Abwasser
Abwasser ist ein Oberbegriff für aus verschiedenen Quellen stammendes Wasser, das über bauliche Anlagen fortgeleitet wird:
- Regenwasser – von befestigten Flächen abfließendes Niederschlagswasser; Niederschlagswasser wird in manchen Zusammenhängen nicht zum Abwasser gezählt
- Schmutzwasser – durch Gebrauch verunreinigtes („in seinen Eigenschaften oder seiner Zusammensetzung verändertes“) Wasser, das weiter unterschieden wird:
- Grauwasser – nach EN 12056-1 fäkalienfreies, gering verschmutztes Abwasser, wie es etwa beim Duschen, Baden oder Händewaschen anfällt, aber auch aus der Waschmaschine kommt und zu Brauch- bzw. Betriebswasser aufbereitet werden kann. Vom Dach oder Balkon abfließendes Regenwasser zählt auch hierzu.
- Schwarzwasser – nach ISO 6107-7:1997 häusliches Abwasser mit Urin und/oder fäkalen Feststoffen; Schwarzwasser kann weiter unterteilt werden in:
- Gelbwasser – Urin mit Spülwasser
- Braunwasser – Fäzes, Spülwasser und Toilettenpapier ohne Urin
- Fremdwasser, das aufgrund baulicher Schäden in die Kanalisation eintritt
Abwasser wird im Zuge der Abwasserbeseitigung in der Kanalisation gesammelt und transportiert, in Mitteleuropa üblicherweise in Kläranlagen behandelt und danach in als Vorfluter dienende Gewässer oder durch Versickerung, Verrieselung oder Verregnung in das Grundwasser eingeleitet. Die im Abwasser enthaltene Wärmeenergie kann mit Systemen zur Abwasserwärmerückgewinnung für Warmwasser- und Heizzwecke genutzt werden.
Die Siedlungswasserwirtschaft beschäftigt sich mit der Ableitung und Behandlung von Abwasser.
Begriffe
Regenwetterabfluss
Niederschlagswasser besteht in erster Linie aus Regenwasser und Schmelzwasser. Da Regen aus der Atmosphäre Staub, Ruß, Pollen und Gase löst und auf Dächern, befestigten und landwirtschaftlichen Flächen vorhandene Schadstoffe mitschwemmt, können Niederschlagsabflüsse in manchen Fällen behandlungsbedürftig sein.
Man unterscheidet
- behandlungsbedürftiges Regenwasser, das in Regenklärbecken oder in Kläranlagen abgeleitet wird, und
- nicht behandlungsbedürftiges Regenwasser (Reinabwasser), das in nahegelegene Gewässer eingeleitet oder vor Ort versickert werden kann.
Beispiele für Reinabwasser sind:
- Überlaufwasser von Quellen, Reservoirs, Brunnen
- Rücklaufwasser aus Kühl- und Klimaanlagen, Wärmepumpen
- Drainage- und Sickerwasser
Trockenwetterabfluss
Schmutzwasser sind häusliche Abwasser aus Toiletten (Fäkal- oder Schwarzwasser), Sanitäreinrichtungen, Küchen und Waschmaschinen (Wasch- oder Grauwasser) sowie Abwasser aus Betrieben, die in die öffentliche Kanalisation ableiten (gewerbliches oder industrielles Abwasser; kurz: Industrieabwasser). Industrieabwasser kann besondere Verschmutzungen aufweisen, weshalb es oft in Benzin-, Öl- oder Fettabscheidern und ähnlichen Anlagen vorbehandelt wird, bevor es in die öffentliche Kanalisation (Indirekteinleitung, Vermischung) oder in ein Gewässer (Direkteinleitung) abgeleitet wird. Manche Abwässer enthalten organische Stoffe (zum Beispiel Brauereiabwässer) oder/und anorganische Stoffe (z. B. bei der Metall- und Grundstoffindustrie). Auch aufgeheiztes Wasser aus Kühlanlagen (Kühlwasser) zählt als Abwasser. Auch Abwasser, das bei den verschiedensten Reinigungs- und Behandlungstechniken von Wasseraufbereitungsanlagen anfällt, zählt als Industrieabwasser.
