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Pflanzenkläranlagen - eine naturnahe Alternative zur konventionellen Abwasserreinigung

Inhalt

Allgemeine Informationen zu Pflanzenkläranlagen

Anwendungsgebiete
Standortvoraussetzungen
Aufbau und Funktion
Reinigungsleistungen
Planung, Bau und Betrieb
Kosten - staatliche Fördermöglichkeiten

Anthex Pflanzenkläranlagen

Aufbau und Funktion
Anlagen-Flexibilität

Betriebsergebnisse
Kosten
Beratung, Planung, Anlagenbau

 

Allgemeine Informationen zu Pflanzenkläranlagen

Anwendungsgebiete

Als naturnahes Verfahren der Abwasserreinigung eignen sich Pflanzenkläranlagen zur biologischen Reinigung von häuslichem oder vergleichbarem Abwasser. Sie eignen sich nur eingeschränkt zur Reinigung gewerblicher und industrieller Abwässer, die einseitig zusammengesetzt oder hoch belastet sind und biologisch schwer oder nicht abbaubare Stoffe, wie z.B. Schwermetalle oder Lösungsmittel enthalten.

Pflanzenkläranlagen werden als Kleinkläranlagen bis maximal 50 Einwohnerwerten (EW) oder als Ortskläranlagen bis zu einer Ausbaugröße von 1.000 EW zur Entsorgung kleinerer Ortsteile von Privatpersonen oder von Kommunen betrieben. Neben dem Einsatz als Hauptklärstufe werden sie auch als Nachreinigungsstufe technischen Kläranlagen oder natürlich belüfteten Abwasserteichen nachgeschaltet.

Standortvoraussetzungen

Zur Einleitung des gereinigten Abwassers muß wie bei allen anderen Kläranlagen ein aufnahmefähiges Gewässer vorhanden sein. Einleitungen in stehende Gewässer oder Trockengräben ohne ausreichende Wasserführung sind nicht zulässig. Einleitungen in das Grundwasser (GW) werden in der Regel nur genehmigt, bei ausreichender Sickerfähigkeit des Bodens, ausreichendem GW-Abstand und wenn eine Gefährdung der Trinkwassergewinnung auszuschließen ist.

Aufbau und Funktion

Eine Pflanzenkläranlage hat mehrere Systemkomponenten. Je nach Größe der Anlage muß das Abwasser in einem Absetzteich oder in einer Mehrkammerabsetz- oder -ausfaulgrube mechanisch vorgeklärt werden, ehe es dem Pflanzenbeet als biologische Reinigungsstufe zugeführt wird. Im unmittelbaren Bereich des Pflanzenbeetes wird das Abwasser in der Regel über Zu- und Ablaufkontrollschächte und Einrichtungen zur Abwasserverteilung und -sammlung geführt. Hinzu kommen Wartungs- und Betriebseinrichtungen, z.B. ein Betriebsgebäude oder bei kleineren Anlagen ein Schaltschrank für eine Pumpanlage.

Das mit Sumpfpflanzen bewachsene Pflanzenbeet besteht aus einem sandig-kiesigen Bodenkörper, der auch bis zu 5 % bindige, d.h. lehmige Anteile enthalten kann. Darüber hinaus existieren vorwiegend horizontal oder vertikal durchströmte Pflanzenbeete.
Beim horizontal durchströmten Pflanzenbeet fließt das vorgeklärte Abwasser gleichmäßig verteilt auf der einen Seite des Beetes zu, durchströmt das Beet in horizontaler Richtung, ehe es über ein Dränrohr gesammelt und abgeleitet wird. Ein Großteil des Bodenkörpers ist hier ständig mit Wasser eingestaut.

Bei einem vertikal durchströmten Beet wird das Abwasser in der Regel intermittierend über Pumpen oder Heberanlagen zugeführt und über nahe der Oberfläche des Bodenkörpers verlegte gelochte Rohre über die gesamte Fläche verteilt. Der Bodenkörper ist dabei nur kurzzeitig eingestaut, so daß sich Lückenräume wieder mit Luft füllen können. Daraus resultiert eine bessere Sauerstoffversorgung, wodurch der biologische Abbau der organischen Stoffe gefördert wird. Ein vollständiger Abbau von Stickstoffverbindungen kann dadurch jedoch behindert werden, der zusätzlich auch sauerstoffarme Zonen erfordert.

