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Öffentliche Abwasserentsorgung

<p>Das Hauptziel der Abwasserbehandlung ist, Gewässerbelastungen weitgehend zu reduzieren. Dabei fällt Klärschlamm an, der inzwischen zumeist in getrockneter Form thermisch verwertet wird. Die Rückgewinnung und Wiederverwertung von Stoffen wie Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm trägt dazu bei Nährstoffkreisläufe zu schließen.</p><p>Rund 10 Milliarden Kubikmeter Abwasser jährlich</p><p>8.659 öffentliche Kläranlagen haben im Jahr 2022 nach Erhebungen des Statistischen Bundesamtes über 8,33 Milliarden Kubikmeter (Mrd. m³) Abwasser behandelt und anschließend in Oberflächengewässer eingeleitet. Die behandelte Abwassermenge sank damit gegenüber der Erhebung im Jahr 2019 um 0.72 Mrd m³. Diese Abwassermenge setzte sich aus rund 4,82 Mrd. m³ Schmutz-, 1,49 Mrd. m³ Fremd- und 2,02 Mrd m³ Niederschlagswasser zusammen (siehe Tab. „In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge“). Schmutzwasser ist jenes Wasser aus privaten Haushalten sowie aus gewerblichen und industriellen Betrieben, das in die Kanalisation eingeleitet wird. Als Fremdwasser wird jenes Wasser bezeichnet, das nicht gezielt in die Kanalisation eingeleitet wird, also etwa in diese aus dem Boden einsickert.</p><p>Fast 100 Prozent biologisch gereinigt</p><p>Die rund 8.700 Kläranlagen haben im Jahr 2022 rund 99,99 % des Abwassers biologisch und weniger als 0,005 % ausschließlich mechanisch behandelt (siehe Tabelle). In einem Großteil der Anlagen wird Stickstoff in zwei Schritten entfernt.</p><p>Bei einem Großteil des Abwassers erfolgt darüber hinaus die Entfernung von Phosphor. Hierbei werden Phosphat-Ionen entweder durch Zugabe von Salzen ausgefällt oder mit Hilfe von Bakterien ausgetragen und in den Klärschlamm überführt.</p><p>Bei 3,7 % des Abwassers wurde in 2022 zusätzlich eine Elemination von Spurenstoffen durchgeführt. Als weitere zusätzliche Verfahrensstufen kamen Filtration und Desinfektion des Abwassers zur Anwendung.</p><p>Klärschlamm aus öffentlichen Kläranlagen</p><p>Auf Kläranlagen fiel im Jahr 2023 Klärschlamm mit einer Trockenmasse von etwa 1,63 Millionen Tonnen an (siehe <a href="https://www.destatis.de/DE/Themen/Gesellschaft-Umwelt/Umwelt/Wasserwirtschaft/Tabellen/liste-klaerschlammverwertungsart.html">Tabelle Destatis</a>, abgerufen am 31.03.2025).</p><p>Rohstoffquelle Abwasser und Klärschlamm</p><p>Abwasser enthält neben einer Vielzahl von anthropogenen Spurenstoffen auch viele Stoffe, die es lohnt aus dem Abwasser zu recyceln. Dies betrifft vor allem die Rückgewinnung von Nährstoffen. Phosphor ist ein wichtiger Nährstoff in der Pflanzenernährung. Der weltweite Phosphorverbrauch vor allem in Form von Mineraldünger ist in den letzten Jahren deutlich angestiegen an. Deutschland und die EU sind bei mineralischen Phosphatdüngemitteln vollständig von Einfuhren z. B. aus Russland abhängig, während derzeit immer noch phosphatreiche Abfälle und Abwässer meist ohne Nutzung der Nährstoffe entsorgt werden. Deshalb schränkt die 2017 novellierte <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/abfkl_rv_2017/BJNR346510017.html">Klärschlammverordnung</a> ab 2029 die bodenbezogene Klärschlammverwertung gegenüber einer thermischen Vorbehandlung und anschließendem Phosphorrecycling erheblich ein. Gleichzeit wird damit der unerwünschte Eintrag von anthropogenen Spurenstoffen, wie Arzneimittel oder Bioziden, weiter eingeschränkt. Klärschlamm aus großen Kläranlagen und Klärschlamm, welcher die Grenzwerte für eine bodenbezogene Nutzung nicht einhält muss ab einem Phosphor-Gehalt von 20 g/kg Klärschlamm Trockenmasse einer technischen Phosphorrückgewinnung zugeführt werden. Die Rückgewinnung des Nährstoffes Phosphor hilft Stoffkreisläufe im Sinne nachhaltiger Ressourcennutzung und -schonung zu schließen.</p><p>Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm </p><p>Allein das kommunale Abwasser Deutschlands birgt ein jährliches Reservoir von mehr als 70.000 Tonnen (t) Phosphor. Zirka 65.000 t Phosphor finden sich im Klärschlamm wieder. In den letzten Jahren führt Deutschland im Schnitt jährlich mehr als 100.000 t Phosphor in Form von Mineraldüngern ein. Große Anteile kommen hiervon aus Russland. In den letzten Jahren wurden verschiedene Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammasche entwickelt. Das Bundesumweltministerium fördert im Rahmen des Umweltinnovationsprogrammes die großtechnische Umsetzung innovativer Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Erste großtechnische Anlage zur Produktion zur Rückgewinnung von Phosphor – z. B. Herstellung von Phosphorsäure aus Klärschlammasche – werden aktuell umgesetzt.</p>

