Kleinkläranlage Arten

Pflanzenkläranlage für AbwasserKleinkläranlagen müssen grundsätzlich über eine Vorklärung und eine biologische Reinigungsstufe verfügen. Bei der Ausgestaltung dieser Reinigungsstufen und dem Aufbau der Anlagen gibt es jedoch große Unterschiede. Dieser Artikel stellt die wichtigsten Arten von Kleinkläranlagen vor.

Fakten Akten von Kleinkläranlagen

  • Zu den häufigsten Arten von Kleinkläranlagen zählen SBR- und Pflanzenkläranlagen.
  • In vollbiologischen Anlagen werden Abwässer von Mikroorganismen gereinigt.
  • Belebungsbecken müssen sehr gut belüftetet werden.

Pflanzenkläranlage

Pflanzenkläranlagen reinigen Abwässer, indem Abwässer durch mit Pflanzen bewachsene Teiche, Feuchtgebiete, Böden oder Anlagen geleitet werden. Die Kläranlagen werden von dem Abwasser sehr langsam durchströmt. Die Reinigung erfolgt dabei durch das Zusammenwirken von Pflanzen, Mikroorganismen und mechanischen Filterschichten (Boden). Pflanzenkläranlagen können grobe und feine Schwebstoffe aus dem Abwasser entfernen. Bei richtiger Dimensionierung entfernen die Anlagen aber auch sehr effektiv organische und anorganische Schadstoffe aus dem Abwasser. Für die Bepflanzung werden meist Sumpflanzen wie Binsen, Schilfrohr oder Rohrkolben verwendet. Diese Pflanzen gedeihen besonders gut bei großer Bodenfeuchtigkeit und bieten Mikroorganismen in ihrem Wurzelbereich sehr gute Lebensbedingungen.

Pflanzenkläranlagen benötigen keine künstliche Belüftung, da sich die schadstoff-abbauenden Mikroorganismen über die Pflanzenwurzeln mit Sauerstoff versorgen. Ein Nachteil dieser Kläranlagen ist ihr hoher Platzbedarf von ca. 5 m² pro Einwohner.

Tropfkörperanlage

Bei einer Tropfkörperanlage erfolgt die biologische Reinigung des Abwassers durch Mikroorganismen. Der Tropfkörper besteht meist aus einer Schicht grobkörnigen Granulats aus Kunststoff oder Lavaschlacke. Auf diesem sogenannten Tropfkörper bildet sich ein biologischer Rasen (Biofilm) aus Mikroorganismen, die das Abwasser von Schadstoffen wie zum Beispiel Kohlenstoffverbindungen befreien. Bevor Abwasser in einen Tropfkörper eingeleitet werden kann, muss es einer groben Vorklärung unterzogen werden. Nach dem Durchfluss durch den Tropfkörper ist eine Nachklärung in einem Absetzbecken erforderlich, um ausgeschwemmte Mikroorganismen zu entfernen. Als Kleinkläranlage werden Tropfkörperanlagen in Kompaktanlagen integriert, die neben dem eigentlichen Tropfkörper auch Vorklär- und Nachklärbecken enthalten.[1]

Ein Vorteil von Tropfkörperanlagen ist ihr relativ geringer Energieverbrauch. Ein Nachteil ist der oft unzureichende Abbau von Nitraten.

Biofiltrationsanlage

Biofiltrationsanlagen verfügen über eine Vorklärung und eine biologische Reinigungsstufe. Biofiltrationsanlagen arbeiten nicht nur als mechanische Filter. Der Abbau von Schadstoffen wird vielmehr von Mikroorganismen erbracht. Zur gezielten Ansiedlung dieser Mikroorganismen werden bei einer Biofiltrationsanlage Kammern mit Filtermaterialien wie zum Beispiel Kokosfasern, Torf, Steinwolle oder bestimmten Kunststoffen bestückt. Das Abwasser durchströmt diese Filter dann vertikal und wird dabei gereinigt. Die bakteriellen Abbauprozesse in den Biofiltern verbrauchen viel Sauerstoff. Deshalb werden die Anlagen meist durch spezielle Belüftungsrohre mit Sauerstoff versorgt.

