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Wenn Sie für Ihre Kleinkläranlage eine besonders gute Reinigungsleistung brauchen (zum Beispiel weil Sie in einem Wasserschutzgebiet leben), ist das Membranbelebungsverfahren vielleicht für Sie interessant. Je nach Anlagentyp spricht man auch von einer Mikro- oder Ultrafiltration. Diese Anlagen erreichen die höchste Reinigungsklasse +H (Hygienisierung) und sorgen für so sauberes Wasser, dass es als Brauchwasser weiterverwendet werden kann.

Wir erklären Ihnen diese Abwandlung des Belebungsverfahrens in unserem Artikel genauer und vergleichen sie außerdem mit der UV-Entkeimung. Dabei handelt es sich um die zweite Möglichkeit, die Reinigungsklasse +H zu erreichen.

1. Wie funktioniert die Abwasserreinigung nach dem Membranbelebungsverfahren?

Generell handelt es sich bei der Membranfiltration (MBR) um eine Abwandlung des Belebungsverfahrens. Das bedeutet, dass die Bakterien in der biologischen Reinigungsstufe frei im Abwasser schwimmen. Der grundlegende Aufbau ist also sehr ähnlich wie bei vielen anderen Kleinkläranlagen-Systemen. Der große Unterschied besteht in einer Membran, die Keime und andere Stoffe zurückhält.

So funktionieren die einzelnen Reinigungsschritte:

1.1. Die Vorklärung

Wie bei allen anderen Systemen gelangt das Abwasser zunächst in einen Behälter zur Vorklärung. Hier setzen sich die Feststoffe langsam auf den Boden ab und trennen sich so vom Wasser. Dieser Schritt ist bei Anlagen mit Membranfiltration besonders wichtig.

Wenn sich nämlich noch zu viele Fest- und Schwebstoffe in der biologischen Reinigungsstufe befinden, können die feinen Filter leichter verstopft werden. Das würde die Funktion der Anlage natürlich beeinträchtigen. Deshalb muss die Vorklärung ausreichend groß dimensioniert und rechtzeitig geleert werden.

1.2. Die biologische Reinigungsstufe beim Membranbelebungsverfahren

In der nächsten Kammer der Kleinkläranlage leben und arbeiten Bakterien, die die Verschmutzungen im Abwasser „fressen“. Sie schwimmen frei im Wasser herum und werden durch eine Belüftungsanlage mit Sauerstoff versorgt.

Zusätzlich gibt es hier eine Membraneinheit, an die das Wasser im Behälter geleitet wird. Dabei handelt es sich um eine dünne Wand mit sehr kleinen Poren. Diese haben einen Durchmesser von wenigsten Tausendstel Millimetern (< 0,2µm) und können alle Stoffe mit größerem Durchmesser ausfiltern. Dazu gehören nicht nur Schmutzstoffe, sondern auch Bakterien, Hefen, Pilze und so weiter. Diese können die Membran nicht durchdringen. Nur das Wasser, das die Membraneinheit durchlaufen hat und damit nahezu frei von Keimen ist, wird in die nächste Reinigungsstufe weitergeleitet.

Die Belüftungsanlage erfüllt bei diesem System zwei Funktionen:

  1. Sie versorgt die Bakterien mit ausreichend Sauerstoff, sodass diese sich gut vermehren und ihrer Arbeit nachgehen können.
  2. Sie lässt Luft an der Membranschicht entlangsprudeln, sodass diese ständig freigespült wird. So bleibt die Filterwirkung erhalten.
    Bei manchen Systemen sind die Belebungsphase und die Membranfiltration in unterschiedlichen Kammern untergebracht. Sie können dann zum Beispiel auch mit einem Wirbelschwebebett kombiniert werden.

Abwasserreinigung per Membranfiltration

1.3. Die Nachklärung

Eine echte Nachklärung ist bei Membranfiltrationen nicht möglich. Denn diese ist ja dafür da, um Bakterien und letzte Schwebstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Diese Aufgabe übernimmt hier aber die Membran, die damit gleichzeitig als Nachklärung fungiert.

Das Abwasser hat nun eine Gesamtreinigung von bis zu 99 % erfahren. Es kann in einen Vorfluter oder die Versickerung abgeleitet werden. Oder Sie verwenden es sogar als Brauchwasser für die Toilettenspülung, die Waschmaschine oder den Garten.

Die Membranfiltration ist derzeit das einzige System, bei dem eine Weiternutzung des gereinigten Abwassers immer möglich ist. Außerdem können Membranfiltrationsanlagen in Wasserschutzzonen und Karstgebieten eingesetzt werden. Membranfiltrationsanlagen haben die Reinigungsklasse +H.

