Grundprinzip / Funktion einer Kleinkläranlage (Hauskläranlage)

Zunächst einmal sei gesagt, dass in einer Kleinkläranlage natürliche Prozesse ablaufen.

Im Grunde genommen bedient man sich der Selbstreinigungskräfte der Natur.
Im Wasser leben Mikroorganismen, die sich von den Schmutzpartikeln im Abwasser ernähren und es somit reinigen.

Es gibt dabei zwei verschiedene Arten von Mikroorganismen, die sessilen, also solche, die sich an einer Oberfläche anhaften und die freischwebenden, die sich zusammen mit den Schmutzteilchen zu einer Flocke zusammenfinden.
Typisch für die meisten Kleinkläranlagen sind folgende Reinigungsschritte:

1. Vorklärung einer Kleinkläranlage

Das häusliche Abwasser enthält Grob-, Schweb-, Fest- und Schwimmstoffe, die in der Kleinkläranlage in der ersten Stufe, der mechanischen Abwasserbehandlung, zurückgehalten werden sollen.
Dies geschieht üblicherweise in der sog. Mehrkammergrube / Vorklärkammer
Der Abwasserstrom wird durch unterschiedliche Übergänge der zu durchfließenden Kammern soweit beruhigt, dass eine Trennung aufgrund der physikalischen Eigenschaften erfolgt (Grobstoffe werden aufgefangen, Schwebstoffe sinken zu Boden und Schwimmstoffe treiben auf).
Bei einigen Kleinkläranlagen findet die Vorklärung in einer einzigen Kammer statt. Der in der Mehrkammergrube anfallende Schlamm wird auch als Primärschlamm bezeichnet.

2. Vollbiologische Abwasserreinigung

In der zweiten Reinigungsstufe einer Kleinkläranlage werden die organischen Stoffe (im Wesentlichen sind das Kohlenwasserstoffe) im Abwasser abgebaut.
Diese organischen Stoffe im häuslichen Abwasser sind unsere Ausscheidungen, Essensreste und Schmutzstoffe aus der Haushalts- und Wäschereinigung.
Damit die Bakterien ihre lebensnotwendige Energie aus dem Substrat (Kohlenstoffverbindungen) beziehen können, benötigen sie Sauerstoff.

Man spricht daher auch von Kohlenstoffatmung.

Die Abbauprodukte der Bakterien sind im Wesentlichen Kohlendioxid und
Wasser.   
                                                        Bakterien
Kohlenstoffverbindungen + O2       -------------------->        CO2 + H2O + Bakterienzuwachs
(Vereinfachte Darstellung)

Dies entspricht der Reinigungsklasse C für Kohlenstoffabbau  
 

Nitrifikation

Ammonium (NH4) liegt im Abwasser im Wesentlichen als Endstufe des Eiweißabbaus und als Harnstoff vor.
Der Abbau des Ammoniums zu  Nitrat (NO3-) erfolgt über eine Zwischenstufe Nitrit (NH2-) durch spezialisierte Bakterien.
Die erste Abbaustufe von Ammonium zu Nitrit wird durch die Bakterien Nitrosomonas, der zweite von den Bakterien Nitrobacter durchgeführt.
Hierfür wird viel Sauerstoff benötigt. Man spricht bei diesem Vorgang von der Nitrifikation.

2NH4+ + 3O2  ---> 2NO2-  +  2H2O  + 4H+2NO2-  +  O2  --->  2NO3-
(vereinfacht)

Dies entspricht der Reinigungsklasse N für Nitrifikation

Kohlenstoffatmung und Nitrifikation benötigen viel Sauerstoff, der technisch in Verdichtern oder Gebläsen erzeugt werden muss und in das Abwasser eingeblasen wird.
Bei einigen Klärsystemen, z. B.  Tropfkörperanlagen wird das Abwasser über große Oberflächen (die Oberflächenvergrößerung erfolgt hier durch entsprechendes Füllmaterial - auch Füllkörper genannt) verrieselt und dadurch mit Sauerstoff versorgt.

