Betonbauteile für den sorgsamen Umgang mit Wasser

Bewährte Technik für den Dauereinsatz

Ca. 90 % der deutschen Haushalte sind an öffentliche Kläranlagen angeschlossen. Bei den übrigen Haushalten ist der Anschluss meist nicht möglich oder nicht sinnvoll, weil sehr lange Abwasserleitungen, ggf. sogar als Druckleitungen, erforderlich wären. Für diese Haushalte sieht der Gesetzgeber vor, dass für die Entsorgung häuslichen Schmutzwassers Vorkehrungen zu treffen sind, die einen vergleichbaren Gewässerschutz wie öffentliche Kläranlagen sicherstellen.

Nach neuestem Stand der Wissenschaft ist dies nur mit vollbiologischen Kleinkläranlagen möglich. Diese Anlagen bewältigen bis zu 50 EW. EW bezeichnet den Einwohnerwert, der sich aus der tatsächlichen Einwohnerzahl EZ und den Einwohnergleichwerten EGW zusammensetzt (Abwasseranfall aus Industrie, Landwirtschaft usw.). Ein Einwohnergleichwert entspricht in Deutschland einem Äquivalent von 60 g BSB₅ pro Tag. BSB₅ ist der biochemische Sauerstoffbedarf in fünf Tagen, eine Kenngröße für den Verschmutzungsgrad von Gewässern und Abwässern mit organischen Stoffen. In Deutschland rechnet man im Durchschnitt mit 150 l Abwasser pro Einwohner und Tag, was bei 50 Einwohnern ungefähr einer Menge von 8 m³ Abwasser pro Tag entspricht.

Bild: Mall GmbH

Die rechtlichen Grundlagen sind die EU-Wasserrahmenrichtlinie und das Wasserhaushaltsgesetz (Gesetz zur Ordnung der Wasserversorgung und –bewirtschaftung WHG) des Bundes.

Die technischen Regelungen für Bau und Betrieb dieser Kleinkläranlagen sind in DIN 4261 Teil 1 „Kleinkläranlagen Teil 1: Anlagen zur Schmutzwasservorbehandlung“ und in der DIN EN 12566 Teil 1 „Kleinkläranlagen für bis zu 50 EW – Teil 1: Werkmäßig hergestellte Faulgruben“ zu finden.

Bezüglich Dauerhaftigkeit und Leistungsfähigkeit haben sich Kleinkläranlagen aus Beton seit vielen Jahren bewährt. Die Bauteile werden für die vor Ort anzutreffenden Beanspruchungen, z. B. seitliche Lasten oder größere Erdüberdeckungen, bemessen und sind dadurch auf Dauer formstabil. Sie lassen sich auch bezüglich ihrer Größe an die speziellen Anforderungen anpassen. Kleinkläranlagen aus Beton werden im Werk witterungsunabhängig gefertigt, vor Ort mit einem Kran auf die vorbereiteten Flächen unter dem Geländeniveau versetzt und anschließend angeschüttet. EN 12566 Teil 1 „Kleinkläranlagen für bis zu 50 EW – Teil 1: Werkmäßig hergestellte Faulgruben“ zu finden.

Die Reinigung des häuslichen Schmutzwassers erfolgt in drei Stufen:

Bei der mechanischen Vorreinigung werden Grobstoffe zurückgehalten. Schwere Partikel sinken zu Boden, leichte – wie z. B. Öle und Fette - bleiben an der Wasseroberfläche.

Bakterien, die schon im Abwasser enthalten sind, übernehmen in der nächste Stufe die vollbiologische Hauptreinigung (Belebtschlammverfahren). Dazu müssen die Bakterien mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden.

In der dritten Stufe erfolgt die Nachklärung, bei der sich die Bakterien auf dem Boden absetzen. Nur geklärtes Wasser darf die Anlage verlassen. Es wird anschließend meist versickert oder in Oberflächengewässer eingeleitet.

Bei den meisten Anlagen sind für die verschiedenen Stufen eigene Kammern in den Behältern vorgesehen (Mehrkammerkläranlagen). Die Vorklärstufe belegt dabei immer das größte Kammervolumen.

Bei Bedarf können die Kammern auch auf mehrere Behälter verteilt werden. Da für den Klärprozess das Abwasser in der Anlage ausreichend lang verweilen muss, ist die regelmäßig anfallende Abwassermenge ein wichtiges Entwurfskriterium für die Behältergröße.

Bei den vollbiologischen Kleinkläranlagen werden im Wesentlichen folgende Systeme unterschieden:

•     Getauchtes Festbett
•     Biofilmverfahren/Wirbelbett (schwebendes Festbett)
•     Tropfkörper
•     Membrantechnik
•     SBR-Technik

Beim getauchten Festbett siedeln sich die Mikroorganismen auf einem Festbett aus Kunststoff (z. B. Röhrenpaket aus PE) an, das über eine Art Kreisel abwechselnd über dem Abwasser und im Abwasser ist. Über ein Gebläse werden die Bakterien mit genügend Sauerstoff versorgt.

Beim Biofilmverfahren/Wirbelbett oder schwebendem Festbett befinden sich die Mikroorganismen in der biologischen Reinigungsstufe auf schwimmfähigen Kunststoffkörpern, die beim Einblasen des Sauerstoffs verwirbelt werden.

Tropfkörperanlagen enthalten in der biologischen Reinigungsstufe eine Lochplatte in definierter Höhe über dem Behälterboden. Darüber befinden sich zum Beispiel Lavabrocken, auf denen sich Bakterien ansiedeln. Das Abwasser läuft von oben auf die Lavabrocken und tropft dann durch die Lochplatte in den Raum darunter, um dann anschließend in die Nachklärkammer zu gelangen.

