Pflanzenkläranlagen weitergedacht: Aktivkohle und gezielte Belüftung im Praxistest
Mehr als 10 % Flächeneinsparung bei weniger als 5 % zusätzlichem Energieeinsatz: Eine wissenschaftliche Veröffentlichung zeigt, wie Pflanzenkläranlagen durch gezielte Belüftung und Aktivkohle leistungsfähiger werden können.
neuer Artikel: „Optimiertes Design und verbesserte Leistung von Pflanzenkläranlagen mit granulierter Aktivkohle und intermittierender Belüftung zur Behandlung häuslichen Abwassers unter realen Bedingungen“ (deutsche Übersetzung des Titels)
Forschung mit direktem Praxisbezug
Eine Veröffentlichung in Bioresource Technology Reports vergleicht drei unterschiedliche Konfigurationen unter realitätsnahen Bedingungen mit häuslichem Abwasser: eine konventionelle Pflanzenkläranlage (PKA) ohne Belüftung, eine konventionelle PKA mit intermittierender Belüftung und eine PKA mit granulierter Aktivkohle und intermittierender Belüftung.
Die wissenschaftliche Arbeit entstand in enger Zusammenarbeit von Dr. Yamini Mittal und Mitarbeitenden der Ingenieurgesellschaft Janisch & Schulz mbH. Janisch & Schulz war nicht nur als Praxispartner beteiligt, sondern wirkte aktiv an der Forschungsarbeit mit – von der Bereitstellung der Versuchsumgebung über die Datenerhebung und Auswertung bis zur fachlichen Einordnung der Ergebnisse.
Viele Untersuchungen zur Abwasserbehandlung finden unter kontrollierten Laborbedingungen statt. Für die Planung dezentraler Anlagen ist jedoch entscheidend, wie Systeme unter realen Belastungen funktionieren. Deshalb wurden die PKA mit echtem häuslichem Abwasser aus einer Vorklärung betrieben und unter praxisnahen Bedingungen untersucht.
Die Arbeit verbindet wissenschaftliche Methodik mit langjähriger Erfahrung aus Planung, Bau und Betrieb dezentraler PKA. Ziel war es, belastbare Erkenntnisse für robuste, flächeneffiziente und betriebssichere Anlagen zu gewinnen.
Die Belüftung erfolgte nicht dauerhaft, sondern gezielt nach den Beschickungsereignissen. Dadurch wurde Sauerstoff genau in den Phasen eingebracht, in denen die mikrobielle Aktivität besonders hoch ist. So lässt sich die Reinigungsleistung verbessern, ohne den Betrieb unnötig energieintensiv zu gestalten.
Im leistungsstärksten System wurde ein Teil des Sandes durch granulierte Aktivkohle ersetzt. Sie kann Stoffe adsorbieren und bietet durch ihre poröse Struktur zugleich eine große Oberfläche für Mikroorganismen. Diese Biofilme bauen organische Stoffe ab, unterstützen die Umwandlung von Stickstoffverbindungen und tragen zur Stabilisierung der Wasserqualität bei.
Hohe Reinigungsleistung bei niedrigem Zusatzaufwand
Die PKA mit Aktivkohle und intermittierender Belüftung erzielte die beste Entfernung organischer Belastung. Beim chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) lag die mittlere Eliminationsleistung bei rund 98 %. Auch die Phosphatentfernung war in diesem System am höchsten.
Bei Ammonium zeigte sich vor allem der positive Effekt der Belüftung. Die belüfteten Systeme schnitten deutlich besser ab als die nicht belüftete Vergleichsanlage. Eine dauerhafte intensive Belüftung war dafür nicht notwendig. Die zeitlich begrenzte Sauerstoffzufuhr verbesserte die Reinigungsleistung bei nur geringem zusätzlichem Energiebedarf.
Graphische Zusammenfassung der Ergebnisse der Publikation.
Bedeutung für Pflanzenkläranlagen
PKA und bepflanzte Bodenfilter gelten als robuste und energiearme Lösungen der dezentralen Abwasserbehandlung. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Flächenbedarf, Ablaufqualität und Nährstoffentfernung.
Die Veröffentlichung zeigt einen Entwicklungspfad, an dem Janisch & Schulz aktiv mitgewirkt hat: Naturnahe Systeme müssen nicht durch komplexe Technik ersetzt werden. Sie lassen sich gezielt verbessern, indem biologische Prozesse durch einfache technische und materialbezogene Maßnahmen unterstützt werden.
Intermittierende Belüftung und biofilmfreundliche Filtermaterialien wie granulierte Aktivkohle können dazu beitragen, kompaktere und leistungsfähigere Anlagen zu planen. Besonders relevant ist das bei begrenzter Fläche oder erhöhten Anforderungen an die Ablaufqualität.
Weitere Langzeituntersuchungen und Versuche im größeren Maßstab sind notwendig. Die Ergebnisse sind dennoch vielversprechend: Eine PKA mit granulierter Aktivkohle und energiesparender Belüftung kann Reinigungsleistung, Flächeneffizienz und Betriebssicherheit wirkungsvoll miteinander verbinden.
Für Janisch & Schulz bestätigt die Arbeit den eigenen Ansatz: Die Zukunft der dezentralen Abwasserreinigung liegt nicht zwingend in immer mehr Technik, sondern in intelligent geplanten und robusten Systemen, die biologische Prozesse gezielt nutzbar machen.
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Direktlink zur Publikation: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2589014X2600321X
