In der Vergangenheit wurden Kleinkläranlagen wegen ihrer einfachen technischen Ausbildung und der seinerzeit begrenzten Reinigungsleistung oftmals nur als provisorische Lösung angesehen. In den letzten Jahren hat sich der Kleinkläranlagenmarkt allerdings erheblich gewandelt. Die sicherlich innovativste und fortschrittlichste Technik stellen Membran-Kleinkläranlagen dar, die seit Juli 2005 mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung auf dem Markt erhältlich sind. Diese Anlagen sind momentan in aller Munde und viel diskutiert. Die Firma HUBER hat seit nunmehr über drei Jahren Erfahrung mit dem Betrieb und der Praxistauglichkeit dieser Anlagen und ist die erste Firma, die die Zulassung für eine Kleinkläranlage mit Ultrafiltration erhielt. Reinigungsleistung und Ablaufqualität von Membrananlagen sind unbestritten das Maß der Dinge, dabei sind diese Anlagen – entgegen ihrem Ruf – unkompliziert zu betreiben und zu warten.

Funktionsprinzip
Eine Membrankleinkläranlage besteht aus einer Vorklärung, in der Feststoffe aus dem Abwasser sedimentieren, einer biologischen Stufe und einer nachgeschalteten Membranfiltration.
Die biologische Abwasserereinigung erfolgt nach dem Prinzip des Belebungsverfahrens, d. h. submerse Biomasse bildet so genannte Belebtschlammflocken und baut die organischen Verbindungen im Abwasser ab. Der hierfür benötigte Sauerstoff wird über Belüftungseinrichtungen am Bo-den des Beckens eingeblasen.
Neben der Sauerstoffzufuhr verursacht die Belüftung dabei auch eine gute Durchmischung im Becken. Die Trennung des gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm übernehmen getauchte Ultrafiltrationsmembranen.

Diese Membranen sind Filtern gleichzusetzen, über die das biologisch gereinigte Abwasser abgezogen wird. Durch die feinen Poren der eingesetzten Ultrafiltrationsmembran (38 nm) werden selbst Bakterien und nahezu alle Keime zurückgehalten.
Verfahrensspezifische Vorteile
Neben der hervorragenden Ablaufqualität zeichnet sich das Membranbelebungsverfahren vor allem durch eine enorme Steigerung der Reinigungskapazität aus. Durch den vollständigen Rückhalt der Biomasse mittels der Membranfiltration kann mit weitaus höheren Biomassekonzentrationen gearbeitet werden als bei konventionellen Belebungsverfahren. Ohne Einbußen in der Funktion der eingesetzten Membran können Konzentrationen von bis zu 12 kg Trockensubstanz pro Kubikmeter Belebungsbeckenvolumen eingestellt werden. Dadurch liegt das Leistungsvermögen der Membranbelebung weit über dem eines konventionellen biologischen Abwasserreinigungsverfahrens mit max. 4 kg Trockensubstanz pro Kubikmeter.

Dieser Umstand ermöglicht es, dass Membranbelebungsanlagen in wesentlich kleinere Belebungsvolumina eingebaut werden könnten als konventionelle Anlagen. Bei einer Steigerung des TS-Gehalts von beispielsweise 4 kg/m3 auf 8 kg/m3 ergäbe sich gegenüber konventioneller Abwasserreinigungstechnik bereits eine Halbierung des erforderlichen Beckenvolumens.
Für den Fall, dass sich die zu entsorgende Einwohnerzahl ändert oder im Bereich der Gastronomie eine größere Zahl von Gästen zu bewirten ist, kann durch eine Steigerung der Konzentration der Mikroorganismen die Leistungsfähigkeit der Anlage ohne Vergrößerung des Belebungsvolumens leicht an die anfallenden Schmutzfrachten angepasst werden. Für diese enorme Flexibilität bei sich ändernden Schmutzfrachten sind der modulare Aufbau und die einfache Erweiterbarkeit dieser Anlagen besonders vorteilhaft.
Ein weiterer verfahrensspezifischer Vorteil liegt in der Betriebsstabilität dieser Anlage in Unter- und Überlastphasen. In der bereits erwähnten erhöhten Biomassekonzentration steckt neben der Steigerung der Reinigungskapazität ein enormes Potenzial der Biologie, äußerst flexibel auf Unter- und Überlastphasen bezüglich Schmutzstofffrachten zu reagieren. Dies liegt vor allem an Adsorptionsprozessen an der Belebtschlammmasse, so dass Schmutzstofffrachten zuerst adsorbiert und anschließend abgebaut werden.

