Pflanzenkläranlage

Eine PKA dient der dezentralen Abwasserreinigung für z.B. Siedlungen mit Einzelhäusern, Erhohlungseinrichtungen und Bauernhöfe. Sie ist eine ökologische und preisgünstige Alternative zum öffentlichen Abwassernetz.

Das Verfahren beruht darauf, daß ein abgedichtetes, mit speziellen Pflanzen bestücktes Beet, mit hoher Reinigungseffiziens mechanisch vorgefiltertes Abwasser klärt. Vorbild sind die natürlich entstandenen Ufersäume größerer stehender Gewässer mit ihrem Vegetationsbesatz.

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Was sind Pflanzenkläranlagen?

Pflanzenkläranlagen oder bewachsene Bodenfilter stellen ein Verfahren zur biologischen Nachbehandlung von mechanisch vorgereinigten Abwasser dar, bei dem Pflanzenbeete als biologische Reinigungsstufe fungieren. Eine mechanische Vorreinigung des Abwassers etwa durch eine Mehrkammergrube ist Voraussetzung. Die Pflanzenkläranlage ist in erster Linie zur Reinigung häuslicher Abwässer gedacht. Neben anderen Verfahren der Abwasserreinigung in naturnahen und technischen Verfahren behaupten sich Pflanzenkläranlagen vor allem aus folgenden Gründen:

  • Die Anlagensysteme sind so weit ausgereift, dass sie, sofern bestimmte Konstruktions- und Bemessungsgrundsätze berücksichtigt werden, die erforderlichen Standards eines vorsorgenden Gewässerschutzes einhalten können
  • Schilfkläranlagen reagieren relativ flexibel auf Belastungsänderungen
  • Bau- und Betriebskosten sind relativ gering

Der Bodenfilter besteht aus dem Zulaufbereich, einem seitlich und nach unten hin abgedichteten Beetkörper mit Substrat, das mit Sumpfpflanzen (vor allem Schilf) bepflanzt wird, und einem Ablaufschacht, der das gereinigte Abwasser in eine Versickerung oder ein Gewässer ableitet. Das Pflanzenbeet ist – je nach Anlagentyp – mit sandigem Substrat oder auch natürlichen Böden mit bindigen Anteilen und grobkörnigem Kies gefüllt.Wie ist das Pflanzenbeet aufgebaut?

Die Bepflanzung erfolgt vorzugsweise mit Schilf oder anderen Sumpfpflanzen. Der Bodenfilter wird von den vorgeklärten Abwässern durchströmt. Die Pflanzen sorgen für eine Durchwurzelung des Bodens und begünstigen damit seine Durchlässigkeit. Verdunstung, Sauerstoffeintrag und Schutz vor Auskühlung sind weitere Funktionen. Das gereinigte Abwasser wird in ein Gewässer abgeleitet bzw. versickert.

Wie funktionieren Pflanzenkläranlagen?

Die Reinigungsleistung in Pflanzenkläranlagen beruht auf der Filterwirkung des Bodens (mechanisch), einem Abbau von Inhaltsstoffen durch Mikroorganismen (biologisch), einer Absorption an Bodenteilchen (physikalisch) und Fällungsreaktionen im Boden (chemisch).

Für die eigentliche Reinigungsleistung sind Mikroorganismen verantwortlich, die sich auf dem Bodenfilter und im Wurzelbereich ansiedeln und Kohlenstoffverbindungen im Abwasser abbauen. Je nach Sauerstoffverhältnissen herrschen anoxische bzw. aerobe Abbaubedingungen. Aerobe Bedingungen begünstigen den Abbau der Organik und die Oxidation des Stickstoffs (Nitrifikation), anoxische Bedingungen die Denitrifikation. Wichtig ist, dass der Bodenkörper durchlässig ist und Verstopfungen vermieden werden.

Was ist ein Vertikalfilter

Vertikalfilter haben einen geringeren Flächenbedarf pro Einwohner als Horizontalfilter (etwa 2 - 5 m²) bei einer Tiefe von 80 - 120 cm. Das Abwasser durchfließt den Filter vertikal, die Beschickung erfolgt mittels Pumpen intermittierend. Da der Filter nicht eingestaut ist, sondern drainiert wird, entstehen vorwiegend aerobe (sauerstoffreiche) Verhältnisse. Aerobe und anaerobe Abbauvorgänge können sich ergänzen. Daher werden in Vertikalfiltern sehr gute Abbauleistungen bezüglich BSB5, CSB und Ammonium erzielt.

Funktionieren Pflanzenkläranlagen auch im Winter?