Das Abwasser wird in einer Pflanzenkläranlage durch komplexe physikalische, chemische und biologische Vorgänge gereinigt, wobei Bodeneigenschaften, Mikroorganismen und Pflanzen zusammenwirken. Die organischen Inhaltsstoffe werden hauptsächlich von den zahlreichen Mikroorganismen abgebaut, die sich an der Oberfläche der Bodenpartikel und Pflanzenwurzeln befinden.
Durch das Wachstum der Pflanzen selbst wird nur ein geringer Anteil an Stoffen (max. 5-10 %) aus dem Abwasser entfernt. Ihre Bedeutung liegt vielmehr darin, daß unterirdisch die Wurzeln als Aufwuchsfläche für Mikroorganismen dienen, Verstopfungen des Bodenkörpers entgegenwirken und durch Abgabe von Stoffen wie z.B. Sauerstoff die Aktivität der Mikroorganismen fördern können. Außerdem wurde beobachtet, daß die Abgabe bestimmter chemischer Substanzen daneben auch die Aktivität unerwünschter Fäkalkeime im Abwasser hemmen kann. Oberirdisch sorgt das Pflanzenmaterial durch Verdunstung und Beschattung im Sommer und Wärmedämmung im Winter für einen Temperaturausgleich im Bodenkörper.

Damit eine Pflanzenkläranlage funktioniert, muß der Bodenkörper dauerhaft ausreichend von Wasser durchströmt werden können. Da beim Reinigungsprozeß zudem Filtrations- und Anlagerungsvorgänge eine wesentliche Rolle spielen, ist die Zusammensetzung, Größe und Verteilung der Körnung im Bodenkörper von zentraler Bedeutung. So werden z.B. Phosphate, die sich biologisch nicht abbauen lassen, an die bindigen Anteile im Bodenmaterial angelagert.

Reinigungsleistungen

Die Anforderungen an die Reinigungsleistung von Kläranlagen sind in der Allgemeinen Rahmen-Verwaltungsvorschrift nach § 7a Wasserhaushaltsgesetz (WHG) geregelt. Für Pflanzenkläranlagen gelten grundsätzlich die gleichen Anforderungen wie für andere Kläranlagen. Bis zu einer Ausbaugröße von 1.000 EW betragen die Anforderungen an den Abbau der organischen, sauerstoffzehrenden Verschmutzung, gemessen als chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) und biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB5) 150 bzw. 40 mg/l. Diese Anforderungen werden von Pflanzenkläranlagen allgemein sicher eingehalten.

Soll das geklärte Abwasser in ein empfindliches Gewässer eingeleitet werden, kann die Wasserbehörde im Einzelfall strengere Anforderungen stellen und auch für die Nährstoffparameter Stickstoff oder Phosphor Mindestanforderungen festlegen. Der Betrieb vieler Pflanzenkläranlagen hat gezeigt, daß sie auch solchen strengeren Maßstäben gerecht werden können. Kleinkläranlagen (bis 50 Einwohner) unterliegen nicht den gesetzlichen Mindestanforderungen der genannten Abwasserverordnung. Aus Gründen des Umweltschutzes werden an Kleinkläranlagen, die als Dauerlösung konzipiert sind, in der Praxis jedoch zunehmend die gleichen Anforderungen gestellt.

Planung, Bau und Betrieb

Hinweise zur Planung und zum Bau:

Pflanzenkläranlagen bedürfen ebenso wie andere biologische Reinigungsverfahren einer sorgfältigen Planung, einer fachmännischen Herstellung sowie einer regelmäßigen Überwachung, Wartung und Pflege.

Richtlinien für die Bemessung der Pflanzenkläranlage insbesondere für die Dimensionierung und Auslegung des Bodenkörpers sowie der Auswahl des Bodenmaterials finden sich im Arbeitsblatt A 262 der Abwassertechnischen Vereinigung (ATV).

