05 03

von

Günter Fehr Günther Geller Dietmar Goetz Ulrich Hagendorf Sabine Kunst Heribert Rustige Brigitte Welker

Im Auftrag des Umweltbundesamtes Texte

05 03

ISSN 0722-186X

Bewachsene Bodenfilter als Verfahren

der Biotechnologie

durch Post- bzw. Banküberweisung,

Verrechnungsscheck oder Zahlkarte auf das Konto Nummer 4327 65 - 104 bei der

Postbank Berlin (BLZ 10010010) Fa. Werbung und Vertrieb, Ahornstraße 1-2,

10787 Berlin

Parallel zur Überweisung richten Sie bitte eine schriftliche Bestellung mit Nennung der Texte-Nummer sowie des Namens und der Anschrift des Bestellers an die Firma Werbung und Vertrieb.

Herausgeber: Umweltbundesamt Postfach 33 00 22

14191 Berlin

Tel.: 030/8903-0

Telex: 183 756

Telefax: 030/8903 2285

Internet: http://www.umweltbundesamt.de

Redaktion: Fachgebiet III 3.5 Dr. Ulrich Hagendorf Berlin, Februar 2003

I

Tabellenverzeichnis IX Anhangverzeichnis X

Liste der Abkürzungen und Benennungen XI

Vorwort

1 Einleitung und Projektziele ...1

Günter Fehr, Katharina Tempel 2 Forschungsansatz ...4

Günter Fehr, Katharina Tempel 2.1 Teilprojekte und Projektpartner ...4

2.2 Darstellung wichtiger Teilziele ...6

2.2.1 Stickstoffumsetzung...6

2.2.2 Phosphorelimination... 6

2.2.3 Mikrobiologische Elimination...7

2.2.4 Kolmation...8

2.2.5 Behandlung von Kompostplatzabwasser...8

2.2.6 Anwenderhandbuch...9

2.2.7 Projektmanagement...9

2.2.8 Öffentlichkeitsarbeit... ...9

2.2.9 Technologietransfer... ...10

3 Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit ...11

Günter Fehr, Katharina Tempel, Hinnerk Voermanek, Brigitte Welker 3.1 Projektinterne Kommunikation und Organisation der Zusammen- arbeit ...11

3.2 Öffentlichkeitsarbeit und Verbund begleitende Kommunikation, interaktive Tagungen und Workshops...18

3.2.1 Kommunikationsstruktur... ...18

3.2.2 Wertung der Öffentlichkeitsarbeit ...19

3.3 Technologietransfer nach Polen ...21

3.3.1 Projektziele und Vorgehensweise...21

3.3.2 Projektergebnisse... ...26

3.3.2.1 Abwasserbehandlung in Polen und Erfahrungen mit Bodenfiltern...26

3.3.2.2 Kosten und Wirtschaftlichkeit von Bodenfiltern in Polen ...29

3.3.2.3 Erfahrungen bei der Beratungsarbeit in Polen ...31

3.3.3 Praxisbeispiele der Beratungsarbeit in Polen ...39

3.3.3.1 Planung und Bau der Anlage Kosziercyna...40

3.3.3.2 Abwasserkonzept und Vorplanung, Ilowo-Osada..43

3.3.4 Zusammenfassung der Erfahrungen und Ergebnisse...44

4 Überblick über die im Rahmen des Verbundprojektes

untersuchten und gebauten Anlagen...47

Günter Fehr, Heribert Rustige, Hinnerk Voermanek, Gunhild Höner 4.1 Einleitung...47

4.2 Kläranlage Wiedersberg, Sachsen...47

4.3 Kläranlage Kappe, Brandenburg...50

4.4 Kläranlage Ettenbüttel, Niedersachsen ...52

4.5 Kläranlage WGV Recycling GmbH Quarzbichl, Bayern ...55

4.6 Überblick über weitere im Verbundprojekt untersuchte Anlagen ....58

5 Stickstoffelimination...59

Sabine Kunst, Katrin Kayser, Günter Fehr, Hinnerk Voermanek 5.1 Ausgangssituation ...59

5.2 Durchgeführte Untersuchungen und Messprogramme...60

5.3 Ergebnisse und Diskussion...63

5.3.1 Ettenbüttel...63

5.3.2 Wiedersberg...80

5.3.3 Quarzbichl...81

5.4 Schlussfolgerungen ...84

6 Ergebnisse der Untersuchungen zum Phosphorrückhalt...87

Heribert Rustige, Christoph Platzer 6.1 Ausgangssituation ...87

6.2 Durchgeführte Untersuchungen und Messprogramm...88

6.3 Ergebnisse und Diskussion...90

6.3.1 Langzeitverhalten von Bewachsenen Bodenfiltern ...90

6.3.2 Demonstrationsanlagen...92

6.3.3 Säulenversuche ...102

6.3.4 Bodenuntersuchungen ...106

6.4 Schlussfolgerungen ...110

7 Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen und seuchenhygienische Bewertung ...117

Ulrich Hagendorf, Klaus Diehl, Irmgard Feuerpfeil, Annette Hummel, Juan-Lopez-Pila, Regine Szewzyk 7.1 Ausgangssituation ...117

7.2 Durchgeführte Untersuchungen und Messprogramme...122

7.3 Ergebnisse und Diskussion...126

7.3.1 Wiedersberg...132

7.3.2 Ettenbüttel...136

7.3.3 See ...135

7.3 Bewertung und Schlussfolgerungen ...140

8 Bodenkundliche Untersuchung der Kolmation ...147

Dietmar Goetz, Klaus-Jürgen Winter 8.1 Veranlassung...147

8.2 Durchgeführte Untersuchungen...148

8.2.1 Untersuchungsstandorte ...148

8.2.2 Probenahmen und Untersuchungsmethoden ...148

8.3 Statistische Aufarbeitung ...150

8.4 Ergebnisse und Diskussion...151

8.4.1 Bodenstruktur...151

8.4.1.1 Gefüge...151

8.4.1.2 Mikromorphologie ...152

8.4.1.3 Gehalt an organischer Substanz...155

8.4.2 Bodenbiologische Untersuchungen ...156

8.4.2.1 Biomasse...156

8.4.2.2 Biologische Aktivität...157

8.4.3 Bodenphysikalische Untersuchung...161

8.4.3.1 Porengrößenverteilung ...161

8.4.3.2 Versickerungsleistung...164

8.4.4 Physikochemische Milieubedingungen ...165

8.4.5 Abwasseruntersuchungen ...167

8.4.5.1 Abfiltrierbare Stoffe (AFS)...167

8.4.5.2 Organische Summenparameter CSB, TOC, DOC...169

8.4.5.3 Flächenbelastung ...169

8.5 Schlussfolgerungen ...171

9 Behandlung von Kompostplatzabwasser in Bewachsenen Bodenfiltern...175

Gunther Geller, Gunhild Höner, Claus Lindenblatt, Peter Wilderer 9.1 Ausgangssituation ...175

9.2 Durchgeführte Untersuchungen...176

9.2.1 Versuchsanlage und Betriebseinstellungen...176

9.2.2 Untersuchungen zum Vorfeld der Anlage ...177

9.2.3 Untersuchungen zur Vorreinigung ...178

9.2.4 Untersuchungen am Bewachsenen Bodenfilter ...178

9.2.5 Maßnahmen zur Verbesserung der P-Elimination ...179

9.3 Ergebnisse ...179

9.3.1 Eintragswege und Rohabwasser ...179

9.3.2 Vorfeldmaßnahmen...181

9.3.3 Vorreinigung...182

9.3.4 Maßnahmen zur Verbesserung der P-Elimination ...184

9.3.5 Abwasserreinigung im Bewachsenen Bodenfilter ...184

9.3.6 Ergebnisse der Bodenuntersuchungen...189

9.3.7 Reinigungsleistung der Gesamtanlage ...190

9.3.8 Anlagenbetrieb ...193

9.3.9 Wirtschaftlichkeit ...193

9.4 Schlussfolgerungen ...195

10 Anwender-Handbuch Bewachsene Bodenfilter: Leistungsstand

und Empfehlungen zu Planung, Bau und Betrieb ...199

Gunther Geller, Gunhild Höner, Claudia Bruns 10.1 Ausgangssituation ...199

10.2 Durchgeführte Untersuchungen...200

10.3 Ergebnisse ...201

10.3.1 Ergebnisse der Bestandsaufnahme...201

10.3.2 Leistungsfähigkeit...203

10.3.3 Bemessung ...209

10.3.4 Erfahrungen ...211

10.3.5 Anlagenbewertung ...213

10.3.6 Anwender-Handbuch Bewachsene Bodenfilter...216

10.4 Schlussfolgerungen ...220

11 Diskussion und Bewertung der Untersuchungen ...223

Partner des Verbundprojektes Bewachsene Bodenfilter 11.1 Einleitung...223

11.2 Zusammenstellung der Einzelergebnisse ...224

11.3 Ergänzende Hinweise zu Bau und Betrieb...232

11.4 Ergänzende Hinweise zum Umsetzungsprozess 235 12 Zusammenfassung ...237

Partner des Verbundprojektes Bewachsene Bodenfilter 13 Literatur...243

A

Abb. 2-1: Sitz der am Verbundprojekt beteiligten Projektpartner sowie Lage der

untersuchten Kläranlagen ...4

Abb. 3-1: Verbundpartner als Teilnehmer der Verbund-Informations- veranstaltung in Tutzing ...13

