PKA Ballstedt

"Untersuchung und Bewertung der Pflanzenkläranlage Ballstedt"

Projektförderung:
Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt (TMLNU)

Projektlaufzeit: 07/1997bis 12/1998

Projektleitung:
Bauhaus Universität Weimar

BUW-Projektleitung: Dr.Ing. Ralf Englert

Projektpartner:
MFPA - Materialforschungs- und Prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar


Problemstellung

Die biologische Abwasserreinigung nach den klassischen Verfahren der Abwasserreinigung, den Belebtschlamm- und Biofilmverfahren, bewirkt eine weitreichende Reduktion der Keimbelastung. Angesichts der hohen Ausgangsbelastung häuslicher Abwässer verbleiben jedoch noch beträchtliche Mengen an Keimen im gereinigten Abwasser und gelangen in die Vorfluter. In sensiblen Gebieten ist die hygienische Qualität der Kläranlagenabläufe von Bedeutung.

In den Jahren 1995/96 erfolgte im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt die "Vergleichende Bewertung der Teich-Pflanzenkläranlage in Friedrichsrode und der Scheibentauchtropfkörperanlage mit nachgeschalteter UV-Anlage in Kleinberndten". Die Zielstellung der im Dezember 1996 abgeschlossenen Arbeit bestand in der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der beiden Kläranlagen. Maßstab für den Vergleich war der weitgehende Abbau der organischen Substanz und die Nährstoffelimination im Zusammenhang mit bakteriellen Untersuchungen der Abwässer im Hinblick auf die Keimreduzierung.

Mit der Beprobung und mehr als 1-jährigen wissenschaftlichen Begleitung der Pflanzenkläranlage in Ballstedt erfolgte eine Erweiterung des zuvor genannten Vorhabens. Die Leistungsfähigkeit von Pflanzenkläranlagen ist bisher im Hinblick auf die Keimreduzierung wenig untersucht worden.

Möglicherweise stellen derartige bewachsene Bodenfilter eine Alternative zur Nachbehandlung von bestehenden Kläranlagenabläufen dar. In Thüringen gab es bisher keine Erfahrungen zum Betrieb von Pflanzenkläranlagen dieser Größenordnung.

Zielsetzung

Neben dem Vergleich der Meß- und Analysenwerte mit vorliegenden Untersuchungsergebnissen der anderen beiden Kläranlagen sollten Hinweise für Kontroll- und Wartungsarbeiten bzw. zum Betrieb von Pflanzenkläranlagen formuliert werden. Die vorgefundenen Bedingungen während des Untersuchungszeitraumes waren zu erfassen und kritisch im Sinne eines störungsfreien Anlagenbetriebes zu diskutieren.

Vorgehensweise

Die Bearbeitung des Projektes wurde in folgenden Arbeitschritten vollzogen:

1. Beprobung der ausgewählten Pflanzenkläranlage in Ballstedt,
-Stichproben 14-tägig (Mai 19997 - August 1998),
insgesamt 26 Stichproben der 3 Probenahmestellen
-Intensivbeprobung über ein Wochenende (20.-23. Februar 1998),
(9*2h-Mischproben und 1*6h-Mischprobe nachts)
-Meßkampagne über eine Woche (20. Februar - 2. März 1998),
in Form von 24h-Mischproben

2. Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit im Hinblick auf weitgehenden Abbau der organischen Substanzen und der Nährstoffelimination im Zusammenhang mit

3. Bakteriellen Untersuchungen der rohen und gereinigten Abwässer im Hinblick auf die Keimreduzierung.

Ergebnisse

Die Auswertung der Untersuchungsergebnisse zeigte in Abhängigkeit von den jahreszeitlichen Bedingungen keine Leistungsunterschiede. Im Zeitraum Mai 1997 bis August 1998 konnte die Anlage die teilweise beträchtlichen Belastungsschwankungen im Zulauf, wie auch bei Regenereignissen aus dem Ablauf der Vorklärung resultierend, dauerhaft abpuffern.

Der tendenzielle Anstieg der Ablaufkonzentrationen für die organischen und Nährstoff-Parameter ab Februar 1998 steht eindeutig mit der aufgetretenen Oberflächenkolmation in Zusammenhang. Die Tatsache einer Ablaufverschlechterung konnte anhand der Keimbelastungen im Anlagenablauf allerdings nicht bestätigt werden.

Auffällig hohe NO3-N- Werte im Zulauf der Anlage, aber auch im Ablauf der Vorklärung deuten auf große Mengen infiltrierenden Fremdwassers durch Kanalundichtigkeiten und große Niederschlagswassermengen im Regenwetterfall hin. Insbesondere die teilweise hohen Konzentrationen im Ablauf der Vorklärung weisen auf sehr geringe Aufenthaltszeiten des Abwassers innerhalb der Absetzbecken hin.

Während eine Erhöhung der Zulaufbelastung durch Keime in der Gesamttendenz festgestellt werden konnte, (durch Erhöhung des Anschlußgrades), blieben die bakteriologischen Ablaufdaten trotz Kolmation über den gesamten Beprobungszeitraum nahezu konstant. Als besonders günstig müssen in diesem Zusammenhang die relativ langen Aufenthaltszeiten des Abwassers im Gesamtsystem Bodenfilter genannt werden.

Für die Situation der Kläranlage Ballstedt bedeutet der "nachgeschaltete" Schönungsteich eine weitere Ablaufverbesserung.

Die aufgetretenen betriebstechnischen Probleme hatten folgende Ursachen:

Die Beetoberflächen haben ein deutliches Gefälle zur Ablaufseite. Das durchgeführte Aufmaß ergab 32 - 40 cm Höhenunterschiede gegenüber der Zulaufseite der jeweiligen Pflanzenbeete. Das Zusammenlaufen des Abwassers an der Beetablaufseite, die Verschlammung durch die Schmutzstöße aus der Vorklärung führten zur Überlastung der hinteren Beetabschnitte.

Die Flächen breiteten sich infolge des Dauerüberstaus zur Zulaufseite aus und führten zum Überstau der Mitteldämme.

Die im Rahmen der bodenmechanischen Untersuchungen durchgeführte Überprüfung der Filterkornzusammensetzung ergab eine im Mittel zu feine Zusammensetzung der oberen Deckschicht.

Die gründliche ingenieurseitige fachliche Prüfung und Begleitung, sowohl während der Planungs- (Kanalisation, Vorklärung) als auch Auf- und Einbauphase einer Pflanzenkläranlage ist wesentlicher Garant für zu vermeidende Betriebsstörungen und -probleme.

Eine entsprechende Pflege und Wartung von Pflanzenkläranlagen bleibt unverzichtbarer Bestandteil der kommunalen Verantwortlichkeiten.

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