Untersuchungen zur Optimierung von Planung und Betrieb von Retentionsbodenfiltern

Mit Hilfe eines umfassenden Messprogrammes sollen an der Großanlage Ensheim Vorschläge zur Optimierung des Betriebs, insbesondere bei verschiedenen Belastungszuständen (z.B. Fremdwasser), erarbeitet werden. In ergänzenden Bodensäulenversuchen im Labormaßstab werden die Rückhalteleistungen verschiedener Filtersubstrate bezogen auf unterschiedliche stoffliche Belastungen (Ammonium, CSB) sowie verschiedene Drosseleinstellungen untersucht.

Ermittlung und Eliminierung von Fremdwasser im Einzugsgebiet einer Trinkwassertalsperre (Wiehltalsperre)

Ziele des Projektes waren die langfristige Reduktion des im Einzugsgebiet einer Kläranlage der Gemeinde Reichshof, Oberbergischer Kreis in NRW, zeitweise auftretenden, erhöhten Fremdwasser-Abflusses und die sichere und nachhaltige Herstellung eines bis Geländeoberkante in- und exfiltrationsdichten Schmutzwassersystems im Wasserschutzgebiet. Weiterhin sollten negative Auswirkungen der Sanierungsmaßnahmen, z. B. auf die bestehende Bausubstanz, und eine Verlagerung der Fremdwasserzuflüsse, z. B. auf noch nicht sanierte Anlagenbestandteile der Schmutzwasser-Kanalisation, vermieden werden. Als Lösung wurde ein innovatives Verfahren mit 4 Bausteinen entwickelt. 1. Ganzheitlicher Ansatz und gleiche Kriterien bei der Untersuchung, Sanierungsplanung und Bauumsetzung. - 2. Bau eines durchgängig verschweißten, homogenen Schmutzwasser-Entwässerungs-systems. - 3. Bereitstellen einer alternativen Vorflut für das Fremdwasser. - 4. Wirksamkeitskontrolle durch erneute Fremdwasserbestimmung.

