Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica

Naturnahe Abwasserbehandlung
in La Gamba, Costa Rica
Bakkalaureatsarbeit/Seminararbeit
im Zuge der LVA 834.109 Seminar Naturwissenschaft und Technik
Betreuung: Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Haberl Raimund
Wintersemester 2006/07
Universität für Bodenkultur Wien
Clemens Griesauer | 0440657
Birgit Pelikan | 0440402
Clara-Katharina Picher | 0240202
Daniel Wuttej | 0240408
Marco Zolly | 0406276
Endversion Wien, 3. Juli 2007

Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Einleitung 5
2 Methoden 6
3 Weltweite Wassersituation im 21. Jahrhundert und die Rolle
der Abwasserbehandlung 7
4 Landesbeschreibung – Costa Rica 10
5 Die Gemeinde La Gamba und der Regenwald der Österreicher 12
5.1 Geographie 12
5.2 Klima 13
5.3 Ökologische Bedeutung der Region 15
5.3 Geschichte 15
5.4 Demographie 16
5.5 Trinkwasserprojekt 18
6 Abwasser und Kanalisation 19
6.1 Abwasser 19
6.1.1 Abwasseranalytik 21
6.1.2 Abwasserverbrauch 22
6.2 Bedeutung der Kanalisation 22
7 Pflanzenkläranlagen 24
7.1 Pflanzenkläranlagen: Begriffsdefinition 24
7.2 Einführung in die Pflanzenkläranlagen 24
7.3 Mechanische Reinigung 25
7.3.1 Allgemeines 25
7.3.2 Rechenanlagen 26
7.3.3 Sandfang 27
7.3.4 Leichtstoffabscheidung 28
7.3.5 Absetzbecken 28
7.3.5.1 Mehrkammergruben 31
7.3.6 Emscherbrunnen (Imhofftank) 32
7.3.7 Rottevorklärung 33
7.3.8 Grobstofffilter 34
7.4 Die Rolle der Pflanzen 34
7.5 Abwasserreinigungsprozesse in einer Pflanzenkläranlage 35
7.5.1 Grundlagen 35
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iv
iv

7.5.2 Kohlenstoffabbau 36
7.5.3 Stickstoffumsetzung 37
7.5.3.1 Nitrifikation 38
7.5.3.2 Denitrifikation 39
7.5.3.3 weitere Formen der Stickstoffelimination 40
7.5.4 Phosphorelimination 40
7.5.5 Abwasser- Hygienisierung 41
7.6 Typen von Pflanzenkläranlagen 41
7.6.1 Filtermaterial in bewachsenen Bodenfiltern 43
7.6.2 Bepflanzte Bodenfilter mit horizontalem Durchfluss 43
7.6.3 Bepflanzte Bodenfilter mit vertikalem Durchfluss 44
7.6.4 Kombinierte Anlagen 45
7.6.5 Bemessung von Pflanzenkläranlagen 45
7.7 Schönungsteich 46
7.8 Betrieb und Wartung von Pflanzenanlagen 46
7.8.1 Einfahrzeit 46
7.8.2 Betrieb 47
7.8.3 Wartung und Kontrolle 47
7.8.4 Lebensdauer 49
7.9 Vorteile von Pflanzenkläranlagen in tropischen Klimaten 50
8 Fallbeispiel La Gamba 51
8.1 Ist - Zustand in La Gamba 52
8.1.1 Beschreibung der Flüsse 52
8.1.2 Abwasser in La Gamba 53
8.1.3 Abwasserentsorgung in La Gamba 55
8.2 Soll – Zustand in La Gamba 57
8.2.1 Übersicht – Abwasserentsorgungssystem La Gamba 57
8.2.2 Etappen des Abwasserentsorgungssystems im Detail 59
8.2.3 Bau und Wartung des Abwasserentsorgungssystems 66
8.2.4 Kosten 66
9 Zusammenfassung 67
Literaturverzeichnis 69
Anhang 71
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Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Karte von Costa Rica; Quelle: http://i.goruma.de/costa_rica_400.gif................................. 10
Abbildung 2: Costa Rica und die Golfo Dulce Region mit dem Piedras Blancas Nationalpark (Parque Nacional
Piedras Blancas = Esquinas Forest) und dem Corcovado Nationalpark (Parque Nacional Corcovado);
Quelle: http://www.lagamba.at/researchdb/pagede/index.php................................................... 12
Abbildung 3: Klimadiagramm Tropenstation La Gamba; Quelle: WEISSENHOFER, 2005. ......................... 14
Abbildung 4: Monatliche Niederschlagsmenge bei der biologischen Station 2002; Quelle: HUBER und
WEISSENHOFER, unveröffentlicht, zitiert in BURGER, 2003, 7; eigene Darstellung............................ 14
Abbildung 5: Luftbild La Gamba aus dem Jahre 1998; Quelle: Tropenstation La Gamba – Der Pfeil zeigt den
vorläufig geplanten Standort der Pflanzenkläranlage.............................................................. 18
Abbildung 6: Mehrkammergrube nach ÖNORM 2502; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 53. ................. 31
Abbildung 7: Beispiel für einen Emscherbrunnen nach Imhoff; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 55........ 32
Abbildung 8: Beispiel für eine Rottevorklärung; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 56. .......................... 33
Abbildung 9: Eingesetzte Vorklärverfahren und betriebliche Erfahrungen; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003,
59. ............................................................................................................................ 34
Abbildung 10: Schematischer Aufbau eines Horizontalfilters; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 66.......... 44
Abbildung 11: Schematischer Aufbau eines Vertikalfilters; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 63. ............ 44
Abbildung 12: Einzugsgebiet des Rio Esquinas, des Rio Bonito und des Rio Negra im Piedras Blancas
Nationalpark; Quelle: TSCHELAUT, 2005. ............................................................................. 53
Abbildung 13: Ausschnitt des Hauptkanals mit Nebenkanal, Maria Magdalena Picher bei der Begehung des
Kanalnetzes................................................................................................................. 56
Abbildung 14: Schema der Abwasserentsorgung in La Gamba; Quelle: eigene Darstellung. ................... 57