Die Reinigungsleistung von Biofiltrationsanlagen ist relativ gut. Allerdings müssen Teile des Filtermaterials relativ häufig ausgetauscht werden und teilweise ist außerdem in regelmäßigen Abständen eine Spülung mit Frischwasser erforderlich.[2]

Membranfiltration von Abwasser

Eine Membranfiltration von Abwasser kann auch feinste Schwebstoffe aus dem Abwasser entfernen. Bevor das Abwasser einer Kleinkläranlage durch die sehr feinen Filtermembranen (Porenweite ca. 0,04 μm) strömt, finden unter künstlicher Sauerstoffzufuhr biologische Abbauprozesse in einem Belebungsbecken statt. Deshalb werden diese Anlagen auch als Belebungsanlagen mit Membranfiltration bezeichnet. Die Membranfiltration von Abwasser dient in Kleinkläranlagen zum Abfiltrieren des im Belebungsbecken entstehenden Belebtschlamms (große Mengen von Mikroorganismen).

Durch ihre sehr hohe Reinigungsleistung und die sehr niedrige Keimzahl des Abwassers kann die Membranfiltration auch in Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil ist die relativ kompakte Bauweise, die auch einen Einsatz in Gebäuden ermöglicht. Nachteile hier sind die hohen Anschaffungs- und Betriebskosten sowie die relativ häufig erforderliche Wartung der Kleinkläranlage (mindestens dreimal im Jahr).

Festbettanlage

Festbettanlagen, die teilweise auch als Festbettreaktoren bezeichnet werden, werden nach einer Vorklärung zur biologischen Abwasserreinigung eingesetzt. Eine Festbettanlage besteht aus einem künstlich belüfteten Behälter, in dem fest installierte Füllkörper (Festbett) aus zum Beispiel Lava, Basalt oder Kunststoff installiert sind. Die porösen Füllkörper mit großer Oberfläche sind stark von Schadstoff abbauenden Mikroorganismen besiedelt. Das Abwasser durchströmt die Anlagen entweder durch die Schwerkraft von oben nach unten oder durch Druckpumpen von unten nach oben. Durch den intensiven Kontakt mit den Mikroorganismen findet die biologische Reinigung des Abwassers statt. Festbettanalgen benötigen durch den anfallenden Belebtschlamm eine Nachklärung. Insgesamt ist der Belebtschlamm-anfall jedoch relativ gering, da die Mikroorganismen fast ausschließlich auf dem Füllkörper verbleiben.

Der Füllkörper muss im Gegensatz zur Membranfiltration nur äußerst selten ausgetauscht werden. Allerdings sind regelmäßige Spülungen der Festbettanlage mit Frischwasser erforderlich, da sich die Füllkörper relativ leicht zusetzen.[3]

SBR Kleinkläranlage

Bei einer SBR (sequentielle biologische Reinigung) Kleinkläranlage finden die biologische Reinigung und Nachklärung nacheinander in einem einzigen Becken statt. Zur Abscheidung grober Verschmutzungen ist eine Vorklärung in einer separaten Kammer vorgeschaltet. Nach der Beschickung der SBR Kleinkläranlage mit Abwasser und dem Durchlaufen der Vorklärung wird das Becken belüftetet. Unter Sauerstoffverbrauch bauen Mikroorganismen zum Beispiel Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen ab. In einer anschließenden Ruhephase setzt sich der aus Mikroorganismen bestehende Belebtschlamm auf dem Grund des Beckens ab (Sedimentation). Der abgesetzte Belebtschlamm wird dann teilweise in einen Schlammtank gepumpt (Überschussschlamm). Oberhalb des Sediments befindet sich das gereinigte Abwasser (Klarwasser), welches in Flüsse oder in eine Verrieselung eingeleitet werden kann. Die Anlage kann nun mit neuem Abwasser beschickt werden.

Vorteile von SBR Kleinkläranlagen sind die relativ niedrigen Kosten und ihre kompakte Bauweise. Nachteilig ist die Inflexibilität bei Zulaufschwankungen, die oft zusätzliche Speicherbecken für Abwasser nötig macht.