Fremdwasser in der Kanalisation belastet Klärwerke

<p>Etwa ein Viertel des Abwassers, welches zur Behandlung in der Kläranlage ankommt, müsste nicht behandelt werden. Es ist Fremdwasser, das zum Teil in marode Kanäle eindringt und sich mit dem „echten“ Abwasser vermischt. In einem Projekt erforschte ein Expertenkreis den Einfluss auf die Gewässerqualität und die Möglichkeiten, durch Kanalsanierung Abhilfe zu verschaffen.</p><p>Das Kanalnetz in Deutschland weist starke bauliche Mängel auf. Undichtigkeiten können sowohl zur Exfiltration, also dem Austreten von Abwasser aus dem Kanal in den Boden und das Grundwasser, als auch zur Infiltration (Eindringung) von Grund- und Niederschlagswasser in den Kanal führen.</p><p>In einem Projekt im Auftrag des Umweltbundesamtes erforschten Wissenschaftler, Kläranlagen- und Kanalnetzbetreiber nun die Zusammenhänge der Infiltration und stellten Empfehlungen für eine ganzheitliche Betrachtung bei der Kanalsanierung auf.<br><br>Das sogenannte „Fremdwasser“, das in undichte Abwasserkanäle eindringt, kann das Volumen des Schmutzwassers um ein Mehrfaches übersteigen. Undichte Kanäle und Grundstücksentwässerungsleitungen deren eigentliche Aufgabe es ist, behandlungsbedürftiges Abwasser zur Kläranlage zu leiten, wirken damit wie eine Drainage.<br><br>Die Auswirkungen zeigen sich in vielen Facetten. Die Verdünnung des Abwassers verringert die Abbauleistung der Kläranlage und Schadstoffe können vermehrt in die Gewässer gelangen. Die zusätzliche hydraulische Belastung der Kläranlage wirkt sich auch auf die Energie- und Kosteneffizienz der Kläranlage aus, da beispielsweise Pumpen und Hebewerke stärker ausgelastet werden. Auch Entlastungsbauwerke, welche im Mischsystem bei Starkregenereignissen Abwasser vor der Reinigung in der Kläranlage in gewissem Umfang puffern können, werden durch Fremdwasser zusätzlich belastet. Sie füllen sich schneller und müssen das Abwasser häufiger in die Gewässer ableiten und so die Kläranlage durch Mischwasserabschläge entlasten. Auch dadurch gelangt unbehandeltes Schmutzwasser in die Gewässer.<br><br>Durch die Drainagewirkung undichter Kanäle kann sich örtlich ein abgesenkter Grundwasserstand einstellen. Dies birgt Risiken für den Boden, die Bebauung und die Vegetation. So sind beispielsweise Einspülungen von Bodenmaterial in die Kanäle möglich, die zu unterirdischen Hohlräumen führen. Straßeneinbrüche oder Bauwerkssetzungen können die Folge sein. Tiefwurzelnde Pflanzen wie Bäume verlieren ihren natürlichen Grundwasseranschluss. Werden die Kanäle dann flächendeckend saniert, so kann es andererseits&nbsp; zum Anstieg der Grundwasserstände kommen mit der Folge, dass Gebäude und Vegetation wiederum beeinträchtigt werden. Maßnahmen zur Kanalsanierung müssen daher den Kanal nicht nur abdichten, sondern auch die hydraulischen und geographischen Verhältnisse im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Einzugsgebiet#alphabar">Einzugsgebiet</a>⁠ der Kläranlage berücksichtigen.<br><br>Im Projekt untersuchten die Wissenschaftler zudem die Frage, welchen Nutzen eine Kanalsanierung für die Reduktion von Fremdwasser hat und betrachteten die Auswirkungen von Sanierungsmaßnahmen auf die Effizienz (Reinigung und Energie, Kosten) von Kläranlagen, Entlastungsbauwerken und die Grundwasserstände. Auch die Aufwendungen beim Einsatz bestimmter Kanalsanierungstechniken ermittelten sie mit Hilfe des Instrumentes der Ökoeffizienzbewertung anhand konkreter Fallbeispiele.</p><p>Erstmalig wurde darüber hinaus die Entwässerungswirkung von Leitungen und Kanälen auf den örtlichen Wasserhaushalt untersucht (z. B. Absenkung des Grundwasserspiegels durch Drainagewirkung).<br>Daraus ableitend wurden Sanierungsmaßnahmen aufgestellt.</p>