Pflanzenbeeten darf wegen der Verstopfungsgefahr grundsätzlich nur von Grob- und Schwimmstoffen befreites Abwasser zugeführt werden. Deshalb ist ihnen zur mechanischen Vorreinigung stets eine geeignete Absetzgrube, in der Regel eine Mehrkammergrube, vorzuschalten. Durch die Entschlammung verbessern sich auch die hygienischen Bedingungen im Abwasser.

Wenn der Baugrund nicht aus weitgehend wasserundurchlässigem Lehmboden besteht, muß das Pflanzenbeet gegen den Untergrund abgedichtet werden. Eine entsprechende Abdichtung kann durch Folien (z.B. Stärke 1,0 mm, aus PE), Beton- oder Kunststoffwannen oder durch Lehm erfolgen.
Der Bodenkörper in der Anlage soll aus feinkörnigem, sandig-kiesigem Material mit Durchlässigkeitsbeiwerten von kf = 10-3 bis 10-4 m/s bestehen. Bei vorwiegend horizontal durchströmten Beeten sollte die Schichtdicke mindestens 60 cm, bei vorwiegend vertikal durchströmten wenigstens 80 cm betragen. Für die Beetfläche sind pro Einwohner bei vorwiegend horizontaler Durchströmung mindestens 5 m2, bei vorwiegend vertikaler Durchströmung 2,5 m2 erforderlich.
Das Abwasser soll gleichmäßig verteilt über den gesamten Beetquerschnitt (bei horizontaler Durchströmung) bzw. über die gesamte Beetoberfläche (bei vertikaler Durchströmung) zugeführt werden.
Darüber hinaus soll der Wasserspiegel im Beet sowohl abgesenkt als auch bis 10 cm über die Beetoberfläche angehoben werden können.

Für die Bepflanzung des Bodenkörpers werden Sumpfpflanzen (Helophyten), insbesondere Schilf (Phragmites), daneben aber auch Schwertlilie (Iris) und Rohrkolben (Typha) eingesetzt. Eine Bepflanzung mit Schilf kann in Form von Ballen, einzelnen Rhizomen oder Setzlingen erfolgen.

Eigenleistungen durch den Hauseigentümer bei dem Bau einer Kleinkläranlage oder durch ortsansässige Bürger bei dem Bau einer kommunalen Anlage sind unter Bauaufsicht des Planers in gewissem Umfang möglich.

Hinweise zur Pflege und Wartung:

Im Vergleich zu technischen Kläranlagen sind Pflanzenkläranlagen relativ wartungsarm. Um einen dauerhaften einwandfreien Betrieb zu gewährleisten, müssen jedoch auch diese Anlagen regelmäßig fachmännisch betreut und überwacht werden. Betrieb und Wartung von Kleinkläranlagen richten sich nach der DIN 4261. Der bei der Vorreinigung anfallende Primärschlamm ist ordnungsgemäß zu entsorgen, z.B. zu einer dafür geeigneten Kläranlage abzufahren. Dem Anlagenbetreiber obliegt die Pflicht, täglich zu prüfen, ob die Anlage ordnungsgemäß funktioniert.
Insbesondere in den ersten Jahren nach Inbetriebnahme sollten Fremdpflanzen wie z.B. Springkraut und Brennesseln entfernt werden. Die Pflanzen werden zweckmäßigerweise im Spätherbst geschnitten und erst im Frühjahr entfernt, bevor die Pflanzen wieder austreiben, so daß über den Winter auf dem Beet eine isolierende Schicht erhalten bleibt. Über eine Pflege der Pflanzen hinaus muß auch die Wasserdurchlässigkeit des Beetes regelmäßig überprüft werden. Daher wird der Abschluß eines Wartungsvertrages empfohlen, zum Teil auch von der Unteren Wasserbehörde vorgeschrieben.
Nach den bisher vorliegenden Erfahrungen erreichen Pflanzenkläranlagen bei guter Wartung eine Betriebsdauer von mindestens 15 bis 20 Jahren.