Abbildung 15: Lageplan La Gamba; Quelle: KLAR, 2007c. ............................................................. 58
Abbildung 16: Abwasserentsorgungsschema der Haushaltungen; Quelle: KLAR, 2007c. ........................ 60
Abbildung 17: Klärgrube; Quelle: KLAR, 2007c............................................................................. 61
Abbildung 18: Pumpstation; Quelle: KLAR, 2007c. ........................................................................ 63
Abbildung 19: Pflanzenbeet für Einzelhaus; Quelle: KLAR, 2007c. .................................................... 64
Abbildung 20: Geplantes Pflanzenbeet in La Gamba; Quelle: KLAR, 2007c. ........................................ 65
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Demographische Daten La Gamba; Quelle: KLAR, 2007c, 3. 16
Tabelle 2: Grundlegende Wartungstätigkeiten zentralamerikanischer Bodenfilteranlagen; Quelle: PLATZER,
2003, 105. 49
Tabelle 3: Summenparameter und die Grenzwerte laut „Universidad Nacional“. Quelle: LABORATORIO DE
ANÁLISIS AMBIENTAL, 2006, s.p. 54
Tabelle 4: Charakterisierung des Abwassers; Quelle: ROMERO, 2004, s.p. 55
Tabelle 5: Daten zur Kapazität der Pumpe; Quelle: KLAR, 2007c. 62
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1 Einleitung
Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit der kleinen Gemeinde La Gamba, welche im
Süden von Costa Rica liegt und deren Bevölkerung im Begriff ist, zu wachsen und sich zu
entwickeln. Jedoch wird an Orten, an denen viele Menschen leben und der
Bevölkerungsdruck auf die natürlichen Ressourcen wächst, die Natur oft in
Mitleidenschaft gezogen. Um eine Nachhaltige Entwicklung für diese Region zu
gewährleisten und den angrenzenden Regenwald zu schützen, ist es dem Verein
„Regenwald der Österreicher“ ein Anliegen, das Abwasser der Haushalte
umweltverträglich an die Natur zurückzuführen. Die klimatischen Gegebenheiten und der
Standort, aber auch die einfache technische Ausführung und die Möglichkeit, die Bürger
La Gambas in das Projekt zu integriert werden und so auch die Kontrolle und
Instandhaltung der Anlage nachhaltig und integriert zu gestalten, haben dazu geführt,
dass die Errichtung einer Pflanzenkläranlage geplant ist.
Um Hilfe und eine komprimierte Zusammenschau für dieses Projekt bieten zu können,
haben wir Informationen verschiedener Quellen zusammengetragen und diese in Form
der vorliegenden Arbeit abgefasst.
Die folgende Arbeit beschäftigt sich zunächst mit der weltweiten Wassersituation, welche
nach der Maxime „global denken, lokal handeln“ den Rahmen für das Abwasserprojekt in
La Gamba darstellt. Danach folgen die Landesbeschreibung Costa Ricas und genauere
Details zur Gemeinde La Gamba und deren Wassersituation. Der zweite Teil bietet
einerseits einen Überblick über Möglichkeiten der naturnahen Abwasserbehandlung mit
Pflanzenanlagen und andererseits nähere Details zur geplanten Anlage in der Gemeinde
La Gamba.
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2 Methoden
Die vorliegende Arbeit stützt sich im ersten Teil auf Literaturrecherche zu
demographischen, naturräumlichen, klimatischen, geographischen und
hydrogeologischen Gegebenheiten in der Untersuchungsregion. Der zweite Teil stützt
sich auf ausführliche Studien der Fachliteratur zur naturnahen Abwasserbehandlung.
Details zur geplanten Anlage und zu bereits durchgeführten Projekten wurden in
Experteninterviews geklärt. Weiters hat ein Teil des AutorInnenteams vor Ort eine
Begehung des Geländes und eine Besichtigung des derzeitigen Abwassersystems
durchgeführt und qualitative Interviews mit der ansässigen Bevölkerung geführt.
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3 Weltweite Wassersituation im 21.
Jahrhundert und die Rolle der
Abwasserbehandlung
Um die Wichtigkeit der Abwasserreinigung und die damit verbundene Errichtung einer
Pflanzenkläranlage zu betonen, wollen wir zunächst auf die globale Wasserkrise
eingehen. Erst wenn man sich die globale Wassersituation vor Augen hält, wird klar, dass
diesbezüglich dringender Handlungsbedarf besteht.
Wasser ist das bedeutendste Element für das Leben auf der Erde und so für ein intaktes
Ökosystem unersetzlich. Der Mensch benötigt es für eine stabile Gesundheit, für die
Nahrungsmittelproduktion und Energieerzeugung. Wasser, das blaue Gold, ist somit eine
elementare Lebensgrundlage für jegliches Leben auf dem blauen Planeten. Deshalb
sollte der Zugang zu sauberem Wasser allen Menschen gewährleistet sein und jedes
Lebewesen soll das Recht auf Wasser haben.
Wasserexperten sprechen inzwischen von einer globalen Wasserkrise, denn das
Süßwasser geht zu Neige. Tag für Tag übersteigt unser Süßwasserbedarf die Menge, die
uns eigentlich zur Verfügung steht, und gefährdet tausende von Menschen. Die
Industrieländer verfügen zum Großteil bereits über Abwasserbehandlungsanlagen und
sind dazu verpflichtet, gebrauchtes Wasser zu klären. Jedoch verfügen 40 Prozent der
Weltbevölkerung nicht über ein adäquates Abwasserentsorgungssystem (vgl. DEUTSCHE
UNESCO-KOMMISION, 2002, s.p.). 1,2 Milliarden Menschen, etwa ein Sechstel der
Weltbevölkerung, haben keinen Zugang zu sauberem Wasser. In den dritten Weltländern
versickern 90 Prozent der Abwässer ungeklärt und unbehandelt in die Böden oder
werden in Flüsse, Seen und Meere abgeleitet (vgl. BARLOW und CLARK, 2004, 48).
