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COMPAS-Studie:

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Ergebnis und Zusammenfassung

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Ergebnisübersicht

Bild 3 zeigt die Zulaufganglinien und die maximalen und minimalen Konzentrationen im Ablauf der Kleinkläranlagen über den gesamten Untersuchungszeitraum. Der CSB im Zulauf lag im Mittel bei 456mg/l. Das Maximum betrug 830mg/l und das Minimum 180mg/l. Da die Zulaufkonzentrationen zu Anfang des Versuchprogramms im unteren Bereich des „Normab- wassers“ nach EN 12566, Teil 3 /1/ lagen, wurde zur Erhöhung der Zulauffrachten eine Anhebung der hydraulischen Last auf 150% vorgenommen. Diese Situation ist untypisch für den Einsatz von Kleinkläranlagen in Deutschland, bei dem sich aufgrund des Wasser sparenden Betriebs hohe Konzentrationen und ein geringer spezifischer Abwasseranfall ergeben. Die Ablaufwerte im Gesamtzeitraum aller Anlagen lagen zwischen 14mg/l (Minimum) und bedingt durch Schlammabtrieb bei maximal 741mg/l. Die Mittelwerte bewegten sich in einer Spanne von 34 und 196mg/l. Mit Ausnahme von zwei Anlagen wurde sowohl der deutsche als auch der „französische Überwachungswert“ von 150mg/l bzw. 125mg/l im Mittel unterschritten.

Der Ablauf der meisten Anlagen lag in weiten Teilen des Testablaufes unter 100mg/l. Erhöhungen, wenn auch zum Teil verzögert, wurden bei allen Anlagen wegen der Ölhavarie festgestellt. Dennoch lagen zu dieser Zeit die Werte bis auf eine Ausnahme unter 150mg/l. Spätestens 14 Tage nach der Ölhavarie erreichten alle Anlagen wieder das Ausgangsniveau der Ablaufwerte. Ab Phase 4 konnte bei nahezu allen Anlagen ein Anstieg der Ablaufwerte bedingt durch die verstärkte hydraulische Be- lastung verzeichnet werden, der jedoch unterschiedlich stark ausfiel. Drei Anlagen haben bereits hier die Marke von 150mg/l überschritten (suspendierte Biomasse, Tropfkörper). Bei 200% hydraulischer Belastung (Phase 5) kam es bei vier Anlagen (suspendierte Biomasse, Tropfkörper, kombiniertes Verfahren) zu extrem erhöhten Ablauf- spitzen, die weit über 150mg/l lagen. Bei den übrigen Anlagen stellten sich auch

erhöhte CSB-Abläufe ein (Mittelwerte zwischen 29 bis 103mg/l). Nach Phase 6 (keine Belastung) erreichten fast alle Anlagen wieder stabile Werte. Direkt nach Wiederinbetriebnahme traten CSB-Peaks vorzugsweise bei suspendierter Biomasse auf. In der vierwöchigen 50% Unterlastphase lagen bei fast allen Anlagen die Abläufe unter 100mg CSB/l. Lediglich bei zwei Anlagen traten erhöhte Werte (suspendierte Biomasse, Tropfkörper) auf. Bei den simulierten Stromausfällen in Phase 10 erhöhten sich die Werte aller Anlagen. Dies könnte mit einer temporären Erhöhung von schwer abbaubaren Stoffen im Zulauf erklärt werden, da dieses Phänomen gleichzeitig bei nahezu allen untersuchten Anlagen beobachtet wurde.

Tabelle 3 zeigt die statistische Auswertung der mittleren Zu- und Ablaufkonzentrationen aller Anlagen über die gesamte Laufzeit ausgewertet für verschiedene Phasen. Aufgeführt werden die Parameter CSB, AFS. Die Anzahl der Proben belief sich bei fast allen Anlagen auf 50. Die abfiltrierbaren Stoffe im Zulauf lagen im Mittel bei 269mg/l. Das Maximum betrug 730mg/l und das Minimum 120mg/l. Die Ablaufwerte im Gesamtzeitraum aller Anlagen lagen zwischen <1mg/l (Minimum) und 1.100mg/l (Maximum). Die Mittelwerte bewegten sich in einer Spanne von 5 und 117mg/l. Der geforderte „französische Überwachungswert“ von 35mg/l wurde von zwei Anlagen überschritten. In Deutschland gibt es keinen gesetzlichen Überwachungswert für abfiltrierbare Stoffe. Die Ammoniumkonzentration im Zulauf lag im Mittel bei 35,1mg/l. Das Maximum betrug 54,5mg/l und das Minimum 11,6mg/l. Die Ablaufwerte im Gesamtzeitraum aller Anlagen lagen zwischen <0,5mg/l (Minimum) und 49,9mg/l (Maximum). Die Mittelwerte bewegten sich in einer Spanne von 8,1 und 23,7mg/l. Zwei Anlagen mit sessiler Biomasse erreichten Ammoniumwerte <10mg/l (Nitrifikation). Für die mikrobiologischen Untersuchungen wurde eine Kampagne von drei Tagen in Folge gefahren. Beim Parameter Escherichia coli. konnte eine Reduzierung bei allen Anlagen von etwa 0,8 log-Stufen erreicht werden. Die Anlagen mit gezielter Abwasserdesinfektion (Pflanzenkläranlage + UV und die Membranlage) erzielten 0 MPN/l im Ablauf. Da es für Kleinkläranlagen der Ablaufklassen ohne Hygienisierung keine Richtlinien bezüglich mikrobiologischer Parameter gibt, wurde als Vergleich die Richtlinie 2006/7/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 15. Februar 2006 über die Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG /2/ herangezogen. Eine ausgezeichnete Badegewässerqualität für Küstengewässer und Übergangsgewässer bezogen auf die Parameter „Intestinale Enterokokken“ und „Escherichia coli“ konnte nur bei den Ablaufproben von Anlagen mit gezielter Hygienisierung (UV-Bestrahlung und Membrantechnik) nachgewiesen werden.

