Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bewachsene Bodenfilter, auch als Pflanzenkl\u00e4ranlagen bezeichnet, sind mit Helophyten besetzte Feuchtgebiete, denen Abwasser intermittierend ober- oder unterirdisch zugef\u00fchrt wird. Die Abwasserreinigung basiert auf einem Zusammenwirken von Pflanze, Boden und Abwasser und ist durch ein komple-xes System physikalischer, chemischer und biologischer Vorg\u00e4nge gekennzeichnet. Die Pflanzen sind nicht Tr\u00e4ger des Reinigungsprozesses, sie f\u00f6rdern milieuabh\u00e4ngige Vorg\u00e4nge, die f\u00fcr die Abwasserreinigung in der Pflanzenkl\u00e4ranlage \u00e4u\u00dferst wichtig sind. Bewachsene Bodenfilter sind aufgrund langj\u00e4hriger Untersuchungen zur Verminderung chemischer Abwasserinhaltsstoffe geeignet. F\u00fcr die Beurteilung des seuchenhygienischen Risikos fehlen demgegen\u00fcber Untersuchungen zur Elimination von im Abwasser auftretenden Krankheitserregern (fakultativ pathogene Bakterien, Viren, Parasiten).<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Verbundprojekt Bewachsene Bodenfilter als Verfahren der Biotechnologie wurden im Zeitraum von 1999 bis 2002 unter Praxisbedingungen mikrobiologische Untersuchungen im Zu- und Ablauf Bewachsener Bodenfilter in den Anlagen Wiedersberg, Ettenb\u00fcttel und See, die \u00fcberwiegend mit h\u00e4uslichem Abwasser beschickt werden, durchgef\u00fchrt. Die Anlagen unterscheiden sich hinsichtlich des Anlagenbetriebs (Standort, Vor- und Nachkl\u00e4rung, Bauform, Betriebsweise, hydraulische Verh\u00e4ltnisse und Belastung) und variabler Einfl\u00fcsse (Konzentration der Zulaufwerte, Niederschlagsverh\u00e4ltnisse, Abwassertemperatur).
\n\u00b7\tAnlage Wiedersberg: Mehrkammergrube \u00e0 Vertikal- und Horizontalfilter (Hauptreinigung) \u00e0 Vorfluter
\n\u00b7\tAnlage Ettenb\u00fcttel: 2 hintereinander geschaltete Abwasserteiche \u00e0 Vertikalfilter (Nachreinigung) \u00e0 Vorfluter
\n\u00b7\tAnlage See: Mehrkammergrube \u00e0 2 hintereinander geschaltete Horizontalfilter (Hauptreinigung) \u00e0 Versickerung
\nZur Untersuchung wurden die in der Trinkwasserhygiene bew\u00e4hrten Indikatoren Koloniezahl, E. coli, coliforme Bakterien, Enterokokken und Coliphagen und als potenziell pathogene Mikroorganismen bzw. Krankheitserreger Campylobacter\/Arcobacter, Clostridium perfringens, Salmonellen, Yersinien, enteropathogene E. coli (E. coli O 157), Cryptosporidien-Oozysten und Giardien-Zysten genutzt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Mikrobiologische Befunde
\n\u00b7 Gro\u00dfe Schwankungsbreite
\nDie Konzentrationen der Indikatororganismen und Krankheitserreger streuten an den einzelnen Probe-nahmestellen der Anlagen um 2 bis 3 Zehnerpotenzen um die Mittelwerte. Die Schwankungen im Tagesgang betrugen dagegen 1 bis 2 Zehnerpotenzen.
