Pflanzenkläranlagen
In der Literatur und in den einschlägigen Regelwerken wird eine Pflanzenkläranlage auch als Pflanzenbeet, Schilfbeet oder Schilfkläranlage bezeichnet. Auch technische Bezeichnungen wie bepflanzter Bodenfilter oder bepflanzter Filter sind üblich. Die Anlagen bestehen aus einem durchlässigen Filtersubstrat und sind bepflanzt mit feuchtigkeitsliebenden Pflanzen. Unterschieden werden Anlagen mit einem vertikalen oder horizontalen Fließvektor. Betreiber einer Pflanzenkläranlage bezahlen keine Anschlussgebühren oder Abwasserbeiträge. Sie sind jedoch verpflichtet die Funktion der Anlage regelmäßig den Wasserbehörden nachzuweisen. Dafür müssen sie einen Wartungsvertrag mit einem geeigneten Unternehmen vorlegen.
Unsere erste Pflanzenkläranlage haben wir 1993 gebaut. Die horizontal durchströmte Anlage funktioniert stromlos und ist bis heute störungsfrei in Betrieb. Pflanzenkläranlage Familie Bender 1993-2018
Pflanzenkläranlage als Kleinkläranlage
Bei Reinigung von häuslichem Abwasser zählen Pflanzenkläranlagen rechtlich bis zu einer Anschlussgröße von 53 Einwohner oder 8.000 l Abwasser pro Tag zu den Kleinkläranlagen nach DIN EN 12566. Für die Errichtung einer Kleinkläranlage ist immer die Befreiung vom kommunalen Anschluss- und Benutzungszwang notwendig, sowie eine wasserrechtliche Genehmigung für die Einleitung von gereinigtem Abwasser in einen Vorfluter oder in den Untergrund (Versickerung). Die Antragsunterlagen für das Genehmigungsverfahren werden von uns angefertigt.
Die Genehmigung einer technischen Kleinkläranlage erfolgt immer anhand einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Bei naturnahen Kläranlagen handelt es sich in der Regel um individuell geplante Anlagen, die auf Grundlage des aktuellen Standes der Technik genehmigt werden. Für unsere Branche wird dieser in dem DWA-Arbeitsblatt A 262 „Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Kläranlagen mit bepflanzten und unbepflanzten Filtern zur Reinigung häuslichen und kommunalen Abwassers“ vom November 2017 definiert.
Einen kurzen kritischen Abriss über dieses Regelwerk finden Sie hier: Jeder Branche sein Regelwerk!
Bauaufsichtliche Zulassung
Unsere Pflanzenkläranlage wurde im Oktober 2009 auf dem Prüffeld der Materialforschungs- und Prüfanstalt (MFPA) der TU Weimar aufgebaut. Sie hat dort erfolgreich den Prozess der bauartrechtlichen Zulassung durchlaufen. Das Deutsche Institut für Bautechnik hat folgende Zulassungsnummern erteilt:
Da diese Zulassungen noch auf den alten Regelwerkvorgaben beruhen, die ein überdimensioniertes Vorklärvolumen voraussetzen, planen wir unsere Anlagen in der Regel auf der Grundlage des aktuellen DWA-A 262 und garantieren die in den jeweiligen Ablaufklassen vorgegebenen Reinigungsziele.
Sie erhalten: 5 Jahre Gewährleistung auf die geforderten Ablaufwerte!
Da der Einsatzbereich von Pflanzenkläranlagen weit über den Normrahmen Kleinkläranlage hinausgeht, sind in unserer täglichen Praxis oft individuelle Dimensionierungsansätze notwendig. Nach mehreren Betriebsjahren bildet der Bodenfilter ein komplexes Ökosystem aus Wurzelraum, Mikroorganismen und Pflanzendecke. In jeder Klimazone, selbst in jeder Region mit unterschiedlichen Standortbedingungen verhält sich das System etwas anders. Bei der Planung und Auslegung vertrauen wir daher in erster Linie auf unsere langjährigen Erfahrungen und erst im zweiten Schritt schlagen wir in den einschlägigen Regelwerken nach.
Pflanzenkläranlagen sind begehbar. Es bilden sich keine offenen Wasserflächen. Ein Kontakt mit Abwasser ist ausgeschlossen.
Der bepflanzte Bodenfilter reinigt auch im tiefen Winter das Abwasser, obwohl das Schilf oberflächlich abgestorben ist.
Eine Schilfkläranlage kann auch nahe beim Wohnhaus errichtet werden. Es gibt keine Geruchsbelästigungen.
Stromlos und störungsfrei. Die Pflanzenkläranlage der Familie Bender ist seit 1993 im hessischen Gambach in Betrieb.
Pflanzenkläranlagen im Mischsystem
Rund die Hälfte der kommunalen Kanalisationen in Deutschland sind als Mischsystem ausgelegt, das bedeutet in diese Leitungen wird Abwasser und Niederschlagswasser gemeinsam abgeleitet. Um eine Kläranlage möglichst kompakt und wirtschaftlich zu betreiben ist ein Trennsystem immer sinnvoller, denn dort wird Regenwasser separat erfasst und nur Abwasser gelangt in die Kläranlage.