2. Vor- und Nachteile von Membranfiltration

Wie alle Kleinklärsysteme haben auch Membranfiltrationsanlagen ihre Vor- und Nachteile:

2.1. Vorteile von Membranfilteranlagen

Die Vorteile liegen auf der Hand:

  • Membranfilteranlagen haben eine unschlagbare Reinigungsleistung von bis zu 99 %. Das erreicht kein anderes Kleinklärsystem.
  • Die höchste Reinigungsklasse +H wird eingehalten.
  • Dadurch ist der Betrieb auch in Trinkwasserschutzzonen und Karstgebieten möglich und wird regelmäßig in solchen Gegenden genehmigt.
  • Das geklärte und hygienisierte Wasser kann später weiterverwendet werden, zum Beispiel für den Garten, die Toilettenspülung oder die Waschmaschine.
  • Nachrüstung in bestehende Anlagen ist zum Teil möglich.
  • Belastungsschwankungen können in begrenztem Maße abgepuffert werden.
  • Der Platzbedarf der Anlagen ist relativ gering.

2.2. Nachteile von Membranfilteranlagen

  • Die Investitionskosten sind bei einer Membranfilteranlage deutlich höher als bei anderen Systemen.
  • Die Anlage verbraucht viel Strom, was sich natürlich auch in höheren Betriebskosten zeigt.
  • Außerdem ist der Wartungsaufwand sehr hoch. Die Systeme müssen dreimal jährlich gewartet werden, einmal jährlich wird die Membran ausgetauscht. Auch hier entstehen also höhere Kosten als bei anderen Kleinklärsystemen.
  • Bei der Reinigungsklasse +H werden zusätzliche Analysen gefordert.

3. Wer braucht eine Membranfilteranlage?

Die Reinigungsklasse +H (Hygienisierung) übertrifft sogar die Reinigungsleistung von Großkläranlagen und beinhaltet höchste Ansprüche. Das gereinigte Abwasser weist eine derart hohe Qualität auf, dass es problemlos weiterverwendet werden kann, zum Beispiel zur Gartenbewässerung, in der Toilettenspülung oder zum Wäschewaschen. Das bedeutet natürlich auch, dass durch das Wasser eine Schädigung der menschlichen Gesundheit, insbesondere durch Krankheitserreger, nicht zu befürchten ist.

Weitere Infos auch in diesem Vortrag (PDF) von Dr. J. Lindemann zum MBR Membrananlagen.

Um diese Hygienisierung zu erreichen, stehen entweder Membranfilteranlagen oder die Methode der UV-Entkeimung zur Verfügung. (Einen Vergleich dieser beiden Methoden finden Sie in Punkt 4 dieses Artikels.)

Es gibt verschiedene Gründe, aus denen eine +H-Reinigung des Abwassers gefordert oder gewünscht wird:

  1. In schwierigen geologischen Bedingungen, zum Beispiel Karstgebieten oder Gebieten mit klüftigem Untergrund, kann man nur sehr gut gereinigtes Abwasser einleiten. Der Boden ist in diesen Gegenden nämlich nicht gut geeignet, um das Wasser weiter zu filtern. Deshalb wird in solchen Gebieten regelmäßig die Reinigungsklasse +H gefordert.
  2. Auch der Einsatz in Wasserschutzzonen (Zone II, Trinkwasserschutzgebiet) kann sinnvoll sein.
  3. In manchen Fällen dürfte auch die massive Entlastung eines verschmutzten Gewässers oder des Grundwassers ein ökologisch zwingender Einsatzfall sein.
  4. In einigen Fällen steht der Wunsch nach der Wiederverwendung des Wassers im Vordergrund. Das ist zum Beispiel in Situationen der Fall, in denen Gebäude möglichst autark funktionieren sollen.

Es kann sein, dass die Reinigungsklasse +H Ihnen zwar nicht vorgeschrieben ist, Sie sich aber trotzdem dafür entscheiden. In diesem Fall sollten Sie den Antrag für Ihre Kleinkläranlage nur für die niedrigere Reinigungsstufe stellen, die Ihnen von der Behörde vorgeschrieben wurde. Sonst müssen Sie nämlich sämtliche Anforderungen für die Klasse +H regelmäßig nachweisen, was aufwendig und teuer ist. Sie können jederzeit freiwillig eine höhere Reinigungsklasse erfüllen als die, die Ihnen bewilligt wurde.

4. UV-Entkeimung oder Membranfiltration?

Wenn von der Behörde die Ablaufklasse +H gefordert wird, steht der Betreiber vor der Entscheidungsfrage: UV-Entkeimung oder Membranfiltration? Zunächst eine kurze Verfahrensbeschreibung:

  • Membranfiltration gibt es bei Kleinkläranlagen seit 2002. Das vorgeklärte Wasser gelangt, wie schon beschrieben, in die biologische Stufe, die mit einer Membraneinheit ausgestattet ist. Die Membranporen haben einen Durchmesser von wenigen Tausendstel Millimetern. Das bedeutet, dass alle Stoffe mit größerem Durchmesser (Bakterien, Hefen, Pilze etc.) diese Membran nicht durchdringen können und herausgefiltert werden.
  • Die UV-Entkeimung wird seit 2006 bei den Kleinkläranlagen eingesetzt. Das vorgeklärte und biologisch gereinigte Abwasser wird mit UV-Licht (Wellenlänge 253 Nanometer) bestrahlt. Dadurch werden die Mikroorganismen abgetötet oder so manipuliert, dass die Zellteilung verhindert wird. Schädliche Keime sterben auf diese Weise ab oder können sich nicht mehr vermehren und stellen dadurch keine Gefahr mehr dar. Die Entkeimung wird beim ablaufenden Wasser durchgeführt, also außerhalb des eigentlichen Klärbehälters.