Abb. 3-2: Zusammenspiel verschiedener Arbeitsschwerpunkte ...14

Abb. 3-3: Aufbau der Homepage www.bodenfilter.de...17

Abb. 3-4: Diagramm Informationsstruktur und Realisierung ...18

Abb. 3-5: Messestand des Verbundprojektes auf der Terratec 2001...20

Abb. 3-6: Geplantes Vorhaben ...22

Abb. 3-7: Aktionsgebiet, Stand 2002 ...23

Abb. 3-8: Fachgespräche auf der POLEKO 20001 ...24

Abb. 3-9: Die Exkursionen hatten teilweise Abenteuercharakter ...25

Abb. 3-10: Anschlussgrade der ländlichen Bevölkerung an die Kanalisation ...27

Abb. 3-11: Bisherige Entwicklung und Zukunftsmarkt „Abwasser“ in Polen ...27

Abb. 3-12: CSB-Ablaufkonzentrationen von Bodenfiltern in Polen (Mittelwerte) ...28

Abb. 3-13: Stickstoff-Ablaufkonzentrationen von Bodenfiltern in Polen (Mittelwerte)28 Abb. 3-14: Vergleich polnischer und deutscher Baukosten für Bewachsene Bodenfilter (Stand 2002) ...30

Abb. 3-15: Betriebskosten von polnischen und deutschen Bodenfiltern ...30

Abb. 3-16: Jahreskosten pro Einwohner für Bodenfilter mit und ohne Förderung in Deutschland und Polen (Stand 2002) ...30

Abb. 3-17: Genehmigungspraxis wasserwirtschaftlicher Vorhaben (nach der Verwal- tungsreform, Stand 2002) ...33

Abb. 3-18: Mittlere Kosten für Bodenfilter in % des Monatseinkommens der Einwohner ...36

Abb. 3-19: Konkrete Planungen bzw. Bau von Anlagen ...39

Abb. 3-20: Standort des Bewachsenen Bodenfilters in Koscierzyna ...40

Abb. 3-21: Anwesen bei Koscierzyna ...40

Abb. 3-22: Bau des Bewachsenen Bodenfilters in Koscierzyna...41

Abb. 3-23: Grundriss des Bewachsenen Bodenfilters in Koscierzyna ...42

Abb. 4-1: Ansicht KA Wiedersberg mit Vertikalfilter und messtechnischen Einrichtungen im Vordergrund ...48

Abb. 4-2: Schematische Übersicht KA Wiedersberg ...48

Abb. 4-3: KA Kappe mit Bewachsenem Bodenfilter und Belebungsanlage ...50

Abb. 4-4: Schematische Übersicht KA Kappe mit Sorptionsfilter ...51

Abb. 4-5: Bewachsener Bodenfilter Ettenbüttel nach dem Bau (Sommer 1999) ....53

Abb. 4-6: Bewachsener Bodenfilter Ettenbüttel nach einem Jahr (2000)...53

Abb. 4-7: Lageplan der Teich/Bodenfilter-Anlage in Ettenbüttel ...54

Abb. 4-8: Übersicht über die Abwasserbehandlungsanlage der WGV Quarzbichl .56 Abb. 4-9: Vertikalfilter nach der Inbetriebnahme (Sommer 1999) ...56

Abb. 4-10: Vertikalfilter im dritten Betriebsjahr (Sommer 2001) ...57

Abb. 5-1: Zeitlicher Verlauf der NH4-N und NO3-N Konzentrationen im Ablauf VF2, Ettenbüttel ...66

Abb. 5-2: Nitrifikationsleistung, Denitrifikationsleistung und Nges-Elimination

des Vertikalfilters (VF2, Ettenbüttel) ...67

Abb. 5-3: Nitrifikationsleistung in Abhängigkeit von der TKN-Flächenbelastung und der Temperatur, VF2 Ettenbüttel ...69

Abb. 5-4: Nitrifikationsraten in Abhängigkeit von der TKN-Flächenbelastung im Bodensäulenversuch...70

Abb. 5-5: Verlauf der NH4-N-Frachten über die Tiefe des Bodenfilters in Abhängigkeit von der Flächenbelastung (nur Messphasen mit hoher Nitrifikationsleistung) ...72

Abb. 5-6: Abhängigkeit zwischen Nitrifikationsleistung und Redoxpotenzial (VF2, Ettenbüttel) ...74

Abb. 5-7: Anlagenschema Teich-Bodenfilter-Anlage Ettenbüttel ...75

Abb. 5-8: Abhängigkeit der Nges-Elimination vom Rücklaufverhältnis (Teich- Bodenfilteranlage Ettenbüttel, Sommer- und Herbstmonate 2000 und 2001) ...77

Abb. 5-9: Beeinflussung der Lebensgemeinschaft in den Untersuchungskäfigen in der Wiehe in Abhängigkeit von der Entfernung zur Abwasser- einleitung bzw. von der NH4-N-Konzentration, Testorganismus: Anabolia nervosa ...79

Abb. 5-10: NH4-N-Konzentration, Temperatur und O2-Konzentration im Ablauf der Vertikalfilter Wiedersberg...80

Abb. 5-11: NH4-N-Abbauleistung in Abhängigkeit von der NH4-N-Flächenbelas- tung, Vertikalfilter Wiedersberg...81

Abb. 5-12: NH4-N-Abbauleistung in Abhängigkeit von der NH4-N-Flächenbelas- tung, VF1 Quarzbichl ...83

Abb. 5-13: NH4-N-Elimination in Abhängigkeit von der Temperatur, VF 1, Quarzbichl ...83

Abb. 6-1: Langzeitverhalten von Horizontal- und Vertikalfiltern ...90

Abb. 6-2: Einflussgrößen der P-Retention von Bewachsenen Bodenfiltern im Vergleich (a) Reaktionsvolumina und Wirkungsgrade, (b) P-Konzen- trationen und NH4-N...91

Abb. 6-3: Zeitlicher Verlauf der Phosphatanreicherung in den Vertikalfiltern...93

Abb. 6-4: Spezifische Phosphataufnahme in Abhängigkeit von der summierten Belastung ...95

Abb. 6-5: Pges-Vergleich Wiedersberg/Quarzbichl ...95

Abb. 6-6: Zeitliche Auflösung der P-Retention in den Vertikalfiltern Wiedersberg ..96

Abb. 6-7: P-Wirkungsgrade Wiedersberg VF nach Saison und Zulaufkonzentration...98

Abb. 6-8: P-Wirkungsgrad-Änderungen in Abhängigkeit von der NH4-N-Konzen- tration als Indikator für das Redoxmilieu im Bewachsenen Bodenfilter...99

Abb. 6-9: Adsorptionsisotherme Sand und Wasserwerkskies...103

Abb. 6-10: Durchbruchskurven verschiedener Filtermedien ...104

Abb. 6-11: Desorptionsversuch Filtermaterial Wiedersberg...105

Abb. 6-12: Korrelationsprofil von Phosphor in verschiedenen Bodenfiltern ...108

Abb. 7-1: Mikrobiologische Untersuchungen der Anlage Wiedersberg, Indikatororganismen (Mittelwerte)...126