Der Umbau eines bestehenden Rohrleitungsnetzes ist jedoch eine erhebliche finanzielle Investition, sodass es oft wirtschaftlicher ist die Kläranlage für den Mischbetrieb auszulegen.
Bereits Anfang der 2000er Jahre wurden wir als Planer aufgefordert ein naturnahes System zu entwickeln, das auch für den Mischwasserbetrieb geeignet ist. Mit kleinen kommunalen Pflanzenkläranlagen bis 1.000 Einwohnergleichwerte (EW) sammelten wir die ersten Erfahrungen. Heute planen wir in Mittel- und Südamerika Pflanzenkläranlagen für bis zu 25.000 EW plus Fremdwasser. Trotz des großen Flächenbedarfs von mehreren Hektar sind dort Anlagen in dieser Größenordnung attraktiv, vor allem wegen ihres geringen Energiebedarfs, sowie der einfachen und wartungsarmen Betriebsführung.
Pflanzenkläranlage in Haunetal-Odensachsen wurde ausgelegt für den Mischwasserbetrieb, Inbetriebnahme 2002
Harmonisch eingebettet in die Landschaft reinigen Pflanzenkläranlagen auch Abwasser im Mischsystem.
Pflanzenkläranlage Kastellaun-Eveshausen, reinigt häusliches Abwasser plus Fremdwasser, Inbetriebnahme 2000.
Verbandsgemeinde Kastellaun, Ortsteil Dorweiler, die vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage wird im Freigefälle mit Mischwasser beaufschlagt, Inbetriebnahme 2004.
Pflanzenkläranlagen bei stark schwankenden Abwassermengen und Schmutzfrachten
Viele unserer landwirtschaftlichen Kunden passen mit ihrem Abwasseraufkommen nicht in die Norm „Kleinkläranlage“. Die gängige Auslegung für 4, 6, 8, 12 … EW gilt nur, wenn die Produktion im Betrieb ruht.
Bei einem Weinbaubetrieb fallen große und stark verschmutzte Abwassermengen im Herbst an. Bei Spargel- und Erdbeerproduzenten im Frühjahr, wenn zahlreiche Erntehelfer auf dem Betrieb leben. Vergleichbar ist die Situation bei Ausflugslokalen oder Campingplatzbetreibern, die in den Sommermonaten ihre Abwasserspitzen haben. Bei Betrieben mit Hofkäserei oder Hofschlachtung schwanken sowohl die Mengen, als auch die Schmutzfrachten.
Sprechen Sie uns an:
- Wenn Sie an wirtschaftlich sinnvollen und nachhaltigen Lösungen interessiert sind.
- Wenn Ihre technische Kläranlage die Ablaufwerte nicht hält oder durch hohe Betriebskosten Ihr Budget belastet
- Wenn Sie Ihre Produktionskapazitäten vergrößern und Ihnen zur Baugenehmigung die wasserrechtliche Erlaubnis fehlt.
Wir finden wirtschaftlich sinnvolle, wartungsarme und langlebige Lösungen!
Auf dem Schwendehof im Hochschwarzwald wird jede Woche Joghurt, Quark und Frischkäse handwerklich hergestellt. Die Abwassermenge und die Schmutzfracht schwanken in Abhängigkeit von der Produktion. Aufgrund der Hanglage war es möglich einen vertikal durchströmten Bodenfilter zu bauen, der im Freigefälle mit einem Schwallbeschicker funktioniert.
Auf dem Nußlocher Ziegenkäsehof werden täglich ca. 100 Ziegen gemolken und pro Jahr etwa 60.000 Liter Milch in der Hofkäserei verarbeitet. Die liebevoll hergestellten Produkte werden im eigenen Hofladen verkauft. Das Käsereiabwasser plus dem häuslichen Abwasser werden seit dem Jahr 2000 in einem vertikal durchströmten Bodenfilter gereinigt.
Auf dem Hof der Familie Benz in Darmstadt Arheilgen wird Obst und Gemüse produziert und auf regionalen Märkten, sowie auf dem Hofladen verkauft. Spargelwäsche und Erntehelfer führen saisonal zu extrem schwankenden Abwassermengen. Seit 2017 wird dieses in einer speziell dafür ausgelegten Pflanzenkläranlage gereinigt.
Seit 1998 reinigt unsere Anlage die Abwässer auf dem Hof der Familie Reuhl in Münzenberg-Gambach. Die Abwassermenge steigt mit Beginn der Erdbeer- und Spargelsaison von 2.000 auf über 2o.000 Liter/Tag. In dieser Situation ist es notwendig die Bandbreite des Filterverhaltens genau einschätzen zu können, um für den Betrieb eine wirtschaftliche und funktionelle Lösung zu finden.
Die Gaststätte „Vesperstube Unterkrummenhof“ liegt im Naturpark Südschwarzwald an den Ufern des Schluchsee. Die Abwassermengen schwanken mit der Jahreszeit, dem Wochentag und dem Wetter. Es ist uns gelungen eine komplett stromlos betriebene Anlage zu installieren, die die strengen Grenzwerte zu jeder Jahreszeit einhält.