Wasserwirtschaft in Deutschland

In Deutschland ist die Wasserversorgung eine Pflichtaufgabe der öffentlichen Hand. Die Verantwortung und Zuständigkeit liegt bei den Kommunen, die zur Erfüllung dieser Aufgabe verschiedene Organisations- und Rechtsformen nutzen können. Für die Trinkwasserversorgung der Bevölkerung entnahm die öffentliche Wasserversorgung ca. 5,1 Mrd. Kubikmeter Wasser. Dabei sind die Grundwasservorkommen die wichtigste Trinkwasserquelle. In den öffentlichen Kläranlagen wurden gut 10 Mrd. Kubikmeter Abwasser behandelt, nahezu vollständig durch biologische Abwasserbehandlung. Die Abwassermenge setzt sich annähernd zu gleichen Teilen aus Schmutzwasser und Niederschlags- bzw. Fremdwasser zusammen.

Erstellung eines Leitfadens zur Sanierung von Abwasserkanalisation

Die Aufgabenstellung umfasst die Erstellung eines Leitfadens für Kommunen zur Sanierung der Abwasserkanalisation unter ganzheitlicher Betrachtung des Einzugsgebietes und des Gesamtsystems Kanalisation und Kläranlage. Der Leitfaden richtet sich an kommunale und private Abwasserbeseitigungspflichtige, die eine Kanalsanierung planen und gibt ihnen Empfehlungen, die den gesamten Prozess der Kanalinspektion und -Sanierung umfassen. Undichtigkeiten in Kanalsystemen können zum Eindringen von Fremdwasser in die Kanalisation und somit zu einer Mehrbelastung des Abwassernetzes und der Abwasserbehandlungsanlagen führen. Austretendes Abwasser belastet die Umwelt und stellt eine Gefahr für Boden und Grundwasser dar. Der überwiegende Teil der vorgefundenen Kanalschäden wäre aus heutiger Sicht vermeidbar gewesen. Um Abwasseranlagen langfristig betreiben zu können, müssen die Betreiber auf moderne, sowohl risikobasierte als auch zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltungskonzepte setzen. Für Bau, Betrieb, Instandhaltung und Sanierung muss der Kanalnetzbetreiber zum einen über die notwendige Fachkompetenz seines eigenen oder externen Personals verfügen; zum anderen muss ein ausreichender Datenbestand über das Kanalnetz vorliegen. Alle Maßnahmen müssen im Rahmen eines eigenen Abwasserkonzeptes geplant und ausgeführt werden. Dabei sollten die Netzbetreiber auch zusätzliche Aspekte, wie die Mitnutzung ihrer Infrastrukturanlage durch Wärmegewinnung aus Abwasser oder Kabelverlegung im Kanal und Notwendigkeiten des Überflutungsschutzes betrachten. Für ein nachhaltiges Planen, Bauen und Betreiben ist Voraussetzung, dass bereits bei Auswertung und Erstellung eines Sanierungskonzeptes, Ausschreibung und Vergabe qualitätssichernde Maßnahmen berücksichtigt werden. Eine fachkompetente Überwachung und Ausführung der Baumaßnahmen trägt dazu bei, die zur Verfügung stehenden Ressourcen effizient und umweltgerecht einzusetzen und somit Bauwerke und Anlagen langfristig zu nutzen. Um die Akzeptanz von Sanierungsmaßnahmen am Kanalnetz zu verbessern, ist es sinnvoll, über eine breit gefächerte Öffentlichkeitsarbeit den Bürger zu beteiligen und gegebenenfalls bei notwendigen Maßnahmen an der Grundstücksentwässerung den Eigentümer zu unterstützen. Quelle: Forschungsbericht