Im Gegenzug zu allen anderen Systemen besteht bei Membranbelebungsanlagen ein direkter Zusammenhang zwischen Biologie und Filtration. Auf  eine nicht funktionierende oder abgestorbene Biologie würde die Membran umgehend mit Verblockung reagieren und somit diesen Missstand anzeigen. Durch die „hydraulische Barriere“, die die Membran für den Abwasserfluss darstellt, bieten Membrananlagen somit eine zusätzliche Sicherheit, die Umwelt nicht unbemerkt zu verschmutzen. Ist ein Durchsatz von gereinigtem Wasser nicht ausreichend gewährleistet, kann dies unverzüglich sehr einfach über Durchfluss- oder Druckmessung signalisiert und frühzeitig eine Gewässerverschmutzung vermieden werden.

Der wohl größte Vorteil der Membrananlagen liegt in der hervorragenden Ablaufqualität. Während der Belebtschlammprozess die eigentliche Abwasserreinigung übernimmt, ermöglicht die Porengröße und die damit verbundene Trenngrenze der eingesetzten Ultrafiltrationsmembrane einen Rückhalt nahezu aller Bakterien und Keime. Die Hygieneanforderungen der EU-Richtlinie für die Qualität von Badegewässern wird dadurch sogar deutlich unterschritten. Das hygienisch einwandfreie Abwasser kann einer Wiederverwendung als Betriebswasser z. B. zur Toilettenspülung, Gartenbewässerung etc. dienen. Außerdem ist es ideal für die Versickerung in selbst sensitiven Gebieten (z.B. Karst- oder Wasserschutzgebieten) geeignet.

Praxistauglichkeit und Anwendungsbeispiele
Die enorme Nachfrage nach Kleinkläranlagen mit Membranfiltration ist ein Beweis dafür, dass ein großer Bedarf für diese innovative und fortschrittliche Technik herrscht. Die Beweggründe, sich für eine Kleinkläranlage mit Membrantechnik zu entscheiden, sind dabei so unterschiedlich wie die Anwendungsfälle selbst. Beweggründe sind unter anderem, dass

• hohe Reinigungsleistungen gesetzlich gefordert sind,
• Membrananlagen bei Hygienisierung im Gegensatz zur Versickerung über die belebte Bodenzone die kostengünstigere Gesamtlösung darstellen
• Membrananlagen hinsichtlich Hygienisierung die technisch zuverlässigste Lösung bieten
• ökologische Vorteile überzeugen oder
• der Kunde gezielt die Wiederverwendung des gereinigten und hygienisch einwandfreien Abwassers anstrebt.

Die nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele aus hunderten von Installationen im In- und Ausland sollen Ihnen einen Einblick über die zahlreichen Einsatzgebiete verschaffen:

Gesetzliche Anforderung an Privathaushalte im???? sensitiven Karstgebiet:
Im Karstgebiet werden aus Gewässerschutzgründen weitergehende Anforderungen an die Abwasserreinigung gestellt. Neben der Hygienisierung wird hier ein besonderes Augenmerk auf die Stickstoffelimination gelegt. Diese führte bei dieser 4-EW-Anlage aus dem im Karstgebiet liegenden Markt Kastl zur gesetzlichen Forderung der Ablaufklassen D, +H (Denitrifikation und Hygienisierung). Die Membranfiltration von HUBER erfüllt gemäß ihrer Bauartzulassung die geforderten Ablaufklassen.
Aufgrund der Platzproblematik war eine Hygienisierung über eine Versickerung mittels belebter Bodenzone – unabhängig von deren Problematik – nicht möglich. Ein detaillierter Kostenvergleich zeigte zudem, dass bei Einsatz der Membranfiltration die Investitionskosten erheblich günstiger liegen als herkömmliche biologische Systeme mit Ablaufklasse D und nachgeschalteter Versickerung über eine belebte Bodenzone. Die Betreiber der Anlage sind sehr erfreut, weil das elektronische Betriebstagebuch einen hohen Komfort ermöglicht. Die Betriebsdaten müssen nicht monatlich per Hand notiert werden, sondern können im Zuge der Wartung per Laptop ausgelesen werden.

Klostergut mit ökologischem Landbau und Wasserwiederverwendung
Beispielhaft für eine dezentrale Abwasserentsorgung ist die Benediktinerabtei Plankstetten. Die Landwirtschaft des Klosters wurde 1994 komplett auf organisch-biologische Wirtschaftsweise umgestellt.
Die klösterliche Hofstelle in Staudenhof entsorgte bis vor kurzem das häusliche Abwasser über eine Drei-Kammer-Grube. Von dort aus wurde das Abwasser in die Güllegrube geleitet. Obwohl dies den gesetzlichen Vorgaben für einen landwirtschaftlichen Betrieb entspricht, wollten die Mönche ihre ökologische Betriebsweise im Bereich der Abwasserentsorgung verbessern. Das Klostergut entschied sich vor allem aus ökologischen Gründen für eine Kleinkläranlage mit Membranfiltration nach dem neuesten Stand der Technik. Obwohl lediglich die Ablaufklassen C, +H gefordert waren, entschied man sich vor allem aus ökologischen Gründen für diese hochwertige Technik.
Die vorhandene Drei-Kammer-Grube konnte problemlos mit dem technischen Einbausatz der Membrananlage für 8 EW nachgerüstet werden.
Aufgrund der hervorragenden Ablaufqualität des gereinigten Abwassers – auch hinsichtlich Keimbelastung – kann dies beispielhaft in diesem Fall zusammen mit Regenwasser in einer Zisterne gesammelt und zur Reinigung des landwirtschaftlichen Maschinenparks sowie zur häuslichen Toilettenspülung genutzt werden.

Wasserwiederverwendung zur Bewässerung eines Golfplatzes
In der Gemeinde Beilngries entstand ein neuer Golfplatz, harmonisch eingebettet im Ottmaringer Tal. Naturbelassene Fairways, abwechslungsreiche Schwierigkeiten und sanfte Hügel sind dort für Golfer jeder Spielstärke interessant. Den Golfern steht nach ihren Spielen und Turnieren ein idyllisch gelegenes Clubhaus zum Entspannen und für Festivitäten zur Verfügung. Dabei wird Abwasser produziert, für dessen Entsorgung eine angemessene dezentrale Behandlung erforderlich war.
Als geeignetes Abwasserbehandlungssystem hat die HUBER MembraneClearBox® die Platzreife erhalten, zumal der Ablauf nach der Membranfiltration hervorragend zur Bewässerung der Grünflächen verwendet werden kann. Die Anlage wurde auf 50 Einwohnergleichwerte bemessen und mit drei Betonbehältern à 12 m3 ausgeführt. Der erste Behälter dient der Vorklärung des Abwassers, der zweite Behälter ist aufgrund des diskontinuierlichen Anfalls mit einer Zulaufpumpe als Pufferbehälter ausgeführt und der dritte Behälter stellt das Volumen für die Membranbelebung zur Verfügung. Die hohe Ablaufqualität der Anlage erlaubt eine Einleitung des Permeats in einen platzeigenen Teich. Die Bewässerung der Grünflächen erfolgt über eine Beregnungsanlage, die das Wasserreservoir des Teiches nutzt. Somit wird das gereinigte Abwasser von der HUBER Membrananlage nach Zwischenspeicherung im Teich zur Bewässerung des Golfplatzes wiederverwendet.