Auf dem Beilsteiner Steinberg liegt das Weingut Amalienhof, das mit seiner Gastronomie ein ausgeklügeltes Konzept für Feiern von Familien und Unternehmen bietet. Das Abwasser fällt meist am Wochenende an und wird seit 2005 naturnah gereinigt. Gebaut wurde eine zweistufige Anlage mit Rohschlammvererdung und horizontal durchströmtem Bodenfilter.
Oberflächenwasser von landwirtschaftlichen Betrieben oder Biogasanlagen
Unsere individuell geplanten Teich- / Bodenfilteranlagen werden zur Reinigung von verschmutztem Oberflächenwasser eingesetzt. Unsere Kunden sind Betreiber von Biogasanlagen, Recyclinghöfe, Kompostwerke und große Milchviehbetriebe. Überall dort fällt niederschlagsabhängig auch mehr oder weniger stark verschmutztes Oberflächenwasser von den Lager-, Fahr-, Lauf- und Silageflächen an. Für eine Ableitung in ein Gewässer oder in den Untergrund ist das Wasser zu verschmutzt. Der Betreiber hat die Möglichkeit die Wassermengen in großen Behältern zu sammeln und regelmäßig auf eigenen Flächen auszufahren oder er reinigt das Wasser soweit, dass es bedenkenlos in einen Vorfluter abgeleitet werden kann.
Eine Teich- / Bodenfilteranlage reinigt das verschmutzte Oberflächenwasser bis zur Einleitfähigkeit. Es lohnt sich die Investitionen betriebswirtschaftlich zu vergleichen. Für den Bau der Kläranlage ist immer ein wasserrechtliches Genehmigungsverfahren notwendig.
Sprechen Sie uns an! Wir erstellen Ihnen kostenfrei eine erste Dimensionierung inklusive Kostenschätzung. Im Auftragsfall erarbeiten wir die Planungsunterlagen und betreuen das Genehmigungsverfahren. Der Bau der Anlage erfolgt in der Regel in Eigenleistung. Die Bauleitung und spezielle Montagearbeiten werden von unseren Mitarbeitern durchgeführt.
Biogasanlage in Bad Rappenau 2009: Bau und Inbetriebnahmen der Pflanzenkläranlage zur Reinigung von verschmutztem Oberflächenwasser der Fahrflächen.
Die Kläranlage zur Reinigung des verschmutzten Oberflächenwassers besteht aus einem Speicherteich, einer Pumpe, dem bepflanzten Bodenfilter und einer Versickerungsmulde.
Der Milchviehbetrieb von Jörg Zimmermann in Bad Rappenau mit Biogasanlage und den großen Fahrsiloflächen, daneben die Teich- / Bodenfilteranlage zur Reinigung der Oberflächenwässer, Inbetriebnahme 2009.
Auf Fahrwegen und Silos von Biogasanlagen und Kompostwerken fallen hochbelastete Oberflächenwässer an, die i.d.R. gesammelt und auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht werden müssen. Als Alternative zum Bau von teuren Lagerbehältern hat die Ingenieurgesellschaft Janisch & Schulz mbH ein naturnahes Verfahren entwickelt um verschmutztes Niederschlagswasser bis zur Einleitfähigkeit in den Vorfluter oder den Untergrund zu reinigen.
Hochkonzentrierter Sickersaft aus der Maissilage mit einem CSB > 11.000 mg/l muss in den Fermenter der Biogasanlage geleitet werden. Sobald die Silage abgeräumt wird, sollte das Oberflächenwasser in die Teich- / Bodenfilteranlage geleitet werden. Daher sind unter dem Fahrsilo Entwässerungsleitungen einzuplanen, die abhängig von der Beladung in zwei Richtungen entwässern.
Rötlich: Hochkonzentrierter Sickersaft aus der Maissilage, dieser sollte separat gesammelt oder in die Biogasanlage eingeleitet werden.
Grünlich: Verschmutztes Oberflächenwasser, das in unserer Teich- / Bodenfilteranlage gereinigt werden kann.
Kompostanlage Frank in Kraichtal-Neuenbürg. In Abhängigkeit von den Regenmengen fällt auf dem Kompostwerk verschmutztes Niederschlagswasser an. Es wird in einem Absetzbecken vorgeklärt und anschließend in einer Pflanzenkläranlage biologisch gereinigt.
https://www.hofgut-eichigt.de/
Die Hofgut Eichigt GmbH im Vogtland wird von dem Naturkostgroßhändler Dennree betrieben und ist als Bio-Betrieb offiziell anerkannt. Im Zuge der Modernisierungsmaßnahmen der ehemaligen Agrofarm 2000 wurde die Ingenieurgesellschaft Janisch & Schulz mbH beauftragt eine Planung für die Behandlung der Oberflächenabwässer zu erstellen. Gemeinsam mit dem Gutachter Oliver Baeder-Bederski wurden die Genehmigungsunterlagen für die wasserrechtliche Erlaubnis erstellt.
