Hangverrieselungsverfahren

(overland flow) Die Hangverrieselung ist eine Methode zur Verrieselung von Abwasser, bei der eine Hangneigung genutzt wird. Sie wird weltweit seit bereits vor der Industrialisierung zur Abwasserreinigung (zur Reinigung häuslicher und industrieller Abwässer) eingesetzt. Abwasser wird am Scheitel einer geneigten, mit wassertoleranten Gräsern bewachsenen Fläche verteilt, durchrieselt die Grasmatte oberflächlich und wird dabei mechanisch (durch den Boden) und biologisch (durch die Pflanzen und Mikroorganismen) gereinigt. Der Fluss endet in einem Sammelgraben am Fuß der Rieselfläche. Die Versickerung in den Untergrund wird durch eine Dichtungsschicht minimiert, die unterhalb des bewachsenen Bodens eingebaut ist.

Die Phänomene auf der Verrieselungsfläche werden durch Mechanismen wie Sedimentation, Filtration, Adsorption und Fällung sowie biologischer Abbau und aerobe Kompostierung bewirkt. Die hydraulische Beschickungsrate und die Länge der Sickerstrecke sind die wichtigsten Dimensionierungsgrößen. Eine intermittierende Beschickung mit zwischenzeitlichen Beschickungspausen zum Drainieren der Bodenporen ist notwendig, um den Grasbewuchs und damit die Stabilität der Verrieselungsfläche gegenüber erosiven Kräften langfristig zu erhalten.

Wie bei den technischen Abwasserbehandlungsverfahren wird die Reinigung im wesentlichen durch die beiden Verfahrensschritte Abtrennung der nicht gelösten Bestandteile und biologischer Abbau der gelösten Bestandteile erreicht. Feststoffe des Abwassers sedimentieren auf der Fläche oder werden durch die Grasmatte wie in einem Filter zurückgehalten. Sie akkumulieren auf der Fläche und müssen - damit es nicht zu Fäulnisvorgängen, zu Geruchsbelästigungen und zum Absterben des Pflanzenbewuchses kommt - in gleichem Maße, wie sie sich ablagern, abgebaut und in die Bodenmatrix überführt werden. Dazu werden Bakterien und höhere Organismen der Nahrungskette benötigt. Heterotrophe Bakterien haben die Aufgabe, die gelösten Abwasserinhaltsstoffe umzusetzen. Höhere Organismen sind für die "Kompostierung" der gebildeten Biomasse und der zurückgehaltenen partikulären Abwasserinhaltsstoffe verantwortlich. Auf der Rieselwiese müssen aerobe Verhältnisse vorherrschen, weil anders die eingesetzten Pflanzen (wassertolerante Gräser) auf Dauer nicht überleben könnten.

Neben mechanischen und biologischen Prozessen tragen auch physikalisch-chemische Reaktionen zur Abwasserreinigung beim Hangverrieselungsverfahren bei. Fällungsreaktionen laufen ab, ebenso Adsorption und Ionenaustausch. Die Effizienz dieser Prozesse hängt von der Art und der chemischen Zusammensetzung des Bodens ab.

In der Regel wird davon ausgegangen, dass die Konzentration an gelöster organischer Substanz am Kopf der Hangfläche einen Grenzwert von 500 mg/L BSB5 nicht überschreiten darf. Andernfalls sei mit einer überhöhten Akkumulation von Biomasse zu rechnen und in der Folge mit Problemen, die aus einer mangelhaften Sauerstoffversorgung von Mikroorganismen und Pflanzenwurzeln resultieren. Für das Gesamtsystem wird i.d.R. als zulässige Obergrenze  ein Wert von 100 kg/(ha.d) für die BSB5-Belastung angegeben.

Regen führt nicht zu einer Erhöhung der Ablaufkonzentration, wohl aber zu einer Erhöhung der Fracht an suspendierten Teilchen im Ablauf. Um die Feststoffe zurückzuhalten, wird empfohlen, einen Schönungsteich nachzuschalten. Dieser kann mit Wasserpflanzen besetzt werden, um eine Sekundärverschmutzung durch Algenwachstum zu vermeiden.

Der Prozess der Elimination von Stickstoff wird bei der Hangverrieselung als Sequenz von mehreren Teilreaktionen verstanden. Der erste Schritt ist in vielen Fällen die Adsorption von Ammonium an Bodenpartikel. Es folgt - vorzugsweise während der Beschickungspausen - die Nitrifikation des adsorbierten Ammoniums, so dass die Adsorptionsflächen regeneriert werden. Zur Denitrifikation kommt es während der Beschickung mit Abwasser und dann im wesentlichen auch nur in den tieferen Schichten des Biofilms und des Bodens.

Die Bodentemperatur hat einen nachhaltigen Einfluss insbesondere auf die Nitrifikation. Auch die BSB5-Reinigungsleistung geht mit sinkenden Temperaturen zurück. Bei kurzzeitigen Frostereignissen und bei Schneeauflage kann das System wegen der isolierenden Wirkung der sich bildenden Deckschicht aus Eis weiterbetrieben werden, ohne dass es zu einem Systemzusammenbruch kommt. Um längere Kälteperioden zu überbrücken, ist aber eine Zwischenspeicherung (Puffer) des Abwassers angebracht.

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