Berching in der Oberpfalz ist eine der flächengrößten Gemeinden im Herzen Bayerns. Wie vielerorts in Deutschland ist die Erstellung des Abwasserkonzeptes dort ein aktuelles Thema. In dem ländlich strukturierten Gemeindegebiet gilt es, für einige Ortsteile und Weiler,  die Frage der Abwasserentsorgung vor allem unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit zu klären. Es ist nicht immer sinnvoll, grundsätzlich und ausnahmslos den Anschluss an öffentliche Kläranlagen vorzusehen, sondern oftmals ist es weitaus effizienter dezentrale Lösungen in Betracht zu ziehen.

Beispielhaft für eine dezentrale Abwasserentsorgung ist das Klostergut Plankstetten. Die Landwirtschaft des Klosters wurde 1994 komplett auf organisch-biologische Wirtschaftsweise nach Bioland-Richtlinien umgestellt. Die Betriebsfläche teilt sich in 100ha Ackerland, 20ha Grünland und 5ha Hofraum bzw. sonstige Flächen auf. Die erzeugten Urprodukte der Landwirtschaft werden überwiegend in den eigenen Betrieben abgesetzt bzw. abgenommen. Neben der Klostermetzgerei, der Klosterbäckerei und dem Öko-Hofladen werden ein Gäste- und Bildungshaus sowie eine Klosterschenke betrieben. Das Klostergut ist ein vom Bundesumweltministerium ausgewiesener "Demonstrationsbetrieb ökologischer Landbau".

Die ländliche Idylle und die vorbildliche Betriebsweise wurden alleine durch das Fehlen einer „ordentlichen“ Abwasserentsorgung getrübt. Bis vor Kurzem wurden häusliches Schmutzwasser und Fäkalien nicht zufrieden stellend entsorgt. Dies belastete die Umwelt, da stickstoffreiches Abwasser in Grund und Boden gelangte. Doch dies gehört nun der Vergangenheit an. Das Klostergut erhielt eine Kleinkläranlage nach modernstem Standard. Nach der Abwasserbehandlung mit der HUBER Membran-Kleinkläranlage MembraneClearBox® ist die Keimbelastung so gering, dass sogar die Qualitätsanforderung der EU-Richtlinie für Badegewässerqualität erfüllt wird. Die Ablaufqualität ist weit besser als die für eine Großkläranlage vorgeschriebenen Werte. Aufgrund der hervorragenden Ablaufqualität des gereinigten Abwassers kann dies beispielhaft in diesem Fall zusammen mit Regenwasser in einem unterirdischen Becken gesammelt und zur Reinigung des landwirtschaftlichen Maschinenparks genutzt werden. Aufgrund des hygienisch unbedenklichen Ablaufs kann es allerdings prinzipiell ebenso zur Toilettenspülung, Bewässerung oder Versickerung selbst in sensiblen Gebieten verwendet werden.

Reinigungsleistung unter Beweis gestellt

Das Wasser, das die Kläranlage verlässt, ist sauberer als der Ablauf aus zentralen Kläranlagen. In Deutschland müssen alle Kleinkläranlangen eine bauaufsichtliche Zulassung aufweisen und dafür ihre Leistungsfähigkeit in einer so genannten Bauartprüfung unter Beweis stellen. Die HUBER MembraneClear-Box® ist die erste Membran-Kleinkläranlage, die als Ultrafiltrationsanlage vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) die Bauartzulassung erhalten hat (Z-55.3-107, vom 05. Juli 2005). Die Anlage wurde nach neuer DIN EN 12566-3 geprüft und hat die Zulassung für die Klassen C, N, D und +H erteilt bekommen. Dass die geforderten Grenzwerte für diese Klassen deutlich unterschritten werden, zeigen die offiziellen Messwerte aus der Bauartprüfung (PIA, Aachen) siehe unten:

Die Reinigungsleistung beträgt im Mittel für die entsprechenden Parameter:

