Abwasserreinigung

Kommunale Abwässer setzen sich aus häuslichen und gewerblichen Abwässern zusammen. Wenn die oft schadstoffhaltigen Abwässer unbehandelt in die Flüsse gelangen, gefährden sie die Trinkwasserversorgung und die im Wasser lebenden Organismen.
Daher ist es unbedingt notwendig, die gesammelten Abwässer in Kläranlagen zu reinigen. Im ländlichen Raum kommen Schilfklärbeete zur Abwasserreinigung als Alternative in Frage. In der BRD fallen jährlich ca. 8 Milliarden m³ Abwasser an, das sind täglich 128 l / Einwohner.

Hauptbelastungen kommunaler Abwässer sind:

-	suspendierte Feststoffe (Sand, biologisches Material, Fäkalien)
-	Nährstoffe (Stickstoffverbindungen und Phosphate)
-	abbaubare organische Verbindungen (z. B. Eiweiße, Fette, Tenside)
-	teilweise kritische Schwermetallgehalte (Zn, Pb, Cd, Hg)
-	teilweise biologisch wirksame Stoffe (z. B. Arzneimittel, Hormone )

Abwasserreinigung
Eine kommunale Kläranlage besitzt mehrere Reinigungsstufen. Das Hauptziel besteht dabei in der Abtrennung der Feststoffe, der organischen Inhaltsstoffe sowie der Nährstoffe aus dem Abwasser (Bild 1).

In der ersten Stufe, der mechanischen Reinigung, werden mit dem Rechen die Feststoffe abgetrennt, die dann auf eine Deponie oder zur Müllverbrennung gelangen (Bild 2).

Die zweite Stufe ist eine biologische Reinigung. Hier bauen Mikroorganismen im Belebtbecken (Bild 3) unter Belüftung die organischen Verbindungen größtenteils ab. Dabei werden auch die Nährstoffe weitgehend umgesetzt.

Im Nachklärbecken (Bild 4) setzen sich die Mikroorganismen als sog. Klärschlamm ab. Dieser wird z. T. in das Belebtbecken zurückgeführt. Durch die Vermehrung der Mikroorganismen entsteht Überschussschlamm, dieser gelangt zur Schlammbehandlung.
Aus dem Schlamm wird im Faulbehälter Biogas gewonnen.

In der biologischen Reinigung wird aber teilweise das Phosphat nur unzureichend eliminiert. Um das Risiko der Gewässereutrophierung durch Phosphat zu reduzieren, kann als dritte Stufe eine Phosphatfällung nachgeschaltet oder integriert werden. Hierbei wird durch Zugabe von Eisensalzen das Phosphat als schwer lösliches Eisen(III)-phosphat ausgefällt.

Der in der biologischen Reinigung anfallende Überschussklärschlamm enthält etwa 95% Wasser und muss vor einer Verwertung oder Entsorgung auf einer Sonderdeponie entwässert werden.

Im Prinzip ist Klärschlamm ein wertvoller organischer Dünger. Da aber daran auch z. B. Schwermetalle oder schwer abbaubare toxische organische Schadstoffe adsorbiert sein können, ist infolge des zu hohen Schadstoffgehaltes gemäß Klärschlammverordnung eine landwirtschaftliche Nutzung häufig nicht möglich. In Deutschland werden von den jährlich etwa 80 Millionen Tonnen Klärschlamm nur knapp 50% landwirtschaftlich verwertet, der Rest wird auf Deponien verbracht oder verbrannt.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass verschiedene Stoffe in Kläranlagen kaum abgebaut werden, z. B. bestimmte Pharmaka. Das kann ein Risiko werden, da sie dann negativ auf die im Wasser lebenden Organismen in den Flüssen wirken oder über das Grundwasser in das Trinkwasser gelangen können. Damit sind mögliche Langzeitwirkungen nicht vorhersehbar.
Medikamente und andere Pharmaka (Bild 5) werden z. T. unverändert vom Menschen ausgeschieden und auch im Klärwerk nicht vollständig abgebaut.

Beispielsweise nehmen über 15 Millionen Frauen in der BRD die Antibaby-Pille. Von den 30 µg Wirkstoff (meist Ethinylöstradiol) je Pille gelangt ein großer Teil unverändert ins Abwasser. Im Klärwerk erfolgt kaum ein Abbau dieses Stoffes. In Klärwerksabwässern beträgt der Gehalt an Ethinylöstradiol durchschnittlich 17 ng/ l, teilweise wurden aber auch die 2-4 fache Konzentration gefunden. In Rhein und Main wurden schon Mengen von 1-5 ng/ l gemessen.
Eine Menge von 1 ng/ l ist zwar eine sehr geringe Konzentration, vergleichbar damit, dass man ein Becken von 1 km² Fläche und 10 m Tiefe mit Wasser füllt und darin 4 Stücke Würfelzucker (10 g ) auflöst. Aber schon 1 ng/ l dieses synthetischen Hormons kann die Eiablage von Fischen stören.
In Klärwerksabwässern aufgezogene Fische verweiblichen, d. h. aus den Eiern entwickeln sich viel mehr Weibchen als Männchen, außerdem entstehen auch relativ viele Zwitter. Das ist ein Indiz dafür, dass bestimmte Stoffe in den Klärwerksabwässern biologisch wirksam sind bzw. bleiben.

Ein weiteres Beispiel schwer abbaubarer Stoffe sind häufig verabreichte Medikamente, wie Blutfettsenker, Schmerzmittel oder Antibiotika. Diese wurden teilweise auch schon in Klärwerksabwässern, im Grundwasser und sogar in Spuren im Trinkwasser gefunden. Die gemessenen Konzentrationen liegen zwar noch deutlich unterhalb von denen, die akute Schäden in der Umwelt verursachen können, aber Langzeitwirkungen sind nicht auszuschließen. Beispielsweise kann die permanente Emission geringster Mengen an Antibiotika zur Bildung resistenter Keime beitragen.
Es ist auch nicht bekannt, ob diese Stoffe miteinander reagieren oder als sogenannter Cocktail eine entsprechende Wirkung zeigen.
Bei industriellen Abwässern kommt neben der Belastung mit Schwebstoffen, verschiedenen Anionen (z. B. Nitrit-, Nitrat-, Phosphat-Ionen) und Schwermetallen auch die Problematik von emulgierten und ölverunreinigten Abwässern hinzu.
So sind Produzenten dieser Abwässer verpflichtet, ihre flüssigen Abfälle in Abwasseraufbereitungsanlagen (Bild 5) einer physikalischen und chemischen Aufbereitung zu unterziehen. Erst nach Absenken (z. B. durch Fällungsreaktionen oder Aktivkohlefilter) auf die vorgeschriebene Schadstoffkonzentration im Abwasser und der Ölabscheidung dürfen die Abwässer in die kommunale Kanalisation zur Reinigung in einer Abwasserkläranlage (s. o.) eingeleitet werden.