Fremdwasser ist das zusammen mit dem Schmutzwasser bei Trockenwetter abfließende unverschmutzte Wasser, das eigentlich nicht in die Kanalisation gelangen soll (Grundwasser, Dränwasser).
Die Trennung von Gelbwasser und Braunwasser in speziellen Toiletten erleichtert die Abwasserbehandlung und Weiterverwendung. Braunwasser enthält keinen Urin und kann nach Dehydrierung als Dünger verwendet werden.
Misch- und Trennsystem
Im Mischsystem fließen Schmutz- und Regenwasser gemeinsam ab. Bei starken Regenfällen führt das regelmäßig dazu, dass die anfallende Wassermenge die ausgelegte Leistungsfähigkeit der Kanalisation überschreitet, z. B. weil die Kanalrohre einen zu geringen Durchmesser besitzen. Deshalb sind Mischsysteme fast immer mit Regenüberläufen versehen.
Im Trennsystem dagegen wird das nur gering verschmutzte Regenwasser getrennt vom Schmutzwasser in einem zweiten Kanal abgeführt und behandelt. Eine Gefahr beim Trennsystem geht von Fehlanschlüssen aus, durch welche u. a. häusliches Schmutzwasser in den Regenwasser-Kanal eingeleitet wird und somit beinahe ungeklärt in die Umwelt gelangt. Hier spricht man von Fremdwasser. Der umgekehrte Fall, dass Regenwasser in den Schmutzwasser-Kanal geleitet wird, ist oft ebenfalls unerwünscht, weil die Verdünnung des Schmutzwassers dessen Reinigung beeinträchtigen kann.
Rechtliche Definitionen
Den Begriff Abwasser definiert in der Bundesrepublik Deutschland § 54 Abs. 1 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S. 2585) und die Schweizer Schmutzwasser-Entsorgungs-Norm SN 592'000. Danach ist Abwasser das durch häuslichen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Eigenschaften veränderte Wasser und das bei Trockenwetter damit zusammen abfließende Wasser (Schmutzwasser) sowie das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen gesammelt abfließende Wasser (Niederschlagswasser). Die aus Anlagen zum Behandeln, Lagern und Ablagern von Abfällen austretenden und gesammelten Flüssigkeiten gelten ebenfalls als Schmutzwasser. Die zuvor im Abwasserabgabengesetz bestehende Begriffsbestimmung wurde wortgleich übernommen.
In Österreich werden die abwasserrechtlichen Belange im Wasserrechtsgesetz, den Emissionsverordnungen und den Kanalanschlussgesetzen der Bundesländer sowie den dazugehörigen Verordnungen auf kommunaler Ebene behandelt.
Abwasseranfall
Der private Wasserverbrauch und somit der Abwasseranfall ist in Deutschland in den letzten Jahren gesunken. Nach Angaben der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) sank der durchschnittliche Abwasseranfall pro Tag und Person von 147 Liter im Jahr 1990 auf 127 Liter im Jahr 2004.
Der Wasserverbrauch wird in absehbarer Zeit weiterhin zurückgehen, weil steigende Energiekosten, gleichbleibende Wartungs- und Instandsetzungskosten bei rückläufigem Wasserverbrauch Gebührenerhöhungen für den einzelnen Haushalt mit sich bringen werden. Weiterhin werden durch die demografische Entwicklung in Deutschland die Abwasser(indirekt-)einleitungen sinken. Für Gebiete wie Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen belegen offizielle Demografiegutachten, dass in den nächsten 15 Jahren die Bevölkerung um bis zu 20 % vermindert wird. Der großflächig zurückgehende Wasserverbrauch hat neben einem positiven Aspekt des Schutzes der Ressource Trinkwasser auch negative Einflüsse auf die Funktion der Entwässerungseinrichtungen, den damit notwendig werdenden Wartungs- und Abwasserbehandlungsaufwand und somit schließlich auf die zukünftige Kostenentwicklung.