Erstellen eines Leitfadens zur Sanierung von Abwasserkanalisationen

Die Aufgabenstellung umfasst die Erstellung eines Leitfadens für Kommunen zur Sanierung der Abwasserkanalisation unter ganzheitlicher Betrachtung des Einzugsgebietes und des Gesamtsystems Kanalisation und Kläranlage. Der Leitfaden richtet sich an kommunale und private Abwasserbeseitigungspflichtige, die eine Kanalsanierung planen und gibt ihnen Empfehlungen, die den gesamten Prozess der Kanalinspektion und -Sanierung umfassen. Undichtigkeiten in Kanalsystemen können zum Eindringen von Fremdwasser in die Kanalisation und somit zu einer Mehrbelastung des Abwassernetzes und der Abwasserbehandlungsanlagen führen. Austretendes Abwasser belastet die Umwelt und stellt eine Gefahr für Boden und Grundwasser dar. Der überwiegende Teil der vorgefundenen Kanalschäden wäre aus heutiger Sicht vermeidbar gewesen. Um Abwasseranlagen langfristig betreiben zu können, müssen die Betreiber auf moderne, sowohl risikobasierte als auch zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltungskonzepte setzen. Für Bau, Betrieb, Instandhaltung und Sanierung muss der Kanalnetzbetreiber zum einen über die notwendige Fachkompetenz seines eigenen oder externen Personals verfügen; zum anderen muss ein ausreichender Datenbestand über das Kanalnetz vorliegen. Alle Maßnahmen müssen im Rahmen eines eigenen Abwasserkonzeptes geplant und ausgeführt werden. Dabei sollten die Netzbetreiber auch zusätzliche Aspekte, wie die Mitnutzung ihrer Infrastrukturanlage durch Wärmegewinnung aus Abwasser oder Kabelverlegung im Kanal und Notwendigkeiten des Überflutungsschutzes betrachten. Für ein nachhaltiges Planen, Bauen und Betreiben ist Voraussetzung, dass bereits bei Auswertung und Erstellung eines Sanierungskonzeptes, Ausschreibung und Vergabe qualitätssichernde Maßnahmen berücksichtigt werden. Eine fachkompetente Überwachung und Ausführung der Baumaßnahmen trägt dazu bei, die zur Verfügung stehenden Ressourcen effizient und umweltgerecht einzusetzen und somit Bauwerke und Anlagen langfristig zu nutzen. Um die Akzeptanz von Sanierungsmaßnahmen am Kanalnetz zu verbessern, ist es sinnvoll, über eine breit gefächerte Öffentlichkeitsarbeit den Bürger zu beteiligen und gegebenenfalls bei notwendigen Maßnahmen an der Grundstücksentwässerung den Eigentümer zu unterstützen. Quelle: Forschungsbericht

Fremdwassersanierung eines Trennsystems in Simmerath-Lammersdorf unter Einbeziehung der Anschlusskanäle und Grundleitungen - Phasen I und II

