Was bedeuten die Reinigungsklassen / Ablaufklassen bei Kleinkläranlagen?

1. Was sind Reinigungsklassen in der Kleinklärtechnik?

Die Reinigungsklassen, auch Ablaufklassen genannt, dienen zur Einstufung der Leistungsfähigkeit von Kleinkläranlagen. Sie zeigen auf, welche Stoffe eine Anlage aus dem Abwasser entfernen kann. Man unterscheidet beispielsweise die Klassen C, N, D, +P und +H. Jede Klasse stellt dabei eine spezifische Herausforderung in der Abwasserreinigung dar.

Die Basis stellt der Kohlenstoffabbau (Reinigungsklasse C). Zusätzlich gibt es die Reinigungsklassen N (Nitrifikation), D (Denitrifikation), +P (Phosphateliminierung) und +H (Hygienisierung). Genauer erklärt haben wir die Reinigungsklassen auch in diesem Beitrag.

Die folgende Tabelle soll Ihnen einen einfachen Überblick über die Reinigungsklassen der Kleinkläranlagen verschaffen:

1.1. Was ist die Mindestanforderung für Kleinkläranlagen?

Die Mindestanforderung für Kleinkläranlagen in Deutschland ist die sogenannte Reinigungsklasse C. Hierbei handelt es sich um die Grundstufe der Abwasserreinigung, bei der der Abbau von Kohlenstoffverbindungen, auch organische Substanzen genannt, im Vordergrund steht. Sie erfüllt die behördlichen Mindestanforderungen.

1.2. Wann werden höhere Reinigungsklassen gefordert?

Je nach der lokalen Umweltsituation und gesetzlichen Anforderungen können höhere Reinigungsklassen notwendig sein. In sensiblen Gebieten wie Karst- oder Trinkwasserschutzgebieten sowie beim Einleiten des geklärten Abwassers in empfindliche Gewässer sind oft strengere Ablaufklassen wie die zusätzlichen Reinigungsklasse +H erforderlich.

Wenn Sie sehr auf Umweltschutz bedacht sind, können Sie natürlich auch freiwillig eine höhere, als die geforderte Reinigungsklasse wählen. Die Fachfirma für Ihr Kleinklärsystem kann Sie hierzu beraten.

1.3. Was bedeutet Kohlenstoffentfernung (Ablaufklasse C)?

Die Kohlenstoffentfernung, gekennzeichnet durch die Klasse C, bezieht sich auf den Abbau von organischen Substanzen im Abwasser. Diese enthalten Kohlenstoff und können von Mikroorganismen in der Kläranlage zersetzt werden. Das hilft dabei, die Belastung des Abwassers zu reduzieren. Wie genau schauen wir uns jetzt einmal an:

Organische Substanzen sind Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten und in der Regel aus lebenden Organismen stammen. Sie kommen in Abwasser durch eine Vielzahl von Quellen, wie zum Beispiel Haushaltsabfälle, Nahrungsmittel, menschliche Abfälle, Seifen und Reinigungsmittel. Die organischen Substanzen können Makromoleküle wie Proteine, Fette und Kohlenhydrate sein, aber auch kleinere Moleküle wie Zucker und Aminosäuren. Die Entfernung oder der Abbau dieser organischen Substanzen ist ein zentraler Prozess in der Abwasserbehandlung.

Würde man das unbehandelte Abwasser einfach in die Umwelt abgeben, würden die organischen Stoffe dort von Mikroorganismen abgebaut.

1. Dieser Prozess verbraucht Sauerstoff.
2. Ist die Konzentration an organischen Stoffen hoch, kann dies zu einem starken Sauerstoffverbrauch in Gewässern führen, einem Phänomen, das als "Eutrophierung" bekannt ist.
3. In extremen Fällen kann es zu "toten Zonen" kommen, Bereichen, in denen der Sauerstoffgehalt so niedrig ist, dass die meisten aquatischen Tiere und Pflanzen nicht überleben können.

Die Reinigungsklasse C, der Kohlenstoffabbau, in Kleinkläranlagen adressiert genau dieses Problem. In der Anlage werden die organischen Substanzen unter kontrollierten Bedingungen durch Mikroorganismen abgebaut. Dieser Prozess wird als "biologischer Abbau" bezeichnet und nutzt spezielle Bakterien, die die organischen Verbindungen in Kohlendioxid, Wasser und andere einfache Moleküle umwandeln. Es ist ein natürlicher Prozess, der einfach in der Anlage beschleunigt und kontrolliert wird, um zu verhindern, dass das Abwasser die Umwelt belastet.