Mehr Informationen:
Pflanzenkläranlagen zur Reinigung von verschmutztem Oberflächenwasser
Kommunales Abwasser
Seit dem Jahr 2000 projektieren und bauen wir Pflanzenkläranlagen zur Reinigung von kommunalem Abwasser. Bis auf wenige Ausnahmen haben wir schon früh begonnen unseren Kunden eine naturnahe Lösung für den gesamten Abwasserreinigungsprozess anzubieten. Neben der mechanisch-biologischen Abwasserbehandlung erarbeiten wir auch immer Konzepte für die Reduzierung und Entsorgung der anfallenden Feststoffe.
Folgender Anlagenaufbau hat sich bewährt:
- Die mechanische Vorklärung in einem Imhoff- oder Emscherbecken.
- Ein Auflandungsbeet für Sink- und Schwimmstoffe.
- Eine im Idealfall stromlose Anlagenbeschickung über eigens entwickelte Systeme oder bei fehlendem Gefälle durch Pumpen.
- Eine biologischen Reinigungsstufe, die in fast jeder Form gestaltet werden kann, mit einem leicht zugänglichen Verteilersystem.
Dieser Anlagenaufbau hat sich in zahlreichen kommunalen Kläranlagen seit vielen Jahren bewährt. Die Anlagen zeichnen sich aus durch eine einfache Betriebsführung, null bis sehr wenig Energieeinsatz, geringen Pflege- und Wartungsaufwand und einer Lebensdauer von deutlich mehr als 30 Jahren.
- Absetzbecken / Emscherbecken / Imhoff Tank
- Anlagenbeschickung im Freigefälle oder mit Pumpe
- Auflandungsbeet
- Betriebshäuschen
- Vertikal durchströmter Bodenfilter
- Versickerungsmulde oder Einleitung in einen Vorfluter
Der Schlamm aus der Vorklärung wird regelmäßig auf ein Auflandungsbeet befördert. Je nach Anlagengröße und Volumen der Vorklärung kann diese 2 bis 3-mal pro Woche, 1-mal pro Monat oder 4 bis 6-mal pro Jahr erfolgen. Gefördert wird der Rohschlamm im Freigefälle, über festinstallierte Pumpen oder ein Güllefahrzeug mit Vakuumpumpe. Der Schlamm entwässert auf dem Beet, trocknet und wird durch Pflanzenwachstum vererdet.
Ein wesentlich größeres Marktpotential haben Pflanzenkläranlagen außerhalb Deutschlands. Das hat seine Gründe darin, dass hier bereits ein sehr hoher Anschlußgrad an die zentralen Klärwerke besteht und zum anderen, dass der Anschlußzwang an eben diese meist favorisiert wird. Wir haben daraus Konsequenzen gezogen und im Jahre 2011 eine Niederlassung in Paraguay und 2018 eine in Mexiko gegründet.
Marktgemeinde Haunetal, der bepflanzte Bodenfilter ausgelegt für 600 Einwohnergleichwerte (Luftbild aus Google Earth)
Vertikal durchströmter Bodenfilter mit Betriebsgebäude in der hessischen Marktgemeinde Haunetal
Referenzen und Exposés zu unseren kommunalen Anlagen finden Sie hier:
Reinigungsprozesse in einer Pflanzenkläranlage
Wie bei allen Kläranlagen erfolgt die biologische Reinigungsleistung in einer Pflanzenkläranlage durch Mikroorganismen. In technischen Anlagen siedeln diese auf einem Festbett, einem Tropf- oder Scheibentauchkörper, bei anderen Systemen treiben sie auf Schlammflocken im Abwasser. In den Schilfkläranlagen leben die Mikroorganismen auf der Oberfläche des Substrates und ernähren sich von der Schmutzfracht, die das Abwasser mit sich führt. Der poröse Boden in Kombination mit dem Wurzelwerk der Pflanzen bildet ein ideales Milieu für den Prozess der Abwasserreinigung. Neben dem biologischen (mikrobiellen Abbau), spielt auch ein mechanischer (Filterwirkung) und ein physikalisch-chemischer Prozess (Adsorption und Fällung) eine wichtige Rolle bei der Abwasserreinigung.
Bei Untersuchungen an unseren Bodenfiltern konnten wir feststellen, dass die organische Verschmutzung bereits in den obersten Bodenschichten durch mikrobielle Aktivitäten um bis zu 90 % reduziert wird. Voraussetzung für einen guten Kohlenstoffabbau ist die regelmäßige Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff. Diese wird durch eine intermittierende, also eine Beschickung mit abwechselnd längeren Trocken- und Nassphasen erreicht.
Im häuslichen Abwasser kommt Stickstoff in Form von Ammoniumstickstoff (NH4-N) vor. Ammoniumstickstoff kann sich im Gewässer in das toxische Ammoniak umwandeln und wird dann zu einer Gefahr für die Gewässerfauna. Stichwort: Fischsterben.