Wie bei allen anderen Kläranlagen geht die Reinigungsleistung von Pflanzenkläranlagen im Winterhalbjahr etwas zurück. Dank der Mikroorganismen entsteht ein sogenannter „Komposthaufeneffekt“, der durch seine biogene Prozesswärme ein Durchfrieren der Anlage sicher verhindert. Bei der Bemessung der Anlagen wird dies berücksichtigt, so dass auch im Winter die Überwachungswerte sicher eingehalten werden können. Außerdem bilden die abgestorbenen Pflanzen eine natürliche Dämmschicht.

Welche Aufgabe haben die Pflanzen in Pflanzenkläranlagen?

Die wichtigste Aufgabe der Pflanzen ist die Erhaltung der Durchlässigkeit des Bodens durch die Durchwurzelung. Außerdem transportieren die Pflanzen, aufgrund ihres luftleitenden Gewebes, Sauerstoff in die Wurzeln und den Boden. Häufig wird angenommen, dass die Pflanzen das Abwasser reinigen. Das ist nicht so. Forschungsergebnisse der vergangenen Jahre belegen, dass der direkte Einfluss der Pflanzen auf die Reinigungsleistung eher gering ist.

Warum wird das Abwasser vorgereinigt?

Die Pflanzenkläranlage darf nur mit entschlammten sowie von Grob- und Schwimmstoffen befreitem Abwasser beschickt werden. Es sollen Auflandungen im Zulaufbereich, Verstopfungen im Zulaufrohr bei unterirdischer Beschickung und Geruchsbelästigungen bei oberflächlicher Beschickung verhindert werden.

Der wesentliche Grund für die Vorklärung ist aber die Verhinderung der Verstopfung des Pflanzenbeets. Durch eine ausreichende Vorklärung wird die Durchlässigkeit des Bodenfilters über die Betriebsdauer garantiert.

Wie groß ist die Lebensdauer von Pflanzenkläranlagen?

Die ersten Pflanzenkläranlagen in vertikaler Bauweise sind seit über 20 Jahren in Betrieb. Bisher gibt es keine Anzeichen dafür, dass die Pflanzen irgendwann Absterben und die Kläranlage nicht mehr funktioniert.

Bezüglich einer oft vermuteten Verstopfung oder Verschlammung lässt sich feststellen, dass in Forschungsvorhaben kontinuierlich Durchlässigkeitsversuche gemacht wurden und das bei ausreichender Vorklärung keine funktionsbeeinträchtigende Verschlechterung der Durchlässigkeit während der Betriebsdauer festgestellt wurde.

Verursachen Pflanzenkläranlagen Geruchsbelästigungen?

Moderne Pflanzenkläranlagen, die mit entschlammtem Abwasser beschickt werden und keine offenen Wasserflächen aufweisen (wie Klärteiche oder Großkläranlagen), verursachen keine Geruchsbelästigungen. Nur wenn das Fäkalabwasser offen stehen bleibt oder intensiv bewegt wird, entstehen Geruchsbelästigungen.

Ab wann ist eine Pflanzenkläranlage betriebsbereit?

Erfahrungsgemäß ist es am günstigsten die Anlage sofort nach der Bepflanzung des Beetes mit Abwasser zu beschicken. Die anfängliche Reinigungsleistung der Anlage wird durch die Filterwirkung des Bodens erzielt und erst später von dem Zusammenspiel Boden - Pflanzen - Bakterien abgelöst.

Gibt es technische Regeln für den Bau von Pflanzenkläranlagen?

Pflanzenkläranlagen bedürfen ebenso wie andere biologische Reinigungsverfahren einer sorgfältigen Planung, einer fachmännischen Herstellung sowie einer regelmäßigen Überwachung, Wartung und Pflege.

Richtlinien für die Bemessung der Pflanzenkläranlage insbesondere für die Dimensionierung und Auslegung des Bodenkörpers sowie der Auswahl des Bodenmaterials finden sich im Arbeitsblatt A 262 der Abwassertechnischen Vereinigung (ATV).

Was ist ein abwasserfreies Grundstück?

Ein abwasserfreies Grundstück unterliegt i.d.R. nicht dem Anschluss und Benutzerzwang an den öffentlichen Abwasserkanal. Das im Haushalt anfallende Schmutzwasser wird nicht zum Abwasser, wenn man es in einer vollbiologischen Kleinkläranlage reinigt und anschließend einer landwirtschaftlichen, gärtnerischen (gießen, verregnen usw.), forstlichen oder anderweitigen Nutzung (Toilettenspülung, Gartenteich) zuführt. Es wird also kein gereinigtes Abwasser in den Untergrund oder einen Vorfluter eingeleitet.

Eine solche Nutzwassergewinnungsanlage erfüllt die Anforderungen des (Bundes-)Kreislauf-
wirtschafts- und Abfallgesetzes und anderer, die auf die Schonung der natürlichen Ressourcen (z.B. Grundwasser) und die Durchsetzung des Nachhaltigkeitsprinzips orientieren.