1.4. Was bedeutet Nitrifikation (Ablaufklasse N)?

Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem Ammonium, eine im Abwasser vorhandene Stickstoffverbindung, in Nitrat umgewandelt wird. Dieser Schritt ist wichtig, um den Stickstoffgehalt im Abwasser zu reduzieren und eine hohe Wasserqualität zu gewährleisten.

Ammonium ist eine Stickstoffverbindung, die im Abwasser durch den biologischen Abbau organischer Stickstoffverbindungen entsteht. Organischer Stickstoff ist in vielen natürlichen Materialien enthalten, einschließlich menschlichen Abfällen und vielen Arten von Lebensmittelabfällen. Bei der Abwasserbehandlung ist Ammonium eine der ersten Formen von Stickstoff, die während des biologischen Abbaus entsteht.

Zwar ist Ammonium für Pflanzen ein wichtiger Nährstoff, jedoch kann eine hohe Konzentration von Ammonium im Wasser zu verschiedenen Umweltproblemen führen.

• Ammonium fördert das übermäßige Wachstum von Algen und Wasserpflanzen, was zur Eutrophierung von Gewässern führen kann.
• In höheren Konzentrationen kann Ammonium auch direkt toxisch für viele Arten von Wasserpflanzen und -tieren sein.

Hier kommt die Nitrifikation ins Spiel. Sie ist ein mikrobiologischer Prozess, bei dem Ammonium unter Sauerstoffzufuhr zu Nitrat umgewandelt wird. Dieser Prozess wird von spezialisierten Bakterien durchgeführt und findet in der Regel in Kläranlagen statt. Die Nitrifikation ist ein wichtiger Schritt, um das Abwasser von Ammonium zu reinigen und es sicherer für die Umwelt zu machen.

Jedoch sollte auch Nitrat im Auge behalten werden. Während Nitrat weniger toxisch ist als Ammonium, kann es immer noch Umweltprobleme verursachen, wenn es in zu hohen Konzentrationen in die Umwelt gelangt. Hohe Nitratkonzentrationen im Wasser können ebenfalls das Wachstum von Algen fördern und im Trinkwasser gesundheitliche Probleme verursachen.

Die Kontrolle des Stickstoffgehalts im Abwasser ist deshalb so wichtig, weil ein übermäßiger Stickstoffeintrag in die Umwelt zu ernsthaften Problemen führen kann, einschließlich Eutrophierung und Trinkwasserverschmutzung. Die Kläranlagen tragen zur Lösung dieses Problems bei, indem sie den Stickstoff aus dem Abwasser entfernen, bevor es in die Umwelt abgegeben wird.

Die Eutrophierung bezeichnet eine übermäßige Anreicherung von Nährstoffen (hauptsächlich Stickstoff und Phosphor) in Gewässern, die zu einem starken Algenwachstum führt. Dieser Prozess kann zu sauerstoffarmen Bedingungen führen, wenn absterbende Algen von Bakterien zersetzt werden, wodurch viele Wassertierarten nicht überleben können. Zudem können einige Algenarten toxisch sein und Gesundheitsprobleme verursachen. Eutrophierung ist ein weltweites Problem, das eine verbesserte Abwasserbehandlung und nachhaltigere landwirtschaftliche Praktiken erfordert, um es zu bekämpfen.

1.5. Was bedeutet Denitrifikation (Klasse D)?

Denitrifikation bezeichnet die Umwandlung von Nitrat in Stickstoffgas. Sie wissen jetzt, dass Nitrat ein Nährstoff ist, der zu viel Algenwachstum in Gewässern führen kann - genau wie bei der Eutrophierung, die wir vorhin besprochen haben. Deshalb ist es gut für das Wasser, wenn wir Nitrat entfernen.

Aber wie geschieht das?

1. Denitrifikation ist eine Aufgabe, die von speziellen Bakterien vollbracht wird.
2. Diese Bakterien sind ein Teil der Abwasserreinigung und sie verwenden Nitrat anstelle von Sauerstoff, um zu "atmen", wenn die Bedingungen in der Kläranlage sauerstoffarm sind.
3. Als Nebenprodukt ihrer Atmung entsteht Stickstoffgas, welches einfach in die Atmosphäre entweicht. Dieser Stickstoff ist das gleiche Gas, das einen großen Teil unserer Luft ausmacht, also ist es völlig harmlos!