In unseren vertikal durchströmten Pflanzenkläranlagen wird der Ammoniumstickstoff durch sauerstoffliebende (aerobe) Mikroorganismen dem Abwasser entzogen und in den oberen Bodenzonen zu Nitrat umgewandelt. Dieser Nitrat-Stickstoff (NO3-N) bleibt als Endprodukt der Nitrifikation in dem behandelten Abwasser. Für die Entfernung von Nitrat-Stickstoff ist eine weitere Klärstufe notwendig, in der eine Denitrifikation stattfindet.
Wenn eine Denitrifikation des Nitrates gefordert wird, schalten wir unseren vertikal durchströmten Filtern z. B. einen üppig bepflanzten Teich nach. Das Abwasser wird gezielt in die tieferen Wasserschichten eingeleitet und dort wird unter anaeroben Bedingungen aus Nitrat-Stickstoff (NO3-N) Luftstickstoff (N2) reduziert. Dieser Stickstoff entweicht dann in die Atmosphäre oder wird in den Pflanzen gebunden.
Bei einer Pflanzenkläranlage wird Phosphat teilweise über biologische Prozesse dem Abwasserstrom entnommen und in den Pflanzen eingelagert. Es sind Mikroorganismen, die in einem wechselnden Milieu aus sauerstoffreichen und -armen Zonen leben und dort für eine Phosphorreduzierung auf biologische Weise sorgen. Phosphor kann auch im Bodenfilter oder in einer nachgeschalteten Einheit festgelegt werden, durch den Einbau von Substraten, die einen hohen Anteil an Eisen- und Aluminiumsalzen aufweisen, an denen sich Phosphate durch Adsorption binden.
Der menschliche Körper wird von Millionen von Bakterien besiedelt ohne die z.B. der gesamte Stoffwechsel zusammenbrechen würde. Krankheitserregende Bakterien oder pathogene Keime findet man häufig im Abwasser, da diese vom menschlichen Körper auf eine natürliche Art und Weise ausgeschieden werden. Gelangen solche Erreger zurück in einen menschlichen Körper besteht die Gefahr von Infektionen und Krankheiten.
In Deutschland gehört die Keimelimination in Klärwerken zum Stand der Technik. Hier zu Lande liegt der Focus der Ingenieure bereits auf der Entwicklung von Reinigungsstufen, die in der Lage sind Arzneimittelrückständen und Mikroplastik aus dem Abwasser zu entfernen. In weiten Teilen der Welt dagegen stellt Abwasser immer noch ein erhebliches Infektionsrisiko dar. Dieses gilt es zu reduzieren, daher muss bei der Planung einer Kläranlage die Keimelimination Vorrang haben, jedoch möglichst nicht in dem die Abläufe noch gechlort werden.
Es ist vielfach dokumentiert, dass Pflanzenkläranlagen sehr gut fäkal coliforme Keime reduzieren. Diese Beobachtung konnten wir eindrucksvoll an einer unseren Kläranlagen in Paraguay nachvollziehen. Seit Juli 2014 reinigt eine Pflanzenkläranlage das Abwasser aus einem Hühnerschlachthof. Die Anlage ist für 400 m³/d ausgelegt, wird allerdings täglich mit bis zu 800 m³/d beschaufschlagt. Die Anlage wird monatlich beprobt, dabei zeigt sich dass die Keimreduzierung auch bei hydraulischer Überlast sehr gut funktioniert.
Itá, Paraguay, „Pollo Don Juan“. Im Juli 2014 wurde die Anlage in Betrieb genommen. Seither liegt die Keimreduzierung durch den Bodenfilter fast durchgehend unter den Werten, die in der EU für Badegewässer verlangt werden. Das gereinigte Abwasser wird in dem Betrieb für die Fahrzeugwäsche und für die Bewässerung der Grünanlagen benutzt.
Die Rolle der Pflanzen in einer Pflanzenkläranlage
Dort wo die meisten Reinigungsprozesse stattfinden, also in den obersten Bodenzonen, ist auch das Wurzelwachstum der Pflanzen besonders ausgeprägt. In den gemäßigten Klimazonen hat sich die Verwendung von Schilfrohr (Phragmites australis oder Phragmites communis) bewährt. Schilf treibt jedes Frühjahr neu aus den Rhizomen, die im Boden überwintert haben. Die Pflanzentriebe durchwurzeln den Filterkörper hauptsächlich im oberen Drittel und bilden ein weitverzweigtes Geäst. Durch das Wachstum wird der Boden immer wieder neu durchdrungen, die zunehmende Wurzelmasse führt dazu, dass das Substrat über die Jahre sanft in die Höhe wächst. Dieses Ökosystem aus Mikroorganismen und Wurzelwerk erhält sich selber, solange die Versorgung mit Feuchtigkeit und Nährstoffen gewährleistet ist. Es ist ein komplett natürlicher Prozess, den wir über lange Zeiträume zum Zwecke der Abwasserreinigung nutzen.
Das Schilfrohr benötigt einen feuchten Standort, in der Natur finden wir es entlang von Seen, Flüssen und Entwässerungsgräben. Es kann lange Trockenzeiten überdauern oder ständig im Wasser stehen. Es verträgt regelmäßigen Schnitt aber nur, wenn die abgeschnitten Halme noch aus dem Wasser ragen, ansonsten ersticken die unterirdischen Pflanzenteile.