Anlass: Der Ortsteil liegt im Trinkwassereinzugsgebiet und wird im Trennsystem entwässert. Die Schmutzwasserkanäle leiteten insbesondere bei Regenwetter einen hohen Fremdwasseranteil ab. Dadurch kam es zum Einstau im Netz sowie teilweise zur Entlastung in den Bach, der in die Talsperre fließt. Die Gemeinde war bereits seit über 10 Jahren tätig: Untersuchen/Sanieren des gemeindlichen Kanalnetzes und Beseitigen der Fehlanschlüsse. Dies verbesserte das Fremdwasserproblem nur unwesentlich. Vermutet wurde ein Eindringen des Fremdwassers in das Kanalsystem von den Grundstücken, z. B. über undichte Anschlusskanäle und Grundleitungen sowie Drainagen. Phasen: Phase I: Zustandserfassung der Anschlusskanäle und Grundleitungen im Schmutzwassernetz durch TV-Inspektion und Dichtheitsprüfungen, Zustandsbewertung sowie Erstellen eines Sanierungskonzeptes und einer Grundstücksdatenbank. Phase II: Umsetzung des Sanierungskonzeptes für öffentliche und private Kanalnetze, Wirksamkeitskontrollen. Ziele: Ziel 1: dauerhafte Fremdwasserreduzierung durch Umsetzung des ganzheitlichen Sanierungskonzeptes für die öffentlichen Kanäle und alle privaten Anschlusskanäle und Grundleitungen. Dabei wurde die Gemeinde federführend tätig (Ausschreibung, Beauftragung, Überwachung, Abrechnung mit Grundstückseigentümern). Ziel 2: Dokumentation, dass die Umsetzung eines ganzheitlichen Konzeptes auch in kleineren Kommunen möglich ist. Die Umsetzung ganzheitlicher und nachhaltiger Konzepte ist personell, finanziell, technisch aufwändig. Sie setzt eine intensive und überzeugende Öffentlichkeitsarbeit, laufende Beratung der Bürger und Ansprechbarkeit der Projektbeteiligten voraus. Ziel 3: Auswertung und Aufbereitung des Prozesses zur Wirksamkeitsüberprüfung. Durch detailliertes Dokumentieren, Auswerten und Zusammenstellen der Prozessschritte können Gemeinde/Wasserbehörden die Wirksamkeit verfolgen. Ergebnisse. Phase I: Die öffentliche Kanalisation ist in gutem Zustand. Vereinzelte Schäden wurden mit Schlauchinlinern, Part-Linern und Hutprofilen saniert. Innerhalb der privaten erdverlegten Kanalisation wurden vielfach sichtbare Schäden oder der Anschluss von Drainagen festgestellt. Phase II: Eine Fremdwassereliminierung ist nur erreichbar, wenn sämtliche Leitungen und Schächte dicht sind. Nur mit intensiver Öffentlichkeitsarbeit ist eine hohe Beteiligung der Grundstückseigentümer (89,8 Prozent) zu erreichen. Die Grundstückseigentümer, die sich nicht hat der Gemeinschaftsmaßnahme beteiligt haben, mussten sämtliche Arbeiten (Angebotsanfragen, Sanierung und Nachweis der Dichtheit) eigenverantwortlich durchführen. Diese Grundstücke haben keine Förderung erhalten. Alle Grundstückseigentümer mussten einen vollständigen Dichtheitsnachweis für das gesamte Schmutzwasserleitungsnetz vorlegen. Vorgehensweise und Ergebnisse sind für andere Kommunen bei der Lösung der Fremdwasserprobleme nutzbar.

Optimierung der vorhandenen biologischen Abwasseranlage

Bis zum Zeitpunkt der Überleitung der anfallenden Abwässer der KSG Leiterplatten GmbH in das Kanalnetz des Zweckverbandes Wasserwerke Westerzgebirge muss die vorhandene biologische Abwasserreinigung aufrecht erhalten bleiben. Im Rahmen des Projektes erfolgten Untersuchungen hinsichtlich der Reinigungsleistung und der Schlammeigenschaften. Dabei wurden zum einen verschiedene Belebtschlämme zum Animpfungen der Belebungsanlage und zum anderen die Auswirkungen einer Fremdwasserreduzierung untersucht. Darüber hinaus erfolgten Untersuchungen verschiedener Strategien zur Überbrückung einer Betriebsruhe und deren Einfluss auf die biologische Abwasserreinigung.

Bewertung von Flussgebieten

In dem Projekt sollen Flusseinzugsgebiete von der Quelle bis zur Mündung unter anderem anhand der folgenden Einflussfaktoren, aufbauend auf den fünf Säulen der Siedlungswasserwirtschaft (Sicherheit, Kundenservice, Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit, Qualität) bewertet werden, so dass diese deutschland-/ und europaweit verglichen werden können: - Gewässergüte (Qualitätsziele, u. a. Selbstreinigungsfähigkeit) - Gewässerstrukturgüte (Morphologie des Gewässers u. a.) - Risiko (Hochwasser, Überschwemmungsgebiete) - Sicherheit (auch: Nachhaltigkeit), beinhaltet u. a. Grundwasserhaushalt, Natur insgesamt, Vernässung der Gebäude und somit Fremdwasser - Freizeit und Erholung (Angebote, Potenziale) - Siedlungsentwicklung - Klima (bspw. Bayern: 'Klimafaktor'), u. a. zur Berücksichtigung des CO2-Ausstoßes - sozioökonomische Rahmenbedingungen, z. B. aufbauend auf der wirtschaftlichen Analyse gemäß WRRL - Beurteilung der 'Unverhältnismäßigkeit' der Kosten möglicher Maßnahmenbündel.

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