Abb. 7-2: Mikrobiologische Untersuchungen Anlage Wiedersberg, pathogene Mikroorganismen (Mittelwerte)...127

Abb. 7-3: Konzentrationen von E. coli in Abläufen (Vorklärung, Vertikal- und Horizontalfilter), Anlage Wiedersberg ...128 Abb. 7-4: Elimination von E. coli im Vergleich zur Zulaufkonzentration,

Vertikalfilter Anlage Wiedersberg...129 Abb. 7-5: Elimination von E. coli im Vergleich zur Abwassertemperatur,

Vertikalfilter Anlage Wiedersberg ...130 Abb. 7-6: Elimination von E. coli im Vergleich zur hydraulische Belastung,

Vertikalfilter Anlage Wiedersberg...131 Abb. 7-7: Mikrobiologische Untersuchungen, Anlage Ettenbüttel,

Indikatororganismen (Mittelwerte)...133 Abb. 7-8: Mikrobiologische Untersuchungen, Anlage Ettenbüttel, pathogene

Mikroorganismen (Mittelwerte)...133 Abb. 7-9: Konzentrationen von E. coli in Abläufen Vorklärung, Vertikalfilter 1

und Vertikalfilter 2, Anlage Ettenbüttel...135 Abb. 7-10: Elimination von E. coli im Vergleich zur hydraulischen Belastung,

Vertikalfilter 2, Anlage Ettenbüttel...135 Abb. 7-11: Mikrobiologische Untersuchungen der Anlage See, Indikator-

organismen (Mittelwerte)...137 Abb. 7-12: Mikrobiologische Untersuchungen Anlage See, pathogene

Mikroorganismen (Mittelwerte)...138 Abb. 7-13: Elimination von Enterokokken im Vergleich zur Abwassertemperatur,

Horizontalfilter 1, Anlage See ...139 Abb. 7-14: Konzentrationen von E. coli in Abläufen (Vorklärung, Horizontal-

filter 1 und Horizontalfilter 2), Anlage See ...139 Abb. 8-1: Kennwerte der Box and Whisker-Graphik...151 Abb. 8-2: 2-dimensionale Aufnahme des ungestörten Porenraums mittels eines

konfokalen Laser Scanning Mikroskops einer Probe aus der Anlage H, die bei Kolmation entnommen wurde, Entnahmetiefe 0 - 5 cm ...154 Abb. 8-3: 2-dimensionale Aufnahme des ungestörten Porenraums mittels eines

konfokalen Laser Scanning Mikroskops einer Probe der Anlage O, die in einer Betriebsphase ohne Kolmation entnommen wurde; Ent- nahmetiefe 0 - 5 cm ...155 Abb. 8-4: Zusammenhang zwischen Bodentemperatur und Glühverlust von

gestörten Bodenproben (0 - 3 cm Tiefe), Anlage H ...156 Abb. 8-5: Box and Whisker-Darstellung des Gehalts an Biomasse-C-Gehalt,

gemessen an 11 Anlagen (0 - 3 cm Tiefe; n = 62)...157 Abb. 8-6: Box and Whisker-Darstellung der Dehydrogenaseaktivität gestörter

Proben (0 - 3 cm) aus 9 Anlagen bei verschiedenen Betriebszustän- den (n = 101)...159 Abb. 8-7: Vergleich der Dehydrogenaseaktivität bei aerober und anaerober

Aufarbeitung von Bodenproben aus verschiedenen (Ettenbüttel)

und gleichen (Anlage H) Belastungsbereichen...159 Abb. 8-8: Gesamtzellzahl und Anzahl der aktiven Bakterien als Tiefenfunktion

in verschiedenen Jahreszeiten an der zur Kolmation neigenden An- lage H ...160 Abb. 8-9: Zeitlicher Verlauf der Porengrößenverteilung an der Filteroberfläche

auf der zur Kolmation neigenden Anlage H ...162 Abb. 8-10: Vergleich der gemittelten Porengrößenverteilung von 4 Anlagen bei

0 - 5 cm sowie 20 - 25 cm unter der (Sand-)Filteroberfläche ...163 Abb. 8-11: Mittlere Versickerungsgeschwindigkeit von 4 verschiedenen Anlagen

im kolmatierten und nicht kolmatierten Zustand ...164

Abb. 8-12: Daten von sechs Feuchtigkeitsmesssonden in verschiedenen Tiefen, Anlage H ...166 Abb. 8-13: Daten von zwei Feuchtigkeitsmesssonden in 60 cm Tiefe im Ver-

gleich mit Redoxpotenzial in 5 cm Tiefe und bei Abwasseraufgabe, Anlage H ...166 Abb. 8-14: Box and Whisker-Darstellung der Konzentration abfiltrierbarer Stof-

fe nach der Kolmationsneigung (25 Anlagen; n = 186) ...168 Abb. 8-15: Box and Whisker-Darstellung der CSB-, TOC- und DOC-Konzen-

tration (25 Anlagen; n = 186) ...169 Abb. 8-16: Box and Whisker-Darstellung der CSB-, TOC- und DOC-Flächen-

belastungen (17 Anlagen; n = 48)...171 Abb. 9-1: Verfahrensfließbild der Bewachsenen-Bodenfilter-Anlage bei der

WGV in Quarzbichl...176 Abb. 9-2: TS-Gehalte und Temperaturen im Ablauf Vorklärung ...183 Abb. 9-3: CSB-Flächenbelastung und Ablaufkonzentrationen der

Bewachsenen Bodenfilter ...185 Abb. 9-4: CSB-Wirkungsgrad der Bewachsenen Bodenfilter bei verschiedenen

Temperaturbereichen und Vorklärungen in Abhängigkeit von der

Flächenbelastung...186 Abb. 9-5: Stickstoff-Flächenbelastung und Konzentration in Zulauf und Ablauf

der Bewachsenen Bodenfilter, Vorklärung im Absetzbetrieb

November 99 bis April 01...187 Abb. 9-6: Phosphor-Konzentrationen in Zulauf und Ablauf der Bewachsenen

Bodenfilter ...188 Abb. 9-7: Mittlere CSB- und DOC-Frachten in Rohabwasser, Zulauf und

Ablauf der Bewachsenen Bodenfilter und Anlagenablauf...191 Abb. 9-8: Mittlere Stickstoff-Frachten in Rohabwasser, Zulauf und Ablauf

der Bewachsenen Bodenfilter und Anlagenablauf...191 Abb. 9-9: Mittlere Phosphor-Frachten in Rohabwasser, Zulauf und Ablauf

der Bewachsenen Bodenfilter und Anlagenablauf...192 Abb. 10-1: Räumliche Verteilung der erfassten Anlagen nach Anlagentypen ...202 Abb. 10-2: Verteilung der Vorklärtypen und Anteile der Vorklärungen mit

Problemen...204 Abb. 10-3: Summen-Häufigkeitsverteilung der Ablaufwerte der untersuchten

Anlagen für CSB und BSB5...205 Abb. 10-4: CSB-Abbau in Abhängigkeit von der Flächenbelastung...206 Abb. 10-5: Summen-Häufigkeitsverteilung der Stickstoff-Ablaufwerte der

untersuchten Vertikalfilter...207 Abb. 10-6: Summen-Häufigkeitsverteilung der Stickstoff-Ablaufwerte der

untersuchten Horizontalfilter ...208 Abb. 10-7: Ammonium-Abbau in Abhängigkeit von der Flächenbelastung ...208 Abb. 10-8: Summen-Häufigkeitsverteilung der Phosphat-Ablaufwerte der

untersuchten Anlagen ...209 Abb. 10-9: Beispiel aus der Vor-Ort-Einsicht: ungleichmäßiger Bewuchs

deutet auf eine schlechte Abwasserverteilung hin...212 Abb. 10-10: Beispiel aus der Vor-Ort-Einsicht: Verbesserung der

Wartungsfreundlichkeit durch Hebeeinrichtung für Betondeckel...212 Abb. 10-11: Gesamtbewertung der untersuchten Vertikalfilter...216 Abb. 10-12: Gesamtbewertung der untersuchten Horizontalfilter ...216

Abb. 10-13: Inhalte der Hauptbereiche „Technik und Umsetzungsprozess“...218

Abb. 10-14: Beispiel aus dem Anwenderhandbuch, Kapitel Genehmigung...218

Abb. 10-15: Beispiele für Arbeitsmittel: Checkliste zur Bedienungsfreundlichkeit ....219