• BSB5:   99,1 %
• CSB:   95,5 %
• NH4-N:  81,9 %
• AFS:   99,3 %
• Faecalcoliforme: 99,9 %

Eine zentrale Kläranlage für bis zu 1000 Einwohner hat im Vergleich zu den oben genannten Werten einen CSB-Einleitgrenzwert von 150 mg/l, Großkläranlagen für mehr als 100.000 Einwohner müssen 75 mg/l im Ablauf einhalten. Mit einem Ablaufwert von weit unter 30 mg/l werden die Einleitbedingungen von großen Kläranlagen bei weitem unterboten und auch die gesetzlichen Grenzwerte für Kleinkläranlagen deutlich unterschritten. Damit gewährleistet die Anlage einerseits einen optimalen Gewässerschutz für unsere Umwelt und stellt andererseits eine zukunftssichere Investition für den Endkunden dar.

Anlagenbeschreibung und Funktionsprinzip
Mit der MembraneClearBox®-Kleinkläranlage aus dem Hause HUBER wird derzeit das modernste Reinigungsverfahren der Abwasserbehandlung umgesetzt – das Membranbelebungsverfahren mit Ultrafiltration. Das System der MCB-Kleinkläranlage beruht auf einer Kombination aus dem Belebtschlammverfahren und der Abtrennung des Klarwassers mit getauchten Ultrafiltrationsmembranen. Durch die feinen Poren der eingesetzten Ultrafiltrationsmembran werden selbst Bakterien und nahezu alle Keime zurückgehalten. Das aus der Anlage gewonnene Filtrat (Permeat) unterschreitet sogar deutlich die Anforderungen der EU-Richtlinie für die Qualität von Badegewässern. Das hygienisch einwandfreie Abwasser kann als Brauchwasser z. B. zur Toilettenspülung, Gartenbewässerung etc. wieder verwendet werden. Außerdem ist es ideal für die Versickerung in sensitiven Gebieten (z.B. Karst) geeignet.

Das Funktionsprinzip der Membranbelebungsverfahren bedient sich im Wesentlichen dreier Verfahrensschritte:

• der Vorklärung
• der Belebung und
• der Membranfiltration.

