Abwasserreinigung und -entsorgung

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Einleitung

Abwasserreinigung und -entsorgung, auch Schmutzwasserentsorgung, verschiedene Verfahren zur Sammlung, Reinigung und Entsorgung von Abwasser und den darin befindlichen Verunreinigungen aus Haushalten, Landwirtschafts- und Gewerbebetrieben sowie Industrieanlagen.

Das Thema Abwasserentsorgung gewann zu Beginn der siebziger Jahre zunehmend an Bedeutung, als man sich weltweit mit dem umfangreichen Problem der Verschmutzung des menschlichen Lebensraumes befasste. Hierzu gehört die Verschmutzung der Atmosphäre, der Flüsse, Seen, Meere und des Grundwassers durch verschiedenste Abfallstoffe, die im Haushalt, in den Städten, durch Landwirtschaft, Gewerbe und Industrie entstehen. Siehe Luftverschmutzung; Wasserbelastung

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Geschichte

Methoden zur Abwasserentsorgung existieren schon seit der Antike. So hat man z. B. Abwasserkanäle in Ausgrabungsstätten auf Kreta und in altassyrischen Städten gefunden. Besonders ausgefeilt waren die von den Römern erbauten Abwasserkanäle, die teilweise noch heute in Betrieb sind. Ihre Hauptaufgabe bestand in der Entwässerung oder Dränage. Damals war es üblich, die Abfälle einfach auf die Straßen zu entleeren, damit sie später mit dem abfließenden Regenwasser weggespült werden konnten. Gegen Ende des Mittelalters entstanden in Europa unterirdische Sammelgruben in Kellergewölben, später dann Jauchegruben. Waren diese Behälter gefüllt, entfernten Abortentleerer die Ablagerungen auf Kosten des Grubenbesitzers. Meist dienten die Abfälle als Dünger auf nahe gelegenen Feldern oder aber sie wurden in Wasserläufe oder auf brachliegende Landflächen entleert.

Einige Jahrhunderte später baute man erneut Abwasserkanäle, meistens in Form von breiteren, offenen Kanälen oder schmaleren Rinnsteinen. Anfangs war das Entleeren von Abfall in diese Kanäle verboten, seit dem 19. Jahrhundert war dies jedoch mehr und mehr erwünscht. Man hatte erkannt, dass es gesünder ist, den Abfall aus den Rinnsteinen und Kanälen mit dem Regenwasser zu entfernen, als ihn in der Nähe der Häuser abzulagern, da dadurch die Gefahr des Ausbruchs von Seuchen deutlich gemindert werden konnte. Joseph Bazalgette entwickelte zwischen 1859 und 1875 ein System zum gleichzeitigen Ableiten von Niederschlagswasser und Abfall in London, das in die Themse führte. Die Fortschritte in der städtischen Wasserversorgung und der Installation von Wasserleitungen in den Häusern führten zum Bau von Spülklosetts und den ersten modernen Abwasser- und Kanalisationssystemen. Trotz anfänglicher Vorbehalte, die man aufgrund der befürchteten Wasserverschwendung, gesundheitlicher Probleme und hoher Kosten hegte, schlossen sich viele Städte diesem System an.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erkannten einige Städte und Industriezweige allmählich, dass die direkte Einleitung von Abwässern in die Flüsse zur übermäßigen Belastung der Gewässer und zum Absterben der in ihnen lebenden Tiere und Pflanzen führt sowie außerdem gesundheitliche Probleme aufwirft. Aus diesem Grund wurden nun Kläranlagen gebaut. Etwa zur selben Zeit kam die biologische Klärgrube auf, eine Möglichkeit, Abwässer aus Einzelhaushalten in Vorstädten und in ländlichen Gebieten zu entsorgen. In öffentlichen Kläranlagen setzte man zunächst das Tropfkörperverfahren ein; um 1910 wurde in Großbritannien das Belebtschlammverfahren entwickelt, das eine bedeutende Verbesserung darstellte. Diese Methode übernahm man allmählich auch in anderen Ländern. Seit den siebziger Jahren werden in den Industrieländern verfeinerte Methoden der chemischen Klärung angewandt. Die neueste Entwicklung sind so genannte Pflanzenkläranlagen, bei denen verschiedene Sumpfpflanzen zur Reinigung eingesetzt werden.