In Großstädten, die nicht über eine Abfall- und Abwasserwirtschaft verfügen, besteht eine
erhöhte Gesundheitsgefahr. Besonders afrikanische Städte leiden unter dieser prekären
Entwicklung, denn in 116 untersuchten Metropolen ist nur knapp ein Fünftel der
Behausungen an ein Kanalsystem angeschlossen (vgl. DEUTSCHE UNESCO-KOMMISION,
2002).
Laut UNESCO sterben jährlich rund 2,2 Millionen Menschen wegen Mangel an
Trinkwasser oder wegen schlechter Hygienebedingungen. 2,3 Millionen Menschen leiden
an Krankheiten, die durch verunreinigtes Wasser hervorgerufen werden. 60 Prozent der
Kindersterblichkeitsfälle stehen mit verunreinigtem Wasser in Zusammenhang.
Verschmutztes Trinkwasser und fehlende bzw. mangelhafte Abwasserentsorgung sind
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die Ursachen für 80 Prozent aller Krankheiten in Entwicklungsländern (vgl. DEUTSCHE
UNESCO-KOMMISION, 2002, s.p.).
Die derzeitigen Einstellungen und Verhaltensmuster einiger Akteure bzw. das mangelnde
Bewusstsein bezüglich eines sorgsamen Umgangs mit der Ressource Wasser sowie das
sich ändernde Konsumverhalten der Menschen sind der Ursprung dieser Situation. Die
Weltbevölkerung macht sich dieser schweren Probleme nicht bewusst. Die Gesellschaft
des Nordens vertritt noch immer die Meinung, dass die Wasserkrise in sehr ferner
Zukunft liegt. Doch befindet sich die Menschheit schon zum Großteil in dieser prekären
Situation bzw. steuert diese rasant an. Dringliche Maßnahmen um dieser Entwicklung
entgegen zu steuern werden noch nicht getroffen (vgl. DEUTSCHE UNESCO-KOMMISION,
2002, s.p.). Der Welt-Wasser-Bericht errechnet, dass weltweit 12 000 Kubikkilometer
Wasser verschmutzt sind, was die Wassermenge der weltweit zehn größten
Stromgebiete übersteigt. Die Verschmutzungen gehen mit einer Bevölkerungsexplosion
einher, und man befürchtet, dass im Jahr 2050 18 000 Kubikkilometer sauberes
Süßwasser verloren sein werden - etwa neun Mal soviel wie jährlich für Bewässerung
verwendet wird (vgl. DEUTSCHE UNESCO-KOMMISION, 2002, s.p.).
Ein Schritt in eine wassersichere Zukunft ist der Erhalt der Selbstreinigungskraft
verschmutzen Wassers, denn unser Überleben und das Überleben aller anderen
Lebewesen hängt von der Wiederherstellung der natürlichen, sich selbst regulierenden
Ökosysteme ab. Dazu sollten die verantwortlichen Akteure weltweit dafür Sorge tragen,
dass die Wassersysteme von Gift- und Schadstoffen befreit werden (vgl. BARLOW und
CLARK, 2004, 274).
Die Prozesse der Abwasserreinigung zielen auf die Eliminierung der Inhaltsstoffe im
Wasser ab, sodass dieses ohne Folgewirkung an die Gewässer abgegeben werden kann.
Das Produkt der Abwasserreinigung hat zwar meist keine Trinkwasserqualität, denn es
wäre zu aufwendig, Restverunreinigungen zu entfernen, jedoch trägt dieser Prozess
einen wesentlichen Beitrag zu einem intakten Ökosystem und damit einer
zukunftsfähigen Entwicklung bei. Für die Trinkwassergewinnung sind wir auf die Prozesse
des natürlichen Wasserkreislaufs bzw. der Selbstreinigung des Wassers angewiesen.
Das Abwasser muss soweit gereinigt werden, dass es umweltverträglich ist und die
aquatischen Ökosysteme nicht nachhaltig beeinträchtigt. Wenn man in Flüssen auf Grund
des anthropogenen Einflusses nicht mehr baden kann, ist das wohl ein Zeichen
verlorenen Naturbewusstseins.
Durch nicht geklärtes Abwasser können mehrere gravierende Probleme entstehen:
• Belastung von Trinkwasserbrunnen (Krankheitserreger, Nitratproblematik)
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• Auswirkungen auf die Tiere und Pflanzen im Gewässer, was sich durch
Algenblüten, Sterben von Fischen und anderen Wassertieren, durch
Sauerstoffmangel, Aufnahme von Algentoxinen oder toxischen
Abwasserinhaltsstoffen, Verschlechterung der Gewässergüte und Änderungen in
der Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften äußern kann
• Beeinträchtigung der Wohn- und Erholungsqualität durch Geruchsbelästigung,
Faulschlamm an Bächen, Algenblüten und tote Fische an den Ufern der
Gewässer. (vgl. TRAUNMÜLLER, 1998, 1)
Um einen positiven Beitrag zur globalen Entwicklung beizusteuern, sind die Länder des
Nordens aufgefordert, die Länder des Südens beim Natur- und Umweltschutz zu
unterstützen. Umweltschutz können sich derzeit nur reiche Länder leisten, obwohl die
derzeitige Wassersituation ein globales Problem darstellt. In diesem Kontext ist die
Errichtung der Pflanzenkläranlage in Costa Rica mit europäischer Unterstützung ein
erfreuliches und unterstützenswertes Projekt.
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4 Landesbeschreibung – Costa Rica
Die Republik Costa Rica liegt in Mittelamerika und teilt ihre Grenzen mit Nicaragua im
Norden und Panama im Osten (siehe Abbildung 1). Der Staat mit einer Fläche von
51 100km² hat sowohl zum Pazifik, als auch zur Karibik eine Küste. Das Gebiet beinhaltet
eine große Vielfalt an Landschaftsräumen, in den Küstengebieten erstrecken sich zum
Teil mit Regenwald bedeckte Tiefebenen.
