Projekt 06297/01

Wissenschaftliche Begleitung zur Weiterentwicklung des Phytofilt-Verfahrens im Rahmen des Baus einer Pflanzenkläranlage für das Kindererholungszentrum in Papstdorf

Projektdurchführung

Landkreis Sächsische SchweizLandratsamt
Zehistaer Str. 9
01796 Pirna

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Zur Abwasser- und Schlammentsorgung des Öko-Kinder-und Jugenddorfes in der Sächsischen Schweiz (Landschaftsschutzgebiet, Nationalparknähe) bei Papstdorf sollte eine naturnahe Kläranlage für 350 EGW mit Teichbiotop und integriertem Langsamfilter sowie Wasserrecycling und Abproduktnutzung als ökologisch und ökonomisch beispielhafte Maßnahme nach neuesten Erkenntnissen errichtet und demonstriert werden. Die Wirtschaftlichkeit einer dezentralen Abwasser- und Schlammbehandlung des Ökodorfes wurde aus der Kalkulation der Kosten für die Überleitung des Abwassers zur nächsten Kläranlage abgeleitet; die Kosten für die zentrale Behandlung wurden in Papstdorf etwa als 4 x so hoch eingeschätzt wie die eigene dezentrale Lösung.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Projekt wurden neue Verfahrensentwicklungen (Phytofilt-MS mit nachgeschalteten Teichbiotop und integriertem Langsamsandfilter) und neue Anlagenteile (automatisch gesteuerte Glockenheber mit Solarstromversorgung) in das Anlagenkonzept zu Demonstrations-, Lehr- und Forschungszwecken eingebunden. Die zu errichtende Demonstrationsanlage sollte vom Fresenius-Institut in Dresden zur Einschätzung der langfristigen Betriebsstabilität derartiger Anlagen hinsichtlich Material und Eliminierungsleistung wissenschaft. begleitet und überwacht werden. Das Anreicherungsverhalten event. Störkomponenten bei der Teilkreislaufführung war zu untersuchen. Neben bakteriologischen und virologischen Untersuchungen zur Eliminationsleistung der naturnahen Verfahrenskette Phytofilt-Langsamsandfilter im Teichbiotop erfolgte der Einsatz von UV- und Wasserstoffperoxid zur Keimelimination. Die Dauerüberwachung über mehrere Jahre in Koordination mit anderen Anlagen sollte helfen, die Sicherheiten bei Bau und Betrieb derartiger Anlagen zu erhöhen bzw. genauer zu definieren. Zudem ging es um die Umsetzung neuester halbtechnischer Versuchsergebnisse des Fresenius-Institutes zur Klärschlammentwässerung und Vererdung mittels Röhrichtkulturen in den technischen Maßstab sowie um den Erkenntnisgewinn für weitere Anlagen. Des Weiteren sollte die energetische und die CO2-Bilanz unter Berücksichtigung der energetischen Verwertung der anfallenden Reststoffe aufgeklärt werden. Ein weiterer Punkt war die Dauererprobung des technischen und hygienischen Standards der Nutzung des feingereinigten Abwassers (Langsamsandfilter im Teichbiotop) für Toilettenspülung und Bewässerung. Hier lagen sowohl für die LSF-Nachreinigung als auch eine UV-Wasserstoffperoxid-Desinfektion Voruntersuchungen aus Diplomarbeiten vor.