Kosten - staatliche Fördermöglichkeiten

Die Investitionskosten für Pflanzenkläranlagen liegen etwa in der gleichen Größenordnung wie die für technische Kläranlagen. Sie hängen im wesentlichen von den örtlichen Gegebenheiten ab (Bodenverhältnisse, Grundwasserstand, Art der Abdichtung).
Für einen 4-Personenhaushalt (Mindestgröße einer Kleinkläranlage) ist für ein Pflanzenbeet, das einer vorhandenen Mehrkammerabsetz- oder -ausfaulgrube nachgeschaltet wird, mit Baukosten von 4.000 bis 6.000 EUR zu rechnen. Je nach der Ausbaugröße der Pflanzenkläranlage liegen die spezifischen Gesamtinvestitionskosten pro Einwohner zwischen 750 und 2.500 EUR.

Eine staatliche Förderung von Pflanzenkläranlagen erfolgt auf der Grundlage von Richtlinien in den einzelnen Bundesländern. In Brandenburg z.B. werden Pflanzenkläranlagen z.Zt. mit 750 EUR je an die Grundstückskleinkläranlage angeschlossenen Einwohner, maximal jedoch 37,5 % der zuwendungsfähigen Kosten gefördert, wobei Kosten für Ingenieurleistungen pauschal mit 7,5 % den zuwendungsfähigen Kosten zugeschlagen werden können. Voraussetzung ist, daß die Anlagen nach dem Stand der Technik geplant und errichtet werden. Einzelheiten sind bei den zuständigen Behörden zu erfragen.

Anthex Pflanzenkläranlagen

Die Anthex-Pflanzenkläranlage ist eine leistungsfähige biologische Kleinkläranlage. Dort wo keine Anschlußmöglichkeit an eine zentrale Kläranlage besteht oder sehr lange und damit kostspielige Leitungswege notwendig sind, stellt sie bei vergleichbarer Betriebssicherheit eine echte Alternative dar. Dies gilt zum Beispiel für die zahlreichen einzelstehenden Gehöfte, Ein- und Mehrfamilienhäuser, Ferienhäuser, Wochenendhäuser, Hotelbetriebe und Autobahnraststätten. Als naturnahes Klärsystem paßt sich eine Anthex-Pflanzenkläranlage dabei harmonisch in jede Landschaft ein und bildet ein wertvolles Feuchtbiotop.

Anthex-Pflanzenkläranlage: ländlicher Raum

Anthex-Pflanzenkläranlagen mit Nachklärteich im ländlichen Raum

Anthex-Pflanzenkläranlage: Einfamilienhaus

Anthex-Pflanzenkläranlagen mit Nachklärteich (4EW) eingebunden in den Hausgarten eines Einfamilienhauses

AUFBAU und FUNKTION

Im Grundkonzept stellt eine Anthex-Pflanzenkläranlage ein Baukastensystem aus rechteckigen Kunststoffbehältern dar, die hinter- und nebeneinander angeordnet und jeweils über ein Rohrsystem miteinander verbunden sind.Das Abwasser wird der Anlage über einen Kontrollschacht zugeführt und durchströmt dann nacheinander jedes einzelne Klärmodul. Auf diesem Wege muß das Abwasser die Wurzelbereiche aller in den Klärmodulen stehenden Pflanzen passieren.

Über die Gestaltung von Zuleitung, Ableitung und Schichtung des Bodenkörpers kann jedes Klärmodul als separater Vertikalfilter betrieben werden. Dabei wird das zugeführte Abwasser zunächst in einer oberen gut durchlässigen Kiesschicht verteilt, strömt anschließend durch eine Filterschicht aus Sand und gelangt dann über eine untere Drainageschicht aus Kies in das nächste Modul. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Abwasser in jedem Klärmodul eine sauerstoffreiche und eine sauerstoffarme Zone durchströmt. Dies schafft bei einem Flächenbedarf von nur ca. 3 m2/ Einwohner die Voraussetzungen für einen weitgehenden Abbau sowohl von Kohlenstoff- als auch von Stickstoffverbindungen. Nach dem Passieren des letzten Containers ist das Abwasser soweit gereinigt, daß es bedenkenlos versickert oder einem geeigneten Gewässer zugeleitet werden kann.