Belebungsanlagen

Bei allen Belebungsanlagen zur biologischen Abwasserreinigung befinden sich die schadstoff-abbauenden Mikroorganismen freischwimmend in einem Belebungsbecken. Bei Festbettanlagen oder Biofiltrationsanlagen befinden sich diese im Gegensatz dazu ganz überwiegend auf einem festen Substrat. Um den hohen Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen beim Schadstoffabbau (z. B. Abbau von Ammoniak durch Nitrifikation) zu kompensieren, benötigen Belebungsanlagen eine starke externe Sauerstoffzufuhr. Zusätzlich wird das Belebungsbecken meist mechanisch durch Rührwerke umgewälzt. In Belebungsbecken fallen große Mengen an Belebtschlamm an, der aus der Biomasse von Mikroorganismen besteht. In Nachklärbecken wird der Belebtschlamm durch Sedimentation vom Wasser getrennt. Bei Kleinkläranlagen erfolgt die Sedimentation teilweise auch im selben Becken (SBR Kleinkläranlage). Ein Teil des Belebtschlamms wird als Überschussschlamm entfernt und kann als Klärschlamm entsorgt werden.

Belebungsanlagen können wegen einer relativ hohen Mindestmenge an Abwasser erst für Wohnanlagen ab 15 Personen eingesetzt werden.[4]

Vollbiologische Kleinkläranlagen

Bei vollbiologischen Kleinkläranlagen werden die Schadstoffe und Schmutzpartikel im Abwasser fast vollständig durch Mikroorganismen entfernt. Es findet keine gesonderte mechanische Reinigung durch Membranen oder spezielle Filter statt. Viele Abbauprozesse finden in vollbiologischen Kleinkläranlagen unter aeroben (Anwesenheit von Sauerstoff) Bedingungen statt. Deshalb müssen die Anlagen gut belüftet werden. Die häufigste Form der vollbiologischen Kleinkläranlage ist die besonders kompakte SBR-Anlage. Bei diesem Anlagentyp findet die Belebung des Abwassers und die Abtrennung des Belebtschlamms in einem Becken statt. Zu den vollbiologischen Kläranlagen zählen aber zum Beispiel auch Pflanzenkläranlagen und Festbettanlagen.

 
Referenzen:
[1] Landkreis Oldenburg, „Kleinkläranlagen“
[2] Kommunale Umwelt-Aktion, „Hinweise für Betreiber zum Bau und Betrieb von Kleinkläranlagen“
[3] Stadt Münster, „Belüftete Festbettanlagen“ & [4] Stadt Münster, „Belebungsanlage“

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Kleinkläranlage Abwasseranalyse

Kleinkläranlage Arten

Pflanzenkläranlage für AbwasserKleinkläranlagen müssen grundsätzlich über eine Vorklärung und eine biologische Reinigungsstufe verfügen. Bei der Ausgestaltung dieser Reinigungsstufen und dem Aufbau der Anlagen gibt es jedoch große Unterschiede. Dieser Artikel stellt die wichtigsten Arten von Kleinkläranlagen vor.

Fakten Akten von Kleinkläranlagen

  • Zu den häufigsten Arten von Kleinkläranlagen zählen SBR- und Pflanzenkläranlagen.
  • In vollbiologischen Anlagen werden Abwässer von Mikroorganismen gereinigt.
  • Belebungsbecken müssen sehr gut belüftetet werden.

Pflanzenkläranlage

Pflanzenkläranlagen reinigen Abwässer, indem Abwässer durch mit Pflanzen bewachsene Teiche, Feuchtgebiete, Böden oder Anlagen geleitet werden. Die Kläranlagen werden von dem Abwasser sehr langsam durchströmt. Die Reinigung erfolgt dabei durch das Zusammenwirken von Pflanzen, Mikroorganismen und mechanischen Filterschichten (Boden). Pflanzenkläranlagen können grobe und feine Schwebstoffe aus dem Abwasser entfernen. Bei richtiger Dimensionierung entfernen die Anlagen aber auch sehr effektiv organische und anorganische Schadstoffe aus dem Abwasser. Für die Bepflanzung werden meist Sumpflanzen wie Binsen, Schilfrohr oder Rohrkolben verwendet. Diese Pflanzen gedeihen besonders gut bei großer Bodenfeuchtigkeit und bieten Mikroorganismen in ihrem Wurzelbereich sehr gute Lebensbedingungen.

Pflanzenkläranlagen benötigen keine künstliche Belüftung, da sich die schadstoff-abbauenden Mikroorganismen über die Pflanzenwurzeln mit Sauerstoff versorgen. Ein Nachteil dieser Kläranlagen ist ihr hoher Platzbedarf von ca. 5 m² pro Einwohner.