Abb. 10-16: Beispiel aus der Referenzanlagen-Datenbank ...220

T

Tab. 3-1: Gliederung des Projekthandbuchs...12

Tab. 3-2 : Sitzungsplan der Koordinationstreffen, Statusseminare und öffentlichen Veranstaltungen des Verbundprojektes ...15

Tab. 3-3: Vergleich des Verwaltungsaufbaus zwischen Deutschland und Polen nach der Verwaltungsreform 1999...32

Tab. 3-4: Mindestanforderungen an das kommunale Abwasser nach polnischem Recht für Kläranlagen < 2.000 m³/d und > 2.000 m³/d ...34

Tab. 3-5: Internationale und nationale Förderprogramme ...38

Tab. 3-6: Typische polnische Finanzierungsquellen ...39

Tab. 4-1: Baukosten Kläranlage Wiedersberg ...49

Tab. 4-2: Baukosten Kläranlage Kappe ...51

Tab. 4-3: Baukosten Kläranlage Ettenbüttel...55

Tab. 4-4: Baukosten Kläranlage Quarzbichl...58

Tab. 5-1: Charakterisierung der Abwasserqualität im Zulauf Bodenfilter Ettenbüttel ...64

Tab. 6-1: Mittlere Wirkungsgrade der Pges-Retention Vertikalfilter Wiedersberg ....97

Tab. 6-2: Mittlere Wirkungsgrade der Pges-Retention in Quarzbichl...98

Tab. 6-3: Vergleich von Bodenparametern 7 verschiedener Bodenfilter ...106

Tab. 6-4: Vergleich der P-Bilanzen aus Frachtberechnungen und Bodenanalysen ...108

Tab. 7-1: Mikrobiologische Anforderungen im Wasserbereich ...119

Tab. 7-2: Untersuchungsumfang einzelner Probenahmestellen ...125

Tab. 7-3: Vergleich der Keimelimination (Mittelwerte) im Vertikalfilter der Anlage Wiedersberg bei verschiedenen Betriebszuständen ...132

Tab. 7-4: Bewertung verschiedener Betriebsbedingungen in Bewachsenen Bodenfiltern auf die mikrobiologische Elimination ...141

Tab. 7-5: Mittlere Eliminationsleistungen im Vertikal- und Horizontalfilter der Anlagen Wiedersberg, Ettenbüttel und See (Angaben in Zehnerpotenzen) ...143

Tab. 8-1: Biologische Aktivität von Bodenproben der Anlage H (Bestimmung nach Hybridisierungsmethode) ...161

Tab. 8-2: Glühverlust und Gehalt an organischem Kohlenstoff aus abfiltrier- baren Stoffe in Bezug zum Kolmationszustand ...168

Tab. 8-3: Mediane der Frachten auf Vertikalfilter der organischen Summen- parameter CSB, TOC und DOC sowie der Schwebstoffbelastung ...170

Tab. 9-1: Übersicht über die Betriebseinstellungen ...177

Tab. 9-2: Charakteristische Konzentrationen des Kompostplatzabwassers...181

Tab. 9-3: Ergebnisse der Bodenuntersuchung und Vergleichswerte...189 Tab. 9-4: Mittelwerte und Schwankungsbreite der Abbaugrade in der Vorklä-

rung, den Bewachsenen Bodenfiltern und in der Gesamtanlage ...190 Tab. 9-5: Kosten für die Abwasserentsorgung und Vergleich mit alternativen

Lösungen ...194 Tab. 10-1: Flächen und Flächenbelastungen der untersuchten Anlagen und

Vergleich mit den Empfehlungen des ATV A 262...210 Tab. 10-2: Bewertungskriterien zur Gesamtbewertung von Bewachsenen

Bodenfiltern ...215

A

Anhang 1: Projektbezeichnungen und bibliographische Angaben

Anhang 2: Adressliste aller Projektpartner, Gutachter und wissenschaftlicher Betreuer

Anhang 3: Kenndaten der untersuchten Kläranlagen

L

A

B

Abkürzung Einheit Benennung

a - Jahr

Abb. - Abbildung abges. - abgesetzt Abl. - Ablauf Abl. VF1 - Ablauf Vertikalfilter 1

AFS mg/l abfiltrierbare Stoffe

AOX mg/l adsorbierbare organische Halogenverbindungen ASS Ml/d absetzbare Stoffe

ATV-DVWK - Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser, Ab- fall und Güteschutz Kanalbau

BA, CSB g/(m²*d) CSB-Flächenbelastung BA, TKN g/(m²*d) TKN-Flächenbelastung

BBF - Bewachsener Bodenfilter BR g/(m³*d) Raumbelastung

BRD - Bundesrepublik Deutschland BSB5 mg/l Biochemischer Sauerstoffbedarf C0 mg/l Anfangskonzentration t = 0

Cab mg/l Ablaufkonzentration Ce mg/l Endkonzentration t = end

CI - Corporate Identity CSB mg/l Chemischer Sauerstoffbedarf Czu mg/l Zulaufkonzentration

d - Tag

DBU - Deutsche Bundesstiftung Umwelt DM - Deutsche Mark

DOC mg/l gelöster organischer Kohlenstoffgehalt DtA - Deutsche Ausgleichsbank

E - Einwohner

ECU - European Currency Unit

EGW - Einwohnergleichwerte

Eh mV Redoxpotenzial bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode EPS - extrazelluläre polymere Substanz

EU - Europäische Union

€ - EURO

EW - Einwohnerwert: EW = E + EGW

Abkürzung Einheit Benennung FC - Fäkalcoliforme Bakterien Fe_dit mg/l dithiolitlösliches Eisen Feox mg/l oxalatlösliches Eisen FS - Fäkalstreptokokken filtr. - Filtriert

GC - Gesamtcoliforme Keime GFW - Gdanska Fundacja Wody GOF - Geländeoberfläche GV % Glühverlust HF - Horizontalfilter

HOAI - Honorarordnung für Architekten und Ingenieure IfB - Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg IHK - Industrie- und Handelskammer

ISAH - Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der Universität Hannover

ITUT e.V. - Verein zur Förderung des internationalen Transfers von Umwelttechnologie

KA - Kläranlage KAK mmolc/kg Kationenaustauschkapazität Kap. - Kapitel

KBE KBE/ml Koloniebildende Einheiten kf-Wert m/s Durchlässigkeitsbeiwert

KMU - Kleine und mittelständische Unternehmen Konfokel - konfokales Laser Scanning Mikroskop

LPG - Landwirtschaftliche Produktionsgenossenschaft M+E - Maschinen- und Elektro(-technik)

MOE - mittel- und osteuropäische (-Staaten) MPN MPN/ml Most Probable Number

n.b. - nicht bestimmbar n.n. - nicht nachweisbar

Nanorg mg/l anorganischer Stickstoff

Nges mg/l Gesamt-Stickstoff

NH4-N mg/l Ammoniumstickstoff

NMR - Nuclear Magnetic Resonance Spektroskop NO2-N mg/l Nitritstickstoff

NO3-N mg/l Nitratstickstoff Norg mg/l organischer Stickstoff

oS - organische Substanz

Abkürzung Einheit Benennung pfu pfu/ml plaque forming units

P_ges mg/l Gesamt-Phosphor PNR mg/l nicht reaktiver Phosphor

PZITS - Polskie Zrzeszenie Inzynierow I Technikow Sanitarnych Q m³/d Wassermenge

qA mm/d hydraulische Flächenbelastung

SBR - Sequencing Batch Reactor

SIR ^{[mg Biom-}

C/100g TS] Biomassebestimmung mit Substratinduzierter Respiration SS mg/l Schwebstoffe

T °C Temperatur

T1, T2 - Teich 1, Teich 2 Tab. - Tabelle

TKN mg/l Kjeldahlstickstoff TOC mg/l Gesamter organischer Kohlenstoff TR g/l Trockenrückstand TS mg/l Trockensubstanz TU - Technische Universität UV - Ultraviolett

v.l.n.r. - von links nach rechts VF - Vertikalfilter

WSI - Fundacja Wspomagania Wsi (Rural Development Foundation) WSF - Water Supply Foundation

Zl - polnische Zloty Zul. - Zulauf

V

„Bewachsene Bodenfilter“ haben sich mittlerweile als wirtschaftliches und leis- tungsfähiges Verfahren der Abwasserbehandlung in der Anwendung durchge- setzt. Gleichwohl mangelt es nach wie vor an ausreichend klaren, fachlich ex- akten und hinreichend umfangreichen Darstellungen von Bau- und Betriebs- weisen, die angesichts der Vielzahl der Verfahrensvarianten eine zuverlässige Informationsquelle zum Erkennen des Stands der Technik sind.