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Abwassertransport

Abwasser wird von seinem Entstehungsort bis zur Kläranlage durch ein Rohrsystem geleitet, das je nach Art des zu transportierenden Abwassers unterschiedlich ausfällt. Werden in diesem Rohrsystem sowohl Schmutzwasser als auch Niederschlagswasser geführt, nennt man es Mischkanalisation; gewöhnlich findet man diese in den älteren Stadtvierteln. Mit der zunehmenden Vergrößerung der Städte und dem Bau der ersten Kläranlagen wurden die Rohrsysteme für Schmutzwasser und für Niederschlagswassser getrennt; man spricht dann von Trennkanalisation. Dieses Verfahren ist für die Reinigung rationeller, da das ganze Niederschlagsaufkommen nicht in der Kläranlage aufbereitet werden muss. Dadurch kann die Kläranlage wesentlich flexibler auf die jeweilige Zusammensetzung des anfallenden Schmutzwassers reagieren. Außerdem beugt man damit einer Überlastung der Kläranlagen und der damit verbundenen Wasserverschmutzung vor, wie sie in der Mischkanalisation bei hohem Wasseraufkommen auftreten kann. Einige Städte haben eine andere Lösung für dieses so genannte Überlaufproblem gefunden, das außerdem kostensparend ist. Anstelle eines eigenen Haushaltsabwassersystems werden große, meist unterirdische Behälter gebaut, in denen das Überlaufabwasser aus der Mischkanalisation gespeichert wird. Sobald das Wasserniveau wieder abgesunken ist, pumpt man es in die Kanalisation zurück. Größere Industriebetriebe verfügen meist über eigene Kläranlagen zur Reinigung ihres Schmutzwassers.

Die Haushalte sind meistens über Rohre aus Ton, Gusseisen oder Polyvinylchlorid (PVC) mit acht bis zehn Zentimeter Durchmesser an die Kanalisation angeschlossen. Die verschiedenen Zuleitungs- und Abflussrohre münden in die Straßenkanäle, die häufig etwa zwei Meter oder noch tiefer unter der Straßenoberfläche verlaufen. Dabei bestehen die kleineren Rohre gewöhnlich aus Ton, Beton oder Asbestzement; für die größeren benutzt man generell verkleidete oder unverkleidete Stahlbetonkonstruktionen. Im Unterschied zum Wasserversorgungsnetz fließt Abwasser mittels der Schwerkraft durch die Rohre, wird also nicht durch Druck angetrieben und gepumpt; nur um auftretende Höhenunterschiede zu überwinden, sind manchmal Pumpen notwendig. Das Rohrsystem muss daher insgesamt abschüssig verlaufen. Ziel ist eine Geschwindigkeit des Abwassers von mindestens 0,46 Metern pro Sekunde, da sich bei einer niedrigeren Fließgeschwindigkeit leicht Feststoffe in den Rohren absetzen. Niederschlagswasserrohre ähneln den Abwasserrohren, haben allerdings einen wesentlich größeren Durchmesser. Manche Abwasserrohre stehen unter Druck und werden deshalb Druckleitungen genannt.

Die jeweiligen Straßenkanäle laufen in verschiedenen Nebenkanälen zusammen und führen schließlich zu einem Hauptkanal, der wiederum das Abwasser der Kläranlage zuführt. Die Hauptkanäle bestehen im Allgemeinen aus Backstein oder Stahlbeton und haben manchmal bis zu sechs Meter Durchmesser.

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Beschaffenheit des Abwassers

Unter Abwasser versteht man einerseits das eigentliche Abwasser oder Schmutzwasser sowie das so genannte Niederschlagswasser. Schmutzwasser entsteht bei der Verwendung von Wasser durch den menschlichen Gebrauch im Haushalt, im Gewerbe, in der Landwirtschaft und in der Industrie. Je nach Verwendungsart weist es eine sehr unterschiedliche Zusammensetzung auf. Niederschlagswasser hingegen ist all das Wasser, welches im Siedlungsbereich und in anderen bebauten Gebieten oberflächlich abfließt.