In den Tropen und großen Teilen der Subtropen kommt Schilf nicht vor. Dagegen finden wir Schilfrohr in weiten Teilen Europas und Asiens. Es gibt große Schilfbestände im Nahen Osten, im Zweistromland bis an die Ufer des Persischen Golfes. In Amerika auf dem gesamten Nordkontinent, bis weit in den Süden Mexikos. In Südamerika finden wir natürliche Vorkommen in den südlichen Anden und in Patagonien. Auch wenn all diese Vorkommen unter dem Sammelbegriff Schilf laufen, handelt es sich doch um regional verschiedene Unterarten. Bei der Auswahl von Schilfrohr für eine Pflanzenkläranlage sollten wir daher versuchen Ableger aus lokalen Beständen zu gewinnen. Bei Schilf gelingt dies besonders einfach über Halmstecklinge, die mit mindestens einem Halmknoten in den feuchten Boden gesteckt werden. Nach kurzer Zeit bewurzelt der Steckling am Knoten und es bildet sich einen neues Rhizom.
Natürliche Schilfbestände finden wir in allen gemäßigten Klimazonen, wie hier im Süden von Argentinien.
Im Irak und in Kuwait bilden natürliche Schilfrohrbestände bis zu 4 m hohe fast undurchdringliche Röhrichte.
Eine Pflanzenkläranlage muss nicht zwingend mit Schilf bepflanzt werden. Es gibt gute Gründe auch andere Pflanzen zu verwenden.
Klimatische Gründe: In großen Teilen der tropischen und subtropischen Klimazonen gibt es keine natürlichen Schilfbestände. Trotzdem angepflanzt zeigt es sich anfällig für Insektenfraß und ist konkurrenzschwach gegen andere Arten.
Ästhetische und ökologische Gründe: Eine Pflanzenkläranlage kann ein schönes gestalterisches Element einer Außenanlage sein. Das indischen Blumenrohr (Canna indica) aus der Pflanzenfamilie der Blumenrohrgewächse (Cannaceae) bietet eine Vielzahl von Varietäten mit herrlichen Blüten. Das Caña de India liebt den feuchten, nährstoffreichen Standort einer Pflanzenkläranlage solange diese nicht überstaut ist. Sie verbreiten sich sehr gut über Rhizomwachstum und können in kürzester Zeit imposante Bestände bilden.
Die zahlreich gezüchteten Hybriden bestechen durch ihre großen Blüten, die allerdings steril und unfruchtbar sind. Die auf dem amerikanischen Kontinent heimischen Wildarten dagegen bieten Nektar in ihren Blütenkelchen und werden gerne von Kolibris und großen Faltern besucht.
Kommerzielle Gründe: Es bietet sich an, den nährstoffreichen Standort eines Bodenfilters für wirtschaftlich nutzbare Pflanzenarten zu nutzen. Am CIATEJ in Guadalajara, Mexiko werden auf der Institut-eigenen Pflanzenkläranlage Schmucklilien (Agapanthus africanus) angepflanzt, vermehrt und verkauft. In Paraguay wächst der Pirí (Cyperus giganteus) gut auf dem wechselfeuchten Standort und bildet dichte Bestände. Die Halme des Pirí werden geerntet und zu Sichtschutzmatten verflochten.
Pflanzenkläranlage in Paraguay bepflanzt mit indischem Blumenrohr (Canna indica) und Pirí (Cyperus giganteus).
Schmucklilien (Agapanthus africanus) auf einer Pflanzenkläranlage der CIATEJ in Guadalajara; Mexiko
September 2013, die Pflanzenkläranlage an unserem Bürogebäude in Paraguay wurde in Betrieb genommen.
März 2014, nach 6 Monaten hat das Blumenrohr (Canna indica) einen dichten Bestand etabliert. Der wuchtige Taro (Colocasia spc.) tritt schon langsam in den Vordergrund und wird in den Folgejahren immer dominanter.
Verfahren und Funktionsweise
Die Abwasserreinigung in einer Pflanzenkläranlage erfolgt über zwei Stufen. In der mechanischen Stufe wird das Abwasser vorgeklärt und in dem Bodenfilter erfolgt die biologische Reinigung.
Die Vorklärung
Bei Kleinkläranlagen kommt als Vorklärung in der Regel eine Mehrkammergrube nach DIN 4261-1 zum Einsatz. Die erforderliche Größe der Mehrkammergrube beträgt 300 Liter pro Einwohner und mindestens 3.000 Liter.
Die Vorgabe für das Grubenvolumen stammt aus dem DWA-Regelwerk Arbeitsblatt DWA-A 262 Ausgabe November 2017 „Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Kläranlagen mit bepflanzten und unbepflanzten Filtern zur Reinigung häuslichen und kommunalen Abwassers“
Jeder Branche sein Regelwerk!
In Ländern die mit weniger Regeln auskommen, planen wir meist deutlich kompaktere Klärgruben als das deutsche Arbeitsblatt vorschreibt. Die Anlagen funktionieren tadellos, die Ausführungspläne werden auf die verfügbaren Materialien und das handwerkliche Know-how der lokalen Maurer zugeschnitten.