\n\u00b7 Zul\u00e4ufe
\nIn den Zul\u00e4ufen der untersuchten Bodenfilter lagen die Konzentrationen im Mittel f\u00fcr E. coli\/coliforme Bakterien zwischen 106\/100 ml und 107\/100 ml und f\u00fcr Enterokokken sowie Coliphagen zwischen 105\/100 ml und 106\/100 ml. Die Mittelwerte f\u00fcr Campylobacter\/Arcobacter entsprachen denen f\u00fcr Enterokokken, f\u00fcr Clostridium perfringens betrugen sie 103\/100 ml bis 104\/100 ml. Parasitendauerformen ka-men in geringeren Konzentrationen vor. Sporadisch traten Salmonellen und pathogene Biovare von Yer-sinia enterocolitica auf, pathogene E. coli ( E. coli O157) wurden dagegen nicht nachgewiesen.
\n\u00b7 Eliminationsleistung
\nBei hohen Konzentrationen im Zulauf (105\/100 ml bis 106\/100 ml) wurden nach der Passage im ersten Bodenfilter bei gleichm\u00e4\u00dfigen Betriebsverh\u00e4ltnissen hohe Eliminationsraten f\u00fcr E. coli, coliforme Bakte-rien, Enterokokken und Campylobacter\/Arcobacter beobachtet. Lagen die Konzentrationen unter 103\/100 ml, wurden demgegen\u00fcber keine Eliminationen festgestellt. Die Elimination f\u00fcr E. coli, coliforme Bakterien, Enterokokken und Campylobacter\/Arcobacter betrug im Mittel 1,5 bis 2,5 Zehnerpotenzen pro Bodenfilter, sie erreichte im Einzelfall auch bis zu 5 Zehnerpotenzen. F\u00fcr Giardien-Zysten, Cryptosporidien-Oozysten und Clostridium perfringens ergaben sich bez\u00fcglich der Elimination gleiche Tendenzen. Coliphagen und Parasitendauerformen wurden in den Abl\u00e4ufen der Anlagen nur in geringen Konzentrationen, Salmonellen und pathogene Yersinien wurden demgegen\u00fcber nicht nachgewiesen. Faktoren, die die Elimination beeinflussen
\n\u00b7 Meteorologische Faktoren
\nBei starken Niederschlagsereignissen bzw. Fremdwasserzufl\u00fcssen wurde die Konzentration der Mikroorganismen stark verd\u00fcnnt. Dies f\u00fchrte zu geringeren Eliminationswerten und damit Leistungseinbu\u00dfen bei Bewachsenen Bodenfiltern. H\u00f6here Abwassertemperaturen beg\u00fcnstigen im Vergleich Sommer- versus Winter-Betrieb die Eliminationsleistung um ca. eine Zehnerpotenz, sofern nicht andere Bedingungen (z. B. Mikroorganismenkonzentrationen, hydraulische Be(\u00dcber)lastung) den Jahresgang \u00fcberpr\u00e4gen.
\n\u00b7 Anlagenbedingte\/technische Faktoren
\nDie hydraulische Belastung beeinflusste die Elimination der Mikroorganismen nachweislich. Bei mittleren Konzentrationen im Zulauf (105\/100 ml – 106\/100 ml) nahmen die Eliminationswerte deutlich ab, wenn die durchschnittlichen Beschickungsh\u00f6hen von 80 mm\/d (Hauptreinigung in Wiedersberg) und 120 mm\/d (Nachreinigung in Ettenb\u00fcttel) mehrt\u00e4gig deutlich \u00fcberschritten wurden. Ein kurzt\u00e4giger Intervallbetrieb mit hydraulischen Spitzen bis zu 250 mm\/d hatte dagegen keinen Einfluss auf das mikrobiologische Leistungsbild. Bei sehr hohen Zulaufkonzentrationen (> 107\/100 ml) wurden trotz hoher Beschickungsmengen (290 mm\/d) auch hohe Eliminationswerte erreicht (104\/100 ml). Ein Einfluss der R\u00fcckf\u00fchrung von im Vertikalfilter behandeltem Abwasser in die Vorkl\u00e4rung (Verbesserung der Denitrifikation) auf die