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Wolfgang Dott,
Kai Lehnberg
Wasser filtern mit einem Sieb
THEMEN 1/2009
Für die meisten Aachener ist
der Gang zur Toilette ein simples
Geschäft – und die Sache
ist nach dem obligatorischen
Händewaschen schnell vergessen.
Den wenigsten ist allerdings
bewusst, welche „High-
Tech“ sich anschließend um ihre
Hinterlassenschaften kümmert.
Vom Kanalsystem, das
aufwändig konstruiert werden
muss, damit es zuverlässig bei
wenig Wasser aber auch bei
Starkregen funktioniert, bis hin
zur Kläranlage, die völlig verschiedene
Stoffe in unterschiedlichsten
Konzentrationen
möglichst kostengünstig entfernen
soll.
Von den im 3. Jahrtausend
vor Christi Geburt in Mesopotamien
zur Ableitung von Abwasser
aus Siedlungsgebieten
benutzten offenen Gräben,
über die im 6. Jahrhundert vor
Christus gebaute Cloaca Maxima
in Rom, bis zum ersten Kanalnetz
der Neuzeit in Wien,
erbaut 1739, war Abwasserbe-
So entschied man in Berlin erstmals
1876, die Abwässer nicht
wie bisher in die umliegenden
Gewässer zu leiten, sondern
diese auf Rieselfelder aufzubringen
und die Bodenpassage
des Wassers zur Reinigung zu
nutzen.
Adsorption als
Reinigungsmechanismus
Seit der Einführung der Rieselfelder
bis heute werden Kläranlagen
immer komplexer. Sie
verwenden inzwischen eine
Kombination unterschiedlichster
Mechanismen, um das Abwasser
von unerwünschten Inhaltsstoffen
zu befreien, siehe Bild
1. Und obwohl Kläranlagen
schon hoch effizient arbeiten,
besteht immer noch – auch
aufgrund der zunehmenden
Zahl an chemischen Verunreinigungen
– Forschungsbedarf
und viele der reinigenden Mechanismen
sind immer noch
nicht völlig verstanden. Einer
der Mechanismen, der am Insti-
nigt. Die zurückgehaltenen
Stoffe können dann, so immobilisiert,
im Idealfall abgebaut
oder gar mineralisiert werden.
Nach dem 2. Weltkrieg optimierte
man die Abwasserreinigung,
da die wachsende Bevölkerung
- trotz durch Rieselfelder
oder Fischteiche gereinigtem
Abwasser - die Selbstreinigungskräfte
der Gewässer
überforderte. Es wurde eine so
genannte biologische Reinigungsstufe
den rein mechanischen
Verfahren wie Rechen
oder Sandfiltration nachgeschaltet.
Die biologische Reinigung
erfolgt in einem Belebtschlammbecken,
in dem das
Abwasser mit Flocken aus Bakterien
und Protozoen vermischt
wird. Diese Mikroorganismen
verwenden die im Abwasser
vorhandenen anorganischen
und organischen Nährstoffe,
um weitere Biomasseflocken zu
bilden. Die Flocken bestehen
jedoch nur zu einem Teil aus
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Bild 1: Reinigungsmechanismen
in der
Abwasseraufbereitung.
handlung zumeist lediglich ein
Abführen der Abwässer in nahe
Oberflächengewässer. Erst die
Cholera- und Typhusepidemien
in Wien, London und Hamburg
im 19. Jahrhundert, die der
Londoner Arzt John Snow in
Zusammenhang mit durch Abwasser
verschmutztem Oberflächen-
beziehungsweise Brunnenwasser
brachte, führten zu
der Erkenntnis, dass nicht nur
eine flächendeckende Abwasserkanalisation
sondern auch
eine Abwasserbehandlung notwendig
sei, um solch verheerende
Epidemien zu verhindern.
tut für Hygiene und Umweltmedizin
weiter untersucht wird,
ist die Adsorption – die Anreicherung
von Stoffen aus Flüssigkeiten
an der Oberfläche eines
Festkörpers. Schon die Rieselfelder
setzten neben der Filtration
zu einem großen Teil
auf die Adsorption als reinigenden
Mechanismus. Auf diese
Art werden viele Nährstoffe
und andere Bestandteile, die
kleiner sind als die Bodenporen,
durch Adsorption im Boden
festgehalten. Das Wasser wird
also trotz der großen Poren, einem
Sieb vergleichbar, gerei-
den Mikroorganismen selbst,
der Rest besteht aus so genannten
extrazellulären polymeren
Substanzen, also Stoffen,
die die Organismen als
Vorratsspeicher aber vor allen
Dingen als Schutzwall um sich
herum anlagern, siehe Bild 2.
Eine wichtige Gruppe innerhalb
dieser Substanzen sind die Huminsäuren,
bekannt für ihre
bräunliche Färbung des Wassers
zum Beispiel bei Moorseen.
Biomasseflocken adsorbieren
auch diejenigen Substanzen,
die nicht abgebaut werden.
Folglich ist auch hier die Ad-