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Leistungsfähigkeit von Pflanzenkläranlagen im Mischsystem mit Lavasand als Filtersubstrat

  • Pflanzenkläranlagen (PKA) sind ein naturnahes Verfahren der Abwasserreinigung, das aufgrund seines im Vergleich zu technischen Kläranlagen geringen Wartungs- und Energieaufwands, der guten Einbindung in die Landschaft und der höheren Reinigungsleistung als konventionelle Teichkläranlagen vorwiegend im ländlichen Raum zum Einsatz kommt. Gemäß den allgemein anerkannten Regeln der Technik beschränkt sich die Anwendung jedoch auf im Trennsystem entwässerte Einzugsgebiete und den Einsatz von fluviatilen Rundkornsanden als Filtersubstrat. Im Süden und Südwesten Deutschlands überwiegt allerdings das Mischsystem, sodass verfahrenstechnische Lösungen in der Abwasserreinigung die Mischkanalisation als Voraussetzung haben. Im Zuge der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) sind Immissionsbetrachtungen im Hinblick auf den guten chemischen Zustand des Gewässers als Grundlage für den guten ökologischen Zustand erforderlich. Dezentrale Kläranlagen an abflussschwachen Gewässern müssen häufig verschärfte Anforderungen an den Ablauf, insbesondere im Hinblick auf die Nitrifikationsleistung, einhalten. Ziel dieser Arbeit ist die Überprüfung der Eignung von Pflanzenkläranlagen im Mischsystem im Allgemeinen und von Lavasand als Filtersubstrat im Besonderen zur Erfüllung dieser Anforderungen. Der für Lavasand-Anlagen entwickelte Bemessungsansatz des Entsorgungsverbandes Saar (EVS) sowie die zugehörigen Planungs- und Betriebsvorgaben wurden im großtechnischen Maßstab an zehn kommunalen Kläranlagen mit Ausbaugrößen von 70 bis 600 EW überprüft. Neben einer reinen Verifizierung des Konzepts im Sinne eines Nachweises der Reinigungsleistung wurde versucht, auf der Kläranlage Büschdorf die Belastungsgrenzen des Systems und insbesondere der alternierend und intermittierend betriebenen Hauptbodenfilter (HBF) zu ermitteln. Ergebnis dieser Untersuchungen auf der Kläranlage Büschdorf war, dass der dort als Filtersubstrat eingesetzte Lavasand über ein Jahr mit maximalen hydraulischen Flächenbelastungen von mehr als 220 l/(m2*d) beaufschlagt werden kann, ohne dass es zu Kolmationserscheinungen oder einem Einbruch der Reinigungsleistung kommt. Darüber hinaus wurde die Leistungsfähigkeit von Lavasanden aus verschiedenen Steinbrüchen mit unterschiedlichen Eigenschaften auf der Kläranlage Riesweiler untersucht. Es zeigte sich, dass das Filtermaterial mit der größten Porosität, der größten spezifischen Oberfläche, der geringsten Durchlässigkeit und der höchsten Kationenaustauschkapazität die besten Ergebnisse im Hinblick auf die Elimination von Kohlenstoff- und Phosphorverbindungen sowie Ammoniumstickstoff erzielt. Im Zusammenhang mit dem CSB-Abbau und der Nitrifikationsleistung sind aerobe Verhältnisse im Filterkörper notwendig, was durch einen intermittierenden Betrieb der Bodenfilter sichergestellt wird. Dieser Sachverhalt wurde mit Redoxpotenzialmessungen und Beprobungen von Versuchsphasen mit dem Filter im Normal- und Einstaubetrieb nachgewiesen. Gemäß den Ergebnissen dieser Arbeit sind Lavasande als Filtersubstrat im Vergleich zu fluviatilen Rundkornsanden bei höherer hydraulischer Belastung, insbesondere bezogen auf den Ammoniumstickstoffabbau, leistungsfähiger. Zusammenfassend ist festzustellen, dass substrateigenschaftsabhängige Bemessungs-vorgaben notwendig und sinnvoll sind. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf.

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Metadaten
Author:Ralf Hasselbach
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-35073
Advisor:Theo G. Schmitt, Joachim Hansen
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2013/05/13
Year of Publication:2013
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2013/03/21
Date of the Publication (Server):2013/05/14
Tag:Filtersubstrat Lavasand; Mischsystem; Pflanzenkläranlage; naturnahe Abwasserreinigungsverfahren
Number of page:XIV, 232
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 10.09.2012