Ausgezeichnet mit dem Abwasser-Innovationspreis 2016 der bayrischen Staatsregierung wurde das von AKUT für die Gemeinde Theres entwickelte, wegweisende Konzept für die Sanierung von Teichkläranlagen unter Beibehaltung einer naturnahen und kostengünstigen Betriebsweise. Die unterfränkische Gemeinde Theres teilt sich den ersten Preis mit der Stadt Neuburg an der Donau.

Konkret legte die Gemeinde Theres der Jury die Planungsunterlagen des Ingenieurbüros AKUT für eine innovative Pflanzenkläranlage zur Mischwasserbehandlung vor. Diese besteht aus einem Rohabwasserfilter, einer zweiten Stufe zur weitergehenden Nitrifikation und einer selbsttätigen stromlosen Beschickung. In ihrer Laudatio hob die bayrische Umweltministerin Ulrike Scharf hervor, dass hier „erstmals ein neuartiges naturnahes Verfahren großtechnisch“ umgesetzt werde und dieses „kostengünstige Projekt (…) Pilotcharakter für den ländlichen Raum“ habe. Ausschlaggebend für die Bewertung des Innovationscharakters der Anlage war, dass die Mischwasserbehandlung in diesem Verfahren vollständig ohne elektrischen Strom auskommt!

Energieeffiziente Abwassertechnik

Die wichtigste Komponente hierzu sind die stromlos betriebenen Abwasserheber, mit deren Hilfe eine sogenannte intermittierende Schwallbeschickung der beiden hintereinander geschalteten Bodenfilter erreicht wird. Die Schwallbeschickung ist notwendig, damit eine gleichmäßige Belastung der Filterfläche sowie eine optimale natürliche Belüftung des Bodens erreicht wird. Die robusten Abwasserheber garantieren dabei auch für Rohabwasser eine optimale und nachhaltige Betriebsführung. Diese beschränkt sich in der Regel auf eine wöchentliche Funktionskontrolle bzw. Wechsel der beschickten Bodenfilter und die Pflege der Grünflächen.

In Deutschland wurde der selbsttätige Abwasserheber von AKUT erstmals im Mai 2016 auf der IFAT, der größten internationalen Umweltmesse in München, im Originalmaßstab vorgeführt. Zahlreiche Besucher zeigten sich beeindruckt von dem so einfachen wie genialem Prinzip, das einen Betrieb mit grob verschmutztem Rohabwasser erlaubt. Überall dort, wo ein Gefälle von 2 bis 3 Metern zur Verfügung steht, kann mindestens auf eine der sonst üblichen Pumpwerke zur Filterbeschickung verzichtet werden.

Innovatives Verfahren ersetzt Abwasserteiche – bald auch in Deutschland?

Die Mischwasserbehandlung in Pflanzenkläranlagen ist in Deutschland bislang noch Neuland. Hierbei kann insbesondere auf umfangreiche Erfahrungen aus Frankreich zurückgegriffen werden. Dort wurden bis dato geschätzte 3.000 kommunale Pflanzenkläranlagen mit Rohabwasserfiltern errichtet. Diese haben in vielen Fällen die verbreiteten Teichkläranlagen erfolgreich verdrängt. Rund 20 Prozent dieser Kläranlagen sind in Mischsystemen installiert. Dieses Verfahren, das nur noch mit einem Bruchteil der Fläche auskommt, ist häufig die kostengünstigere Variante im Vergleich zur Abwasserteich-Sanierung. Der einfache Betrieb der Bodenfilter mit integrierter Schlammbehandlung ist zukunftsweisend in Hinblick auf weitere Kostenersparnisse bei der Schlammentsorgung und hinsichtlich der Energieeffizienz. Eine von AKUT für das Preisausschreiben erstellte Kostenvergleichsrechnnung für die Sanierung/Umrüstung der Teichanlage Buch ergab eine Reduzierung der Kosten auf unter 50% gegenüber anderen Planungs-Varianten mit herkömmlicher Technologie. Eine energiesparsame Infrastruktur ist zudem ein wichtiger Baustein zur Erreichung der globalen Klimaschutzziele. Selbst Standorte, die ohne natürliches Gefälle auskommen müssen, können bei diesem Verfahren mit kleinen Pumpstationen sehr effizient und sparsam betrieben werden. Es wird schließlich im Gegensatz zu konventionellen Belebungsverfahren keine Energie zum Betrieb von Belüftern benötigt.