Wartung
Oft diskutierte Themen bei Membrananlagen sind die angeblich wesentlich kompliziertere und aufwendigere Wartung sowie mögliche Probleme, die dabei auftreten können. Der Wartungsumfang von Membrananlagen unterscheidet sich im Gegensatz zu anderen konventionellen Kleinkläranlagen (z.B. SBR-Anlagen) lediglich darin, dass laut Bauartzulassung einmal jährlich das Membranmodul zu tauschen und bei der geforderten Analytik jeder zweiten Wartung eine Trübungsmessung im Ablauf durchzuführen ist. Diese kann wiederum entfallen, falls sie mit dem Tausch des Moduls zusammenfällt. Die Wartungskonzepte sind von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich. Um negative Auswirkungen durch solch fragwürdige Vorgaben des DIBts auf den Kunden zu vermeiden, hat man sich im Hause HUBER ein intelligentes Wartungskonzept ausgedacht. Natürlich ist es nicht notwendig, sich jährlich ein neues Membranmodul anzuschaffen. Der Modultausch ist im Rahmen eines Wartungsvertrages bereits enthalten und lediglich mit einem geringen Mehrpreis für die Regeneration veranschlagt. Im Tauschverfahren wird ein regeneriertes, praktisch neuwertiges Modul zur Verfügung gestellt, was bei ordnungsgemäßem Betrieb eine lebenslange Garantie auf die Funktionalität des Herzstücks - das Membranmodul selbst - gewährleistet. So wird aus einer Vorgabe, die scheinbar einen Mehraufwand verursacht, die Sicherheit für den Kunden, jährlich ein funktionsfähiges Membranmodul zu bekommen.
Dadurch dass sich die Wartungsaufgaben von Membrananlagen unwesentlich von konventionellen Anlagen unter-scheiden, kann die Wartung von regionalen Firmen, die sich seit Jahren auf dem Kleinkläranlagenmarkt etabliert haben, durchgeführt werden. Die Firma HUBER arbeitet mit Vertriebs- und Servicepartnern zusammen, die ein profess-ionelles und flächendeckendes Netz im deutschsprachigen Raum bilden. Somit sind

• kurze Wege und schnelle Reak-tionszeiten
• intensive Beratung und Betreuung vor Ort
• kostengünstige Wartung
• garantiert.

Zuammenfassung
Die vorgestellten Anwendungsfälle seien nur drei Beispiele aus einer Vielzahl von betriebenen HUBER Membrananlagen im In- und Ausland. Entgegen ihrem Ruf sind Membrananlagen stabil zu betreiben, unkompliziert nachrüstbar, kompakt, einfach zu handhaben, montage- und wartungsfreundlich. Außerdem ist die Ablaufqualität ei-ner Membranbelebungsanlage unübertroffen. Der oftmals besagte aufwändige und kostenintensive Membrantausch ist in intelligenten Wartungskonzepten enthalten, die dem Betreiber gegen einen geringen Unkostenbeitrag für die Regeneration eine dauerhafte Funktionsgarantie auf das Membranmodul gewährleisten.
Die HUBER MembraneClearBox® - als Beispiel dieser neuesten Generation von Kleinkläranlagen - ermöglicht eine kostengünstige, betreiberfreundliche und dauerhafte Lösung. Sie erbringt höchste Reinigungsleistungen bei gleichzeitig sehr gutem Preis-/Leistungsverhältnis. Somit gewährleistet diese Art von Kleinkläranlagen einerseits einen optimalen Gewässerschutz für unsere Umwelt und stellt andererseits eine zukunftsichere Investition für den Endkunden dar.

Von Simone Meuler
Produktmanagerin