Pflanzenkläranlagen schützen Gewässer

Durch Waschvorgänge sowie durch Fäkalien und Urin entsteht fortwährend Schmutzwasser. In diesem Abwasser sind Stoffe enthalten, die unser Grundwasser und unsere Oberflächengewässer belasten. Jährlich fallen etwa 1 kg Phosphor und 4 kg Stickstoff im Abwasser pro Einwohner an. Gelangen diese Stoffe in unsere Gewässer, fördern sie Algenwachstum und Fäulnisprozesse. Diese wiederum können das Gewässer umkippen lassen – d.h. wegen Sauerstoffmangels sterben die anderen Lebewesen ab. Ein Großteil dieser Nährstofffracht wird in Kläranlagen zurückgehalten bzw. abgebaut. In den größeren Städten leistet der Kläranlagen- und Kanalbau einen wichtigen Beitrag zum Gewässerschutz. Im Land Brandenburg erhöhte sich in den letzten 10 Jahren der Anschluss von Haushalten an das kommunale Abwassernetz von 53 auf 70%. Dafür investierten die EU, das Land Brandenburg sowie die Kommunen Finanzmittel in Milliardenhöhe.
Da die finanziellen Spielräume von Gemeinden und Betrieben begrenzt und der Fördermitteleinsatz rückläufig sind, wird eine weitere Erhöhung des Anschlussgrades voraussichtlich nur langsam erfolgen können. Das betrifft vor allem den ländlichen Raum, wo der Kanalbau unverhältnismäßig hohe Kosten verursacht. Gleichzeitig fallen hier landwirtschaftliche Abwässer an. Aufgrund hoher Belastung können sie nicht in kommunalen Kläranlagen gereinigt werden.
In seinem Lagebericht von 1999 schreibt das brandenburgische Umweltministerium dass die Erhöhung des Anschlussgrades nur ein Mittel sei, das neben dezentralen Lösungen eine umweltschonende Abwasserentsorgung gewährleisten könne. Als eine dieser dezentralen Lösungen bieten sich auch Pflanzenkläranlagen zur weiteren Reduzierung von unkontrollierten Nährstoffausträgen an. Seit 1998 gehören Pflanzenkläranlagen zum Stand der Technik. Im Sommer wie im Winter gewährleisten sie den Abbau organischer, sauerstoffzehrender Stoffe aus kommunalen Abwässern. Auch beim Abbau stickstoff- und phosphorhaltiger Verbindungen steht dieses naturnahe Verfahren den konventionellen, technischen Verfahren nicht nach. Selbst hoch belastete landwirtschaftliche Abwässer lassen sich durch Pflanzenkläranlagen reinigen, wie die Grundlagenforschung am ATB zeigt.
Auch für Abwässer aus der Milchproduktion und -verarbeitung untersucht das ATB vom kleinen Gefäßversuch bis hin zu Freilandversuchen verschiedene Reinigungsverfahren. Der Schwerpunkt eines kürzlich abgeschlossenen Projekts lag auf der Phosphorentfernung aus Molkereiabwasser.
Wie viel Phosphor eine Pflanzenkläranlage zurück halten kann, hängt in erster Linie von der Wahl des Bodensubstrats ab. Substrate wie Kies, Eisenerz, und Hochofenschlacke besitzen sehr unterschiedliche Eigenschaften bei der Phosphorbindung.
Darüber hinaus wirkt sich der Sauerstoffgehalt im Substrat auf die Qualität der Phosphorelimination aus. Im sauerstofffreien (anaeroben) Milieu sind Phosphorverbindungen relativ gut löslich und damit nur schwer aus dem Abwasser zu entfernen. Es zeigte sich, dass Schlacke dem Molkereiabwasser den Phosphor am wirkungsvollsten entzog. Selbst unter konstant anaeroben Bedingungen erzielte die Schlacke im Gegensatz zu Kies und Eisenerz einen ausgesprochen hohen Phosphorrückhalt. Im wesentlichen dürfte dies auf die Bindungskraft von aluminiumhaltigen Schlackebestandteilen zurückzuführen sein. Mit dem Einsatz von Schlacke lassen sich gleich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: auf der einen Seite muss die Schlacke nicht entsorgt werden, und auf der anderen Seite löst sie ein Abwasserproblem. Negative Begleiterscheinungen wie Schwermetallfreisetzungen aus der Schlacke wurden im 12-wöchigen Experiment nicht festgestellt. Die Möglichkeiten eines Langzeitbetriebes mit Schlacke bedürfen noch weitergehender Untersuchungen.
Erste wichtige, geochemische Voraussetzungen für den Bau von Pflanzenkläranlagen zur Reinigung fett- und eiweißhaltiger Abwässer aus der Landwirtschaft sind damit erfüllt. Das bedeutet, dass sich auch die Gewässerbelastung aus der Landwirtschaft auf diese Weise vermindern lässt. Weiterentwickelte dezentrale Verfahren wie Pflanzenkläranlagen leisten damit einen kostengünstigen und wichtigen Beitrag zum Gewässerschutz.

Das Institut für Agrartechnik Bornim e.V.(ATB) gehört zusammen mit 78 anderen außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Serviceeinrichtungen für die Forschung zur Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz e.V. (WGL).

Ansprechpartner:
Dr. Jürgen Kern
Abteilung Bioverfahrenstechnik
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