Der grundlegende, innovative Ansatz des Verbundprojektes „Bewachsene Bodenfilter“ besteht darin, durch wissenschaftlich fundierte Untersuchungen die wichtigsten chemischen, biologischen und physikalischen Prozesse, die in Bodenfiltern beim Abbau bzw. Rückhalt von Abwasserinhaltsstoffen stattfin- den, zu erkennen und einer Standardisierung zugänglich zu machen.

In diesem Abschlussbericht, der von den Verbundpartnern in interdisziplinärer Arbeit gemeinsam formuliert wurde, werden die bisherigen Ergebnisse der Prozessstudien für die wichtigsten Stoffe und Leitparameter nebeneinander dargestellt und integrierend bewertet. Es war den Verbundpartnern bewusst, dass nur die Beschreibung des Zusammenwirkens der verschiedenen Pro- zesse in einer Bodenfilteranlage dem komplexen und lebenden System eines bewachsenen Bodens gerecht wird. Gleichwohl hoffen wir, dass die Ergebnis- se mit ausreichender Klarheit in diesem Bericht präsentiert werden.

Darüber hinaus möchten die Verbundpartner die gewonnenen Erkenntnisse einer Verallgemeinerung zugänglich machen, um die Normen und Standards für „Bewachsene Bodenfilter“ fortzuschreiben und die interessierte Fachöffent- lichkeit über die Leistungsfähigkeit der umweltfreundlichen Verfahren zu in- formieren. Wir hoffen hiermit unserem gemeinsamen Ziel - nämlich der Opti- mierung und Förderung der Technologie „Bewachsener Bodenfilter“ - näher zu kommen.

Die Kooperation der beteiligten Universitäten, Planungsbüros, des Umwelt- bundesamtes sowie die zahlreichen Konsultationen mit den projektbegleiten- den Gutachtern haben dazu beigetragen, die Fragestellungen mit dem nötigen Blick aus Theorie und Praxis so anzugehen, dass verwertbare Ergebnisse entstanden sind.

Der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, namentlich Frau Dr. Heiden, und dem Zentrum für Umweltkommunikation, namentlich Herrn Dr. Erb, danken wir für das Engagement in dieser wichtigen biotechnologischen Fragestellung und die gute Begleitung auf einem nicht immer einfachen Weg. Der projektbeglei- tenden Gutachterrunde danken wir für die intensive Betreuung, die faire und engagierte Bewertung der Ergebnisse und die stets konstruktiven Hinweise.

Hannover, Februar 2003

Dr.-Ing. Günter Fehr, Verbundprojektkoordinator

1 E

P

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat in den Jahren 1998 bis 2002 ein Verbundvorhaben „Bewachsene Bodenfilter als Verfahren der Biotechno- logie“ gefördert. Ziel des Projektes war einerseits, die Erkenntnisse aus den von der DBU bis dahin unterstützten Vorhaben im Kontext anderer nationaler Erfahrungen mit diesem Abwasserreinigungsverfahren zu bewerten. Anderer- seits sollten jedoch auch die immer wieder diskutierten Unsicherheiten bei Bemessung und Betriebsführung von Bewachsenen Bodenfiltern ausgeräumt und der Stand der Technik durch fundierte wissenschaftliche Untersuchungen fortgeschrieben und verbessert werden.

Aufbauend auf den Pionierarbeiten zur Abwasserbehandlung in Bewachsenen Bodenfiltern in den 60er und 70er Jahren lagen zum Zeitpunkt der Antragstel- lung 1998 auswertbare Erfahrungen mit Pflanzenkläranlagen und hier speziell auch Bodenfiltern vor. Es waren Verfahrenstechniken entwickelt worden, aus denen sich Bemessungskriterien und Betriebshinweise ableiten ließen, die eine zuverlässige Planung von Bewachsenen Bodenfiltern mit guten biologi- schen Reinigungsleistungen erwarten ließen. Bei Bewachsenen Bodenfiltern handelt es sich dabei um Reaktoren, die in der Regel mit einem Festbett aus grob sandigem Material gefüllt und meist mit Schilf bewachsen sind. Sie wer- den entweder gezielt vertikal oder horizontal von feststofffreiem Abwasser (unterirdisch) durchströmt.

Die einschlägigen Arbeiten hierzu, wie das ATV-DVWK Arbeitsblatt A 262, COOPER et al. 1996, IWA 1999, LÜTZNER et al. 1998, sowie zahlreiche Ver- öffentlichungen der Partner des Verbundprojektes selber boten die fachliche Ausgangsbasis für die detaillierten Untersuchungen.

Trotz der Festschreibung grundsätzlicher Anforderungen in Arbeits- und Hin- weisblättern auf Landes- und Kommunalebene wurde und wird die Leistungs- fähigkeit der Bewachsenen Bodenfilter immer wieder kontrovers diskutiert.

Rahmenempfehlungen des Bundes und daraus ableitbare Festschreibungen zum Stand der Technik fehlten.

Diese Unsicherheiten waren wohl der Grund für die sehr unterschiedliche Verbreitung Bewachsener Bodenfilter in den einzelnen Bundesländern. In ei- nigen Bundesländern wurden schon seit längerem Bewachsene Bodenfilter regelmäßig genehmigt und gebaut, während in anderen Bundesländern Skep-

sis bis Ablehnung überwog.

Auf einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Herbst 1997 durch- geführten Statusseminar in Wittenberg konnte einerseits die Leistungsfähig- keit Bewachsener Bodenfilter aufgezeigt werden. Andererseits wurden neben Fragen zur technischen Auslegung und Betriebsüberwachung der Anlagen auch Wissensdefizite hinsichtlich mikrobiologischer, bodenkundlicher und ver- fahrenstechnischer Grundlagen (Umsetzung von Stickstoff, Adsorption von Phosphor, hygienische Bewertung, Kolmation, Verbleib von Stoffen usw.) deutlich.

Das nun abgeschlossene Verbundprojekt sollte diese offenen Fragen einer Klärung zuführen und diese i.d.R. wirtschaftliche Technologie der Bewachse- nen Bodenfilter zu einer weiteren Verbreitung verhelfen.

Ziele des Verbundprojektes waren

1. den aktuellen Wissensstand über Bewachsene Bodenfilter (sandige Bö- den) zusammenzutragen, um Anlagenbetreiber und Planer zur Anwen- dung der besten Verfahren zu motivieren,

2. die Leistungsfähigkeit von Bewachsenen Bodenfiltern anhand konkreter Anlagenbeispiele zu demonstrieren,

3. durch wissenschaftliche Begleituntersuchungen eine innovative Weiter- entwicklung von Verfahren zur Abwasserbehandlung in Bewachsenen Bo- denfiltern zu erreichen,

4. Bemessungsansätze und Bauerfahrungen zu verifizieren und den planen- den Ingenieuren, den Bauherrn und den Betreibern als Instrument der Qualitätssicherung zur Verfügung zu stellen,

5. Möglichkeiten der Prozesssteuerung, z.B. der hydraulischen Steuerung der Beschickung der Beete, zu entwickeln und

6. durch neue, vertiefte Erkenntnisse der Prozesse in Bodenfiltern eine Erhö- hung der Betriebssicherheit zu erreichen.

Darüber hinaus kann durch die Weiterentwicklung der Abwasserbehandlungs- verfahren für kleinere Siedlungen und Ortschaften ein positiver Effekt zur Ver- besserung der Umwelt erwartet werden. Gerade im ländlichen Raum leiten oftmals Kläranlagen mit ungenügender Reinigungsleistung in hydraulisch leis- tungsschwache kleinere Fließgewässer ein, so dass der Lebensraum in die-

sen Gewässern allein durch die stofflichen Belastungen empfindlich gestört wird. Durch die Weiterentwicklung der Bewachsenen Bodenfilter soll eine standortangepasste und besonders wirtschaftliche Lösung dieses ökologi- schen Problems angeboten werden. Über den Aspekt des Gewässerschutzes hinaus bietet dieses Verfahren zudem einen Beitrag zu ökologischem Wirt- schaften durch geringen Energieverbrauch, nahezu fehlende Überschuss- schlammproduktion (kein Klärschlamm) und die Verwendung regional verfüg- barer Baustoffe.