Der DWA Fachausschuss „Kleine Kläranlagen“ hat sich im Rahmen der Überarbeitung der 10 Jahre alten Pflanzenkläranlagenrichtlinie intensiv mit diesem Verfahren beschäftigt. Experten des französischen Großforschungsinstituts IRSTEA, die maßgeblich an der Entwicklung des Verfahrens beteiligt waren, wurden bei der Festlegung von Mindestanforderungen zu Rate gezogen. Diese unterscheiden zwischen dem Betrieb im Trenn- und Mischsystem. Die Mindestfläche beträgt demnach 2 bzw. 2,5 m² Filteroberfläche je Einwohner. Mit dem Neuentwurf des DWA-A 262 im April 2016 wurde schließlich der Weg geebnet, dieses Verfahren flächendeckend bei der Umrüstung bestehender Teichanlagen zu implementieren. Mit der Verabschiedung des Regelwerks ist Anfang 2017 nach Abschluss des öffentlichen Verfahrens zu rechnen.

Da allein in Bayern in den nächsten Jahren die Ertüchtigung zahlreicher Kleiner Kläranlagen bzw. Abwasserteiche ansteht, ist die Prämierung dieser Verfahrenskombination gleichwohl als technologische Empfehlung zu verstehen. Denn die bayrische Umweltministerin hat die Verleihung des Abwasserinnovationspreises mit dem Anliegen verknüpft, die „Entwicklung und den Einsatz innovativer Technologien“ in Bezug auf anstehende Sanierungen voranzutreiben.

Dipl.-Ing. Reinhard Müller dankte der Gemeinde Theres und allen Beteiligten, die hier den ersten Schritt gewagt hatten, ein „herausragendes Abwasserprojekt mit Pilotcharakter“ voranzutreiben. Durch die mit dem Preis verbundene Fördersumme in Höhe von 370.000 EUR hat sich die Innovation für die Gemeinde bereits jetzt ausgezahlt. Reinhard Müller zeigte sich zuversichtlich, dass das „nachahmenswerte Konzept zur Sanierung von Abwasserteichkläranlagen“ in vielen ähnlich gelagerten Fällen insbesondere in Bayern und Hessen  mit dezentraler Entsorgungsstruktur eine besonders günstige Lösung darstellt.

Zum Nachlesen: ntv news 2023

Foto (v.l.n.r.): Prof. Dr.-Ing. Jens Nowak (AKUT Berlin), Preisträger Matthias Schneider  (1. Bürgermeister der Gemeinde Theres), Ulrike Scharf (Umweltministerin Bayern), Dipl.-Ing. Reinhard Müller (AKUT Hessen)

AKUT war auf dem 1. African Biogas Forum in Nairobi prominent vertreten. Dieses sollte die nachhaltige Entwicklung des Biogas-Sektors in Afrika, insbesondere Kenia, fördern und begleiten. Das Forum wurde durch den kenianischen Staatssekretär Hon. Charles Keter und den Stellvertretenden Deutschen Botschafter S.E. Michael Derus eröffnet. Die Veranstaltung wurde durch die GIZ und die Initiative „Renewables – Made in Germany“ unterstützt. Deren Aufgabe ist es, über die Leistungsfähigkeit, Effizienz und Verlässlichkeit deutscher Unternehmen zu informieren.

An dem Stand von AKUT präsentierten unsere kenianischen Kollegen das Leistungsspektrum in den Bereichen Biogas, Abwasser und Entwicklungszusammenarbeit. Darüber hinaus referierte unser Mitarbeiter Dipl.-Ing. Romas Radtke unsere verschiedenen kenianischen Projekte. Diese reichen von der häuslichen Kleinbiogasanlage, Schul-Energiestationen mit Anaerobtechnik, aerober und anaerober Abwasserreinigung bis hin zu industriellen Biogasanlagen, wie zuletzt in Kericho. Der Schwerpunkt der Präsentation lag hierbei auf der Wirtschaftlichkeit von Kleinbiogasanlagen und semi-industriellen Biogasanlagen unter den gegebenen Rahmenbedingungen in Kenia. Sein Fazit: „mit dem jetzigen Einspeisetarif ist es für die meisten mittleren landwirtschaftlichen Betriebe mit Abfallmengen zwischen 5 und 15 Tonnen am Tag noch nicht wirtschaftlich sinnvoll, Biogas zu erzeugen. Anlagen, bei denen die Behandlung von Abwässer oder Abfällen im Vordergrund stehen, stellen davon eine Ausnahme dar, weil die Biogasnutzung hier einen zusätzlichen Mehrwert bietet.“

