Pflanzenkläranlage: die vollbiologische Kleinkläranlage

1. Kleinkläranlagen (KKA)

Eine Kleinkläranlage (KKA) ist eine Anlage zur Abwasserreinigung mit einem Bemessungswert zwischen 4 und 50 Einwohnerwerten (EW). Der Einwohnerwert bezeichnet die Anzahl der Einwohner, die im Einzugsgebiet einer Kläranlage leben (für 1 Person wird ein Abwasseranfall von 150 Litern pro Tag angenommen). In zusammenhängenden Siedlungsgebieten werden Abwässer in Kanalisationsanlagen gesammelt und in einer zentralen Kläranlage gereinigt, doch in einigen ländlichen Gebieten der Schweiz ist die Möglichkeit des Anschlusses an eine zentrale Kläranlage manchmal nicht gegeben. Grundstücksbesitzer müssen dann mithilfe einer Kleinkläranlage selber für die Abwasserreinigung sorgen. Es gibt mehrere Arten von Kleinkläranlagen, unter denen die Pflanzenkläranlage eine Besonderheit darstellt.

2. Funktionsweise der Pflanzenkläranlage

Die Funktionsweise einer Pflanzenkläranlage bzw. einer vollbiologischen Kleinkläranlage lässt sich relativ einfach erklären. Pflanzenkläranlagen nutzen die Selbstreinigungskraft der Natur. In solchen Anlagen werden Abwässer nach der Vorklärung in einer Mehrkammergrube (in der Regel eine Dreikammergrube) durch mit ausgewählten Sumpfpflanzen bewachsene Teiche, Feuchtgebiete, Böden oder Anlagen geleitet und dabei gereinigt. Während das Abwasser langsam durch den durchwurzelten Boden oder durch mit Sumpfpflanzen bepflanzte Kies- bzw. Sandschichten fliesst, wird es sowohl mechanisch gefiltert, als auch durch die im Boden Mikroorganismen gereinigt. Das gereinigte Wasser kann dann in ein Gewässer eingeleitet, versickert oder beispielsweise zur Bewässerung wiederverwendet werden.

2.1 Vorklärung

In einer Pflanzenkläranlage mit dem klassischen Dreikammersystem werden zuerst in einer mechanischen Vorklärstufe die groben und feinen Sink- und Schwimmstoffe vom Abwasserstrom getrennt, wodurch das Abwasser entschlammt wird. Die Sedimentation ungelöster Abwasserinhaltsstoffe in der nachfolgenden Pflanzenstufe wird verhindert. Die mechanische Vorklärung sorgt aber auch dafür, dass der Verlauf der anfallenden Abwassermenge gleichmässiger wird.

2.2 Hauptreinigung

Aus der Dreikammergrube wird das Abwasser durch Verteilerrohre zur Filterfläche mit Klärpflanzen, Mikroorganismen und mechanischen Filterschichten geleitet. In den Filtergräben und Filterbeeten findet in dem zum Untergrund abgedichteten Pflanzenbeet die biologische Hauptreinigung statt. Das vorgeklärte Abwasser wird auf dieser bepflanzten Filterfläche gleichmässig in Intervallen aufgebracht (Verrieselung). Das Abwasser durchströmt den mit Sumpfpflanzen (Klärpflanzen) bewachsenen Bodenfilter, wobei durch das Zusammenwirken von Pflanzen, Mikroorganismen und mechanischen Filterschichten (bei Bodenfiltration) eine biologische Abwasserreinigung stattfindet. Der Hauptteil der Reinigung erfolgt durch die auf der Körnung (Rollkies) und im Wurzelraum lebenden Mikroorganismen. Dabei wird die Reinigung auch durch chemische und physikalische Vorgänge im Substrat unterstützt. Durch diese biochemische Reinigung werden nicht nur Schadstoffwerte, sondern auch mögliche Keime im Abwasser reduziert.