Eine Begründung dafür lässt sich darin sehen, dass Abwasseranlagen in Deutschland auf Eckparameter wie den Wasserverbrauch von 130 bis 150 Liter pro Tag und Person dimensioniert und konstruiert worden sind. Diese Werte werden teilweise dramatisch unterschritten: in Sachsen lag der Durchschnittsverbrauch im Jahr 2005 bei nur 88 Liter pro Tag und Person. Das Abwassersystem ist zudem in der Regel auf eine konstante Benutzerzahl ausgelegt. Eine wesentliche Unterschreitung der Eckparameter führt u. a. zu vermehrten Ablagerungen im Kanal und einer Verlängerung der Fließzeit zur Abwasserreinigungsanlage mit vielen negativen Folgen, wie z. B. der Sulfidbildung in Abwasseranlagen. Die Auswirkungen sind veränderte Abwasserparameter, erhöhter Aufwand für die Abwasserreinigung, Geruchsbelästigungen, Biokorrosion und schließlich ein erhöhter Sanierungsbedarf in verkürzten Zeitintervallen. Zur Abhilfe wird schon heute zur Spülung der Abwasserrohre sauberes Trinkwasser verwendet, weil die anfallende Abwassermenge zur Durchspülung des Kanalisationsnetzes zu gering ist.
Weltweit ist die Bekleidungsindustrie für 20 Prozent des Abwassers verantwortlich.[1]
Inhaltsstoffe
Abwasser besteht etwa zu 99 Prozent aus Wasser und zu 1 Prozent aus Schmutzstoffen.[2] Schmutzstoffe im Abwasser liegen in gelöster und ungelöster Form sowie als organische Verbindungen (Fette, Eiweiße, Kohlenhydrate) vor. Man unterscheidet folgende Abwasserinhaltsstoffe:
- Zehrstoffe
- wie etwa Harnsäure, Glukose. Sie sind biologisch abbaubar und führen bei anaeroben Abbauprozessen zu Geruchsbelästigungen. Die durch diese Stoffe ausgelöste Sauerstoffzehrung reduziert den Sauerstoffgehalt im sie umgebenden Gewässer und kann zu Fischsterben führen (Eutrophierung).
- Nährstoffe
- wie etwa Stickstoff- und Phosphorverbindungen, die zur Eutrophierung insbesondere stehender Gewässer führen und auch für verstärktes Algenwachstum in Meeren verantwortlich sind.
- Schadstoffe
- wie etwa Gifte, Schwermetalle, synthetische organische Substanzen (wie Mikroplastik, Arzneimittel, Waschmittel etc.), Bakterien, Pilze oder Viren, die zu Erkrankungen führen können.
Je nach Zusammensetzung des Abwassers sind unterschiedliche Verfahren zur Abwasserbehandlung erforderlich.
Abwasserbehandlung
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Ziel der Abwasserbehandlung ist das Herauslösen der Abwasserinhaltsstoffe aus dem Wasser und eine Wiederherstellung der natürlichen Wasserqualität. Damit wird dem übermäßigen Nährstoffeintrag in Gewässer entgegengewirkt. In der Bundesrepublik Deutschland muss nach § 57 WHG Abwasser vor der Einleitung in ein Gewässer (Direkteinleitung) nach dem Stand der Technik behandelt werden. Mindestanforderungen für bestimmte Industriebranchen werden für Deutschland in der Abwasserverordnung genannt. Die Einleitung in öffentliche Abwasseranlagen (Indirekteinleitung) wird durch § 58 WHG geregelt.
Die Abwasserbehandlung geschieht in Kläranlagen, ggf. nach Vorbehandlung von industriellem oder gewerblichem Abwasser, z. B. in einem Abscheider. Man unterscheidet dabei
- mechanische/physikalische Reinigungsverfahren
- biologische Reinigungsverfahren
- chemische Reinigungsverfahren
Wasser, das potentiell mineralölhaltig ist, weil es z. B. zum Autowaschen verwendet wurde oder mit wassergefährdenden Stoffen in Kontakt gekommen sein kann (z. B. Abfüllflächen einer Tankstelle), muss vor Einleitung in den Abwasserkanal in einer Abscheideranlage nach EN 858 / DIN 1999 vorbehandelt werden.
Neben der Behandlung in technischen Kläranlagen kann Abwasser unter gewissen Umständen auch in Abwasserteichen sowie Pflanzenkläranlagen behandelt werden.
