Klärgruben Ausfaulgruben Absetzgruben
Teilbiologische Ausfaulgruben
Ausfaulgruben dienen wie die Absetzgruben dem Zurückhalten von Schwimmstoffen sowie absetzbarer Stoffe der Anlage. Aufgrund der größeren Dimensionierung von 1500 l je Einwohner kommt es in Ausfaulgruben zu einer längeren Durchflusszeit des Schmutzwassers von ca. 10 Tagen durch die Anlage. Dies ermöglicht den im Klärschlamm enthaltenen Microorganismen, zusätzlich zur rein mechanischen Klärung, die organischen Schmutzstoffe teilweise abzubauen (teilbiologische Klärung). Ausfaulgruben müssen je Einwohner 1500 l Inhalt, mindestens jedoch 6000 l Gesamtvolumen haben und aus mindestens 3 Kammern bestehen. Eine 6000 l Anlage ist für 4 Personen ausgelegt, je weiteren Einwohner müssen 1500 l zusätzlich eingeplant werden.
MehrkammerausfaulgrubeMehrkammerausfaulgruben dienen
- wie Mehrkammerabsetzgruben primär der Abscheidung von Grob- und
Feststoffen sowie zusätzlich, ohne Zuschlag zum Volumen, der Speicherung
des Schlammes. |
|
Teilbiologische AbwasserreinigungDurch das im Vergleich zur Mehrkammerabsetzgrube wesentlich größere Volumen und die damit verbundene längere Verweilzeit des Abwassers kommt es an der Kontaktfläche zwischen dem Abwasser und dem Bodenschlamm sowie dem an den Beckenwänden haftenden Bewuchs zu anaeroben biologischen Abbauprozessen und damit zu einer teilweisen biologischen Reinigung des Abwassers. Mehrkammerausfaulgruben gelten daher als "teilbiologische" Abwasserreinigungsanlagen. BemessungDie Bemessung erfolgt nach DIN 4261, Teil 1 Kleinkläranlagen; Anlagen ohne Abwasserbelüftung; Anwendung; Bemessung und Ausführung: -nutzbarer Inhalt 1,5 m³/EW, mindestens 6 m³, -Ausführung stets mit mindestens drei Kammern, Volumen der ersten Kammer 1/2 des Gesamtvolumens, -nutzbare Wassertiefe mindestens 1,2 m, größte Wassertiefe je nach Anlagengröße 1,9 bis 3 m. AnwendungMehrkammerausfaulgruben sind als Vorreinigung und Schlammspeicher vor allen Typen von aeroben biologischen Reinigungsstufen uneingeschränkt zugelassen. Sinnvoll sind sie insbesondere vor Bauteilen zur "natürlichen" biologischen Reinigung, bei denen eine erhöhte Verstopfungsgefahr besteht, Pflanzenbeete. Bis zu einem Anfall an häuslichem Schmutzwasser von höchstens 8 m³/d, das entspricht einer Anschlussgröße von etwa 50 EW, kommen sie nach DIN 4261 als alleinige Reinigungsstufe in Betracht. Auch bei Mehrkammerausfaulgruben ist zu beachten, das das Abwasser angefault ist und materialangreifende Gase freisetzt. Reinigungswirkungbiologische ReinigungsleistungDie durch den Faulvorgang im Bodenschlamm bewirkten Störungen der Absetzvorgänge treten in der ersten Kammer von Mehrkammerausfaulgruben in gleicher Weise auf wie bei Mehrkammerabsetzgruben. Durch das größere spezifische Volumen der folgenden Kammern wirken sie sich aber kaum auf die Ablaufbeschaffenheit aus. Dadurch und durch die zusätzliche biologische Teilreinigung ist der Reinigungseffekt von Mehrkammerausfaulgruben deutlich höher als bei Absetzgruben. mechanische ReinigungsleistungDie mechanische Reinigungswirkung gilt bei gewissenhafter Wartung sehr gut. Ein Feststoffgehalt von 0,3 ml/l im Ablauf wird in der Regel deutlich unterschritten, Grobstoffe werden zuverlässig zurückgehalten. Eine BSB5 Abnahme von 30% - 50% gilt als erreichbar. Die BSB5-Konzentrationen im Ablauf liegen meist zwischen 200 mg/l und 300 mg/l. RäumintervallGemäß DIN 4261, Teil 3 Kleinkläranlagen; Anlagen ohne Abwasserbelüftung; Betrieb und Wartung sind Mehrkammerausfaulgruben mindestens alle zwei Jahre zu räumen, wobei der Schwimmschlamm vollständig zu entfernen ist und vom Bodenschlamm ein Teil als Impfschlamm zurückbleiben sollte. Der Schlamm besteht aus Grob- und Feststoffen (Primärschlamm) und gegebenenfalls aus dem Sekundärschlamm einer nachgeschalteten aeroben biologischen Reinigungsstufe. Er enthält zwar nicht zersetzte, sichtbare Grobstoffe aus dem Hygienebereich, ist aber im Gegensatz zum Schlamm aus Mehrkammerabsetzgruben - sofern die Räumung alle zwei Jahren erfolgt - weitgehend ausgefault (stabilisiert). |