Abbildung 1: Karte von Costa Rica; Quelle: http://i.goruma.de/costa_rica_400.gif.
Das Landesinnere ist von den Kordilleren geprägt, die das Land von Nordwesten nach
Südosten durchziehen. Auch einige Vulkane sind vorhanden, wobei der aktive Chirippó
Grande mit 3819m gleichzeitig die höchste Erhebung Costa Ricas darstellt. Durch die
Topographie sind auch die unterschiedlichen Klimazonen bestimmt: In den
Küstengebieten bis ca. 800m Seehöhe herrschen heiße, tropische Bedingungen. Das im
Landesinneren gelegene Hochland „Meseta Central“ zwischen 1100 und 1500m weist
ganzjährig eine Durchschnittstemperatur von ungefähr 20°C auf. Mit steigender Seehöhe
sinken die Temperaturen, und ab ca. 3300m beginnt die kalte Hochgebirgszone. Einzig
an der Karibikküste sind die Niederschläge ganzjährig hoch, in den übrigen Landesteilen
gibt es zwischen Januar und April eine Trockenperiode. Durch diese vielfältigen
naturräumlichen Bedingungen hat sich eine enorme Artenvielfalt im Tier- und
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Pflanzenreich entwickelt, die auch international beachtlich ist: das kleine Land (60% der
Fläche Österreichs) Costa Rica beherbergt 5% aller weltweit bekannten Landlebewesen
(vgl. GAEDE, 2006, 251).
Die Einwohnerzahl Costa Ricas beträgt 4.075.261 (vgl. CIA, 2006, s.p.), wodurch sich
eine Bevölkerungsdichte von ca. 80 Einwohnern je km² ergibt. Damit ist Costa Rica hinter
El Salvador und Guatemala das am drittstärksten besiedelte Land der amerikanischen
Kontinente. Innerhalb des Landes verteilt sich die Bevölkerung sehr ungleich: zwei Drittel
der Einwohner leben in der klimatisch begünstigten Region „Meseta Central“, in der sich
auch die Hauptstadt San José befindet, während die Tiefebenen nur vergleichsweise
dünn besiedelt sind. Der Anteil der Städte an der Bevölkerungsverteilung beträgt 60%.
20% der Bevölkerung sind in der Landwirtschaft tätig, die zu großen Teilen immer noch
auf Subsistenz ausgerichtet ist. Daneben bestehen aber auch Bananen- und
Kaffeeplantagen, welche die wichtigsten Exportprodukte erzeugen, sowie ausgedehnte
Weideflächen. Insgesamt erwirtschaftet der Agrarsektor 9% des BIP. Der Anteil der
Industrie liegt bei 30%, der von 22% der Erwerbstätigen geschaffen wird. Den wichtigsten
Wirtschaftssektor stellt der Dienstleistungsbereich dar, dessen Anteil am BIP bei 61%
liegt. Hier sind 58% der Erwerbstätigen beschäftigt (vgl. CIA, 2006, s.p.). Vor allem der
Tourismus ist eine wichtige Einnahmequelle. Dadurch, dass das Land bereits sehr früh
auf „Ökotourismus“ setzte, können auch die Nationalparkgebiete, die immerhin 20% der
Staatsfläche ausmachen ökonomisch genutzt werden (vgl. Gaede, 2006, 252). Das
Bruttoinlandsprodukt lag 2004 bei 4670 US$ pro Kopf (vgl. Statistisches Bundesamt
Deutschland, 2006, 392). Die UNO setzt Costa Rica bei einer Reihung der Länder nach
dem „Human Development Index“ auf den 48. Rang. Damit zählt es zu den 63 Ländern
mit „hohem“ Entwicklungsstand (vgl. UNITED NATIONS DEVELOPMENT PROGRAMME, 2006,
283).
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5 Die Gemeinde La Gamba und der Regenwald
der Österreicher
5.1 Geographie
Die Gemeinde La Gamba befindet sich in der südwestlichen Pazifikregion Costa Ricas, in
der Provinz Puntaarenas, nordöstlich vom Golfe Dulce und westlich der Panamericana,
der wichtigsten Verbindung zwischen Nordamerika und Südamerika (siehe Abbildung 2).
Von dem kleinen Örtchen Villa Briceño, das an der Panamericana nördlich von Rio Claro
liegt, führt eine kleine Straße ca. 6 km Richtung Westen nach La Gamba.
Abbildung 2: Costa Rica und die Golfo Dulce Region mit dem Piedras Blancas Nationalpark (Parque Nacional
Piedras Blancas = Esquinas Forest) und dem Corcovado Nationalpark (Parque Nacional Corcovado);
Quelle: http://www.lagamba.at/researchdb/pagede/index.php.
Der „Regenwald der Österreicher“ ist ein Teil des „Parque Nacional Esquinas, Seccion
Piedras Blancas“ (siehe Abbildung 2), welcher eine Fläche von ca. 142 km² umfasst (vgl.
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TROPENSTATION LA GAMBA, s.a., s.p.). Die höchste Erhebung in diesem Gebiet ist der
Cerro Nicuesa mit 579 m Seehöhe. Der Nationalpark Piedras Blancas, ein
Primärregenwald, wird von mehreren kleinen Bächen (Rios) durchzogen. Diese fließen in
den Rio Bonito bzw. den Rio Esquinas, welche wiederum in den Golfe Dulce münden (vgl.
KACZMARCZYK, 2002, 3).
Das geologische Ursprungsmaterial besteht aus ozeanischen Basalten, mesozoischen
Vulkaniten und sedimentären Gestein (vgl. FISCHER, 2001, s.p.). Die Böden bestehen
zum Großteil aus rot-braunen Latosolen mit lehmiger Textur und haben ein gutes
Wasserhaltevermögen, so dass sie auch in der Trockenzeit nie völlig austrocknen (vgl.