Die Behandlung von Abwässern außerhalb zentraler Abwasserbehandlungsanlagen findet in Kleinkläranlagen statt. Unterschieden wird hierbei zwischen veralteten Systemen ohne Abwasserbelüftung (DIN 4261 Teil 1) und den heute geforderten vollbiologischen Kleinkläranlagen mit belüfteter Reinigungsstufe (DIN 4261 Teil 2).
Auf dem Weg vom Ort des Anfalls des Abwassers zur Abwasserbehandlungsanlage finden Prozesse statt, die das Abwasser verändern. Es kann zur Bildung von Geruchs- und Gefahrstoffen, wie z. B. dem toxischen Schwefelwasserstoff (H2S), kommen, was
- negative Auswirkungen auf den Abwasserreinigungsprozess hat,
- die Hauptursache für Geruchsbelästigungen ist (H2S riecht wie faule Eier),
- für Menschen gefährlich sein kann (H2S ist ein Nervengas, das selbst in geringen Konzentrationen tödlich wirkt, bei 1000 ppm Tod in wenigen Augenblicken),
- Abwasserbauwerke und -einrichtungen zerstören kann und
- bei Einleitung in ein Gewässer ohne Behandlung Gewässerverunreinigung und Fischsterben verursachen kann.
Geeignete Maßnahmen, wie z. B. durch eine zwischenstufliche Abwasserbehandlung in Entwässerungsanlagen, können diese Prozesse eindämmen bzw. beherrschbar machen.
Abwasser, das in Wasseraufbereitungsanlagen anfällt, wird immer häufiger in diesen Anlagen auch wieder aufbereitet (Kreislaufführung). Hierdurch wird die Nettoausbeute an Reinwasser gesteigert und die abzuführende Restabwassermenge vermindert. Als Beispiel wird hierfür die Spülabwasseraufbereitung in Aufbereitungsanlagen für Trink- und Badewasser angeführt. In Gebieten mit Wassermangel ist auch die teilweise Rückführung und Wiederverwendung von Regenerierabwässern wirtschaftlich. Hierfür kommen jedoch nur die Vorlauf- und Restwaschwassermengen infrage, die keinen höheren Salzgehalt aufweisen als das Rohwasser.
Dezentrale Abwasserbehandlung und -beseitigung
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In der Bundesrepublik Deutschland müssen Haushalte und Anlagen, die nicht an die zentrale Abwasserbeseitigung angeschlossen sind, das anfallende Abwasser entweder in einer Sammelgrube auffangen und danach durch den Abwasserbeseitigungspflichtigen abtransportieren lassen oder über eine eigene Kleinkläranlage behandeln lassen, um es dann direkt in ein Gewässer einleiten oder versickern oder verrieseln lassen zu können. In diesem Fall überträgt die zuständige Wasserbehörde die Pflicht zur Abwasserbeseitigung auf den Grundstückseigentümer, meist in Verbindung mit der Erteilung einer Erlaubnis für die Ausübung der Gewässerbenutzung. Der Stand der Technik gilt als eingehalten, wenn die in den Anhängen der Abwasserverordnung für den jeweiligen Herkunftsbereich des Abwassers genannten Anforderungen eingehalten werden. Für Kleinkläranlagen zur Behandlung häuslichen Abwassers gelten die Anforderungen der Abwasserverordnung als eingehalten, wenn diese eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung aufweisen.[3]
Bauartzugelassene Kleinkläranlagen wurden auf einem offiziellen Prüffeld getestet und können die gesetzlichen Anforderungen an den Kläranlagenablauf, üblicherweise einen chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) unter 140 sowie einen biochemischen Sauerstoffbedarf innerhalb von 5 Tagen (BSB5) unter 40 mg/l zuverlässig garantieren. Bewährt haben sich z. B. Anlagen nach dem SBR- (Sequencing Batch Reactor) oder Festbettverfahren, Tropfkörper, Membranbelebungsreaktoren (MBR) sowie naturnahe Reinigungsverfahren wie Pflanzenkläranlagen oder Abwasserteiche.