Mehrkammerabsetzgrube in monolithischer Ausführung inkl. Kranentladung, Standard in Deutschland
Mehrkammerabsetzgrube selbst gemauert und wasserdicht verputzt in Paraguay
Jeder Branche sein Regelwerk!
Regelwerke definieren den Stand der Technik und jeder Planer benötigt gute Argumente, sollte er gegen diese Regeln verstoßen, denn kommt es zu einer Auseinandersetzung vor Gericht, wird jeder Gutachter Sie anhand des Regelwerkes festnageln.
Daher wird auch bei überzogenen Vorgaben in den meisten Fällen so geplant, wie es das aktuelle Regelwerk vorschreibt. Nachfolgend ein Beispiel aus unserem Bereich:
Das Arbeitsblatt DWA-A 262 regelt den Bau von Pflanzenkläranlagen. Es ist mittlerweile in der dritten Fassung erschienen und weist in allen Fassungen hinsichtlich der geforderten Vorklärvolumina deutliche Unterschiede auf.
| Anlagengröße | 4 EW | 10 EW | 20 EW | 50 EW |
|---|---|---|---|---|
| ATV-A 262 Ausgabe Juli 1998 | 3.000 Liter | 6.000 Liter | 9.000 Liter | 26.000 Liter |
| DWA-A 262 Ausgabe März 2006 | 6.000 Liter | 12.000 Liter | 16.500 Liter | 31.500 Liter |
| DWA-A 262 Ausgabe Nov. 2017 | 3.000 Liter | 3.000 Liter | 6.000 Liter | 15.000 Liter |
Die Erkenntnis, dass eine Klärgrube mit 3.000 Liter Volumen für eine kleine Anlage ausreicht, hatten wir bereits im Jahre 1993, als es noch keine Regelwerke für Pflanzenkläranlagen gab. Mit dem ersten Arbeitsblatt im Jahr 1998 waren die vorgegebenen Volumina in etwa diejenigen, mit denen auch wir gute Erfahrungen gemacht hatten.
Im Jahr 2006 erschien eine weitere Auflage mit geforderten Vorklärvolumina, die teilweise doppelt so groß waren wie ursprünglich. Ein riesen Geschäft für die Grubenhersteller und Pflanzenkläranlagen wurden dadurch deutlich teurer.
Den technischen Wettbewerb hat es gefreut, denn sie konnten weiterhin mit kleinen Volumina weiterbauen. Nicht alle Genehmigungsbehörden haben den Unsinn mitgemacht, wir konnten in Hessen, Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz viele davon überzeugen bei den bewährten kleineren Volumina zu bleiben. Im Jahre 2017 wurde das Regelwerk überarbeitet – jetzt können wieder ähnlich kleine Volumina wie 1998 verwendet werden.
Die Bodenfilter – Horizontal durchströmt
Ende der 80er / Anfang der 90er Jahre begannen die ersten Bundesländer ihre Wasserhaushaltsgesetze zu verschärfen. In Zukunft mussten den bestehenden Absetzgruben biologische Klärstufen nachgeschaltet werden. Das einzige naturnahe Verfahren neben den Abwasserteichen war damals die horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage. Die Diskussion drehte sich damals noch darum, ob als Filtermaterial ein eher bindiges oder ein durchlässiges eingesetzt werden sollte.
Abb.: Dreikammergrube, horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage mit Zu- und Ablaufkulisse und einem Kontrollschacht
Bei der horizontal durchströmten Anlage wird das vorgeklärte Abwasser im Idealfall im Freigefälle in die Anlage geleitet. Der Zu- und Ablaufbereich besteht aus Drainagekies in der das Abwasser schnell einsickert bzw. abläuft. Eine Schicht Feinkies bildet einen Übergang zu dem eigentlichen Bodenkörper, der aus einem gut durchlässigen Sand besteht. Das Filtervlies, das in der Zeichnung noch zu sehen ist, verwenden wir schon lange nicht mehr, da sich entlang des Vlieses Sperrschichten gebildet hatten.
Horizontalbeet im hessischen Ortenberg, eine Anlage die seit 1994 ohne jegliche Funktionsstörung arbeitet.
Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlage auf Teneriffa, bepflanzt mit Pfahlrohr (Arundo donax).
Vertikal durchströmter Bodenfilter
Die vertikal durchströmte Pflanzenkläranlage besteht aus der Vorklärung, der Beschickereinheit (Schwallbeschicker oder Pumpe) und dem Pflanzenbeet.
Der Substrataufbau gliedert sich in eine Drainageschicht bestehend aus einer abgestuften Kieskörnung, der Filterschicht aus einem sandigen Material und dem Zulaufverteiler.
Ziel ist es, das vorgeklärte Abwasser möglichst gleichmäßig über die gesamte Oberfläche zu verteilen. Das Abwasser sickert vertikal durch den Filterkörper und wird bei der Bodenpassage gereinigt.