WEISSENHOFER, 1996, 32). Durch die starke Zerklüftung der Landschaft gibt es
verschiedene Bodentypen auf kleinstem Raum.
5.2 Klima
Das Klima in und um La Gamba bzw. dem Esquinas-Regenwald entspricht dem tropisch
immerfeuchten Tieflandklima der Karibik und ist aufgrund seiner Beckenlage heiß und
schwül (vgl. FAHRNBERGER, 1999, 20). Grundsätzlich findet man in Mittelamerika zwei
Niederschlagsmuster. Auf der atlantischen Seite gibt es keine ausgeprägte Trockenzeit
und die niederschlagsreichsten Monate sind Dezember und Jänner. Auf der pazifischen
Seite hingegen ist mit einer Trockenzeit von Dezember bis April zu rechnen. Der
Esquinas-Regenwald und seine Umgebung stehen im Einfluss der Bergkette Fila Cruce
und der angrenzenden Talamanca Berge (vgl. GUSENLEITNER, 2005, 23f). Die Region um
den Golfe Dulce ist durch starke Niederschläge (siehe Abbildung 3 und Abbildung 4) und
hohe Temperaturen gekennzeichnet und ist einer der wärmsten Gebiete in ganz Costa
Rica. Die jährlichen Niederschlagsmengen liegen zwischen 3420mm und 6840mm, wobei
der jährliche Durchschnittsmenge bei 5951mm liegt und die höchsten Werte im
September zu verzeichnen sind (siehe Abbildung 3) (vgl. WEISSENHOFER, 1996, 45). Die
jährliche Durchschnittstemperatur liegt zwischen 25°C und 37°C. In manchen Gebieten
kommt es durch die starken Regenfälle während der Regenzeit mehrmals zu
Überschwemmungen.
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Abbildung 3: Klimadiagramm Tropenstation La Gamba; Quelle: WEISSENHOFER, 2005.
Jänner
Februar
197
185
März
April
259
265
Mai
340
Juni
477
Juli
643
August
389
September
946
Oktober
750
November
411
Dezember
473
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Niederschlagsmenge (mm)
Abbildung 4: Monatliche Niederschlagsmenge bei der biologischen Station 2002; Quelle: HUBER und
WEISSENHOFER, unveröffentlicht, zitiert in BURGER, 2003, 7; eigene Darstellung.
Unter Berücksichtigung dieser Großklimawerte muss man allerdings stets bedenken,
dass die Standortbedingungen variieren, d. h. dass das Mikroklima durch verschiedene
kleinklimatische Faktoren wie Lichtverhältnisse, Wasserversorgung, Exposition und
Hangneigung zustande kommt (vgl. BURGER, 2003, 8).
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5.3 Ökologische Bedeutung der Region
Die Regenwälder stellen weltweit die artenreichsten Landökosysteme der Erde dar, wobei
tropischer Regenwald nicht als einheitliches Waldgebiet aufgefasst werden darf. Denn
gerade der Esquinas-Regenwald am Golfo Dulce vereint auf relativ kleiner Fläche eine
Vielzahl verschiedener Ökosysteme. Er ist einer der wenigen tropischen
Tieflandregenwälder und gehört zu den artenreichsten Wäldern der Erde mit
schätzungsweise 190 Baumarten und 3.000 Pflanzenarten auf nur einem Hektar (vgl.
WEISSENHOFER und HUBER, 1999, s.p.). „Die hohe Diversität Costa Ricas insgesamt und
der Golfo Dulce Region im Speziellen wird auf die Rolle des Gebiets als ‚Korridor’ und
Rückzugsgebiet für Flora und Fauna aus Nord- und Südamerika zurückgeführt“
(GUSENLEITNER, 2005, 23).
5.3 Geschichte
Ursprünglich lebten im Gebiet um und in La Gamba die „Coto“, diese Ethnie wurden
jedoch wie viele andere durch die Besiedelung der Spanier im 17. und 18. Jh.
ausgelöscht bzw. integrierten sich andere Ethnien. Für die Spanier war die Region um La
Gamba bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts uninteressant, da es sehr weit weg vom
Zentrum Costa Ricas, dem Valle Central, lag und es nur unzureichende „Verkehrswege“
gab.
In den 1930er Jahren begann sich die United Fruit Company für dieses spärlich
besiedelte Gebiet zu interessieren. Sie besaß damals schon Plantagen in ganz Mittelund
Südamerika und prägte auch die Region Golfito entscheidend. In La Gamba
errichteten sie die Kanalisation. 1938 begann sich die Bananen exportierende Firma aus
der Region zurückzuziehen, wodurch die Plantagen nicht mehr „gepflegt“ und der Boden
nicht mehr gedüngt wurde. Ein Grund für den Abzug waren die nach der
Dauerbewirtschaftung erschöpften und kupferverseuchten Böden. Erst im Jahre 1984
wurde die Bananenproduktion in Golfito und Umgebung endgültig eingestellt. Durch die
Abhängigkeit der Arbeiter von der United Fruit Company erlitt die Region einen schweren
Schlag, da der größte Arbeitgeber verschwand. Die Arbeitslosenquote stieg rapide an
und ein Teil der Bevölkerung wanderte ab. Ein Großteil der Einwohner beschränkt sich
nun auf Subsistenzwirtschaft bzw. auf Gelegenheitsarbeiten, um ihrem Lebensunterhalt
nachzukommen (vgl. FAHRNBERGER 1999, 47).