Es ist wichtig zu wissen, dass die Denitrifikation sehr temperaturempfindlich ist. Sie funktioniert am besten, wenn die Abwassertemperatur über 12 °C liegt. Das gute ist:

In gemäßigten Klimazonen, wie beispielsweise in Teilen Deutschlands, kann die Bodentemperatur in 1 Meter Tiefe das ganze Jahr über ziemlich konstant bleiben und liegt normalerweise zwischen 7 und 13 Grad Celsius. Damit ist ein im Erdreich verbauter Klärbehälter automatisch im korrekten Temperaturbereich für die Bakterien.

Insgesamt ist die Denitrifikation ein sehr wichtiger Schritt in der Abwasserbehandlung, der dabei hilft, unsere Gewässer sauber und gesund zu halten.

1.6. Hygienisierung: Die Ablaufklasse +H

Die Ablaufklasse +H, oder Hygienisierung, bezieht sich auf einen speziellen Prozess, der in Kleinkläranlagen verwendet wird, um Keime und Bakterien zu eliminieren, die in biologisch gereinigtem Abwasser vorhanden sein könnten.

Sie ist besonders wichtig, wenn das gereinigte Abwasser in sensiblen Bereichen wie Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt wird.

Dieser Prozess wird durch die Verwendung von UV-Licht durchgeführt. Stellen Sie es sich vor wie einen Sonnenstrahl, der Bakterien abtötet. Dieses UV-Licht wird in speziellen Strahlern erzeugt, die von wasserdichten Quarzröhren umgeben sind. Das gereinigte Abwasser wird an diesen Röhren vorbeigeführt, und das UV-Licht tötet die Mikroorganismen ab, indem es direkt auf deren Erbinformationsträger, oder DNA, einwirkt.

Die UV-Hygienisierung wird seit 2006 erfolgreich in Kleinkläranlagen eingesetzt und ist eine sehr effektive Methode zur Desinfektion des gereinigten Abwassers. Sie ist sicher und erfordert keine zusätzlichen Chemikalien, was sie zu einer umweltfreundlichen Option macht.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die UV-Lampen regelmäßig gewartet und ersetzt werden müssen, um sicherzustellen, dass sie effektiv funktionieren. Dies ist ein wichtiger Aspekt der Wartung von Kleinkläranlagen, den Betreiber berücksichtigen müssen.

1.7. Die Ablaufklasse +P: Phosphatentfernung

Die Ablaufklasse +P, oder Phosphatentfernung, bezeichnet einen Prozess in Kleinkläranlagen, der dazu dient, Phosphatverbindungen aus dem Abwasser zu entfernen.

Phosphat ist ein Pflanzennährstoff, der das übermäßige Wachstum von Algen und Wasserpflanzen in Seen und langsam fließenden Gewässern verursacht. Dieser Prozess (die Eutrophierung), kann den Lebensraum von kleineren Lebewesen und Fischen stark beeinträchtigen.

Phosphatverbindungen kommen in natürlichen Gewässern vor, werden jedoch auch durch menschliche Aktivitäten wie Landwirtschaft und Abwasser in die Umwelt eingetragen. Eine hohe Konzentration an Phosphat im Wasser kann schädliche Auswirkungen auf das Ökosystem haben, daher ist es wichtig, diese Verbindungen aus dem Abwasser zu entfernen.

Quellen von Phosphaten sind: 

1. Haushalte: Phosphat wird in vielen Haushaltsprodukten verwendet, insbesondere in Waschmitteln und Geschirrspülmitteln. Diese Produkte enthalten Phosphate, die beim Waschen und Spülen in das Abwasser gelangen.

2. Industrie: Einige Industriezweige, wie beispielsweise die Lebensmittelverarbeitung, verwenden Phosphate in ihren Produkten oder in den Produktionsprozessen. Bei unzureichender Abwasserbehandlung können diese Phosphate in das Abwasser gelangen.

3. Landwirtschaft: Phosphathaltige Düngemittel werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu fördern. Wenn überschüssige Düngemittel auf Feldern verwendet werden oder durch Erosion in Gewässer gelangen, können sie das Oberflächenwasser oder das Grundwasser mit Phosphat belasten.

