Wie funktioniert das Abwasser?

Wie funktioniert das Abwasser? Mechanische und biologische Reinigung

Das moderne wie funktioniert das abwasser schützt unsere Umwelt vor Belastungen durch Schmutzwasser. Die präzise Reinigung in mehreren Phasen sichert die Qualität unserer Gewässer und verhindert Krankheiten. Erfahren Sie alles über den Weg des Wassers durch die Kläranlage.

Der unsichtbare Kreislauf: Wie funktioniert das Abwasser im Alltag?

Jeden Tag nutzen wir Wasser ganz selbstverständlich zum Duschen, Kochen, Waschen oder für die Toilettenspülung. Sobald das Wasser im Abfluss verschwindet, wird es zu Schmutzwasser und beginnt eine faszinierende, oft kilometerlange Reise durch ein hochkomplexes Reinigungssystem. In deutschen Haushalten entstehen täglich rund 121 Liter Abwasser pro Person, das gereinigt werden muss. Der Anschlussgrad der Bevölkerung an die öffentliche Kanalisation liegt mittlerweile bei stolzen 97,3 Prozent. Das zeigt, wie lückenlos unsere Infrastruktur arbeitet.

Aber es gibt einen kritischen Fehler, den fast die Hälfte aller Haushalte unbewusst begeht und der das gesamte Abwassersystem lahmlegen kann - ich werde diesen Punkt im Abschnitt über die mechanische Reinigung weiter unten genauer auflösen. Viele Menschen machen sich schlicht keine Gedanken darüber, was nach dem Drücken der Spültaste passiert. Das abwassersystem funktionsweise funktioniert als geschlossener Kreislauf, der unsere Gesundheit schützt und die Umwelt vor schweren Belastungen bewahrt. Ohne diese technische Meisterleistung würden unsere Flüsse und Seen innerhalb kürzester Zeit kippen.

Die erste Station: Von der Toilettenspülung in die Kanalisation

Die Reise beginnt im hausinternen Rohrsystem, durch das das Schmutzwasser aufgrund der Schwerkraft nach unten geleitet wird. Sobald das Wasser das Grundstück verlässt, fließt es in die unterirdische Kanalisation. Dieses gigantische, unsichtbare Netzwerk erstreckt sich unter unseren Straßen und leitet die Ströme kontinuierlich weiter. Ein riesiges Netzwerk. Meistens sorgt ein natürliches Gefälle dafür, dass das Wasser von ganz allein in Richtung Klärwerk fließt. In flachen Regionen oder bei Gegensteigungen kommen mächtige Pumpwerke zum Einsatz, die das Abwasser mechanisch anheben.

Ich habe vor Jahren einmal ein solches unterirdisches Pumpwerk besichtigt - die schiere Kraft der Motoren und das dumpfe Grollen im Betonboden waren ziemlich beeindruckend. Es wird schnell klar, welcher logistische Aufwand nötig ist, um die ununterbrochenen Wassermengen zu bändigen. Die Kanalisation sammelt jedoch nicht nur Schmutzwasser aus Haushalten und Betrieben, sondern je nach System auch das Regenwasser von Dächern und befestigten Straßenflächen. Am Ende dieses Transportsystems wartet das eigentliche Herzstück der Abwasserentsorgung: die Kläranlage.

Die Reinigungsstufen in der Kläranlage: Ein logischer Vierkampf

Deutschlandweit betreiben die Kommunen rund 8.659 öffentliche Abwasserbehandlungsanlagen. Diese Klärwerke bewältigen jährlich eine gigantische Menge von rund 8,33 Milliarden Kubikmetern Abwasser. Um diese unvorstellbaren Wassermassen wieder in absolut sauberes Wasser zu verwandeln, durchläuft das Abwasser mehrere aufeinanderfolgende Reinigungsstufen. Jede Stufe ist auf bestimmte Schadstoffe spezialisiert. Das Prinzip basiert auf einer Kombination aus physikalischen, biologischen und chemischen Prozessen, die optimal ineinandergreifen.