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Aufgrund der hohen Arbeitslosenquote in La Gamba wurde - um das Tropenholz zu
verkaufen - Raubbau im Esquinas-Regenwald betrieben. Die dadurch entstandene
Gefährdung führte letztlich 1991 zur Gründung des Vereins „Regenwald der Österreicher“
durch Michael Schnitzler (vgl. SCHNITZLER, 2007). Mit Hilfe von hauptsächlich
österreichischen Naturfreunden konnte er durch Spenden Grundstücke „freikaufen“ und
dadurch den äußerst artenreichen tropischen Wald im Nationalpark Piedras Blancas von
der Abholzung bewahren. (vgl. REGENWALD DER ÖSTERREICHER, s.a., s.p.). Neben dem
Verein „Regenwald der Österreicher“ gibt es noch den „Verein zur Förderung der
Tropenstation La Gamba“. Dieser ist eine österreichische Forschungs-, Lehr- und
Weiterbildungsinstitution, die sich zum Ziel gesetzt hat, einen Beitrag zur Erforschung
tropischer Tieflandregenwälder zu leisten, Interesse für die Erhaltung und Erforschung
des Regenwaldes zu wecken sowie Laien und Naturinteressierten die Möglichkeit zu
geben, ihr Naturverständnis im Regenwald zu vertiefen (vgl. TROPENSTATION LA GAMBA,
s.a., s.p.).
5.4 Demographie
Die Beschreibung der Gemeinde La Gamba stützt sich wenn nicht anders angegeben auf
persönliche Beobachtungen von Clara Picher, den Daten von Werner Klar und auf
Gespräche mit der ansässigen Bevölkerung.
Die Gemeinde La Gamba ist eine kleine ländliche Gemeinde mit ca. 480 Einwohnern,
jährlich ist mit einem Bevölkerungsanstieg von 4% zu rechnen (vgl. KLAR, 2007a). Die
Bevölkerung ist sowohl mit Wasser als auch mit Strom versorgt. Der tägliche
Wasserkonsum ist mit 200 l/ Einwohner relativ hoch. Das Einkommen liegt bei 8 $/Tag
(siehe Tabelle 1).
Tabelle 1: Demographische Daten La Gamba; Quelle: KLAR, 2007c, 3.
Anzahl der Häuser 80
Einwohner 2006: 480
Zukünftige Einwohnerzahl 2026: 1000
Öffentliche Zentren Gemeinschaftssaal, Gesundheitszentrum, Schule und
Kindergarten, Sportplatz, Kirche und Polizeiwache
Täglicher Wasserkonsum 200 l/Einwohner
Einkommen
8 $/Tag
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Neben der Subsistenzwirtschaft ist die primäre Erwerbsquelle der Bevölkerung die Landund
Viehwirtschaft (vgl. KLAR, 2007a). Teilweise sind die Bauern bei Grundbesitzern als
Tagelöhner angestellt. Der Staat subventioniert Ölplantagen, dadurch steigt der
Flächenbedarf. Außerdem wird Reis angebaut, genauso wie Felder für die Viehwirtschaft
beansprucht werden. Bananenpflanzen findet man nur mehr in den eigenen Gärten für
die Selbstversorgung. Industrie findet man in La Gamba keine. Es gibt außer für den
Bedarf der Einwohner (eine Bäckerei und zwei Kiosks) keine Geschäfte.
Obwohl es oft schwer ist bei der herrschenden Schwüle zu arbeiten und gegen die eigene
Trägheit gekämpft werden muss, ist der Großteil der Bevölkerung sehr motiviert und
sucht nach Beschäftigung. Erwähnenswert ist die Frauenbewegung, die Shampoo aus
natürlichen Präparaten wie Aloe Vera herstellt. Eine Pension wurde bereits von den
Einwohnern errichtet, die Planung eines Hotels ist in Aussicht (vgl. KLAR, 2007a).
Außerdem verkauft die Gemeinde handgemachten Schmuck („Arte Sanias“) –
hauptsächlich an die Besucher der Esquinas-Lodge (mehr dazu siehe:
http://www.esquinaslodge.com/g-home.html) und der Tropenstation La Gamba. Die
Hotelanlage und die Forschungsstation sind große Arbeitgeber und stellen nur Menschen
aus der Region an.
Die meisten Häuser in La Gamba sind aufgrund seiner Verfügbarkeit aus Holz gebaut.
Einige wenige Häuser sind aus Beton, doch dieser ist für die Einwohner meist zu teuer.
Durch die Esquinas-Lodge, den „Regenwald der Österreicher“ und die Tropenstation wird
das Gebiet immer mehr von Besuchern aus dem Ausland aufgesucht. In La Gamba
selbst übernachten aber kaum Touristen. Um die Region noch attraktiver zu machen, soll
nun eine weitere Lodge gebaut werden. Einige Personen aus La Gamba setzten viel
Hoffnung auf den „Ökotourismus“ und erwarten sich mehr Übernachtungen (vgl. KLAR,
2007a).
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Abbildung 5: Luftbild La Gamba aus dem Jahre 1998; Quelle: Tropenstation La Gamba – Der Pfeil zeigt den
vorläufig geplanten Standort der Pflanzenkläranlage.
5.5 Trinkwasserprojekt
Die Gemeinde La Gamba verfügt seit den 70er Jahren über eine Trinkwasserversorgung. Das
ursprüngliche System bestand aus einer Quellleitung zu einen 4 m³ Tank mit einer 3 km
langen Zuleitung zum Dorf. Im Jahre 1994 wurde dieses System durch ein neues System
ersetzt. Es wurden 5 kleine Quellen zusammengefasst, 2 km Zuleitung sind errichtet worden
und ein neues Reservoir von 19,5 m³ wurde miteinbezogen. Die Wasserleitungen sind ca. 6
km lang, womit 80 Hausanschlüsse erschlossen wurden (vgl. KLAR, 2007a).
Nach den ersten Untersuchungen (Messungen des Zulaufes am Reservoir) stellte sich heraus,
dass genügend Trinkwasser in der Region vorhanden ist (2,85 l/s). Diese Wassermenge reicht
für ca. 1600 Einwohner mit einem Verbrauch von 150 Litern pro Einwohner und Tag.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 18 / 78

6 Abwasser und Kanalisation
6.1 Abwasser
Unter Abwasser versteht man „im Sinne des Wasserrechts durch Gebrauch in seinen
Eigenschaften verändertes Wasser (Schmutzwasser) und das von bebauten und
befestigten Flächen abfließende Niederschlagswasser“ (SCHNEIDER und WORMUTH, 2000,
5). Beim Gebrauch kann das Wasser sowohl mit anorganischen Stoffen (Salze,
Schleifstaub, Erde u.ä.) als auch mit organischen Stoffen (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß
und deren Abbauprodukte) beladen werden. Auch eine Erwärmung (etwa in einem
Kühlturm) wäre eine Veränderung der Eigenschaften des Wassers. Das Abwasser wird
von verschiedenen Faktoren, wie Herkunft, Tageszeit oder Wetter beeinflusst. (vgl.
