stunden.
• Aufs Jahr gerechnet bedeutet das: 0,045 x 6,5 x 365 = 107 kWh. Bei 18 Cent pro kWh wären das tatsächlich weniger als 20 € pro Jahr.
• Im Reaktor beträgt die Wassertiefe 1,35 m.
Was bringt der Verdichter?
Die Einblastiefe kann mit 1,25 m (Wassertiefe minus 10 cm) angenommen werden. Der Gegendruck beträgt dann unter optimistischen Bedingungen 125 + 20 + 25 + 20 = 190 mbar.
Bei diesem Gegendruck bringt der Verdichter laut Kurve 30 l/min = 1,8 m³/h.
Wie viel Sauerstoff wird eingetragen?
Bei dieser beispielhaften Anlage wird der Verdichter auch für den Betrieb der Druckluftheber benutzt, sodass von den 6,5 Stunden Laufzeit am Tag maximal 6 Stunden für die reine Belüftung übrig bleiben. Der tägliche Sauerstoffeintrag beträgt:
Eintragskoeffizient des Belüfters (14 x Volumenstrom (1,8)) x tägliche Laufzeit (6) x Einblastiefe (1,25) = 189 g Sauerstoff pro Tag.
Wie viel Sauerstoff ist notwendig?
Da die Anlage über eine Vorklärung verfügt, wird die Eingangsfracht von 60 auf 40 g BSB5 (biologischer Sauerstoffbedarf, eine Einheit für die Verschmutzung des Wassers) pro Tag und Einwohnerwert reduziert. Das heißt, im Reaktor werden täglich 4 x 40 = 160 g BSB5 veratmet. Allerdings sind nur für den Kohlenstoffabbau 1,6 x 160 = 256 g O2 notwendig, deutlich mehr als der eingetragene Sauerstoff!
Schlussfolgerung/Fazit:
Der Sauerstoffeintrag in dieser Beispielrechnung ist nicht ausreichend, um die Schmutzfracht zu verarbeiten. Der Abbau wird nur unvollständig ablaufen können. Der Betreiber spart zwar Stromkosten, die Anlage erreicht aber bei voller Auslastung nicht die geforderten Ablaufwerte!
Alle Hersteller „kochen mit Wasser“. Bakterien können nicht unterscheiden, ob sie in einer Kleinkläranlage der Firma X oder Y arbeiten. Der Bedarf an Sauerstoff ist alleine von der Schmutzmenge abhängig, die sie verarbeiten müssen. Wird mit sehr niedrigen Stromkosten geworben, ist entweder die Aussage falsch (zum Beispiel weil zu optimistisch gerechnet wurde) oder der Sauerstoffeintrag ist zu gering und die Anlage wird die geforderten Ablaufwerte nicht einhalten können.
Zu sehr an den Stromkosten sparen zu wollen (zum Beispiel durch sehr kleine Verdichter oder durch kürzere Belüftungszeiten), verringert die Sicherheit hinsichtlich kurzfristiger Überlastungen der Anlage.
4.3. Pflanzenkläranlagen als 'Naturnahe Anlagen'
Neben den technischen Kleinkläranlagen gibt es noch eine weitere Möglichkeit: die „natürlichen“ Systeme. Sie kommen ohne technische Bauteile aus. Bei diesen Pflanzenkläranlagen wird, wie der Name schon sagt, das Abwasser in großen Beeten durch geeignete Pflanzen gereinigt.
Bei naturnahen Anlagen leitet man das Abwasser in Teiche ein, die mit ausgewählten Sumpfpflanzen bestückt sind. Dort, wo die Pflanzen stehen (der Bereich wird Bodenkörper oder Wasserkörper genannt) wird dann das Abwasser hindurchgeleitet. Im Boden und im Wurzelbereich der Pflanzen sind Mikroorganismen beheimatet, die die Stoffe „fressen“ oder binden.
Genauere Erklärungen und jede Menge Tipps für die Planung von Pflanzenkläranlagen finden Sie hier.