1. Mechanische Reinigung: Siebe, Rechen und ein teures Problem

Zuerst fließt das Abwasser durch den sogenannten Rechen. Diese gigantische Apparatur funktioniert wie ein riesiges Sieb, das grobe Fremdstoffe wie Äste, Toilettenpapier, Plastikmüll oder Hygieneartikel herausfiltert. Hier kommen wir zu dem kritischen Fehler, den ich eingangs erwähnt habe: das achtlose Herunterspülen von feuchten Toilettentüchern. Feuchttücher bestehen oft aus reißfesten Kunststoffen und lösen sich im Wasser schlichtweg nicht auf. Sie verknoten sich in den Pumpen zu massiven Zöpfen, zerstören die Mechanik und zwingen die Mitarbeiter zu gefährlichen, manuellen Einsätzen. Es wird teuer. Ein einziger kleiner Verhaltensfehler im Bad verursacht so jährlich Schäden in Millionenhöhe.

Nach dem Rechen gelangt das Wasser in den Sandfang. Hier wird die Fließgeschwindigkeit gezielt verlangsamt. Schwerere Stoffe wie Sand, Steine oder Glassplitter sinken dadurch auf den Boden ab und werden mechanisch abgesaugt. Im anschließenden Vorklärbecken beruhigt sich das Wasser noch weiter. Feine, organische Teilchen wie Fäkalien oder Lebensmittelreste setzen sich als sogenannter Primärschlamm am Beckenboden ab. Schwimmende Stoffe wie Fette oder Öle werden an der Oberfläche zurückgehalten und abgeschöpft.

2. Biologische Reinigung: Die unsichtbaren Helfer im Belebungsbecken

Nachdem die mechanischen Barrieren genommen sind, folgt die biologische Stufe im Belebungsbecken. Hier wird es biologisch. Milliarden von Mikroorganismen und nützlichen Bakterien übernehmen jetzt die Arbeit und ernähren sich von den verbliebenen, im Wasser gelösten organischen Verunreinigungen. Damit diese winzigen Helfer Höchstleistungen erbringen können, wird permanent Sauerstoff in die Becken gepumpt. Die Bakterien zersetzen den Schmutz und bauen zudem gefährliche Stickstoffverbindungen ab.

Als ich das erste Mal an einem solchen Belebungsbecken stand, war ich überrascht von dem brodelnden, braunen Wasser - es sieht im ersten Moment schmutzig aus, ist aber ein Zeichen für pure, mikrobielle Aktivität. Nach getaner Arbeit fließen die Bakterien weiter in das Nachklärbecken. Dort setzen sie sich als Belebtschlamm am Boden ab. Ein Großteil dieses Schlamms wird wieder zurück in das Belebungsbecken gepumpt, um den Reinigungsprozess kontinuierlich am Laufen zu halten.

3. Chemische Reinigung: Kampf gegen unsichtbare Phosphate

Manche Stoffe sind so hartnäckig gelöst, dass weder Rechen noch Bakterien sie entfernen können. Das gilt besonders für Phosphate, die überwiegend aus Wasch- und Reinigungsmitteln stammen. Gelangen zu viele Phosphate in unsere Gewässer, führt das zu einer Überdüngung und unkontrolliertem Algenwachstum. Um das zu verhindern, werden dem Wasser spezielle Fällmittel wie Eisen- oder Aluminiumsalze beigemischt. Diese Salze gehen eine chemische Verbindung mit den Phosphaten ein. Sie bilden unlösliche Flocken, die schwer werden, absinken und im Nachklärbecken problemlos abgetrennt werden können.