Abb.: Anlagenbeschickung im Freigefälle mit Schwallbeschicker
Bei einem natürlichen Gefälle (Höhenunterschied von der Absetzgrube zur Einleitstelle mindestens 2 m) kann die Anlage stromlos betrieben werden. Notwendig für die Beschickung ist ein Mechanismus, der das Abwasser im Schwall auf die Kläranlage bringt. Denn nur durch den Druck, der infolge des Schwalls entsteht, kann sich das verzweigte Verteilersystem komplett füllen.
Wir haben einen vom Ingenieurbüro Karl Wursthorn entwickelten Schwallbeschicker über mehrere Jahre optimiert und verfügen nun über ein robustes und zuverlässiges Gerät.
Wir bieten die Schwallbeschicker mit drei verschiedenen Rohrdurchmessern an. Durch individuelle Auslegung der Hebellänge kann das Schwallvolumen an die Größe der Beetfläche angepasst werden.
Funktion eines Schwallbeschickers
Verteilerleitungen auf dem Vertikalfilter am Unterkrummenhof, die Anlage wird über einen Schwallbeschicker beschickt.
Dorweiler, kommunale Pflanzenkläranlage mit schwallweiser Beschickung im Freigefälle.
Abb.: Anlagenbeschickung mit Pumpe
Wenn kein natürliches Gefälle vorhanden ist, wird das Abwasser über eine Tauchpumpe auf die Beetfläche gefördert. Bei der Beschickung ist darauf zu achten, dass zwischen den einzelnen Pumpintervallen längere Pausen liegen, da es für die optimale Funktion einer Anlage notwendig ist, dass die Filter abtrocknen und ausreichend Sauerstoff in das Substrat nachströmen kann. Eine kurz- und mittelfristige hydraulische Überlastungen schadet der Anlage nicht, sie regeneriert sich sobald sich der Normalbetrieb wieder einstellt.
Bei lang anhaltender Überlast bildet sich eine Kolmationsschicht, eine dünne Schicht aus Algen und Bakterien, die die Durchlässigkeit deutlich reduziert. Eine solch kolmatierte Anlage funktioniert eingeschränkt, kann aber über längere Zeiträume betrieben werden.
Shanghai Yangshan Deep Water Port, China, Pflanzenkläranlage für ein Verwaltungsgebäude, Beschickung schwimmergesteuerte Tauchpumpe
Frigorífico Pollo Don Juan, Paraguay. Die Beschickung der Filterflächen erfolgt über trocken ausgestellte Kreiselpumpen.
Wartung von Pflanzenkläranlagen
Eigentümer einer Kleinkläranlage bezahlen keine Abwasserabgabe, sie sind jedoch verpflichtet die Funktion der Anlage regelmäßig der Wasserbehörde nachzuweisen. Für diese Wartungsarbeiten sind wir zertifiziert und können Ihnen einen Wartungsvertrag inkl. der Abwasseranalysen anbieten.
Nach mehr als 25 Jahren Betriebserfahrung mit Pflanzenkläranlagen behaupten wir:
Es gibt kein vergleichbares System, das mit derart geringen Betriebs- und Wartungskosten so zuverlässig und ausdauernd seine Aufgabe erfüllt.
Um die Funktion der Anlage langfristig zu erhalten, sollte die Anlage regelmäßig vom Betreiber kontrolliert und gepflegt werden. Die Pflege beschränkt sich auf die Entfernung von Fremdbewuchs und des abgestorbenen Schilfstrohs. Zusätzlich zu der Eigenkontrolle empfehlen wir jährlich eine einmalige Wartung durch uns. Bei der Wartung überprüfen wir die Funktion der Anlagenbeschickung, wir ermitteln die Höhe des Schlammpegels in der Vorklärung und ziehen eine Abwasserprobe. Die Ergebnisse und Empfehlungen fassen wir in einem Wartungsbericht zusammen.
Eine einmalige Wartung pro Kalenderjahr reicht bei unseren Anlagen aus.
In manchen Bundesländern und Landkreisen besteht dennoch die Pflicht Kleinkläranlagen 2-mal pro Jahr warten zu lassen. Diese Vorschrift ist bei technischen Anlagen gerechtfertigt, denn wenn dort die Technik ausfällt, läuft das Abwasser ungereinigt in die Umwelt.
Nach dem Motto jeder Branche sein Zertifikat wurden auch wir verpflichtet, uns für die Wartungstätigkeit von Kleinkläranlagen zertifizieren zu lassen. Nun entsenden wir unser Mitarbeiter zu regelmäßigen Schulungen und können Ihnen als zertifiziertes Wartungsunternehmen die Wartung von naturnahen oder von technischen Kleinkläranlagen anbieten.
Gerne erstellen wir Ihnen ein unverbindliches Angebot für die Wartung Ihrer Kleinkläranlage!
Gepflegt: Rechtzeitig im Frühjahr wird das abgestorbene Pflanzenmaterial entfernt und aufkommende Gehölzsämlinge abgesammelt
Ungepflegt: Hat der Holunder einmal Fuß gefasst, ist er nur noch mit schwerem Gerät herauszuziehen.
