IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 4/1996, Seite 108 ff.


SANITÄR


Grundstücksentwässerung mit Sammelgruben, Kleinklär- und Sickeranlagen

Obering. Hugo Feurich VDI Teil 2

In Teil 1 dieses Beitrages wurden die baurechtlichen und wasserrechtlichen Vorschriften sowie die hierfür geltenden Bestimmungen in Normen und Richtlinien behandelt, desgleichen die Bemessung und Ausführung von Abwassersammelgruben. Der vorliegende zweite Teil befaßt sich mit Kleinklär- und Sickeranlagen. Zur Anwendung kommen Kleinkläranlagen ohne und mit Abwasserbelüftung mit Untergrundverrieselung oder Filtergräben, in Ausnahmefällen auch mit Sickerschächten. Die Einleitung von Niederschlagswasser, aber auch von Dränagewasser in den Untergrund, kann über Sickerschächte erfolgen.

Kleinklär- und Sickeranlagen

Kleinkläranlagen, Abwassersammelgruben und Sickeranlagen dürfen nach den Bestimmungen der Bauordnung nur hergestellt werden, wenn die Abwässer nicht in eine öffentliche Entwässerung eingeleitet werden können [1]. Kleinkläranlagen unterliegen in ihrer Ausführung der Prüfzeichenverordnung der Länder, d.h. die dafür werkmäßig hergestellten Mehrkammer-Absetzgruben und Mehrkammer-Ausfaulgruben müssen ein vom Institut für Bautechnik erteiltes Prüfzeichen besitzen. Kleinkläranlagen in der Ausführung nach DIN 4261 Teil 1 ohne Abwasserbelüftung und nach DIN 4261 Teil 2 mit Abwasserbelüftung [4], sind Anlagen zur Behandlung häuslichen Schmutzwassers mit einem begrenzten Anschlußwert. Der Anwendungsbereich besteht zur Behandlung und Einleitung des im Trennverfahren aus einzelnen und mehreren Gebäuden abzuführenden Schmutzwassers, bei einem Schmutzwasserabfluß bis zu 8 m3/d. Das entspricht dem täglich anfallenden Schmutzwasser von etwa 53 Einwohnern. Bei einem größeren Schmutzwasserabfluß sind im Einzelfall ebenfalls die Grundsätze der DIN 4261 anzuwenden.

Bild 6: Kleinkläranlage mit Klärgrube, Verteilerkammer und Filtergraben.

In Kleinkläranlagen darf nur im Trennverfahren erfaßtes häusliches Schmutzwasser eingeleitet werden. Nicht zugelassen sind:

Niederschlagswasser darf auch nicht in mit Kleinkläranlagen in Verbindung stehenden Sickeranlagen eingeleitet werden. Es sollte als Oberflächenwasser auf dem Grundstück versickern oder über eine eigene Sickerschachtanlage in den Untergrund eingeleitet werden.

Kleinkläranlagen ohne Abwasserbelüftung

Kleinkläranlagen nach DIN 4261 Teil 1 [4] betreffen Anlagen ohne Abwasserbelüftung, d.h. ohne technische Einrichtungen zur biologischen Abwasserbehandlung im Sinne der DIN 4261 Teil 2. Unterschieden werden Anlagen mit Mehrkammer-Absetzgruben und mit Mehrkammer- Ausfaulgruben.

Bild 7: Kleinkläranlage mit Klärgrube, Verteilerkammer und Untergrundverrieselung über Dränrohre; Ausführung mit entlüftetem Querstrang oder mit strangweiser Einzelentlüftung oder Zusammenführung in einem Kontrollschacht mit Lüftungsöffnungen in der Schachtabdeckung.

Mehrkammer-Absetzgruben

Mehrkammer-Absetzgruben bewirken bei einem verhältnismäßig kleinen Nutzvolumen von 300 l je Einwohnerwert in erster Linie, unter Einwirkung der Schwerkraft, eine Entschlammung und damit eine mechanische Behandlung des zugeführten Schmutzwassers. Der abgesetzte Schlamm fault bis zur Räumung nur zu einem geringen Teil aus.