4. Die vierte Reinigungsstufe: Schutz vor unsichtbaren Schadstoffen

Moderne Kläranlagen rüsten zunehmend auf eine vierte Reinigungsstufe auf. Konventionelle Verfahren stoßen bei sogenannten Mikroschadstoffen nämlich an ihre Grenzen. Dazu gehören unsichtbare Rückstände von Medikamenten, Kosmetika, Mikroplastik oder hormonell wirksamen Substanzen. Durch den Einsatz von hochentwickelter Aktivkohle oder Ozonierung werden selbst diese winzigsten Spurenstoffe effektiv gebunden oder zerstört. Das gereinigte Wasser verlässt danach die Anlage und wird in einen nahegelegenen Fluss oder See geleitet. Es kehrt sauber in die Natur zurück.

Was passiert mit den Überresten? Der Weg des Klärschlamms

Am Ende des gesamten Reinigungsprozesses bleibt eine erhebliche Menge an Klärschlamm zurück. Dieser Schlamm wird in riesige, eiförmige Faultürme gepumpt. Unter Luftabschluss zersetzen spezialisierte Mikroorganismen die organische Masse bei wohligen Temperaturen von rund 38 Grad Celsius. Bei diesem anaeroben Prozess entsteht wertvolles Klärgas, das zu einem großen Anteil aus energiereichem Methan besteht. Kläranlagen nutzen dieses Gas in eigenen Blockheizkraftwerken, um Strom und Wärme für den Eigenbedarf zu erzeugen. Und das funktioniert.

Nach dem Faulprozess wird der verbleibende Schlamm mechanisch entwässert, um das restliche Wasser zu entziehen. Mittlerweile werden rund 82 Prozent dieser Masse thermisch verwertet, also kontrolliert verbrannt. Das schont Ressourcen und zerstört Schadstoffe endgültig. Der mühsame Weg unseres Abwassers zeigt deutlich, dass sauberes Wasser kein Zufall ist, sondern das Ergebnis modernster Umwelttechnologie.

Abwassersysteme im Vergleich: Misch- vs. Trennsystem

In unseren Städten kommen zwei grundlegend verschiedene Systeme zum Einsatz, um das anfallende Wasser sicher abzuleiten.

Mischkanalisation

• Geringere Baukosten im Straßenraum, da nur eine einzige Rohrleitung verlegt und gewartet werden muss

• Stark verdünntes Abwasser kann über Notüberläufe ungereinigt in Flüsse abgeleitet werden

• Schmutzwasser und Regenwasser fließen gemeinsam in einem einzigen unterirdischen Kanalrohr

• Bei plötzlichem Starkregen droht eine Überlastung der Kanäle und der angeschlossenen Klärwerke

Trennkanalisation

• Gleichmäßige Auslastung der Kläranlage, da sauberes Regenwasser direkt in die Natur abfließt

• Das Schmutzwassersystem bleibt stabil, während Regenwasser schadlos abgeleitet wird

• Schmutzwasser und Regenwasser werden strikt in zwei voneinander getrennten Rohrsystemen abgeleitet

• Hoher baulicher Aufwand und doppelte Kosten durch das Verlegen von zwei separaten Netzen

Herausforderung im Starkregen: Die Erfahrung einer Kleinstadt

Jonas, ein erfahrener Klärwärter in einer Kleinstadt nahe Köln, erlebte im Sommer eine heftige Flutwelle im Kanalsystem. Seine Anlage drohte aufgrund plötzlicher Wassermassen komplett zu überlaufen.

Zuerst versuchte sein Team panisch, alle Schieber an den Becken maximal zu öffnen, um den Druck zu mindern. Das war ein schwerer Fehler, denn unzureichend geklärtes Schmutzwasser schwemmte direkt in die Biologie.

Nach zwei Stunden bitterem Kampf erkannten die Techniker, dass sie die Regenrückhaltebecken manuell drosseln und das Wasser gezielt zwischenspeichern mussten. Sie passten das Durchflussmanagement Schritt für Schritt an.

Die Anlage stabilisierte sich nach sechs Stunden Dauerstress vollständig, die Reinigungsleistung kehrte auf Normalniveau zurück und eine drohende Umweltkatastrophe im angrenzenden Fluss wurde erfolgreich abgewendet.