4.1. Das sind die häufigsten Fragen zu den beiden Verfahren:

Wie viele Kammern brauche ich in meinem Klärbehälter?

Für die UV-Entkeimung sind zwei Kammern nötig, für die Membranfilterung meist drei.

Wie unterscheiden sich die laufenden Kosten?

Zunächst sei gesagt: Anlagen mit Hygienisierung haben immer höhere Betriebskosten als „normale“ Kleinkläranlagen. Bei der UV-Entkeimung muss die UV-Lampe gewartet und bei Bedarf getauscht werden. Bei der Membranfiltration muss die Membran regelmäßig (mindestens einmal pro Jahr) regeneriert beziehungsweise ausgetauscht werden. Außerdem sind hier die Stromkosten höher. Beide Verfahren brauchen dreimal im Jahr eine Wartung durch die Fachfirma. Bei der Membranfilteranlage müssen Sie aber insgesamt mit höheren Betriebskosten rechnen.

Können beide Verfahren nachgerüstet werden?

In den meisten Fällen ja. Unkomplizierter ist dies meist bei der UV-Entkeimung. Diese wird nämlich nach der eigentlichen Reinigung nachgeschaltet, sodass die Klärbehälter selbst gar nicht angefasst werden müssen.

Sind beide Verfahren bauaufsichtlich zugelassen?

Es gibt eine ganze Reihe zugelassener Membranfilteranlagen von unterschiedlichen Herstellern. Inzwischen sind auch verschiedene UV-Systeme zugelassen. Hier sollten Sie also keine Probleme bekommen.

Fazit:

Ob Sie zur Hygienisierung lieber auf UV oder Membranfilter setzen, ist letzten Endes vor allem eine Frage des Geschmacks. Setzen Sie auf Bewährtes, ist eine Membrananlage interessant. Hier erhalten Sie eine gute Auswahl ausgereifter Systeme, die allerdings ihren Preis haben. UV-Entkeimung ist etwas neuer, inzwischen aber auch längst bewährt. Es punktet mit etwas günstigeren Anschaffungs- und Betriebskosten als die Membrantechnik. Allerdings kann das Wasser bei der UV-Entkeimung noch etwas trüb sein, während bei der Membrantechnik auch kleinste Schwebeteilchen ausgefiltert werden.

5. Hersteller von Kleinkläranlagen mit Membranfiltration, Mikrofiltration

HerstellerSystemReinigungsklassen
ATBimemflo® MBR Bioreaktor 
BusseMikrofiltrationN,H+
Hans Huber AGMembraneClearBoxC, N, D, +H
Mall GmbHUltrasept 

FAQ - Häufig gestellte Fragen in Kürze

  • checkWie funktioniert die Membranfiltration bei Kleinkläranlagen?

    Mit einer Membranfilteranlage können Sie Abwasser so gründlich reinigen, dass es sogar als Brauchwasser wiederverwendet werden kann. Es handelt sich um eine Abwandlung des Belebungsverfahrens. In der biologischen Reinigungsstufe wird eine Membraneinheit in die Kammer eingebracht, die das Wasser durch sehr feine Poren filtert. Dadurch bleiben Schmutzstoffe, aber auch Bakterien, Hefen, Pilze und Co. im Filter hängen.

  • checkWer braucht eine Kleinkläranlage mit Membranfilter?

    Eine Membranfilteranlage brauchen Sie dann, wenn Sie die Reinigungsklasse +H erfüllen müssen oder wollen. Das ist zum Beispiel in Karstgebieten oder Trinkwasserschutzgebieten der Fall. 

  • checkWie kann ich das Wasser aus der Membranfiltration weiterverwenden?

    Abwasser, das durch eine Membranfilteranlage gereinigt wurde, stellt keine Gesundheitsgefahr (zum Beispiel durch Krankheitserreger) mehr dar. Es kann deshalb als Brauchwasser genutzt werden, zum Beispiel in der Toilettenspülung, als Gartenwasser oder für die Waschmaschine.

  • checkIst die Membranfiltertechnik oder die UV-Entkeimung besser zur Hygienisierung geeignet?

    Neben Membranfilteranlagen können Sie auch UV-Entkeimungen nutzen, um eine Hygienisierung Ihres gereinigten Abwassers zu erreichen. Dabei wird das Wasser mit UV-Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge bestrahlt. Dadurch sterben Krankheitserreger ab oder verlieren zumindest die Fähigkeit, sich zu teilen und zu vermehren. UV-Anlagen sind etwas günstiger als die Membranfiltertechnik.


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