Als Teilnehmer der anschließenden Podiumsdiskussion zum Thema „Biogas Lösungen“ stellte Radtke die verschiedenen auf den jeweiligen Anwendungsfall angepassten Lösungsansätze von AKUT dar. Die Biogasspezialisten sind seit dem Jahr 2006 auf dem kenianischen Markt präsent. Intensiv wurde auf dem Forum die Forderung nach einer Anpassung der Einspeisevergütung für Strom aus Biogas erneuert. Federführend ist hierbei ein Arbeitskreis aus Mitgliedern der Biogas-Industrie und von Nutzern. Die geforderte Erhöhung der Einspeisevergütung von 10 auf 15 US Cent pro kWh würde eine Vielzahl von Projekten ermöglichen, die bis jetzt finanziell nicht tragbar aber ökologisch nachhaltig sind. Zurzeit beschränkt sich der Markt für die Biogasindustrie auf Kunden mit hohen Abfallaufkommen und zugleich hohem Energiebedarf. Durch eine angemessene Einspeisevergütung würde es sinnvoll, Biogas für den allgemeinen Markt zu verstromen.

Zugleich wurde deutlich, dass die Vorteile von Biogas, insbesondere gegenüber der Photovoltaik, in Kenia nicht ausreichend von den politischen Entscheidungsträgern gewürdigt werden. Auf der anderen Seite zeigte sich aber auch, dass der kenianische Markt, trotz aller Einschränkungen, im Vergleich mit anderen Ländern der sub-Sahara Afrikas bereits weit entwickelt ist.

In unserem neuen Forschungsvorhaben, das zum 1. Juni 2016 startete, wollen wir die Vorteile in der Kombination von technischen Behandlungsstufen mit Pflanzenkläranlagen demonstrieren. Gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) und den Berliner Wasserbetrieben (BWB) errichten wir eine Pilotanlage auf dem Klärwerk Schönerlinde, um die zusätzliche Entfernung von Spurenstoffen aus dem Kläranlagenablauf zu erproben. In diesem Fall werden zwei verschiedene Typen von Pflanzenkläranlagen mit einer vorgeschalteten Ozonstufe betrieben. Mit dieser Verfahrenskombination sollen beispielsweise diejenigen schwer abbaubaren Medikamentenrückstände zerstört und reduziert werden, die ohne zusätzliche Vorbehandlung Kläranlagen, bewachsene Bodenfilter und aquatische Feuchtgebiete nahezu unbeschränkt passieren.

Das Projekt ist eingebunden in einen europäischen Forschungsverbund mit dem Namen AquaNES. 30 Partner aus 10 Ländern beteiligen sich daran mit unterschiedlichen Schwerpunkten. Neben der Abwasserbehandlung spielt die Trinkwasseraufbereitung bzw. die Kreislaufführung mit Grundwasseranreicherung aus belasteten Oberflächengewässern ebenfalls eine wichtige Rolle.

Gleichzeitig sollen in diesem Projekt innovative Messverfahren zur schnellen Erfassung von E.coli und Antibiotica Resistenzen im Abwasser angewendet werden. Mit Hilfe von neuen Bewertungsmethoden und der Entwicklung von Entscheidungshilfen einschließlich umweltbezogenem, kostenbezogenem und sozialem Life Cycle Assessment (LCA) und Ecosystem Services Analysis (ESA) werden Planer und Anwender unterstützt.

Valérie Bénard, zuständige Referentin im Europäischen Büro für Kleine und Mittlere Unternehmen (EASME), hatte beim ersten Treffen der Projektpartner Anfang Juni in Basel deutlich gemacht, dass an das Projekt große Erwartungen gestellt werden. Nach der über ein Jahr dauernden Ausschreibungsprozedur im Call „Water-1b-2015“ für Innovative Demonstations- und Pilotanlagen im Programm Horizon2020 waren aus 160 eingereichten Projektvorschlägen nur 8 Vorhaben zur Umsetzung ausgewählt worden. Das Projektvolumen beträgt insgesamt 10,7 Mio EUR, und wird zu 73 Prozent öffentlich gefördert. Die Federführung für dieses Projekt hat Prof. Dr.-Ing. Thomas Wintgens von der Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Life Sciences, Institut für Ecopreneurship.

Die Ergebnisse aller Teilprojekte werden in den nächsten drei Jahren (Projektlaufzeit bis Mai 2019) auf verschiedensten Wegen veröffentlicht mit dem Ziel, durch eine breite Anwendung der besten Verfahren die Innovation in der Wasserwirtschaft zu stärken.

Die Aufgabe von AKUT besteht schließlich darin, Richtlinien und Hinweise für Planung und Betrieb gut funktionierender Pflanzenkläranlagen-Kombinationen zu erarbeiten. Die Versuchsanlagen weiterer Partner befinden sich dazu in Rheinbach (Deutschland), Packington (England) sowie auf den Inseln Antiparos und Thirasia in Griechenland.