MUDRACK und KUNST, 2003, 3).
In der Praxis werden dafür bestimmte Abwasserarten definiert, von denen nun drei Arten
angeführt werden (vgl. SCHNEIDER und WORMUTH, 2000, 5):
• Schmutzwasser - durch Gebrauch verunreinigtes Wasser
• Fremdwasser - in die Kanalisation eindringendes Grundwasser, unerlaubt durch
Fehlanschlüsse eingeleitetes Wasser, einem Schmutzwasserkanal zufließendes
Oberflächenwasser.
• Regenwasser - abfließender Regen
Andere Definitionen beziehen sich spezifisch auf die Verunreinigungen durch
menschliche Ausscheidungen. Das so genannte Braunwasser ist das Abwasser aus den
Toiletten, d.h. eine Mischung aus Urin und Fäkalien, das Gelbwasser wiederum besteht
ausschließlich aus gesammeltem Urin (vgl. LANGERGRABER und MUELLEGGER, 2004, s.p.).
Das Grauwasser enthält grundsätzlich kein Braun -und Gelbwasser und wird aus den
Abflüssen von Küche und Bad gebildet (vgl. ÖWAV, 2005a). Diese Unterscheidungen
geben Auskunft über die Behandlung und die mögliche Weiterverarbeitung von
Teilströmen des Abwassers.
Auch Regenwasser kann als ein Typ von Abwasser (bzw. als Typ von Fremdwasser)
definiert sein, da es sich bereits in der Atmosphäre mit Gasen (z.B. S- und N-Oxide) und
Feststoffen (z.B. Staub, Ruß) anreichert (vgl. MUDRACK und KUNST, 2003, 12). Die
Verschmutzungskennzahlen steigen sprunghaft, sobald das Niederschlagswasser mit der
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 19 / 78

Erdoberfläche in Berührung kommt. Die Verunreinigung ist im hohen Maße von der
Struktur eines Gebietes abhängig (vgl. KOPPE und STOZEK, 1999, 517).
Die Stoffe, die im Abwasser enthalten sind, können zu Veränderungen dieser Gewässer
führen und grob in folgende Gruppen einteilt werden (vgl. MUDRACK und KUNST, 2003,
15):
• Sauerstoffzehrende Stoffe (erfasst durch BSB 5 /CSB), die den O 2 -Haushalt eines
Gewässers schädigen können.
• Düngende Stoffe (Stickstoff oder Phosphor), die eine übermäßige Produktion von
Wasserpflanzen und Algen auslösen können.
• Toxische Stoffe (etwa Schwermetalle), die zu einer Vergiftung der Organismen
führen können.
• Endokrin wirkende Stoffe (etwa synthetische Hormone), die aufgrund ihrer
hormonellen Wirkung gesundheitliche Störungen in Lebewesen auslösen können.
Diese Ableitung führt bestenfalls (oder wenn notwendig) durch ein
Abwasserreinigungssystem in ein stehendes oder fließendes Gewässer, bzw. in ein
Küstengewässer. Das durch eine Kläranlage gereinigte Abwasser darf mit behördlicher
Bewilligung nun wieder in ein Gewässer - das man Vorfluter nennt - eingeleitet werden.
„Natürliche Vorfluter sind offene Fließgewässer, die Wasser aus anderen Gewässern, aus
Grundwasserkörpern oder Abfluss-Systemen aufnehmen“ (vgl. WIKIPEDIA, s.a., s.p.). Ein
Vorfluter sollte nicht zu stark mit Abwasser belastet werden, da das ökologische Gefüge
aus dem Gleichgewicht gebracht werden kann.
Abwasser wurde lange Zeit als Problem gesehen. Schuld daran haben die hygienisch
bedenklichen Inhaltsstoffe und die eutrophierenden Substanzen (insbesondere Stickstoffund
Phosphorverbindungen) des verschmutzen Wassers. Diese Pflanzennährstoffe
verursachen einerseits zwar Probleme in Gewässern, andererseits können sie aber auch
als wertvolle Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden – und wären damit eine
Alternative zu Kunstdünger, der hauptsächlich mit fossilen Rohstoffen hergestellt wird
(vgl. LANGERGRABER und MUELLEGGER, 2004, s.p.). Erschwernisse für erfolgreiche
Verwertungskonzepte sind allerdings mögliche organische Schadstoffe und
Arzneimittelrückstände, sowie Verbote im Rahmen der Landwirtschaft. (vgl. ÖWAV,
2005b)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 20 / 78

6.1.1 Abwasseranalytik
Um die Menge der Abwasserinhaltsstoffe zu bestimmen, werden Summenparameter
benötigt, die auf dem Sauerstoffverbrauch für die Oxidation und die Mineralisierung der
Inhaltsstoffe beruhen.
Biochemische Sauerstoffbedarf (BSB)
Als Maß für die mikrobiell abbaubaren organischen Stoffe dient der Biochemische
Sauerstoffbedarf (BSB). Einer der wichtigen Stoffkenngrößen bei der Analyse von
Abwässern ist daher der BSB 5 . „Bei dieser Bestimmung misst man die Sauerstoffmenge,
die durch die mikrobiellen Stoffwechselprozesse beim Abbau der Schmutzstoffe im
aeroben Milieu bei +20°C in 5 Tagen verbraucht wird“ (MUDRACK und KUNST, 2003, 5).
