Optimierung von temporären Kläranlagen am Beispiel der Wiederherstellung der Abwasserbewirtschaftung im Ahrtal nach der Hochwasserkatastrophe im Juli 2021.
Wetterbedingte Extremwetterereignisse nehmen durch den Klimawandel in vielen Regionen an Intensität und Häufigkeit zu. Auch in Deutschland entstanden in den zurückliegenden Jahren immer wieder verheerende Schäden durch Extremwetterereignisse wie beispielsweise Starkregen oder Dauerregen. Als Beispiele hierfür können das Elbehochwasser 2002 und die Flutkatastrophe im Ahrtal 2021 genannt werden.
Das Einzugsgebiet der Ahr und die Talform eines Sohlenkerbtals begünstigten die Flutkatastrophe in ihrem Ausmaß.
Durch Starkregen kam es zu Überschwemmungen, Sturzfluten, Rückstau in der Kanalisation und zu Bodenerosionen. Damit einher gingen Personen- und Sachschäden sowie Schäden an Straßen und sonstiger Infrastruktur.
Zu den Infrastrukturschäden nach der Flut im Ahrtal zählt auch die Zerstörung zahlreicher Verbindungssammler, die das Schmutzwasser zur Kläranlage gebracht haben. Die Kläranlagen im Ahreinzugsgebiet sind ebenfalls stark von der Flut betroffen. Die zur Verbandsgemeinde Altenahr gehörenden Kläranlagen Mittelahr und Mayschoß wurden so massiv zerstört, dass ein Wiederaufbau, insbesondere durch den zukünftig erforderlichen Hochwasserschutz nicht als sinnvoll erachtet wird. Die beiden Kläranlagen Dümpelfeld und Sinzig können nach Instandsetzungsmaßnahmen das anfallende Abwasser zumindest einer Grundreinigung zuführen.
Um das anfallende Abwasser während des Wiederaufbaus zu reinigen, wurden an 6 Standorten in der Verbandsgemeinde Altenahr Übergangskläranlagen errichtet. Als Standorte wurden die Ortschaften gewählt, bei denen die Verbindungssammler nicht kurz oder mittelfristig repariert werden konnten. Zu den Standorten zählen die Orte Hönningen, Ahrbrück, Pützfeld, Kreuzberg, Altenahr und Mayschoß. Drei der errichteten Übergangskläranlagen stammen von kommerziellen Anbietern, die weiteren drei wurden vom Deutschen Roten Kreuz zur Verfügung gestellt.
Die Übergangskläranlagen wurden auf Basis der Einwohnerzahlen aus dem Jahr 2020 und dem jeweiligen Trockenwetterzufluss bemessen. Als mögliche Abwasserreinigungsverfahren wurden Teichkläranlagen, Festbettreaktoren, SBR-Anlagen und Belebungsanlagen bei der Auswahl der Übergangskläranlagen näher untersucht.
Vor der Flutkatastrophe kam es in Deutschland nicht zu einem Einsatz von temporären Kläranlagen. Neben dem Einsatz in der Hochwasser- bzw. Katastrophenhilfe ergibt sich für temporäre Kläranlagen ein weiteres Einsatzgebiet. Als Beispiel hierfür ist die Kläranlage Karbachtal, bei Monreal, in der Verbandsgemeinde Vordereifel zu nennen. Die Kläranlage wurde mit einer temporären Kläranlage ertüchtigt, bis der Umbau der bestehenden Teichkläranlage zu einer technischen Kläranlage abgeschlossen ist.
Eine Auswertung der vorliegenden Betriebstagebuchdaten zeigt, dass das anfallende Abwasser weitgehend gereinigt werden kann. Ein Kurzinterview des Betriebspersonals zeigte, dass im Einzugsgebiet der Übergangskläranlagen an der Ahr noch viel Fremdwasser in die Kanalisation einströmt. Zusätzlich wurden im Rahmen des Interviews noch der Betriebsaufwand der Kläranlagen sowie die durchgeführten bzw. zukünftig anstehende Optimierungen erfasst. Hierbei zeigt sich, dass am meisten Optimierungspotenzial bei den Wellblech-Rundbehältern besteht.
Auffällig ist, dass bei einem höheren TS-Gehalt nicht ausreichend Sauerstoff durch zunächst installierte Oberflächenbelüfter in die Becken der Standorte Hönningen, Altenahr und Mayschoß eingetragen werden kann. Das Problem am Standort Mayschoß konnte durch einen Umbau auf Druckbelüftung behoben werden. Perspektivisch soll der Standort Altenahr folgen.
Ein weiteres Problem stellt die Probenahme dar, da diese laut Betriebspersonal besonders bei den Kläranlagen aufwendiger ist, die das Abwasser mittels SBR-Verfahren reinigen. Die Probenahme im Ablauf zur Ermittlung der Parameter BSB5, CSB, Nges und Pges kann nur bei Klarwasserabzug erfolgen. Zeitversetzt erfolgt die Probenahme zur Ermittlung des Belebtschlammvolumens und des TS-Gehalts. Die hierfür notwendige Probe wird bei Vollfüllung des Beckens entnommen.
Außerdem zeigte sich, dass die Kläranlagen durch einen Rechen im Zulauf effektiver betrieben werden können.
Neben der Möglichkeit die Übergangskläranlage als SBR-Anlage zu betreiben, besteht die Möglichkeit die Anlage als kontinuierliche Durchlaufanlage zu betreiben. Eine Bemessung mit dem Regelwerk DWA-A 131 ergibt, dass das Nachklärbecken durch die erforderliche Oberflächenbeschickung einen kleineren Radius besitzen sollte als das Belebungsbecken.
Ein Telefonat mit einem Behälterhersteller zeigt, dass der Radius nahezu flexibel angepasst werden kann an die geforderte Geometrie.
Die zurückliegenden Ereignisse zeigen, dass der Einsatz von temporären Kläranlagen perspektivisch an Bedeutung gewinnen wird, sowohl bei der Katastrophenhilfe als auch bei der Ertüchtigung von Kläranlagen.
Übergangskläranlagen der 6 Standorte im Ahrtal