Diese Gruben sollen daher nur in Ausnahmefällen als Übergangslösung zur Ausführung kommen. Das ist der Fall, wenn ein Anschluß an die öffentliche Kanalisation in Kürze nachfolgen kann. Außerdem besteht eine Einsatzmöglichkeit als Vorbehandlungsanlage für eine Kleinkläranlage mit Abwasserbelüftung nach DIN 4261 Teil 2 [4].

Mehrkammer-Ausfaulgruben

Mehrkammer-Ausfaulgruben bewirken, bei einem Nutzvolumen von 1500 l je Einwohnerwert und einem sich daraus ergebenden verhältnismäßig großen Schlammraum, neben einer mechanischen Behandlung durch Faulung auch eine stärkere anaerob biologische Behandlung. Im Vergleich mit Mehrkammer-Absetzgruben erhöhen sich dadurch die Betriebssicherheit und die Wirkung nachgeschalteter biologischer Abwasserbehandlungsanlagen (Untergrundverrieselung bzw. Filtergräben). Eine vollständige anaerobe Stabilisierung des abgesetzten Schlammes wird jedoch auch hier nicht erreicht.

Bild 8: Sickerschacht zur Untergrundverrieselung.

Kleinkläranlagen mit Mehrkammer-Absetzgruben und mit Mehrkammer-Ausfaulgruben erfordern eine anaerob-aerobe biologische Nachbehandlung. Dazu sind den Absetz- oder Ausfaulgruben, in Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen, eine Untergrundverrieselung über ein Rieselrohrnetz - im Ausnahmefall auch eine Einleitung in den Untergrund über Sickerschächte - oder Filtergräben mit Sammelschacht zur Einleitung in ein oberirdisches Gewässer (Vorfluter: See oder Fluß) nachzuschalten (Bilder 6 und 7). Das Einbringen in den Untergrund setzt voraus, daß eine schädliche Verunreinigung des Grundwassers oder eine sonstige nachteilige Veränderung seiner Eigenschaften ausgeschlossen ist. Je länger die senkrecht verlaufende Bodenpassage ist, desto besser ist die Reinigungswirkung des Bodens für das Abwasser. Einzuhalten sind daher Mindestabstände zwischen Rohrsohle Sickerleitung bei Rieselrohrnetzen (Bild 6) bzw. Oberkante Sandfüllung bei Sickerschächten (Bild 8), die in DIN 4261 Teil 1 angegeben sind und von der örtlichen Wasserschutzbehörde verbindlich festgelegt werden. Ein Einleiten ohne ausreichende Filterschicht unmittelbar in das Grundwasser oder in klüftigen Untergrund ist unzulässig.

Untergrundverrieselung

Die Untergrundverrieselung ist die beste Art der Abwassereinleitung in den Untergrund. Dabei wird das in Mehrkammer-Ausfaulgruben vorbehandelte Abwasser zur flächenartigen Versickerung über ein unter der Geländeoberfläche zu verlegendes Rieselrohrnetz verteilt (Bild 6). Die Verlegung erfordert einen sickerfähigen Untergrund, günstige Grundwasserverhältnisse und eine entsprechend große Fläche ohne Baumbestand, damit eine Verwurzelung ausgeschlossen ist. Das versickernde Abwasser wird in den Bodenschichten durch teils anaerobe, teils aerobe biologische sowie durch physikalische und chemische Vorgänge nachbehandelt.

Bild 9: Zweikammer-Absetzgrube Nenngröße 4 m.
(Bild: Engel & Leonhardt Betonwerke)

Filtergräben

Bei den Filtergräben wird das in Mehrkammer-Ausfaulgruben vorbehandelte Abwasser über oberflächennah verlegte Sickerleitungen in eine darunter liegende Filterschicht aus Grobsand oder Feinkies zur Versickerung gebracht (Bild 7). Dabei wird das Abwasser vorwiegend aerob biologisch nachbehandelt. Das so gereinigte Abwasser gelangt über die zum Untergrund abzudichtende Filterschicht in eine unten liegende Sammel-Ablaufleitung aus Dränrohren, über diese in einen Sammelschacht mit Abfluß in ein oberirdisches Gewässer (Vorfluter: See, Fluß). Das Einleiten in ein oberirdisches Gewässer setzt voraus, daß dieses aufnahmefähig ist, was von der Wasserschutzbehörde zu entscheiden ist.