mikrobiologische Eliminationsleistung konnte nicht belegt werden. Mehrstufige Bodenfilter f\u00fchrten insgesamt zu hohen Eliminationen (3 bis 5 Zehnerpotenzen). Im Vergleich dazu erreichten einstufige Bodenfilter mit 1,5 bis 2,5 Zehnerpotenzen geringere Eliminationsraten. Die mittleren Eliminationsleistungen f\u00fcr Vertikal- und Horizontalfilter lagen \u00fcberwiegend bei 1,5 bis 2 Zehnerpotenzen und entsprachen den Ergebnissen bisheriger Untersuchungen. Geringere Elimination (0,5 bis 1 Zehnerpotenzen) und h\u00f6here Elimination (2,5 Zehnerpotenzen) sind abh\u00e4ngig von der H\u00f6he der mikrobiellen Belastung im Zulauf. Unterschiede zur Eliminationsleistung zwischen Vertikal- und Horizontalfilter wurden nicht festgestellt. St\u00f6-rungen in der Betriebsf\u00fchrung (Verstopfung, Einfrieren von Zulaufeinrichtungen) f\u00fchrten durch hydraulische Kurzschl\u00fcsse unter Umgehung der Bodenfiltration bis zum Zusammenbruch der Eliminationsleistung. Im Regelbetrieb wurden bei mehrstufigen Anlagen die Anforderungen der Bew\u00e4sserungswasser-, Beregnungswasser- und EU-Badegew\u00e4sserrichtlinie eingehalten, bei einstufigen Anlagen gelingt dies nur teilweise.
\nAnforderungen an die mikrobiologische \u00dcberwachung
\n\u00b7 Im Regelbetrieb empfiehlt sich zur Feststellung der mikrobiologischen Belastung eine Mehrfachbeprobung an 1 bis 2 Tagen, die f\u00fcr ausgew\u00e4hlte Sommer- und Wintertage repr\u00e4sentativ sind. Dabei sind im Wesentlichen die Zu- und Abl\u00e4ufe der einzelnen Bodenfilter zu untersuchen, um die Gesamtanlage in Hinblick auf das mikrobiologische Eliminationspotenzial beurteilen zu k\u00f6nnen.
\n\u00b7 Differenzierte Betriebsverh\u00e4ltnisse (u. a. Forschungsanlagen, modellhafte Untersuchungen) erfordern einen wesentlich h\u00f6heren, auf Messkampagnen ausgerichteten Probenahmerhythmus.
\n\u00b7 Auf Grund des \u00e4hnlichen Verhaltens der untersuchten Spezies im Hinblick auf die Eliminationen k\u00f6nnen weitere mikrobiologische Untersuchungen auf wenige Parameter (Indikatoren) ausgerichtet werden. Zur Leistungsbeurteilung verschiedener Anlagenstufen kann ein Einzelparameter herangezogen werden. Der Anlagenablauf ist mit den Parametern zu untersuchen, die f\u00fcr eine nutzungsorientierte hygienische Einstufung erforderlich sind. Zum seuchenhygienischen Unbedenklichkeitsnachweis besonders in Badegew\u00e4ssern oder Trinkwassereinzugsgebieten sollten zus\u00e4tzlich die Anlagenabl\u00e4ufe auch auf Krankheitserreger untersucht werden.
\n\u00b7 Als \u00dcberwachungsparameter zur Beurteilung der mikrobiologischen Elimination der einzelnen Anlagenbauteile wird der Parameter E. coli vorgeschlagen. Dies ist aus arbeitstechnischen und finanziellen Erw\u00e4gungen sinnvoll.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
\u00b7\tTeilnahme am Pressegespr\u00e4ch zur Vorstellung des Verbundprojekts Bewachsene Bodenfilter und Erarbeitung einer Presseinformation Bisherige Erfahrungen mit Bewachsenen Bodenfiltern, Hannover, M\u00e4rz 1999.
\n\u00b7\tBearbeitung des Abschnitts Hygiene und mikrobiologische Untersuchungen f\u00fcr die Homepage Bewachsene Bodenfilter, Mai 2000.