ANLAGEN-FLEXIBILITÄT

Das System zahlreicher Klärmodule ermöglicht bei der Anthex-Pflanzenkläranlage eine Optimierung der Pflanzensequenz und die Einplanung weiterer Filterelemente. Durch den Einsatz geeigneter Beetschüttungen kann z.B. ganz gezielt eine Phosphatrückhaltung realisiert werden. Die Reinigungsleistung des Klärsystems kann auf diese Weise optimiert, exakt ausgelegt und durch den jederzeit möglichen Austausch einzelner Elemente auch im Langzeitbetrieb sichergestellt werden.

Die stabilen Behälterwände (aus langlebigem GFK) dichten die Anlage gegen den Untergrund sicher ab, so daß die Klärmodule auch bei höherem Grundwasserstand höhenvariabel eingebaut werden können. Eine Beschädigung durch Nagetiere oder durchwachsende Wurzeln - ein Problem bei Folienabdichtungen - ist auch langfristig nicht zu befürchten.

Aufgrund des Baukastensytems können Anlagen für verschiedene Anschlußgrößen maßgeschneidert und kostengünstig angeboten werden. In Verbindung mit einer fachlichen Beratung sind beim Einbau auch Eigenleistungen möglich.

Anthex-Pflanzenkläranlage: Aufbau

Anthex-Pflanzenkläranlage (10 EW) nach dem Bepflanzen

Anthex-Pflanzenkläranlage: Bepflanzung

Detailansicht Klärmodul ca. 6 Monate nach dem Bepflanzen

 

BETRIEBSERGEBNISSE

Eine der Grundanforderungen an eine Pflanzenkläranlage ist, daß die Reinigungsleistung auch in der Winterperiode, insbesondere bei Frost und fehlender Schneedecke, gewährleistet ist. Untersuchungen in enger Zusammenarbeit mit der Technischen Fachhochschule Berlin belegen, daß mit einer Anthex-Pflanzenkläranlage auch in der kalten Jahreszeit sehr gute Abbauleistungen erzielt werden, die deutlich unter den vom Gesetzgeber geforderten Richtwerten liegen.

Mittlere Anlagenleistung einer Anthex-Pflanzenkläranlage in der Kälteperiode (Oktober bis März)

 
abfiltrierbare Stoffe
Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB5)
Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB)
Ammonium-
Stickstoff
Nitrat-
Stickstoff
Gesamt-
Phosphor
Zulauf [mg/l]
115
142
270
18
0,5
7
Ablauf [mg/l]
26
35
74
7
1
2

KOSTEN

Anthex-Pflanzenkläranlagen kosten in der Regel deutlich weniger als die Abwasserentsorgung über eine zentrale Kläranlage. Die Anlage hat sich schon nach wenigen Jahren amortisiert. Für einen 4-Personen-Haushalt betragen die Basiskosten ca. 5.000 EUR (zzgl. der gesetzlichen Mehrwertsteuer). In der heutigen dezentralen Abwasserentsorgung sind Sammelgruben noch weit verbreitet. Zieht man die jährlichen Kosten für eine Grubenabfuhr von durchschnittlich 1.000 EUR pro Haushalt zum Vergleich heran, rechnet sich die Anthex-Pflanzenkläranlage schon nach wenigen Jahren.

Da beim Bau der Anlage Eigenleistungen möglich sind, können zudem Kosten eingespart werden. Die Verhältnisse werden noch günstiger, wenn man berücksichtigt, daß Investitionskosten von Grundstückskläranlagen in den meisten Bundesländern durch öffentliche Mittel gefördert werden können. Die jährlichen Betriebs- und Wartungskosten sind deutlich geringer als bei technischen Kleinkläranlagen vergleichbarer Leistung.

BERATUNG, PLANUNG, ANLAGENBAU

Im Vorfeld Ihrer Entscheidung beraten wir Sie unter anderem ausführlich über Möglichkeiten der Kostenreduzierung durch Eigenleistungen. Neben der Planung, dem Bau und der anschließenden Wartung Ihrer maßgeschneiderten Anthex-Pflanzenkläranlage wird von uns auf Wunsch auch die Antragstellung für alle erforderlichen behördlichen Genehmigungen und verfügbaren Fördermittel übernommen. Bei allen unseren Leistungen besteht eine enge Kooperation mit regionalen Garten- und Landschaftsbaubetrieben.

UVT, Hönower Straße 35, D-10318 Berlin
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