Sickerschächte

Sickerschächte dienen dem punktförmigen Einbringen von Abwasser in den Untergrund (Bild 8). Sie kommen zur Ausführung in Kombination mit Mehrkammer-Absetzgruben und Mehrkammer-Ausfaulgruben, wenn undurchlässige Bodenschichten im oberflächennahen Bereich eine Untergrundverrieselung nicht zulassen. Bei einer nachlassenden Aufnahmefähigkeit des Untergrundes, kann auch durch Sickerschächte an den Endpunkten eines Rieselrohrnetzes eine Ergebnisverbesserung erreicht werden.

Sickerschächte werden in erster Linie für die Einleitung von Niederschlagswasser in den Untergrund eingesetzt.

Bild 10: Dreikammer-Absetzgrube Nenngröße 4 bis 19 m.
(Bild: Engel & Leonhardt Betonwerke)

Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung

Kleinkläranlagen nach DIN 4261 Teil 2 [4] betreffen Anlagen mit Abwasserbelüftung zur biologischen Behandlung häuslichen Schmutzwassers. Dabei werden die gelösten Schmutzstoffe, Kolloide und Schwebstoffe aus dem Abwasser durch aeroben und anaeroben oder durch anaeroben Abbau entfernt. Die Anlagen umfassen mit einer Vorbehandlung, einer biologischen Behandlung und einer Nachbehandlung drei Behandlungsstufen.

Vorbehandlung

Für die Vorbehandlung des Abwassers müssen Mehrkammer-Absetzgruben (s. Bild 9) oder Mehrkammer-Ausfaulgruben (s. Bilder 10 und 11) verwendet werden, in denen die Grobstoffe weitgehendst zurückgehalten werden. Hierzu gelten die Ausführungen im Abschnitt "Kleinkläranlagen ohne Abwasserbelüftung".

Bild 11: Mehrkammer-Ausfaulgrube durch Hintereinanderschaltung mehrerer Behälter in Betonringbauweise mit einem Behälter als Absetzgrube und zwei Behältern als Ausfaulgruben; D = 3 m, Nutzinhalt 19 bis 50 m (Bild: Kordes Kläranlagen und Pumpwerkbau).

Biologische Abwasserbehandlung

Die biologische Abwasserbehandlung kann in Tropfkörperanlagen, Tauchkörperanlagen und Belebungsbecken erfolgen.

Tropfkörperanlagen (Bilder 12 und 13) sind Mehrkammergruben, bei denen die Zulaufkammer den Tropfkörper enthält und die nachgeschalteten Kammern als Kontroll- und Speicherraum fungieren sowie der Nachklärung dienen. Der Tropfkörper besteht aus festen Füllstoffen mit möglichst großer spezifischer Oberfläche nach DIN 19557, z.B. Lavagesteinsbrocken 40 bis 80 mm, Koks, Steinkohle, wetterfeste Steine oder Kunststoffkörper. Diese müssen gewaschen und sandfrei eingebracht werden. Nach einigen Wochen der Reifung entsteht ein Überzug aus schleimigen Bakterienhäuten, welche unter Zutritt von Sauerstoff eine biologische Abwasserreinigung bewirken. Der benötigte Sauerstoff wird durch einen in den Zwischenräumen der Füllstoffe auftretenden, senkrechten Luftzug zugeführt, der infolge natürlicher Schwerkraftwirkung temperaturabhängig auftritt. Das so gereinigte Abwasser gelangt über einen durchlässigen Boden in den nachgeschalteten Speicherraum. Es wird einschließlich des abgesetzten Schlamms von einer Pumpe P1 in die Vorklärung (Vorbehandlung) zurückgepumpt. Dieser Vorgang wird, wie zuvor beschrieben, mehrfach wiederholt. Von der ebenfalls im Speicherraum aufgestellten Pumpe P2, wird das gereinigte Abwasser in das Nachklärbecken gehoben, aus dem es nach einer Verweilzeit von 3,5 Stunden durch Überlauf mit Freispiegelgefälle abfließt. Der sich im Nachklärbecken bildende Boden- und Schwimmschlamm wird von der Pumpe P3 in regelmäßigen Abständen in das Vorklärbecken zurückgepumpt.