In der Bundesrepublik Deutschland waren 1998 von insgesamt ca. 82 Mio.

Einwohnern etwa 5,6 Mio. Einwohner nicht an die öffentliche Kanalisation an- geschlossen, sondern die Abwässer wurden über Kleinkläranlagen entsorgt.

Davon lebten 2,34 Mio. Einwohner in Gemeinden <3.000 Einwohner (Statisti- sches Bundesamt, 1998). Außerdem wird das Abwasser von ca. 6,33 Mio.

Einwohnern in Kläranlagen bis ca. 3.000 EW Anschlussgröße behandelt.

Das maximale Marktvolumen für Bodenfilter in Deutschland teilt sich somit nahezu gleichwertig in Bodenfilter für Kleinkläranlagen und die Erweiterung bzw. den Ersatz von öffentlichen Kläranlagen auf.

2 F

2.1 Teilprojekte und Projektpartner

Die am Verbundvorhaben beteiligten Personen und Institutionen sind ausge- wiesene Fachleute mit einem umfassenden wissenschaftlichen wie prakti- schen Erfahrungshintergrund bei der Entwicklung von Bewachsenen Bodenfil- tern. Alle direkt im Verbund beteiligten Partner gehören zur Gruppe der klei- nen und mittleren Unternehmen, deren Ziel es ist, in Kooperation mit For- schungseinrichtungen verschiedener Universitäten technisch innovative und marktfähige Verfahren zu entwickeln.

AKUT

F&N KA Ettenbüttel

KA Kappe

UBA IfB

ISAH

KA

Wiedersberg uve

UBA UBA

KA Quarzbichl

TU München ÖKOLOG

TU Berlin

Abb. 2-1: Sitz der am Verbundprojekt beteiligten Projektpartner sowie Lage der unter- suchten Kläranlagen

Sitz eines Partners Forschungsanlage

Das Verbundvorhaben war von Anfang an als Kooperationsvorhaben zwi- schen Projektpartnern aus den alten und den neuen Bundesländern angelegt, um auch den innerdeutschen wissenschaftlichen und fachlichen Austausch zu fördern. Als Partner sind die in der nachfolgenden Tabelle (Tab. 2-1) genann- ten Institutionen beteiligt. Dabei übernahm jede Institution im Rahmen des De- monstrationsvorhabens die inhaltliche Verantwortung für einen der Förder- schwerpunkte.

Tab. 2-1: Projektpartner im Verbundprojekt „Bewachsene Bodenfilter“ und ihre För- derschwerpunkte

Projekt Nr.

Projektpartner

(Kürzel in Klammern)

Förderschwerpunkt

1 F & N Umweltconsult GmbH (F & N) Kommunalberatung und Tech- nologietransfer in Polen 2 Universität Hannover, Institut für Sied-

lungswasserwirtschaft und Abfalltechnik (ISAH); F & N Umweltconsult

Stickstoffumsetzung und hydraulische Steuerung zur Minimierung der Gewässerbe- lastung

3 Ingenieurbüro ÖKOLOG Geller & Part- ner (ÖKOLOG); Technische Universität München, Lehrstuhl für Wassergüte und Abfallwirtschaft (TU München)

Behandlung von Kompostplatz- abwasser

4 AKUT Umweltschutz Ingenieurgesell- schaft mbH (AKUT)

Phosphorelimination im Ein- zugsgebiet einer Trinkwasser- talsperre

5 Umweltbundesamt (UBA), FG II 2.4, II 4.6, III 3.5 ¹⁾

Mikrobiologische Elimination, hygienische Bewertung 6 Universität Hamburg, Institut für

Bodenkunde (IfB)

Langzeitverhalten des Bodenfil- ters und Kolmation

7 Ingenieurbüro ÖKOLOG Geller & Part- ner

Evaluation von Bewachsenen Bodenfiltern im deutschspra- chigen Raum; Handbuch mit CD-ROM

8 F & N Umweltconsult; uve Umwelt- management und -planung (uve; UMD)

Projektmanagement, Öffent- lichkeitsarbeit, Qualitätssiche- rung

9 uve Umweltmanagement und –planung (uve/UMD)

Interaktive Tagungen und Workshops

1) Technische Universität Berlin, FG „Ökologie der Mikroorganismen“, Teilprojektlaufzeit 6/1999 bis 12/2000

In Anhang 1 und 2 sind die genauen Projektbezeichnungen und die vollstän- digen bibliographischen Angaben zusammengestellt.

2.2 Darstellung wichtiger Teilziele 2.2.1 Stickstoffumsetzung

Die Prozesse der Stickstoffumsetzung waren auch vor Beginn des Verbund- projektes im Wesentlichen bekannt, jedoch bestand noch Entwicklungsbedarf für die gezielte Kontrolle und Steuerung der Prozesse und die exakte Dimen- sionierung der erforderlichen Stufen. Während in Vertikalfiltern zuverlässig nitrifiziert werden konnte, war bei Horizontalfiltern festzustellen, dass die Nitri- fikation unvollständig war, der nitrifizierte Stickstoff aber weitgehend denitrifi- ziert wurde. Dies führte zur Notwendigkeit der Kombination von Vertikal- und Horizontalfiltern oder der Entwicklung gleichwertiger Verfahrensstufen. Die zur Verbesserung der Gewässergüte anzustrebende Ammoniumkonzentration sollte für ausgewählte empfindliche Fließgewässer ermittelt und geeignete Ammoniumindikatoren entwickelt werden.

Die einzige Steuerungsmöglichkeit der Prozesse in der Kläranlage besteht in der Praxis nur über die Beschickung mit Abwasser. Hydraulische Steuerungs- konzepte zur Optimierung der biologischen Reinigungsleistung fehlten jedoch bislang. Es sollten Steuerungsmöglichkeiten des Gesamtsystems Teich/- Bewachsener Bodenfilter erkundet werden, das durch sein hydraulisches Puf- fervermögen einen Rückhalt des Abwasserablaufs in für das Grundwasser kritischen Zeiten erlaubt. Im Teilprojekt „Optimierung der Abflusssteuerung und weitestgehende Nitrifikation in der Verfahrenskombination Teichanlage/- Bewachsener Bodenfilter zum Schutz kleiner Fließgewässer“ (ISAH und F & N, in Kooperation mit den Teilprojekten von AKUT und ÖKOLOG) wurden daher die konstruktiven und steuerungstechnischen Möglichkeiten für die Ziel- größen „Minimierung der Gewässerbelastung bei kritischen Abflüssen“ und

„Optimierung der Nitrifikation“ behandelt.

2.2.2 Phosphorelimination

Die Phosphorelimination ist besonders für das norddeutsche Flachland (Bran- denburg, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen und Schleswig-Holstein) von großer Bedeutung, da in diesen Bundesländern angesichts nur weniger

Oberflächengewässer viele Entwässerungseinrichtungen in langsam fließende oder stehende Gewässer (Seen) münden, in denen Phosphor als limitierender Faktor das Eutrophierungsgeschehen maßgeblich steuert.

Im Rahmen dieses Projektes sollte durch Untersuchungen von AKUT an zwei unterschiedlichen kommunalen Kläranlagen in Wiedersberg, Sachsen (Trink- wassertalsperre), und Kappe, Brandenburg (empfindliches Gewässer), die Einsatzfähigkeit einer Kombination aus Bewachsenen Bodenfiltern und bisher in der Praxis noch nicht erprobten nachgeschalteten Sorptionsfiltern sowie deren Leistungsfähigkeit erprobt werden. Hierzu sollten ebenfalls Säulenver- suche mit unterschiedlichen Bodenmaterialien durchgeführt werden. Dabei war es das Ziel, möglichst kostengünstige, geeignete Recyclingstoffe zu fin- den.

