Uni-Bayreuth

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Untersuchung der Reinigungsleistung der ungesättigten Bodenzone bei dezentraler Abwasserversickerung anhand physikalischer und numerischer Modelle

Issa Hasan1, Thomas Fichtner1, Peter-Wolfgang Gräber1
1 Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten, TU-Dresden

O 3.4 in Von der Atmosphäre zum Grundwasser - die Hydrologie der vadosen Zone

29.05.2014, 11:20-11:40, H19, NW II

Entsprechend der EU-Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) müssen bis 2015 alle EU-Mitgliedsstaaten einen guten ökologischen und chemischen Zustand aller Gewässer erreichen. Ein erheblicher Teil der Belastung von Grund- und Oberflächengewässern wird momentan durch kommunale Abwässer verursacht. Da in Deutschland nur etwa 96% (BMU, 2013) der Haushalte an eine zentrale öffentliche Abwasserentsorgung angeschlossen sind, bieten sich dezentrale Kleinkläranlagen als alternatives und effektives Verfahren für die dezentrale Abwasserentsorgung an. Ein Großteil der Grundstücke besitzen keinen Anschluss an einen Vorfluter In diesem Fall besteht einzig die Möglichkeit der Versickerung des geklärten Abwassers in die ungesättigte Bodenzone. Dadurch wird außerdem der nachhaltigen Störung der lokalen Grundwasserbilanz durch die Ableitung des gereinigten Abwassers entgegengewirkt. Durch die dezentralen Anlagen kann die natürliche Grundwasserbilanz erhalten bleiben und eine kontrollierte Grundwasserneubildung gesichert werden.

Um die Auswirkungen der Infiltration von gereinigtem Abwasser aus dezentralen Kleinkläranlagen auf das Grundwasser zu untersuchen, erfolgte deshalb in Laborsäulenversuchen die Ermittlung der Versickerungs- und Reinigungsleistung der ungesättigten Bodenzone.  Es wurden Experimente mit drei verschiedenen Bodenarten (Grobsand B4, mittel schluffiger Sand B5, schwach schluffiger Sand B3) durchgeführt. Parallel dazu erfolgte die Simulation der geohydraulischen und chemischen Prozesse im ungesättigten Bodenbereich mit Hilfe des Programmes PCSiWaPro® (entwickelt an der TU-Dresden, Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten). Nach den Angaben von Geometrie, Bodenparametern und geohydraulischen Randbedingungen sowie der zeitabhängigen Randbedingungen wurden 2D-Modelle  der Laborsäulen aufgebaut. Für den Vergleich zwischen gemessenen und berechneten Werten wurden in jedem Modell zwei Beobachtungspunkte integriert. Diese befanden sich äquivalent an den Positionen, an denen in den Laborsäulen Tensiometer installiert waren.

Die Simulationsergebnisse der Säulenversuche zeigten eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und mittels PCSiWaPro® berechneten Werten des Wasser- und Stoffhaushaltes (Druckhöhe, Abfluss und Stoffkonzentration).

Die im Rahmen dieser Studie ermittelten Ergebnisse zum Chemismus konnten belegen, dass schwach bis mittel schluffige Böden, unter gewissen Randbedingungen, für die Nachklärung des mittels Kleinkläranlagen vollbiologisch gereinigten Abwassers geeignet sind. Der Abbau der noch im Ablauf der Kleinkläranlagen vorhandenen Abwasserinhaltsstoffe erfolgte in diesen Böden nahezu vollständig. Grund für die ausbleibende Reduzierung der Abwasserinhaltsstoffe in einer weiteren Säule war ein stark absinkender pH-Wert aufgrund geringer Pufferkapazität des Bodens sowie die hohe hydraulische Leitfähigkeit.

Abbildung 1. Schematische Darstellung des untersuchten Modells am Beispiel von Versickerung des durch Kleinkläranlagen gereinigten Abwassers
Abbildung 1. Schematische Darstellung des untersuchten Modells am Beispiel von Versickerung des durch Kleinkläranlagen gereinigten Abwassers



  • EU-Wasserrahmenrichtlinien (2000/60/EG/ L 327/3)
  • Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013). http://www.bmu.de/themen/wasser-abfall-boden/ binnengewaesser/abwasser/
  • Gräber, P-W., et al. SiWaPro DSS - Beratungssystem zur Simulation von Prozessen der unterirdischen Zonen  [Buchabschnitt] // Simulation in Umwelt- und Geowissenschaften / Buchverf. Wittmann Jochen und Müller Mike / Hrsg. Müller Mike. - Leipzig : Shaker Verlag, 2006. - ISBN 3-8322-5132-4.


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Letzte Änderung 28.10.2013