Bei der Vorklärung wird das Rohabwasser durch Sedimentation weitestgehend von Feststoffen befreit. So dient die erste bzw. dienen die ersten beiden Kammern einer Mehrkammergrube als Absetzgrube zur Grobentschlammung, bevor das vorgereinigte Abwasser im freien Überlauf in die Membranbiologie fließt.
Die letzte Kammer der Mehrkammergrube wird als Belebungsbecken umfunktioniert. Darin eingehängt sind der MCB-Einbausatz und ein Belüfter zur Versorgung der Biologie mit Sauerstoff. Die eigentliche Reinigungsleistung erbringen Mikroorganismen, die unter Sauerstoffzufuhr die im Abwasser enthaltenen Schmutz- und Nährstofffrachten weitestgehend abbauen und zu Biomasse umwandeln.
Das Membranmodul sorgt für die Trennung des gereinigten Abwassers vom belebten Schlamm mit einer Trenngrenze von 38 nm. Aufgrund der kleinen Poren der Membran (1500-mal kleiner als die Dicke eines menschlichen Haares) werden alle Feststoffe und Bakterien sowie nahezu alle Keime zuverlässig zurückgehalten. So wird eine Weiterverwendung des hygienisch unbedenklichen, gereinigten Wassers ermöglicht.
Die für den Betrieb der Anlage zugehörigen Aggregate (Pumpe, Belüfter) und Steuerung werden extern angeordnet und je nach Möglichkeit, z.B. im Keller des angrenzenden Wohnhauses, in einer Garage oder in einem beheizten Schaltschrank nahe der Grube installiert. Es befinden sich keine elektrischen oder bewegten Bauteile in der Klärgrube. An dieser externen Aggregateeinheit besteht jederzeit die Möglichkeit einer komfortablen Probenahme, einer stets repräsentativen Ablaufprobe.
Die HUBER MembraneClearBox®-Kleinkäranlage ist für jede Einbausituation geeignet. Als Nachrüstsatz lässt sie sich in bestehende Gruben einfach und schnell nachrüsten – ob eckig oder rund, ob Zweikammer- oder Dreikammersystem – die Geometrie der Grube spielt kaum eine Rolle. Die Anlage ist natürlich auch für neu zu erstellende Gruben oder vormontiert in fugenlosen Behältern lieferbar. Auch wenn es sich bei der vorgestellten Anlage um eine der kleinsten Baugrößen handelt, so erlaubt die modulare Bauweise doch eine bedarfsorientierte Anlagengröße für unterschiedliche Anschlussgrößen. Somit können diese Anlagen sowohl für einzelne Haushalte als auch für Siedlungen, Ortsteile und Weiler zum Einsatz kommen.
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 15 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. Diese Erhöhung des Feststoffgehalts bewirkt eine Reduzierung des erforderlichen Volumens.
Ein weiterer verfahrensspezifischer Vorteil liegt in der Betriebsstabilität dieser Anlage in Unter- und Überlastphasen, sowohl hydraulisch als auch bzgl. Schmutzfrachten. Die HUBER MCB reagiert über eine zweistufige Niveauerfassung in der Grube auf die jeweilige Belastungssituation und regelt drei verschiedene Betriebszustände: Sparmodus, Normalmodus und Hochlastbetrieb. Den drei Stufen sind jeweils charakteristische Laufzeiten der Aggregate (Pumpe, Belüfter) hinterlegt, um den wechselnden Bedingungen gerecht zu werden. Durch diese drei Betriebszustände kann die Anlage in zuflussschwachen Zeiten energiesparend betrieben werden und in zuflussstarken Zeiten hydraulische Spitzen durch erhöhten Permeatabzug ausgleichen. Des Weiteren steckt in der bereits erwähnten erhöhten Biomassekonzentration neben der Steigerung der Reinigungskapazität ein enormes Potenzial der Biologie, äußerst flexibel auf Unter- und Überlastphasen bezüglich Schmutzstofffrachten zu reagieren.
Die Steuerung der MCB-Kleinkläranlagen ist eine Neuentwicklung, die speziell für den Betrieb dieser Membranbelebungsanlage angepasst wurde. Diese Steuerung protokolliert ein ausführliches Betriebstagebuch (Kundendaten, Parameter, Betriebsstunden, Störmeldungen, Statusmeldungen …), das vom Wartungsdienst sehr komfortabel mittels PC-Schnittstelle ausgelesen und mittels Software sogar grafisch ausgewertet werden kann. Natürlich verfügt die Anlage auch über die jüngst geforderte netzunabhängige Störmeldeeinheit, sowohl optisch als auch akustisch. Zur zusätzlichen Umweltsicherheit trägt  eine optionale patentierte Fernüberwachung bei, durch die sofort nach Auftreten einer Störung eine Benachrichtigung an Betreiber oder Wartungsfirma mittels SMS erfolgen kann. Durch die Kombination von Steuerung und Fernüberwachung wird der Kontrollaufwand der Anlage auf ein Minimum reduziert, die Betriebssicherheit auf ein Maximum optimiert.