Ergebnisse und Diskussion

Als naturnahe Pflanzenkläranlage wurde das Vertikalfiltersystem vom Typ Phytofilt-MS mit selbsttätiger Untergrundbelüftung (Bundespatent DD-AP 300 015 A7) gewählt. Diese Anlage gehört zum fortgeschrittenen Stand der Technik und hat sich bei den bisher errichteten Anlagen seit Jahren gut bewährt. Bei der in Papstdorf gebauten Pflanzenkläranlage (extensive Abwasserbehandlung) fällt Schlamm nur als Primärschlamm in der Vorklärung an. Dieser wird über eine gesonderte Röhrichtanlage zur Klärschlammvererdung zunächst entwässert und fallweise vererdet. Der zweite Schritt ist dann interessant, wenn die denkbare energetische Verwertung (Heizhaus) nicht realisiert werden kann. Der vererdete Schlamm ist für die Bodenverbesserung teilweise vorhandener Magerböden auf Flächen in der Sächsischen Schweiz von Wert. Von Seiten der zuständigen Wasserwirtschaftsbehörden wurde die Einleitungsgenehmigung in den Lasen-/Krippenbach in Abhängigkeit der Versuchsergebnisse erteilt und der Versuchsbetrieb zur Anlagenoptimierung genehmigt. Die Steuerung der Glockenheber der naturnahen Abwasserbehandlungsanlage auf Solarenergiebasis ohne energetische Anregung zur Stoßbeschickung der Pflanzenbeete bei Vermeidung von Vor- und Nachlaufwasser ist vollständig neu entwickelt worden. Die Erprobungen lassen auf hohe Zuverlässigkeit bei vernachlässigbarem Wartungsaufwand schließen; die Dauererprobung für derartige Anlagen wird am Standort Papstdorf fortgeführt. Im folgenden sind die einzelnen Anlagenkomponenten näher beschrieben.
Vorklärung: Bedarfsgerechte Schlammentleerung durch Messung des Schlammspiegels mit Schlammspiegelmessrohr, Kontrolle der Schlammverteilung, Optimierung der Schlammalterung; Siebkorbeinbau zur Rechengutkontrolle-Plaste in Sanitärbehälter; erfolgreiche Testung eines neu entwickelten Glockenhebers; Einbau in der Vorklärgrube, Einsparung eines gesonderten Schachtes, Verbesserung der Klärleistung.
Phytofilt - Pflanzenbeet: Erzielung der für die Phytofiltanlage typischen Unterdruckbelüftung im unteren Filterteil (erhöhte Hygienisierung) durch Einbau von Bremsfolien anstelle der bisher üblichen, körnigen Mittelschicht (Bremsschicht). Hierdurch verringert sich das Baurisiko generell (Qualitätskontrolle bei Kornmaterial); Entwicklung und erfolgreiche Erprobung einer Raumkernsonde mit Inliner - Folie und Vakuum, Druckanschluss zur Entnahme weitestgehend ungestörter Bodenproben aus Pflanzenkläranlagen bis zu einer Tiefe von ca. 1m; Testung der Wirkung von unterschiedlichen Folientassen unter den Zu-laufpunkten der Beetbeschickung zur Unterstützung der Schilfent-wicklung bei neu angelegten Beeten; Testung flexibler Einstaurohre zur Veränderung des Beetwasserstandes auf Schilfwachstum und Qualität des gereinigten Abwassers; kontrollierte Doppelschichtfolie für die im TW-Schutzgebiet liegende Phytofiltanlage. Pegelrohrkontrollen zeigen keine Gütebeeinträchtigungen im Kontrollraum zwischen Folien (doppelte Barriere).
Teichbiotop: Optionale Vorgabe eines Rieselbelüfters zur Sauerstoffversorgung im Winter bei Eisbildung; Testung einer Nutzwasseranlage (Hauswasserwerk mit UV-Bestrahlung) zur Toilettenspülung und Bewässerung. Die Eignung wurde nachgewiesen.
Klärschlammverwertung: Im Ergebnis von Vorversuchen, die eine gute Vererdungsfähigkeit nachwiesen, wurden Vererdungsbeete errichtet und die Beschickung erfolgreich erprobt; die Dauerversuche stehen noch aus. Die im Februar 2000 erreichten Ergebnisse der Analysen (mg/l) zeigten, dass die derzeit zu etwa 30 % ausgelastete Anlage schon nach der Vorklärung folgende gute Werte erreicht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Versuche zur Baubegleitung der Pilotanlage wurden u.a. präsentiert in:

1. Löffler,H.: WWT H. 6/97
2. Löffler,H.; Geller,G.:WWT H.2ff/00 Einsatz und Betrieb von Pflanzenkläranlagen
3. Mdr - Sendung: Einfach genial
4. Praxisumsetzung: Recyclinganlage für 500 EW im Jagdschloss Hubertusstock, Schorfheide


Fazit

Die Phytofilt-Selbstbaueinheiten erhielten nach den Unterlagen von Herrn Professor Löffler 1997 wohl als erste Pflanzenkläranlage ein TÜV- Zertifikat. Als eher symbolische Anerkennung erhielt die Anlage vom Sender mdr im Rahmen der Sendereihe Einfach genial 1996 den 2. Preis. Neben der naturnahen Abwasserbehandlung wird in Papstdorf auch die Klärschlammvererdung erfolgreich durchgeführt und so ein wertvolles Bodensubstrat mit landwirtschaftlicher Verwertung gewonnen. Neben den guten Erfahrungen mit der Anlage in Papstdorf legt Herr Professor Löffler in Veröffentlichungen oft euphorisch dar, dass Phytofilt-Anlagen bis etwa 2000 EW geeignet seien. Anwendungsbereiche sieht er über den kommunalen Bereich hinaus zudem in gewerblich-industriellen Fällen auch bei bestimmten problematischen Abwässern. Für kommunale Anlagen in dieser Größenordnung oder industrielle Abwasserbehandlungsanlagen erscheinen jedoch aus Sicht des Fachreferates andere Verfahren geeigneter; es stehen zahlreiche leistungsfähige verfahrens- und anlagen-/maschinenbautechnische Lösungen zur Verfügung.