4. Menschliche Abwässer: Phosphat ist ein natürlicher Bestandteil von menschlichem Urin und Kot. Wenn Abwasser nicht ausreichend behandelt wird, kann das Phosphat in Gewässer gelangen.

Die Phosphatentfernung in Kleinkläranlagen wird durch den Einsatz eines Fällmittels realisiert. Dieses Fällmittel bindet die Phosphate, die dann zusammen mit dem Schlamm als Feststoffe absinken und entfernt werden können. Ein Beispiel für ein solches Fällmittel ist Polyaluminiumchlorid, das mithilfe einer präzisen Dosierpumpe beigefügt wird.

Die Phosphatentfernung ist vor allem in Gebieten erforderlich, in denen ein erhöhter Schutz der Gewässer notwendig ist. Dies kann zum Beispiel in Karst- und Trinkwasserschutzgebieten der Fall sein.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Verwendung von Fällmitteln den Betrieb einer Kleinkläranlage komplexer macht und regelmäßige Wartungsarbeiten erfordert. Darüber hinaus ist es notwendig, das verwendete Fällmittel und den anfallenden Schlamm sicher und umweltverträglich zu entsorgen.

2. Durch welche Messungen bestimmt man diese Ablaufwerte?

Hier ein Überblick, welche Messung zu welcher Ablaufklasse gehören:

Und hier noch die Übersicht, wann bestimmte Messungen je nach Größe der Kläranlage erforderlich sind:

2.1. Weshalb werden BSB5 und CSB gemessen? Reicht nicht ein Wert zum Kohlenstoffabbau?

BSB5 und CSB sind zwei verschiedene Messmethoden zur Bestimmung der Menge an organischen Verunreinigungen in einer Wasserprobe. Sie messen allerdings verschiedene Aspekte und können daher unterschiedliche Informationen liefern. Deshalb ist es oft nützlich, beide Messungen durchzuführen, um ein vollständiges Bild zu erhalten.

Um das in einfachen Worten zu erklären, könnte man sagen, dass der BSB5-Wert und der CSB-Wert in einer Kleinkläranlage ähnlich sind wie die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit in einer Wettervorhersage. Beide liefern wichtige, aber unterschiedliche Informationen.

• Die Temperatur allein gibt Ihnen nicht genügend Informationen über das Wetter.
• Auch die Luftfeuchtigkeit für sich liefert kein komplettes Bild.
• Wenn Sie jedoch sowohl die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit kennen, haben Sie ein vollständigeres Bild von den Wetterbedingungen. Genauso verhält es sich mit BSB5 und CSB bei der Analyse von Abwasser.

Der BSB5-Wert (Biochemischer Sauerstoffbedarf nach 5 Tagen) gibt an, wie viel Sauerstoff benötigt wird, um die organischen Stoffe in der Wasserprobe biologisch abzubauen. Es handelt sich also um eine indirekte Messung der biologisch abbaubaren organischen Verunreinigungen im Wasser.

Wenn der BSB5-Wert hoch ist, bedeutet dies, dass viele organische Verunreinigungen im Wasser vorhanden sind, die durch Mikroorganismen abgebaut werden können.

Der CSB-Wert (Chemischer Sauerstoffbedarf) hingegen gibt an, wie viel Sauerstoff benötigt wird, um alle organischen Stoffe in der Wasserprobe chemisch zu oxidieren. Im Gegensatz zum BSB5-Wert berücksichtigt der CSB-Wert sowohl biologisch abbaubare als auch nicht biologisch abbaubare organische Verunreinigungen.

Einige Beispiele für nicht biologisch abbaubare organische Verbindungen sind:

1. Kunststoffe: Die meisten Kunststoffe sind nicht biologisch abbaubar. Sie bestehen aus langen Polymerketten, die für Mikroorganismen schwer zu zersetzen sind.

2. Pestizide und Herbizide: Viele Pestizide und Herbizide sind schwer abbaubar und können sich in der Umwelt anreichern.

3. Pharmazeutika und persönliche Pflegeprodukte: Einige dieser Verbindungen, wie bestimmte Hormone oder Antibiotika, sind schwer abbaubar.

Wenn der CSB-Wert hoch ist, bedeutet dies, dass viele organische Verunreinigungen im Wasser vorhanden sind, unabhängig davon, ob sie biologisch abbaubar sind oder nicht.