Naturnahe Kleinkläranlagen finden Sie auch unter folgenden Bezeichnungen:
- Pflanzenbeet
- Schilfbeet
- Schilfkläranlage
- bepflanzter Bodenfilter
4.4. Zusätzlich: UV-Hygienisierung für Kleinkläranlagen
Bereits seit Jahrzehnten setzt man in der Wasseraufbereitung UV-Licht zur Desinfektion von Trinkwasser ein. Diese Technik wird auch für Abwasser verwendet und kann bei ganz unterschiedlichen Kleinkläranlagen zusätzlich eingesetzt werden. Technisch ist das Verfahren simpel: Das biologisch geklärte Abwasser wird mit UV-Licht (Wellenlänge 253 Nanometer) bestrahlt.
Die DNA der Mikroorganismen wird dadurch manipuliert und die Zellteilung verhindert. In der Folge können sich schädliche Keime nicht mehr vermehren und das Wasser wird keimfrei beziehungsweise sehr keimarm.
Die UV-Technik hat einige Vorteile:
- Die UV-Lampe hat eine recht lange Lebensdauer und ist kostengünstig.
- Es gibt keine mechanisch beanspruchten Baugruppen, sodass kaum oder keine Wartung nötig ist.
- Selbst ein Ausfall ist unbedenklich: Eine defekte UV-Lampe hat keinen Einfluss auf die biologische Klärstufe, die Kläranlage funktioniert also weiterhin problemlos. Das Wasser wird „nur“ nicht mehr hygienisiert.
- Da das UV-System nicht Bestandteil der biologischen Reinigungsstufe ist, sondern nachgeschaltet wird, ist die Nachrüstung simpel.
Trotzdem wollen wir natürlich auch die Nachteile nicht unerwähnt lassen:
- Bei trübem Abwasser kann es zu Problemen kommen. Schließlich muss das UV-Licht das Wasser durchdringen können, um seine Wirkung zu entfalten. Die Trübung des Wassers darf also nicht zu hoch sein.
- Das Wasser wird durch die Hygienisierung zwar keimfrei, aber kleine Schmutzpartikel werden nicht herausgefiltert. Das ist nur mit Mikro- bzw. Ultrafiltrationsanlagen möglich. Für die meisten Anwendungen (zum Beispiel zur Gartenbewässerung) stellt das jedoch kein Problem dar.
Fazit: Die UV-Hygienisierung ist durchaus für bestimmte Kleinklärsysteme interessant. Solche Systeme werden mit der Zulassungsstufe „+H“ (plus Hygienisierung) gekennzeichnet.
5. Wie funktioniert die Wartung vollbiologischer Kleinkläranlagen?
Bei Kleinkläranlagen sind regelmäßige Kontrollen und Wartungen nötig und vorgeschrieben, um die Reinigungsleistung der Anlage zu sichern und zu bestätigen. Schließlich gelangt das gereinigte Abwasser in ein natürliches Gewässer oder das Grundwasser und diese sollen nicht mit Dreckwasser belastet werden.
Bei der Wartung wird die Technik vor Ort kontrolliert und eine Wasserprobe entnommen. Bei Bedarf tauscht man jetzt auch Ersatzteile aus. Im Labor wird dann untersucht, wie gut die Klärstufe das Abwasser nun tatsächlich gereinigt hat. Diese Daten und die Wartungsprotokolle werden Ihnen zur Verfügung gestellt. Außerdem bekommt auch die zuständige Behörde (in den meisten Fällen die Untere Wasserbehörde Ihres Kreises) diese Unterlagen.
Im Allgemeinen sind die Anforderungen an die Reinigungsleistung einer Kleinkläranlage nicht so hoch wie bei den großen kommunalen Anlagen. Die behördlichen Grenzwerte müssen aber natürlich ingehalten werden. Bei ausreichender Bemessung und guter Wartung gelingt das üblicherweise auch gut.
Weitere Informationen zur Wartung von Kleinkläranlagen finden Sie hier.