Um die Leistungsfähigkeit von Bewachsenen Bodenfiltern zur Phosphorelimi- nation und deren Einflussgrößen zu ermitteln, sollten Untersuchungen zum Verbleib des Phosphors im Boden vorgenommen und die Reinigungsleistung mit den Ergebnissen der Säulenversuche verglichen werden.

Schließlich sollten im Rahmen der Arbeitsgruppe Phosphor sämtliche relevan- ten Daten aus der Bestandsaufnahme von Bodenfiltern unterschiedlichen Al- ters in die Auswertung mit einbezogen werden, um so das Leistungsbild zu vervollständigen.

2.2.3 Mikrobiologische Elimination

Für eine umfassende Beurteilung des seuchenhygienischen Risikos fehlten bislang Untersuchungen über Auftreten und Verbleib von Krankheitserregern (fakultativ pathogene Bakterien, Viren, Parasiten) im Abwasser. Unter Berück- sichtigung des gesundheitlichen Vorsorgegedankens schienen solche Unter- suchungen zwingend geboten, da der Bau und Betrieb von Bewachsenen Bo- denfiltern unterschiedlicher Ausführungen wesentlich zugenommen hatte. Die Abläufe der Anlagen werden häufig in hydraulisch leistungsschwache und ökologisch oder umwelthygienisch belastungsempfindliche Gewässer (Bach- oberläufe, Badegewässer, Trinkwassertalsperren) eingeleitet oder in Boden und Grundwasser versickert. Vor diesem Hintergrund steht das Teilprojekt

„Mikrobiologische Untersuchungen zur seuchenhygienischen Bewertung na-

turnaher Abwasserbehandlungssysteme“, das vom UBA (Dienstbereiche Lan- gen, Bad Elster und Berlin) bearbeitet wurde. Neben einer Literaturrecherche wurden systematische Probenahmen auf Indikatororganismen und Krank- heitserreger an verschiedenen Anlagen bzw. Anlagenstufen bei unterschiedli- chen Betriebsbedingungen der Verbundanlagen durchgeführt. In diesem Teil- projekt sollten hygienisch-bakteriologische Einleitungsanforderungen für Anla- genstandorte mit besonderer gesundheitlicher und umwelthygienischer Schutzfunktion im Interesse eines umfassenden Gewässerschutzes formuliert werden.

2.2.4 Kolmation

Die Lebensdauer und Betriebssicherheit von Bewachsenen Bodenfiltern kön- nen durch die Verstopfung der wasserführenden Porenräume (Kolmation) stark eingeschränkt werden. Die komplexen Wechselwirkungen der verschie- denen Faktoren, die in diesem Zusammenhang auftreten, wie Sedimentation, biologische Umsätze und Bodenstrukturbildung, sollten durch morphologische, bodenphysikalische und mikrobiologische Untersuchungen geklärt und auf ihre Ursachen zurückgeführt werden. Federführend für diese Fragestellung war das IfB. In Zusammenarbeit mit anderen Verbundpartnern (AKUT, ISAH, F & N) sollten auf Grund der verschiedenen Erscheinungsformen der Kolmati- on und unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebs- und Anlagebedingun- gen Methoden und Anweisungen entwickelt werden, um diese Störungen kon- struktiv sowie durch geeignete Betriebsführung zu vermeiden.

2.2.5 Behandlung von Kompostplatzabwasser

Während die meisten im Betrieb befindlichen Bewachsenen Bodenfilter für die Behandlung kommunalen Abwassers ausgelegt sind, fehlten bisher noch um- fangreiche Erfahrungen mit der Behandlung von besonderen Abwässern. Für die Reinigung des auf Kompostplätzen anfallenden Abwassers wird eine war- tungsarme, einfache Technik benötigt, die sich speziell für abgelegene Stand- orte eignet. Dabei müssen stark schwankende Abwassermengen und -qua- litäten bewältigt werden.

In diesem Teilprojekt, das von ÖKOLOG in Zusammenarbeit mit dem Lehr- stuhl für Wassergüte und Abfallwirtschaft, TU München bearbeitete wurde,

sollte die Eignung Bewachsener Bodenfilter zur Reinigung der auf Kompost- plätzen anfallenden Abwässer hinsichtlich der Reinigungsleistung und Wirt- schaftlichkeit untersucht werden. Einen Schwerpunkt bildet dabei die Optimie- rung der Verfahrenskombination aus Vorklärung, Bewachsenem Bodenfilter, Rückführung und eventueller Nachklärstufe. Mit der Erprobung von Bewach- senen Bodenfiltern für Kompostplatzabwasser im Praxismaßstab sollten die Bemessungsansätze für diese z.T. höher belasteten Abwässer abgesichert werden.

2.2.6 Anwenderhandbuch

Die im deutschsprachigen Raum gemachten Erfahrungen mit Bewachsenen Bodenfiltern > 50 Einwohner (EW) sollten in einem Anwenderhandbuch zu- sammengestellt und bewertet werden, um diese Erfahrungen den Betreibern und planenden Ingenieurbüros nutzbar zu machen. Auf einer CD-ROM sollten in Form einer Datenbank mit entsprechender Abfrage- und Suchmöglichkeit Informationen über Abwasserarten, Verfahrenstechniken, Filtermaterialien, Abbauergebnisse, Betriebsstörungen und deren Abhilfe sowie Bau- und Be- triebskosten als Dokumentation des derzeitigen Standes der Technik für die Fachöffentlichkeit wie für interessierte Nichtfachleute (Bürger, Politiker, Ver- waltung) veröffentlicht werden. Die Erstellung des Anwenderhandbuches ob- lag ÖKOLOG unter Zuarbeit der anderen Verbundpartner.

2.2.7 Projektmanagement

Die erfolgreiche Organisation und Durchführung eines Verbundprojektes die- sen Umfangs erfordert ein gezieltes Projektmanagement, dessen Hauptauf- gabe die Förderung einer effektiven Kommunikation zwischen den Projekt- partnern ist. Dies sollte durch das Teilprojekt „Projektmanagement“ erreicht werden. Für dieses Teilprojekt zeichnete F & N in Kooperation mit uve/UMP verantwortlich, die die begleitende Öffentlichkeitsarbeit in Pressekonferenzen, Fachgruppentreffen und Statustreffen übernahm.

2.2.8 Öffentlichkeitsarbeit

Ein wesentliches Ziel des gesamten Verbundprojektes war es, den Einsatz und die technische Weiterentwicklung von Bewachsenen Bodenfiltern nicht nur den Experten, sondern auch der Öffentlichkeit als umweltentlastende, kos-

tengünstige Technologie darzustellen und zu empfehlen. Über die projektin- ternen Veranstaltungen hinaus wurden von uve/UMP weitere Veranstaltungen geplant und durchgeführt, die gezielt einen breiten Teilnehmerkreis anspra- chen. Hierunter fielen Workshops, ein internationales Seminar, Messebeteili- gungen, ein Abschlusssymposium und mehrere Exkursionen zur Wissens- vermittlung an die Öffentlichkeit.

2.2.9 Technologietransfer

Die naturnahen und weitgehend technikfreien Abwasserbehandlungsanlagen und hier insbesondere die Bewachsenenen Bodenfilter sind wirtschaftlich auch für eine Anwendung in den osteuropäischen Staaten interessant. Im Rahmen eines Teilprojektes hatte F & N die Aufgabe, in Polen Kontakte zu Kommunen herzustellen und eine Anwendungsberatung für Bewachsene Bo- denfilter durchzuführen. Ziel dieses Projektes war eine Markterkundung im grenznahen Bereich zur Vorbereitung eines Technologietransfers.