Die Bakterien wachsen beim Belebungsverfahren oder auch im SBR-Verfahren in Flockenform und sind schwebend im Abwasser vorhanden (Belebtschlamm).
Bei anderen Anlagentypen, z. B. Tropfkörper, Festbett und Tauchkörperverfahren bildet sich an der Oberfläche ein biologischer Rasen - auch Biofilm genannt - an dem sich die Bakterien ansiedeln.
 

Denitrifikation

Das  Nitrat kann nun in einem weiteren Schritt zu molekularem Stickstoff, der dann gasförmig entweicht - auch Nitratatmung oder Denitrifikation genannt - reduziert werden.

Während bei der Kohlenstoffatmung und bei der Nitrifikation Sauerstoff dringend erforderlich ist, muss bei der Nitratatmung ein sauerstofffreies Milieu geschaffen werden.

Die Bakterien (hierzu sind einige unspezifische in der Lage - zusammengefasst Anaerobier) entreißen dann dem Nitrat den Sauerstoff.
Auch dieser Vorgang kann mit einer vereinfachten Darstellung ausgedrückt werden:

2NO3-  +  1OH  --->  2OH-  + 4H2O + N2

Dies entspricht der Reinigungsklasse D für Denitrifikation

Bei größeren Kläranlagen kann eine biologische Phosphateliminierung durchgeführt werden.
Da uns dieses Verfahren aber bei keinem Hersteller von Kleinkläranlagen bekannt ist, wollen wir hierauf nicht näher eingehen.
 

Phosphateliminierung +P

Wenn die Reinigungsklasse +P für Phosphateliminierung gefordert ist, findet diese bei Kleinkläranlagen auf dem chemischen Wege (Fällung) überwiegend durch Metallsalze (Eisen und Aluminium) statt.

Hygienisierung + H

Dies kann durch Rückhaltung auf physikalischem (Filtern) oder durch physikalisch biologischem Weg geschehen.
Die Hygienisierung des biologisch gereinigten Abwassers lässt sich aber auch durch die Einwirkung von Chlor, Ozon oder Essigsäure vollziehen.
Nach unseren Erfahrungen kommt bei der Hygienisierung die UV-Bestrahlung am häufigsten zum Einsatz, wesentlich ist hier die UV-Durchlässigkeit des Abwassers.
Es muss weitgehend biologisch gereinigt sein.

3. Nachklärung

Technisch bedingt ist bei einigen Klärverfahren (Festbett-, Schwebebett-, Tauchkörper- und  Tropfkörperanlagen sowie Durchflussverfahren) eine Nachklärung erforderlich, der Belebtschlamm oder abgelöste Teile des Biofilms müssen entfernt werden.
Hier wird der Abwasserstrom zunächst wieder beruhigt und die Schwebeteilchen sinken zu Boden.
Der Boden des Nachklärbeckens ist meist schräg ausgebildet und der Schlamm rutscht entlang der Schräge zu Boden.
Bei den meisten Kleinkläranlagen wird der Schlamm dann wieder in die Vorklärung zurückgefördert.
Das biologisch gereinigte Abwasser wird dann mittels Tauchrinnen, Tauchrohren oder auch durch eine Pumpe abgezogen.

4.0 Kontrollschacht Kleinkläranlagen

Bevor das gereinigte Abwasser aus der Kleinkläranlage dem Vorfluter zugeführt, bzw. verrieselt oder versickert wird, durchläuft es üblicherweise einen Kontrollschacht bzw. Ablaufschacht.
Hier können z. B. Proben entnommen werden.

vabona.de TIPP! Verzichten Sie nicht auf einen Kontrollschacht.

Der Kontrollschacht erleichtert die Probenahme und die Eigenkontrolle Ihrer Kleinkläranlage erheblich.