Bei Membranfilteranlagen wird das Abwasser in der biologischen Stufe sowohl belüftet als auch gleichzeitig durch eine Membranfiltrationseinheit geführt, die auch kleinste Schwebstoffe ausfiltert. Die Gesamtreinigungsleistung des Systems von fast 99 % ermöglicht die Nutzung des Wassers, das die Nachklärstufe verlässt als Brauchwasser.

Bei SBR-Anlagen (Sequence Batch Reactor) werden die zweite und dritte Stufe der Klärung in einem "Reaktor" zusammengefasst. Dabei wird anstelle der räumlichen Trennung der Stufen in mehreren Kammern eine zeitliche Trennung der Klärstufen in einer Kammer vorgenommen. Festbettanlagen benötigen immer getrennte Kammern für die biologische Stufe und die Nachklärstufe.

Bei allen Verfahren werden der verbleibende Schlamm und etwaige Leichtflüssigkeiten in einem Speicher in der Anlage gesammelt und regelmäßig entsorgt.

Der Einsatz der Systeme wird von den zuständigen Behörden nur genehmigt, wenn die Kleinkläranlagen eine Bauartzulassung vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) besitzen. Die örtlichen Behörden legen auch fest, in welchen Abständen Inspektionen durchgeführt werden müssen. Die Hersteller von Kleinkläranlagen aus Beton bieten oft auch einen Wartungs- und Betriebsservice an.

In vielen Gemeinden ist mittlerweile die Versickerung von Niederschlagswasser auf dem Grundstück von Neubauten vorgeschrieben. Das öffentliche Kanalnetz wird so erheblich entlastet, ein Vorteil, den die Gemeinden über Gebührenreduzierungen (Versiegelungsabgabe) an die Eigentümer weitergeben, die funktionsfähige Versickerungsanlagen betreiben. Nutzt der Hausbesitzer dann noch die Anlage für die Brauchwassergewinnung, reduziert er den Verbrauch teuren Trinkwassers.

Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit einer Versickerungsanlage ist zunächst ein durchlässiger Boden. Der Durchlässigkeitsbeiwert k_f sollte zwischen 10^-3 und 10^-6 liegen. Die genaue Kenntnis des k_f--Wertes ist erforderlich, um die Größe des Behälters richtig dimensionieren zu können. Der Behälter muss so groß sein, dass der unregelmäßig anfallende Regen gepuffert werden kann, bis die gesamte Menge versickert ist.

Die Anforderungen an Versickerungsanlagen sind im DWA-Arbeitsblatt 138 „Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser“ der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) festgelegt.

Für die dort aufgeführte Schachtversickerung werden erfolgreich Systeme aus Beton eingesetzt, die gleichzeitig auch eine Nutzung des Niederschlagswassers als Brauchwasser ermöglichen. Der Baustoff Beton sorgt dabei für hohe Tragfähigkeit (hohe Erdüberdeckung, Befahrbarkeit) und Dauerhaftigkeit. Deshalb muss der Behälter im Gegensatz zu anderen Systemen bei Verfüllung und Verdichtung des Arbeitsraums nicht mit Trinkwasser gefüllt werden.

Reine Versickerungsschächte bestehen aus wasserdurchlässigem Beton, durch den das Niederschlagswasser allmählich in den Boden sickert. Die im Werk witterungsunabhängig gefertigten Betonbauteile werden vor Ort mit einem Kran auf die vorbereiteten Flächen unter dem Geländeniveau versetzt und anschließend angeschüttet. Die Anschüttung aus rolligem Material muss den Filterregeln entsprechend aufgebaut sein, um die geforderte Durchlässigkeit auf Dauer zu erhalten. Die Sohle der Anlage sollte dabei mindestens 1 m über dem mittleren höchsten Grundwasserstand liegen.

Eine Reinigung des von Grobstoffen einlaufende Niederschlagswasser vor dem Einleiten in den Versickerungsschacht ist angebracht:

•     Filterkasten oder Sedimentationskasten vor der Anlage
•     Filterkorb oder Sedimentationsanlage in dem Behälter

Systeme für die Nutzung des Regenwassers als Brauchwasser sind mit einem Überlauf versehen, der erst bei vollem Speicher das überschüssige Niederschlagswasser ableitet. Dabei ist sowohl die Versickerung auf dem Grundstück als auch die Einleitung in die öffentliche Kanalisation möglich. Wird versickert, besteht ein oberer Schachtring z. B. aus wasserdurchlässigem, haufwerksporigem Beton, durch den das Niederschlagswasser ab einem bestimmten Wasserstand in den umgebenden Boden abgegeben wird.

Regenwassernutzungsanlagen in Verbindung mit Zisternen aus Beton stellen nach Untersuchungen und dem Stand der Technik in privaten oder öffentlichen Gebäuden kein hygienisches Risiko für die Nutzer dar. Bei fachgerechter Planung und Bauausführung, regelmäßiger Wartung sowie der strikten Einhaltung der geltenden Normen und Rechtsvorschriften bieten sie eine vernünftige Lösung, natürliche Trinkwasserressourcen nachhaltig zu schonen.

Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (WHG)

DIN 4261 Teil 1 „Kleinkläranlagen Teil 1: Anlagen zur Schmutzwasservorbehandlung“

DIN EN 12566 Teil 1 „Kleinkläranlagen für bis zu 50 EW – Teil 1: Werkmäßig hergestellte Faulgruben“

Merkblatt "Kleinkläranlagen aus Beton"

Beton-Bauteile Deutschland e.V. (Hrsg.): Beton-Bauteile für Umwelt und Versorgung