MehrkammerabsetzgrubeIn Mehrkammerabsetzgruben werden die ungelösten Stoffe durch Absetzen zum Boden oder durch Aufschwimmen zur Oberfläche aus dem Abwasser entfernt. Der Schwimmschlamm wird durch eine Tauchwand oder ähnliche Einrichtungen gehindert, in den Ablauf der Grube zu gelangen. Das durch die Tiefe der Tauchwand geschaffene Volumen reicht bei normaler Belastung mit häuslichem Abwasser aus, den Schwimmschlamm zu speichern. |
|
Mehrkammerabsetzgruben werden als Zwei- oder Dreikammergruben gebaut. In den Trennwänden sind eingelassene T-Rohre angeordnet, deren Unterkante mindestens um die Hälfte der Wassertiefe vom Boden entfernt sein muss. Da die Verweilzeit des Abwassers nicht so groß ist wie in der Mehrkammerausfaulgrube, ist das Abwasser verhältnismäßig frisch und fault nur zu einem geringen Teil aus. Schwankende Abwasserbelastungen nach Menge und Konzentration werden nur in geringem Umfang ausgeglichen bzw. gepuffert. BemessungDie Bemessung erfolgt nach DIN 4261, Teil 1 Kleinkläranlagen; Anlagen ohne Abwasserbelüftung; Anwendung, Bemessung und Ausführung: nutzbarer Inhalt 0,3 m³/EW, mindestens 3 m³, sofern ein zusätzlicher Schlammspeicher für den anfallenden Sekundärschlamm vorhanden ist, ist das nicht der Fall, ist das Volumen um 0,05 m³/EW und um 0,125 m³/EW bei Belebungsbecken zu erhöhen (Schlammspeicherzuschlag), bis 4 m³ Gesamtvolumen Ausführung als Zweikammeranlage zulässig, nutzbare Wassertiefe mindestens 1,2 m, größte Wassertiefe je nach Anlagengröße 1,9 bis 3m. Mehrkammerabsetzgrube AnwendungMehrkammerabsetzgruben sind als Vorreinigung vor "technischen" Reinigungsverfahren (Belebungsbecken) zulässig. ReinigungswirkungMehrkammerabsetzgruben haben bei regelmäßiger Räumung eine gute mechanische Reinigungswirkung. Ein Feststoffgehalt im Ablauf von 0,5 ml/l wird in der Regel unterschritten, Grobstoffe werden zuverlässig zurückgehalten. Vielfach wird in Analogie zu den Vorklärbecken von Großkläranlagen angenommen, dass bei Absetzgruben BSB5-Abnahmen von 30% - 35% erzielt werden können. Die Praxis hat hingegen gezeigt, dass insbesondere bei kleinen Anlagen mit nur zwei Kammern durch das komplexe Zusammenwirken von Sedimentationsvorgängen und biologischen Prozessen, Schlammfaulung, Gasentwicklung und damit Störungen des Absetzens und Aufschwimmen abgesetzten Schlammes sowie Rücklösung von Reaktionsprodukten der anaeroben Schlammzersetzung die BSB5-Abnahme zeitlich veränderlich ist und jeden Wert zwischen 0% und 50% annehmen kann. Ähnliches gilt auch für den CSB. Geruchsemission und KorrosionDas abfließende Wasser ist in jedem Falle angefault, kann zu Geruchsbelästigungen führen und setzt materialangreifende Gase frei. Dies ist bei der Wahl der Baustoffe und beim Korrosionsschutz zu berücksichtigen. ReststoffeRäumintervall Gemäß DIN 4261, Teil 3 Kleinkläranlagen; Anlagen ohne Abwasserbelüftung; Betrieb und Wartung sind Mehrkammerabsetzgruben mindestens einmal pro Jahr zu räumen. Der anfallende Schlamm besteht aus Grobstoffen, Primärschlamm und dem Sekundärschlamm der nachgeschalteten aeroben biologischen Reinigungsstufe. StabilisierungsgradEr ist nicht vollständig ausgefault (stabilisiert) und enthält nicht zersetzte, sichtbare Grobstoffe aus dem Hygienebereich. Bei vollständiger Entleerung aller Kammern entspricht die Menge des anfallenden Schlamm-Wasser-Gemisches naturgemäß dem Gesamtvolumen der Absetzgrube. |
Bei allen Maßnahmen zur Abwasservorbehandlung nach dieser und nach der Norm DIN 4261 Teil 2 sind Ein- oder Mehrkammergruben erforderlich. Einkammergruben sind jedoch nur bei Anlagen mit Abwasserbelüftung zulässig.
Der Einsatz muss in Verbindung mit der nachfolgenden biologischen Reinigung abgestimmt sein.