Tropfkörperanlage

Bei einer Tropfkörperanlage erfolgt die biologische Reinigung des Abwassers durch Mikroorganismen. Der Tropfkörper besteht meist aus einer Schicht grobkörnigen Granulats aus Kunststoff oder Lavaschlacke. Auf diesem sogenannten Tropfkörper bildet sich ein biologischer Rasen (Biofilm) aus Mikroorganismen, die das Abwasser von Schadstoffen wie zum Beispiel Kohlenstoffverbindungen befreien. Bevor Abwasser in einen Tropfkörper eingeleitet werden kann, muss es einer groben Vorklärung unterzogen werden. Nach dem Durchfluss durch den Tropfkörper ist eine Nachklärung in einem Absetzbecken erforderlich, um ausgeschwemmte Mikroorganismen zu entfernen. Als Kleinkläranlage werden Tropfkörperanlagen in Kompaktanlagen integriert, die neben dem eigentlichen Tropfkörper auch Vorklär- und Nachklärbecken enthalten.[1]

Ein Vorteil von Tropfkörperanlagen ist ihr relativ geringer Energieverbrauch. Ein Nachteil ist der oft unzureichende Abbau von Nitraten.

Biofiltrationsanlage

Biofiltrationsanlagen verfügen über eine Vorklärung und eine biologische Reinigungsstufe. Biofiltrationsanlagen arbeiten nicht nur als mechanische Filter. Der Abbau von Schadstoffen wird vielmehr von Mikroorganismen erbracht. Zur gezielten Ansiedlung dieser Mikroorganismen werden bei einer Biofiltrationsanlage Kammern mit Filtermaterialien wie zum Beispiel Kokosfasern, Torf, Steinwolle oder bestimmten Kunststoffen bestückt. Das Abwasser durchströmt diese Filter dann vertikal und wird dabei gereinigt. Die bakteriellen Abbauprozesse in den Biofiltern verbrauchen viel Sauerstoff. Deshalb werden die Anlagen meist durch spezielle Belüftungsrohre mit Sauerstoff versorgt.

Die Reinigungsleistung von Biofiltrationsanlagen ist relativ gut. Allerdings müssen Teile des Filtermaterials relativ häufig ausgetauscht werden und teilweise ist außerdem in regelmäßigen Abständen eine Spülung mit Frischwasser erforderlich.[2]

Membranfiltration von Abwasser

Eine Membranfiltration von Abwasser kann auch feinste Schwebstoffe aus dem Abwasser entfernen. Bevor das Abwasser einer Kleinkläranlage durch die sehr feinen Filtermembranen (Porenweite ca. 0,04 μm) strömt, finden unter künstlicher Sauerstoffzufuhr biologische Abbauprozesse in einem Belebungsbecken statt. Deshalb werden diese Anlagen auch als Belebungsanlagen mit Membranfiltration bezeichnet. Die Membranfiltration von Abwasser dient in Kleinkläranlagen zum Abfiltrieren des im Belebungsbecken entstehenden Belebtschlamms (große Mengen von Mikroorganismen).

Durch ihre sehr hohe Reinigungsleistung und die sehr niedrige Keimzahl des Abwassers kann die Membranfiltration auch in Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil ist die relativ kompakte Bauweise, die auch einen Einsatz in Gebäuden ermöglicht. Nachteile hier sind die hohen Anschaffungs- und Betriebskosten sowie die relativ häufig erforderliche Wartung der Kleinkläranlage (mindestens dreimal im Jahr).

Festbettanlage

Festbettanlagen, die teilweise auch als Festbettreaktoren bezeichnet werden, werden nach einer Vorklärung zur biologischen Abwasserreinigung eingesetzt. Eine Festbettanlage besteht aus einem künstlich belüfteten Behälter, in dem fest installierte Füllkörper (Festbett) aus zum Beispiel Lava, Basalt oder Kunststoff installiert sind. Die porösen Füllkörper mit großer Oberfläche sind stark von Schadstoff abbauenden Mikroorganismen besiedelt. Das Abwasser durchströmt die Anlagen entweder durch die Schwerkraft von oben nach unten oder durch Druckpumpen von unten nach oben. Durch den intensiven Kontakt mit den Mikroorganismen findet die biologische Reinigung des Abwassers statt. Festbettanalgen benötigen durch den anfallenden Belebtschlamm eine Nachklärung. Insgesamt ist der Belebtschlamm-anfall jedoch relativ gering, da die Mikroorganismen fast ausschließlich auf dem Füllkörper verbleiben.