Bild 12: Tropfkörper-Kleinkläranlage mit nachgeschalteter Untergrundverrieselung
(Bild: Kordes Kläranlagen und Pumpwerkbau).

Das Klärsystem mit Tropfkörper zeichnet sich durch eine große Betriebssicherheit aus und verträgt Belastungsschwankungen von etwa +/- 20%. Bei größeren stoßweisen Belastungen, die z.B. bei Gaststätten oder ähnlichen Betrieben auftreten können, ist ein zusätzliches Speicherbecken einzubauen. Die Größe des Speicherbeckens soll einer zu erwartenden Spitzenbelastung angepaßt sein.

Das aus dem Nachklärbecken abfließende Abwasser kann sowohl über eine Untergrundverrieselung in den Untergrund (Bild 12) als auch direkt in einen Vorfluter (See oder Fluß, Bild 13) eingeleitet werden.

Tauchkörperanlagen besitzen in der Zulaufkammer einen mit festen Füllstoffen nach DIN 19557, wie bei den Tropfkörperanlagen, bestückten Tropfkörper. Auch hier entsteht ein Überzug aus schleimigen Bakterienhäuten. Der Betrieb erfolgt in der Weise, daß der Tauchkörper abwechselnd mit dem zufließenden Abwasser und zugeführter Druckluft in Berührung gebracht wird. Die Druckluft wird über feststehende oder bewegliche Verteilrohre von unten eingeblasen. Die Anlagen eignen sich besonders zur Entfettung von Abwasser, z.B. von Wollwäschereien, für phenolhaltiges Abwasser und Brennereiabwasser [9].

Bild 13: Belebungskläranlage mit 3 Klärstufen: Vorklärung (mechanische Reinigung), Belebungsbecken (biologischer Teil) und Nachklärbecken (biologischer Teil); und Ablauf in einen Vorfluter D = 3 m, Anschlußgröße 125 bis 150 EW
(Bild: Kordes Kläranlagen und Pumpwerkbau).

Belebungskläranlagen bestehen aus Absetzgruben zur Vorklärung, Belebungsbecken und Nachklärbecken (Bild 13). Bei großen Anlagen wird zusätzlich ein Schlammspeicher für Rücklaufschlamm vorgesehen. Die Grobstoffe setzen sich weitgehendst in der Vorklärung ab. Das in das Belebungsbecken übertretende Abwasser wird dort durch eine Injektor-Belüftungseinrichtung kräftig durchgemischt und in ausreichender Menge zur Deckung des Sauerstoffbedarfs mit Luft versorgt. Anschließend wird der so belebte Schlamm abgetrennt und zum großen Teil als Überschußschlamm in variabel einstellbaren Zeitabständen von der Pumpe P2 in das Vorklärbecken oder den Schlammspeicher zurückgeführt, wo er zur Ablagerung verbleibt. Das belüftete Belebtschlamm-Abwassergemisch tritt in das als Trichterbecken ausgeführte Nachklärbecken über. Der Belebtschlamm sinkt in den Trichter ab und wird mit der Pumpe P3 in variabel einstellbaren Zeitabständen in das Belebungsbecken zurückgefördert. Mit der Pumpe P3a wird über einen Skimmer gleichzeitig sich u.U. bildender Oberflächenschlamm aus dem Nachklärbecken abgezogen. Das in Belebungskläranlagen behandelte Abwasser kann in ein oberirdisches Gewässer eingeleitet werden.

Einleitung von Niederschlagswasser in den Untergrund

Niederschlagswasser, das von einem Grundstück nicht in die öffentliche Kanalisation abgeleitet werden kann oder soll, ist auf dem Grundstück zu versickern oder in besonderen unfallsicher abgedeckten Gruben zu sammeln, z.B. zur Regenwassernutzung für WC- und Urinalspülung, Waschmaschinen Gebäudereinigung und Gartenbewässerung. Die Einleitung von Niederschlags-, Grund-, Schichten- und Dränagewasser bedarf der bauaufsichtlichen und wasserrechtlichen Genehmigung.

Freiliegende Wagenwaschplätze sind so anzuordnen, daß Nieder-schlagswasser von den anliegenden Flächen nicht über den für den Waschplatz vorzusehenden Ablauf und die dazu gehörende Benzinabscheideranlage abfließen kann.

(Fortsetzung folgt)