Mechanische Vorbehandlung
Aufgaben und Struktur von Faulgruben nach DIN 4261-1
Aufgaben einer
Kleinkläranlage nach DIN 4261-1 (Abwasserfaulgruben)
2. Charakterisisrung des häuslichen Abwassers
3. Bemessung der Abwasserfaulgruben
4. Bemessungsreserven einer Abwasserfaulgrube
5. Lüftung
6. Undichte Klärgruben
7. Ablaufwerte
Die Kleinkläranlage – Abwasserreinigungsanlage für Grundstücke – ist häufiges Thema - nicht nur in der Kommunalpolitik. In Sachsen-Anhalt soll beispielsweise langfristig das Abwasser von schätzungsweise 180.000 Einwohnern noch über 60.000 Kleinkläranlagen entsorgt werden. In Bayern sind 4 % der Grundstücke von 500.000 Einwohnern auf Dauer nicht anschließbar. In Niedersachsen sind es mit 640.000 Einwohnern 8 % - um nur einige Bundesländer zu nennen. In einer Artikelserie werden nun u. a. einige alte und neue Betrachtungsweisen über Kleinkläranlagen vorgestellt.
1 Aufgaben einer Kleinkläranlage nach DIN 4261-1 (Abwasserfaulgruben)
Kleinkläranlagen sind nach DIN 4261-1 (2002) nur für die Entschlammung (Vorbehandlung) des Abwassers gedacht! Diese Anlagen werden auch als Abwasserfaulgruben bezeichnet. In aller Regel zählen alle Gruben mit Abwasserdurchfluss und die über keinen Stromanschluss verfügen zur DIN 4261-1
Abwasserfaulgruben haben also nur 3 Aufgaben zu erfüllen:
Da Faulgruben nach der Verweilzeit bemessen werden, ist das entscheidende Kriterium die Abwassermenge.
Kleinkläranlagen nach DIN 4261-1 finden Anwendung für die Vorbehandlung von häuslichem Abwasser bis zu einer Menge von 8 m³/d. Wird hier mit einer spezifischen Abwassermenge von 160 l/Ed gerechnet, dann ist das Abwasser von 50 Einwohnern mit Anlagen zu reinigen, deren Volumina nach der DIN 4261-1 berechnet wurde.
Die DIN-gerechte Nutzung dieser Abwasserfaulgruben nur für die Abwasservorbehandlung steht im Widerspruch zur Realität im Osten Deutschlands. Es wird auch laut darüber nachgedacht, dass diese Anlagen nicht in wenigen Jahren restlos mit einer biologischen Reinigungsstufe nachrüstbar sind.
2 Charakterisierung des häuslichen Abwassers
Einen Überblick zur Struktur der Inhaltsstoffe häuslichen Abwassers ist der Tabelle 1 zu entnehmen.
Die Kalkulation
der Abwasserbelastung im Zulauf derartiger Anlagen führt beobachtungsgemäß bei
rein häuslichen Abwässern zu einer Überdimensionierung von wenigstens 11 %.
Deshalb ist es besser, mit dem nicht mehr gültigen Einwohnergleichwert von 54 g
BSB5/Ed zu rechnen. RANDOLF [2] schreibt z. B. 1974:
„Der Einwohnerlastwert kann als wichtiger
Bemessungsparameter für biologische Kläranlagen angesehen werden. Neuere
Untersuchungen haben eine Schwankungsbreite von 40 bis 79 g/Ed gezeigt.... Als
brauchbarer Mittelwert kann immer noch die Zahl 54 g/Ed empfohlen werden.“
Einen Vergleich zwischen beiden Bemessungsansätzen erlaubt Tabelle 2.
Regenwasser darf übrigens nicht in Kleinkläranlagen eingeleitet werden.
3 Bemessung der Abwasserfaulgruben
Die Bemessung folgt den Hinweisen der DIN 4261-1 [1]. Im Wesentlichen werden die Anlagen nach der Verweilzeit bemessen. Für die Unterscheidung der Gruben kann z. B. Tabelle 3 dienen. Nach irgendwelchen Abbauleistungen werden die Gruben nicht bemessen und auch nicht optimiert.
4 Bemessungsreserven einer Abwasserfaulgrube
Bedingt durch den Rückgang der Trinkwassermenge - besonders im ländlichen Raum - weisen Abwasserfaulgruben zumindest im Osten Deutschlands erhebliche Bemessungsreserven auf.
Mehrkammerabsetzgruben sind für eine Verweilzeit von 2 Tagen und Mehrkammerausfaulgruben für eine Verweilzeit von 10 Tagen zu bemessen. Im Falle der Reduzierung der Trinkwassermengen auf z. B. 60 l/Ed steigt die Verweilzeit auf 5 bzw. 25 Tage (Tabelle 4). Damit reduziert sich auch ganz erheblich das Risiko von Schlammausspülungen und die Gruben werden etwas sicherer.
5 Lüftung
Wenn eine Klärgrube ständig „müffelt“, dann stimmt die Entlüftung der Grube nicht. Klärgruben sind über die Hausinstallationsleitungen zu entlüften. Diese sanitäre Fallleitung ist über Dach zu ziehen. Durch die Luftbewegung über dem Dach entsteht ein Unterdruck in der Fallleitung und damit wird die Grube entlüftet.
Dieser Prozess funktioniert aber nur, wenn gleichzeitig die Klärgrube Belüftungsöffnungen hat, durch welche die Luft einströmen kann. Falls erforderlich, sind zusätzliche Lüftungsleitungen oder Lüft