2.3 Abwasserablauf

Wenn die Pflanzenkläranlage richtig dimensioniert ist, können darin sowohl organische als auch anorganische gelöste Schadstoffe sehr effektiv abgebaut oder durch Bindung an den Bodenkörper aus dem Abwasser entfernt werden. Zum Durchfliessen des Systems benötigt das Abwasser mehrere Tage. Nach der umfassenden Reinigung kann das Abwasser je nach Standortbedingungen entweder in ein Oberflächengewässer (Bach oder See) eingeleitet oder über Versickerunsbiotope, Sickermulden oder Sickerschächte in den Untergrund fliessen. Das hochgradig gereinigte Wasser lässt sich unter Umständen sogar zur Bewässerung wiederverwenden, doch dabei sollte man sehr vorsichtig sein, denn mit Pflanzenkleinkläranlagen und technischen Kleinkläranlagen ist das geklärte Abwasser zwar zu ca. 98% gereinigt, Keime und Viren sind aber nicht entfernt. Deshalb sind auch Pflanzenanlagen einzuzäunen, die Verrieselung sollte nur unterirdisch sein. Weder Büsche oder Blumen können bewässert werden und schon gar nicht der Garten.

3. Bepflanzung

Ein wichtiges Merkmal von Pflanzenkläranlagen ist die Bepflanzung der Filterfläche mit speziellen, standortgerechten Sumpfpflanzen, denen ein aktiver Beitrag zur Reinigung des Abwassers zugeschrieben wird. Eingesetzt werden Binsen, Schilfrohr oder Rohrkolben und andere Sumpfpflanzen, die besonders gut bei grosser Bodenfeuchtigkeit gedeihen und Mikroorganismen in ihrem Wurzelbereich sehr gute Lebensbedingungen bieten.

4. Mikroorganismen

Trotz ihres Namens wird in einer Pflanzenkläranlage der Hauptanteil der Reinigungsleistung nicht von Pflanzen erledigt, sondern von Bakterien, die sich im Wurzelbereich der Pflanzen ansiedeln und sich aus dem vorbeifliessenden Wasser ernähren. Die Pflanzen spielen die Rolle des Wirtes, der die Bakterien mit Sauerstoff versorgt.

5. Reinigungsleistung

Durch ihre Abbauleistungen sind Pflanzenkläranlagen vor allem für die Reinigung gering belasteter kommunaler Abwässer geeignet. Bei geeigneter Anpassung (Adaptation) an die Schadstofffracht und hinreichender Grösse können Pflanzenkläranlagen unter Umständen auch zur Reinigung stark belasteter Abwässer aus Industrie und Gewerbe eingesetzt werden, soweit eine Abbaubarkeit gegeben ist. Allerdings weisen Pflanzenkläranlagen eine höhere Reinigungsleistung auf als technische Kläranlagen und können in bestimmten Einsatzbereichen als Alternative zu Belebungsanlagen und Tropfkörperanlagen betrachtet werden.

6. Unterschied zu technischen Kläranlagen

Der wesentliche Unterschied zwischen Pflanzenkläranlagen und technischen Kläranlagen besteht darin, dass das Abwasser in Pflanzenkläranlagen ohne künstliche Belüftung gereinigt wird. Die Mikroorganismen werden nämlich über die Pflanzenwurzeln mit Sauerstoff versorgt.

Der Nachteil von Pflanzenkläranlagen besteht im vergleichsweise hohen Platzbedarf, der wesentlich grösser ist als bei kompakten Behälteranlagen. Abhängig von dem zum Einsatz kommenden Verfahren (horizontales oder vertikales Verfahren) werden mindestens 2 – 5 m² Fläche pro Einwohnergleichwert benötigt, der Platzbedarf kann aber sogar 8 – 10 m²/E betragen. Die zahlreichen in einer vollbiologischen Kläranlage stattfindenden Umwandlungsprozesse erfordern eine grosse Oberfläche, wozu eine ausreichend tiefe Durchwurzelung erforderlich ist. Einige Pflanzen wie etwa Rohrschilf erreichen eine Durchwurzelung bis in 1,20 m Tiefe. Für den Grossteil der Pflanzenkläranlagen reicht aber eine Wurzeltiefe von ungefähr 60 cm.