Zusammenfassung und Ausblick

Alle auf dem europäischen Markt verfügbaren Kleinkläranlagensysteme müssen der EU-Zertifizierung EN 12566-3 /1/ entsprechen, die einen Mindeststandard bezüglich Betriebssicherheit und Reinigungsleistung garantiert. Darüber hinaus müssen je nach nationalen oder regionalen Vorgaben zusätzliche Richtlinien beachtet werden. Diese Mindestanforderungen liefern aber nur wenige Informationen über Effizienz, Betriebszuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit der mit sehr unterschiedlichem Technologisierungsgrad am Markt verfügbaren Kleinkläranlagentypen. Aber gerade für Kunden und auch für die Anbieter von Abwasserdienstleistungen ist das von hohem Interesse. Mit Durchführung der Studie COMPAS wurde ein erster Schritt getan, diese Lücke zu schließen. Die vor Ort in Leipzig auf dem Demonstrationsfeld des BDZ installierten Anlagen repräsentieren die breite Vielfalt an technischen Lösungen des europäischen Marktes für Kleinkläranlagen.

Darunter befinden sich Anlagen mit sessiler Biomasse, verschiedene Aus- führungen von Bodenfiltern, sus- pendierter Biomasse als Membran- verfahren und SBR-Technik. Im Rahmen der Studie COMPAS wurden diese unter realitätsnahen Betriebsbeding- ungen, die über die Anforderungen der Bauartenzulassungsverfahren und EU-Zertifizierung hinausgehen, verglichen und evaluiert. In Ergänzung der Vorgaben der EN 12566-3 /1/ wurde das Versuchsprogramm um erhöhte hydraulische Betriebsanforderungen erweitert, um so besondere örtliche

Randbedingungen, wie sie in französischen Einfamilienhaushalten identifiziert wurden, simulieren zu können. Die Studie liefert Informationen zu den Leistungsmerkmalen der unterschiedlichen Technologien hinsichtlich Reinigungsleistung, Ablaufwerte, Betriebs- und Wartungsaufwand, Betriebsstabilität, Schlammanfall, Energiebedarf usw. Aus diesen Daten können möglichst verlässliche Kleinkläranlagentypen ermittelt werden. Fast alle Anlagen unterschritten im Mittel die deutschen und „französischen Überwachungswerte“ bezogen auf CSB und AFS. Nicht alle Anlagen erreichten einen stabilen Betrieb. Einige der Systeme mit suspendierter Biomasse hatten Schwierigkeiten mit erhöhter hydraulischer Belastung, die allerdings durch zusätzliche Vorspeicher bzw. vergrößerte Nachklärungen verbessert werden können. In Betriebssituationen mit simulierten Stromausfällen kam es bei fast allen Anlagen temporär zu erhöhten Ablaufwerten, für die keine eindeutige plausible Erklärung gefunden werden konnte. Ähnliche Phänomene zeigten sich auch in der Studie in Nantes /3/, wo bei den dort simulierten Stromausfällen ein ähnlicher Peak in (fast) allen Anlagen aufgetreten ist, unabhängig davon, ob die Anlagen überhaupt Strom benötigten. Auch bei den Untersuchungen in Nantes konnte keine plausible Erklärung für dieses Phänomen gefunden werden. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf. Mit einem Überblick zum Betriebsverhalten von unterschiedlichen technischen Lösungen der Abwasserbehandlung mit Kleinkläranlagen kann diese Studie einen Beitrag zur weiteren Etablierung von Kleinkläranlagen als dauerhafte Lösung der dezentralen Abwasserentsorgung im ländlichen Raum liefern. Für das weitere Vorgehen empfiehlt es sich, ein ergänzendes Versuchsprogramm durchzuführen, das auch weitere vor allem in Deutschland auftretende Randbedingungen berücksichtigt, wie z.B. extreme Unterlast (z.B. Verhalten bei einem Einwohnerwert Einleitung von Desinfektionsmitteln, Haushaltsreinigern usw.)

Danksagung

An dieser Stelle möchten sich die Autoren sowohl bei allen beteiligten Projektpartnern als auch bei den Herstellern der Kleinkläranlagen bedanken. Ein besonderer Dank gilt dem Auftraggeber Veolia Eau, durch die die Durchführung des Projekts erst ermöglicht wurde.

Diese Studie ist erschienen in der wwt-Ausgabe 11-12/2010 der HUSS-Medien GmbH (ein Unternehmen des HUSS-Verlagsgruppe Berlin-München) weitere Informationen unter: www.wwt-online.de

Matthias BARJENBRUCH
TU Berlin, FG Siedlungswasserwirtschaft
E-Mail: matthias.barjenbruch@tu-berlin.de

Matthias BARJENBRUCH; Eva EXNER | TU Berlin
Anne CAUCHI; Christian VIGNOLES | Veolia Eau Direction Technique Paris
Roland MÜLLER | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Leipzig
Bodo WEIGERT | Kompetenzzentrum Wasser Berlin GmbH