Der Füllkörper muss im Gegensatz zur Membranfiltration nur äußerst selten ausgetauscht werden. Allerdings sind regelmäßige Spülungen der Festbettanlage mit Frischwasser erforderlich, da sich die Füllkörper relativ leicht zusetzen.[3]

SBR Kleinkläranlage

Bei einer SBR (sequentielle biologische Reinigung) Kleinkläranlage finden die biologische Reinigung und Nachklärung nacheinander in einem einzigen Becken statt. Zur Abscheidung grober Verschmutzungen ist eine Vorklärung in einer separaten Kammer vorgeschaltet. Nach der Beschickung der SBR Kleinkläranlage mit Abwasser und dem Durchlaufen der Vorklärung wird das Becken belüftetet. Unter Sauerstoffverbrauch bauen Mikroorganismen zum Beispiel Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen ab. In einer anschließenden Ruhephase setzt sich der aus Mikroorganismen bestehende Belebtschlamm auf dem Grund des Beckens ab (Sedimentation). Der abgesetzte Belebtschlamm wird dann teilweise in einen Schlammtank gepumpt (Überschussschlamm). Oberhalb des Sediments befindet sich das gereinigte Abwasser (Klarwasser), welches in Flüsse oder in eine Verrieselung eingeleitet werden kann. Die Anlage kann nun mit neuem Abwasser beschickt werden.

Vorteile von SBR Kleinkläranlagen sind die relativ niedrigen Kosten und ihre kompakte Bauweise. Nachteilig ist die Inflexibilität bei Zulaufschwankungen, die oft zusätzliche Speicherbecken für Abwasser nötig macht.

Belebungsanlagen

Bei allen Belebungsanlagen zur biologischen Abwasserreinigung befinden sich die schadstoff-abbauenden Mikroorganismen freischwimmend in einem Belebungsbecken. Bei Festbettanlagen oder Biofiltrationsanlagen befinden sich diese im Gegensatz dazu ganz überwiegend auf einem festen Substrat. Um den hohen Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen beim Schadstoffabbau (z. B. Abbau von Ammoniak durch Nitrifikation) zu kompensieren, benötigen Belebungsanlagen eine starke externe Sauerstoffzufuhr. Zusätzlich wird das Belebungsbecken meist mechanisch durch Rührwerke umgewälzt. In Belebungsbecken fallen große Mengen an Belebtschlamm an, der aus der Biomasse von Mikroorganismen besteht. In Nachklärbecken wird der Belebtschlamm durch Sedimentation vom Wasser getrennt. Bei Kleinkläranlagen erfolgt die Sedimentation teilweise auch im selben Becken (SBR Kleinkläranlage). Ein Teil des Belebtschlamms wird als Überschussschlamm entfernt und kann als Klärschlamm entsorgt werden.

Belebungsanlagen können wegen einer relativ hohen Mindestmenge an Abwasser erst für Wohnanlagen ab 15 Personen eingesetzt werden.[4]

Vollbiologische Kleinkläranlagen

Bei vollbiologischen Kleinkläranlagen werden die Schadstoffe und Schmutzpartikel im Abwasser fast vollständig durch Mikroorganismen entfernt. Es findet keine gesonderte mechanische Reinigung durch Membranen oder spezielle Filter statt. Viele Abbauprozesse finden in vollbiologischen Kleinkläranlagen unter aeroben (Anwesenheit von Sauerstoff) Bedingungen statt. Deshalb müssen die Anlagen gut belüftet werden. Die häufigste Form der vollbiologischen Kleinkläranlage ist die besonders kompakte SBR-Anlage. Bei diesem Anlagentyp findet die Belebung des Abwassers und die Abtrennung des Belebtschlamms in einem Becken statt. Zu den vollbiologischen Kläranlagen zählen aber zum Beispiel auch Pflanzenkläranlagen und Festbettanlagen.

 
Referenzen:
[1] Landkreis Oldenburg, „Kleinkläranlagen“
[2] Kommunale Umwelt-Aktion, „Hinweise für Betreiber zum Bau und Betrieb von Kleinkläranlagen“
[3] Stadt Münster, „Belüftete Festbettanlagen“ & [4] Stadt Münster, „Belebungsanlage“

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