Der Einsatz von Kleinkläranlagen ist in der Regel weder ökologisch noch ökonomisch sinnvoll. Zwar sind die Entsorgungskosten des in diesen Anlagen entstehenden Klärschlamms aufgrund der geringeren Mengen erheblich niedriger. Die Investitionskosten entsprechen allerdings einem Vielfachen der Kosten einfacher Sammelgruben. Hinzu kommen Kosten für Energie und Wartung. Auch aus Sicht des Gewässerschutzes stellen Kleinkläranlagen in der Regel eher ein Problem dar, weil die an sie gestellten Reinigungsanforderungen sehr viel moderater sind. So gibt es beispielsweise keine Grenzwerte für Phosphor und die verschiedenen Stickstoffverbindungen.
Siehe auch
Literatur
- Thomas Kluge, Jens Libbe (Hrsg.): Transformation netzgebundener Infrastruktur. Strategien für Kommunen am Beispiel Wasser. (=Difu-Beiträge zur Stadtforschung, Band 45). Difu, Deutsches Institut für Urbanistik, Berlin 2006, ISBN 3-88118-411-2.
- Jens Libbe, Ulrich Scheele: Räumliche Aspekte von Qualitäts- und Versorgungsstandards in der deutschen Wasserwirtschaft. In: Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (Hrsg.): Infrastruktur und Daseinsvorsorge in der Fläche. Informationen zur Raumentwicklung. 1/2 2008, ISSN 0303-2493, S. 101–112.
- Theo Mann: Die Entwicklung der Abwassertechnik und der Wasserreinhaltung. In: Chemie in unserer Zeit. 1991, 25, S. 87–95, doi:10.1002/ciuz.19910250205.
- Dieter Weismann, Theodor Gutzeit: Kommunale Abwasserpumpwerke. 2. Auflage. Vulkan, Essen, ISBN 3-8027-2843-2.
- Dieter Weismann, Manfred Lohse (Hrsg.): Sulfid-Praxishandbuch der Abwassertechnik; Geruch, Gefahr, Korrosion verhindern und Kosten beherrschen! Vulkan, Essen 2007, ISBN 978-3-8027-2845-7.
- Diana Hummel, Alexandra Lux: Die Rechnung geht nicht auf: Weniger Menschen = niedriger Wasserverbrauch. Rückgang der Bevölkerung fordert Planer von Versorgungssystemen heraus. In: Forschung Frankfurt. 24 (1) (2006), ISSN 0175-0992, S. 60–63.
- Hans-Jürgen Leist: Wasserversorgung in Deutschland – Kritik und Lösungsansätze. (= Hochschulschriften zur Nachhaltigkeit, Band 35). oekom, München 2007, ISBN 978-3-86581-078-6. (zugleich Dissertation an der Universität Hannover 2007 unter dem Titel: Wasserressourcennutzung und Trinkwasserversorgung aus der Sicht eines integrierten Umweltschutzes)
- Becker Büttner Held (Hrsg.): DWA-Themenband Abwasserentsorgung und Energierecht. 2. Auflage. DWA, 2010, ISBN 978-3-941897-40-3.
Weblinks/Quellen
- Literatur von und über Abwasser im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
- Martin Illi: Abwasser. In: Historisches Lexikon der Schweiz.
- Text des Abwasserabgabengesetzes (Deutschland)
- Webseite des Forschungsverbundes netWORKS
- Interessengemeinschaft Dezentrale Abwasser-Behandlung (IDA) (Memento vom 22. Dezember 2014 im Internet Archive)
- Abwasser mit Pumpwerken in Druckleitungen transportieren
- VKU Verband kommunaler Unternehmen e.V.
- Hans-Friedrich Krupp: Wassersparen schafft unangenehme Probleme auf YouTube, 23. Mai 2015 (Video der Dapd Nachrichtenagentur zu den Problemen des sich allgemein verringernden Wasserverbrauchs).
Einzelnachweise
- Fashion is an environmental and social emergency, but can also drive progress towards the Sustainable Development Goals. In: unece.org. 2018, abgerufen am 6. November 2019 (englisch).
- Weltwasserbericht der UN, 2017 http://unesdoc.unesco.org/images/0024/002475/247552ger.pdf
- Abwasserverordnung, Anhang 1, Abschnitt C, Absatz 4.