\n\u00b7\tDiehl, K., Hagendorf, U.: Mikrobiologische Anforderungen zur seuchenhygienischen Bewertung bei der Abwasserbehandlung durch Bewachsene Bodenfilter. Vortrag und Ver\u00f6ffentlichung bei Tagung Stand der Technik und Innovationen f\u00fcr die Praxis bei Bewachsenen Bodenfiltern, Celle, September 2000.
\n\u00b7\tHagendorf, U., Diehl, K., Feuerpfeil, I., Hummel, A., Szewzyk, R.: Retention of microbiological Organisms in Constructed Wetlands. 7th International Conference on Wetland Systems for Water Polution Control, Vol II, 391 – 398, University of Florida, Lake Buena Vista, Florida.
\n\u00b7\tHagendorf, U., Diehl, K. (2001): Keimelimination in Bewachsenen Bodenfiltern. Wasser & Boden, 53 (3): 16?18.
\n\u00b7\tDiehl, K., Hagendorf, U., Feuerpfeil, I., Hummel, A., Szewzyk, R.: Mikrobiologische Untersuchungen zur seuchenhygienischen Bewertung naturnaher Abwasserbehandlungsanlagen. Posterausstellung TerraTec Leipzig, M\u00e4rz 2001.
\n\u00b7\tHagendorf, U.: Mikrobiologische Untersuchungen im Abwasser von Pflanzenkl\u00e4ranlagen, Erfahrungsaustausch Pflanzenkl\u00e4ranlagen der ATV. Mai 2001.
\n\u00b7\tDiehl, K., Hagendorf, U.: Naturnahe Abwasserbehandlungsanlagen – Mikrobiologische Untersuchungen im Abwasser von Bewachsenen Bodenfiltern. Internationales Seminar St. Marienthal, Juni 2001.
\n\u00b7\tHagendorf, U., Bartocha, W., Diehl, K., Feuerpfeil, I., Hummel, A., Lopez-Pila, J., Szewzyk, R.: Mikrobiologische Untersuchungen zu seuchenhygienischen Bewertung naturnaher Abwasserbehandlungsanlagen. WaBoLu-Hefte 3\/02, Umweltbundesamt.
\n\u00b7\tHagendorf, U., Diehl, K., Feuerpfeil, I., Hummel, A., Lopez-Pila, J., Szewzyk, R. (2002): Bewachsene Bodenfilter und ihre seuchenhygienische Bewertung. UMID 4\/2002.
\n\u00b7\tHagendorf, U. (2003): Naturnahe Abwasserbehandlungsanlagen (Bewachsene Bodenfilter). Umwelt 1\/2003, 54-55.
\n\u00b7\tFehr, G., Geller, G., Goetz, D., Hagendorf, U., Kunst, S., Rustige, H., Welker, B.: Bewachsene Bodenfilter als Verfahren der Biotechnologie. UBA-Texte 05\/2003, Umweltbundesamt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bewachsene Bodenfilter bieten bei sachgerechter Dimensionierung und ausgewogener Betriebsf\u00fchrung einschlie\u00dflich planm\u00e4\u00dfiger Pflege- und Wartungsarbeiten hohe Eliminationsleistungen f\u00fcr Mikroorganismen. Insgesamt ist festzustellen, dass die mikrobiologischen Eliminationsleistungen Bewachsener Bodenfilter die klassischer Belebungsanlagen deutlich \u00fcbertreffen. Aus gesundheitlichen Vorsorgegr\u00fcnden ist die mikrobiologische \u00dcberwachung im Ablauf Bewachsener Bodenfiltern geboten, da die Einlei-tung der Abl\u00e4ufe Bewachsener Bodenfiltern h\u00e4ufig in hydraulisch leistungsschwache und \u00f6kologisch oder umwelthygienisch belastungsempfindliche Vorfluter (Bachoberl\u00e4ufe), in stehende Gew\u00e4sser einschlie\u00dflich Trinkwassertalsperren und Badegew\u00e4sser oder die Versickerung in Boden und Grundwasser erfolgt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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