Mehr als eine anschauliche Musterlösung …
Der vorgestellte Anwendungsfall des Klosterguts sei nur ein herausgegriffenes Beispiel aus einer Vielzahl von betriebenen HUBER Membrananlagen im In- und Ausland. Zwar sind bundesweit mittlerweile mehr als 93 Prozent aller Haushalte über die öffentliche Kanalisation an zentrale Kläranlagen angeschlossen, hierbei gibt es aber noch deutliche Unterschiede zwischen alten und neuen Bundesländern. Während im Westen der Anschlussgrad bereits 96 Prozent beträgt, sind im Osten mit teils weniger dichter Besiedelung erst 76 Prozent an eine zentrale Kanalisation angeschlossen. Über die Grenzen von Deutschland hinaus gesehen werden diese Anschlussgrade nur in wenigen Ausnahmen (z.B. Österreich, Schweiz …) erreicht. Während sich die Situation der Abwasserreinigung in einigen europäischen Ländern im Zuge der europäischen Harmonisierung mittelfristig verbessern wird, so ist doch noch sehr viel Handlungsbedarf weltweit gegeben. Gerade für ländlich strukturierte Gebiete sind Kleinkläranlagen für eine „ordentliche“ Abwasserentsorgung besonders geeignet, da sie oftmals die wirtschaftlich günstigere Alternative zum Kanalanschluss darstellen. Die Zeiten sind vorbei, in denen Kleinkläranlagen wegen ihrer einfachen technischen Ausbildung und der seinerzeit begrenzten Reinigungsleistung nur als provisorische Lösung angesehen wurden. Diese beschriebene Anlage ermöglicht eine kostengünstige und betreiberfreundliche dauerhafte Lösung. Sie erbringt höchste Reinigungsleistungen - höher als bei zentralen Kläranlagen - bei gleichzeitig sehr gutem Preis/Leistungs-Verhältnis.
Membrantechnik hat sich in der Vergangenheit vor allem bei der Anwendung in der zentralen Abwasserbehandlung unter Beweis gestellt. Mittlerweile ist diese Technik allerdings so weit entwickelt, dass sie sich aufgrund der industriellen Fertigung der standardisierten Module, der reduzierten Betriebskosten und der höchsten Qualität der Ablaufwerte für alle möglichen Baugrößen eignet und sich in allen beliebigen Anlagengrößen Durchbruch auf dem nationalen und internationalen Markt verschaffen wird.

Zusammenfassung
Das Membranbelebungsverfahren ist derzeit sicherlich das modernste und fortschrittlichste Verfahren im Bereich der dezentralen Abwasserreinigung. Die Anwendung dieses Verfahrens bei der Kleinkläranlage HUBER MembraneClearBox® stellt eine sichere und zuverlässige Lösung für Betreiber und Umwelt dar. Sie erbringt Reinigungsleistungen in bisher nicht bekannter Weise, was ein Maximum an Umweltschutz auch im Hinblick auf nachfolgende Generationen gewährleistet. Die HUBER MembraneClearBox® stellt die ideale Lösung auch für sensible Einleitgebiete wie z.B.:

• im Karst
• in Trinkwassereinzugsgebieten
• in Wasserschutzgebieten
• bei sensiblen Vorflutern
  dar. Für eine Vielzahl anderer Bedarfsfälle bedeutet die HUBER MCB sicherlich die optimale Lösung:
• wenn Augenmerk auf Wiederverwendung des gereinigten Wassers gelegt wird
• wenn Volumina vorhandener Klärgruben sehr knapp bzw. zu klein bemessen sind
• wenn Abwasser diskontinuierlich anfällt und besondere Anforderungen an Unter- bzw. Überlastsituationen gestellt werden
• wenn in die weitere Zukunft investiert werden soll
• wenn hohe Betriebssicherheit durch optionale Fernüberwachung mit automatischer Störsignalisierung gegeben sein soll.
  Das Membranbelebungsverfahren stellt die biologische Abwasserreinigung der Zukunft dar. Durch dieses effiziente Verfahren wird künftig auch auf dem Kleinkläranlagenmarkt der Stand der Technik neu definiert werden.

Messdaten, die für die MCB sprechen:

• BSB5 (Parameter) mg/l (Einheit)  < 15 (Grenzwert) 2,0 (Mittelwert mit MCB)
• CSB mg/l  < 75     23,7
• NH4-N mg/l  < 10   5,4
• Nanorg mg/l  < 25   24,2
• AFS mg/l  < 50   2,3
• Faecalcoliforme 1/100 ml < 100  45,8

Von Simone Meuler
Produktmanagerin