3 P

Ö

3.1 Projektinterne Kommunikation und Organisation der Zusammen- arbeit

Bei einem Projekt mit so vielen Partnern und einer Vielzahl von Gutachtern und sonst beteiligten Personen ist es wichtig, die interne Kommunikation und Informationsübermittlung sicherzustellen. Hierzu müssen Arbeitstreffen orga- nisiert und vor- und nachbereitet werden, aber auch die Ergebnisse der Dis- kussionen und Arbeiten festgehalten und dokumentiert, der jeweils aktuelle Stand fortgeschrieben und alle Beteiligten auf einem einheitlichen Informationsstand gehalten werden (Dokumentation in FEHR & WELKER 2002). Für die Organisation der Zusammenarbeit und die projektinterne Kommunikation wurden verschiedene Instrumente entwickelt, die sich insgesamt in der praktischen Anwendung bewährt haben:

Projekthandbuch

In einem Projekthandbuch, das

• allen Projektpartnern,

• den Gutachtern, die die Arbeiten begleitete, sowie

• den wissenschaftlichen Betreuern der DBU

zur Verfügung gestellt wurde, wurden alle Protokolle, Arbeitsergebnisse, Ein- ladungen, Mitschriften, Materialien und Literaturlisten festgehalten. Die Struk- tur des Handbuches entspricht einer Lose-Blatt-Sammlung, die je nach Pro- jektfortgang aktualisiert wurde. Auf diese Weise konnte das Projekthandbuch als ein Nachschlagewerk zur Projektdokumentation dienen. Jede neue Liefe- rung wurde mit einem aktualisierten Inhaltsverzeichnis begleitet, so dass dem Benutzer jederzeit der Aktualisierungsstand sichtbar war. Tabelle 3-1 zeigt die inhaltliche Gliederung des Projekthandbuchs. Zum Projektende umfasste die Dokumentation der Arbeitsabläufe des Gesamtprojektes ca. 900 Seiten.

Namen und Anschriften aller Partner, Gutachter und wissenschaftlicher Be- treuer sind in Anhang 2 zusammengestellt.

Tab. 3-1: Gliederung des Projekthandbuchs

HANDBUCH „PROJEKTMANAGEMENT UND ÖFFENTLICHKEITSARBEIT“

Inhaltsverzeichnis Nr. ^Inhalt

1 Adressen

2 Zeitplanung und Projektstand

3 Texte zur Außendarstellung des Verbundes

4 Einladungen und Protokolle zu den Koordinationstreffen 5 Kontakte zu externen Dritten

6 Beteiligung an Messen und Tagungen 7 Materialienliste/Literaturliste

8 Gliederung des gemeinsamen Projektberichtes, Zitierweise und Vertrauens- vereinbarung

9 Regionale Informationsveranstaltung am 23.5.2000 in Tutzing/Bayern 10 Regionale Informationsveranstaltung am 15.9.1999 in Ettenbüttel/Nieder-

sachsen

11 Regionale Informationsveranstaltung am 9.6.1999 in Wiedersberg/Sachsen 12 Internationale Fachtagung „Grenzüberschreitender Informations- und Tech-

nologietransfer“ vom 18. - 21.06.2001 in St. Marienthal

13 3. Statusseminar: Abschlussveranstaltung am 26. - 27.2.2002 in Osnabrück 14 2. Statusseminar „Bewachsene Bodenfilter“ am 6./7.11.2000 in Berlin 15 1. Statusseminar am 28.10.1999 in Weimar/Bericht an die Gutachter 16 Pressekonferenzen/Presseberichte

17 Homepage des Verbundprojektes „www.bodenfilter.de“

18 Praxis-Workshops

Koordinations- und Arbeitsgruppentreffen

Die inhaltliche und organisatorische Verzahnung des Gesamtverbundes wur- de durch 15 Koordinations- und zusätzliche Arbeitsgruppentreffen zu speziel- len Fragen unterstützt. Zu den Koordinationstreffen, die verteilt in ganz Deutschland stattfanden, wurde zentral durch den Koordinator Herrn Dr. Fehr eingeladen. Auch die begleitenden Gutachter sowie die wissenschaftlichen Betreuer der DBU wurden zu jedem Treffen eingeladen. Als stets willkomme- ne Gäste haben sie hilfreiche Beiträge geleistet.

Abb. 3-1: Verbundpartner als Teilnehmer der Verbund-Informationsveranstaltung in Tutzing

Die fachlichen Schwerpunkte des Verbundes wurden in Arbeitsgruppen struk- turiert. Abbildung 3-2 stellt schematisch das Zusammenspiel der verschiede- nen Arbeitsschwerpunkte mit dem gemeinsamen Ziel der Optimierung und Förderung der Technologie Bewachsener Bodenfilter dar.

Abb. 3-2: Zusammenspiel verschiedener Arbeitsschwerpunkte

Außerdem boten diese Treffen auch Gelegenheit, organisatorische Fragen bei der Zusammenarbeit der Partner zu regeln. So war es z.B. angesichts der manchmal sensiblen Daten und zum Schutz der angestrebten Verwertungs- rechte der erarbeiteten Ergebnisse zwischen den Projektpartnern notwendig, eine vertragliche Vereinbarung zu treffen, wie mit Veröffentlichungen von Ver- bundergebnissen im Allgemeinen zu verfahren ist und wie ggf. Streitigkeiten geklärt werden können. Diese freiwillige Vereinbarung wurde von allen Pro- jektpartnern unterzeichnet.

Sachstandsberichte und Statusseminare

Jährlich wurde ein Statusseminar abgehalten, um den erzielten Arbeitsfort- schritt in konzentrierter Form sichtbar zu machen und ggf. Anpassungen des Arbeitsprogramms und der Projektziele vorzunehmen. Der intensive Gedan- kenaustausch war fachlich sehr hilfreich und gab Anlass, die bis dahin erziel- ten Ergebnisse zusammenzutragen (Soll/Ist-Vergleiche) und gemeinsam zu bewerten. Zu diesem Zweck wurden umfangreiche Sachstandsberichte ange- fertigt.

Tab. 3-2 zeigt den Sitzungsplan der wissenschaftlichen Koordinationstreffen, Statusseminare und öffentlichen Verbundveranstaltungen.

achsene Bodenfilter als Verfahren der Biotechnologie schlussbericht - Seite 15 2 :Sitzungsplan der Koordinationstreffen, Statusseminare und öffentlichen Veranstaltungen des Verbundprojektes anstaltung11121234567891011121234567891011121234567891011121 rbundveranstal- en: tenbüttel W-Seminar (Polen) iedersberg rzbichl ung Celle V/DVWK-Verbund- tengespräch rnat. Seminar St. rienthal xisworkshop erin schlussveranstalt. ück sgruppen: dinationstreffen röffentlichungen: mepage lle fsatzreihe Wasser & Int. Seminar St. rienthal ussberichte

´9820199920002001

Homepage www.bodenfilter.de

Unter dem Namen www.bodenfilter.de wurde bereits zu Projektbeginn von F & N eine Projektwebsite eingerichtet, die die Öffentlichkeit über die Techno- logie Bewachsene Bodenfilter im Allgemeinen und das Verbundprojekt im Be- sonderen informieren sollte. Ein wesentliches Ziel neben der Verbreitung der Technologie war natürlich auch die Ansprechbarkeit des Verbundes und jedes einzelnen Partners in der Öffentlichkeit. Die Darstellung der Teilprojekte ist ein wesentlicher Bestandteil der Website.

Eine erste Fassung der Website, die wenig attraktiv und etwas umständlich in der Navigation war, wurde nach einigen Monaten Projektlaufzeit komplett durch eine zweite Fassung ersetzt. Die zentralen Inhalte dieser Version wur- den zur weiteren Verbreitung ins Polnische und ins Englische übertragen.

Zur Unterstützung des Austausches von Daten und Dokumenten wurde auf der Homepage des Verbundprojektes ein kennwortgeschützter Bereich einge- richtet. Dort wurden Dokumente in der aktuell gültigen Form zum Download angeboten, um so für alle Verbundpartner die Übersicht über die jeweils gülti- ge Version zu gewährleisten.

Die Pflege der Gesamtsite wie auch des Partnerbereichs ist zentral von F & N durchgeführt worden. Die Projektpartner haben ihre Texte und Unterlagen an F & N geschickt (meist per Mail), und F & N hat die Dateien in das Layout ein- gebunden und ins Netz gestellt. Termine von Veranstaltungen, Protokolle von Arbeitsgruppentreffen und dergleichen wurden von F & N im Rahmen der Pro- jektmanagementaufgaben aktualisiert.

Die Projektwebsite hat sich insgesamt sehr bewährt. Aus der Öffentlichkeit sind regelmäßig ca. 3 - 4 mal pro Monat Anfragen an die Projektpartner be- züglich Bodenfilter gerichtet worden, die sich konkret aus der Website erga- ben. Die Zugriffsstatistik weist über 6.000 Zugriffe auf die Site innerhalb von 18 Monaten aus.

Abbildung 3-3 stellt die Struktur der Website in der letzten Version dar.