Die Methodik simuliert einen Abbauprozess, der bei der Einleitung von Schmutzwasser in
Gewässer erfolgt, die ausreichende Mikroorganismen enthalten. Kommunale Abwässer
haben einen BSB 5 -Wert um 200-300 mg O 2
/l, reines Flusswasser hat einen Wert von 1
bis 3 mg O 2
/l. Der Grenzwert für Gewässer in Costa Rica liegt bei 50 mg O 2 /l.
CSB – Chemischer Sauerstoffbedarf.
Da nicht alle organischen Inhaltsstoffe von Abwasser mikrobiell abbaubar sind, gibt es in
der Umweltchemie den Wert des chemischen Sauerstoffbedarfs, der ebenfalls in O 2
/l
gemessen wird. „Die annähernd vollständige Oxidation der organischen Substrate wird
mit Kaliumdichromat vorgenommen“ (vgl. FRITSCHE, 1998, 133). Da der CSB-Wert neben
den leicht abbaubaren Verbindungen auch die schwer abbaubaren Naturstoffe und die
Xenobiotika umfasst, muss er immer höher als der BSB-Wert sein – in Costa Rica darf er
100mg O 2 /l nicht überschreiten.
Phosphor
„Phosphor ist ein Baustein der Nucleinsäure und ein wesentlicher Bestandteil des
Energiemoleküls Adenosintriphosphat (ATP)“ (vgl. TRAUNMÜLLER, 1998, 15).
Phosphor kann in drei verschiedenen Formen vorliegen (vgl. TRAUNMÜLLER, 1998, 15):
• Gelöstes, anorganisches Phosphat (Ortho-, Polyphosphate): größte Fraktion
• Gelöstes, organisches Phosphat
• Partikuläres, organisches gebundenes Phosphat.
TS – Trockensubstanz
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Die Trockensubstanz (TS) ist ein Maß für die darin enthaltene aktive Biomasse, d.h. jener
Bestanteil einer Substanz, der nach Abzug von unbehandeltem Wasser übrig bleibt. (vgl.
WIKIPEDIA, s.a., s.p.). Sie wird in g/l angegeben und ist eine für die Kläranlage
charakteristische Größe.
EW – Einwohnerwert
„Der EW stellt eine Rechengröße für die Abwasserreinigung dar. Er ist ein Maß für die
Belastung gewerblich-industriell genutzten Abwassers mit organisch abbaubaren Stoffen -
gemessen als BSB 5, der angibt, welcher Einwohnerzahl (EZ) diese Belastung entspricht.“
(IUV, s.a. a, s.p.).
6.1.2 Abwasserverbrauch
Je nach Art und Größe der Gemeinde, sowie den Lebensgewohnheiten und
Haushaltstechniken fallen unterschiedliche Abwassermengen an. Im Mittel rechnet man
z.B. mit einem Abwasseranfall von 120l/(Ew/d) (vgl. MUDRACK und KUNST, 2003, 9). Laut
ERNST und SOHN (1997) ist mit einem Abwasseranfall in deutschen Haushalten von
200l/(Ew/d) zu rechnen.
6.2 Bedeutung der Kanalisation
Einer der wichtigsten strukturellen Elemente für hygienische Lebensverhältnisse in
menschlichen Siedlungsgebieten ist die Kanalisation. Unter einem Abwasserkanal
versteht man ein „offenes oder geschlossenes Gerinne, in dem Abwasser i. d. R. mit
freiem Gefälle abgeleitet wird. Man unterscheidet z.B. Regenwasserkanal,
Schmutzwasserkanal, Mischwasserkanal“ (SCHNEIDER und WORMUTH, 2000, s.p.).
Beim so genannten Mischverfahren wird Schmutz- und Niederschlagswasser gemeinsam
in einen Kanal abgeleitet. Die Leitung muss dann für den Abfluss des Regenwassers
bemessen werden (vgl. MARTZ, 1995, 26). Die Menge an Regenwasser kann den
Schmutzwasseranfall allerdings je nach Klima um mehr als das 100-fache übersteigen, in
diesem Fall sind an geeigneten Stellen des Kanalnetzes Regenentlastungsbauwerke
notwendig (vgl. MUDRACK und KUNST, 2003, 53). Vorteile des Mischverfahrens sind die
Übersichtlichkeit (es gibt nur ein Netz) und die geringeren Bau- und Betriebskosten (vgl.
MARTZ, 1995, 27).
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 22 / 78

Im Trennverfahren wird das Schmutzwasser im Schmutzwasserkanal getrennt zur
Kläranlage geleitet und dort gereinigt. Der Regenwasserabfluss fließt direkt in den
Vorfluter. Es wird angenommen, dass eine Reinigung des Regenwassers aufgrund
seines geringen Verschmutzungsgrades nicht erforderlich ist (vgl. MUDRACK und KUNST,
2003, 54). Zu den Vorteilen des Trennverfahrens zählen unter anderem bessere
Erweiterungsmöglichkeiten, größerer Schutz des Gewässers (bei Überlastung des
Mischverfahrens fließt Schmutzwasser ungeklärt in den Vorfluter) oder kleinere
Abwasser-Pumpwerke (nur das anfallende Schmutzwasser wird gefördert) (MARTZ, 1995,
27).
Laut DECKER (1998, 6ff) führt die Einleitung von Fremdwasser – wie etwa Regenwasser -
ins Schmutzwasser immer zu einer Verminderung der Schmutzstoffkonzentration durch
Verdünnung. Die gemeinsame Ableitung von Fremdwasser und Schmutzwasser ist nur
dann sinnvoll, wenn das Fremdwasser selbst eine Reinigung erfordert. Fremdwasser
kann die Behandlung des Schmutzwassers erschweren und die Abwasseranlagen
belasten (vgl. DECKER, 1998, 6ff). Es ist anzumerken, dass DECKER nicht dieselben
Begrifflichkeiten wie MUDRACK und KUNST verwendet (siehe Kapitel 6.1), er sieht
Regenwasser als eine Art des Fremdwassers.
Sowohl im Trenn– als auch im Mischverfahren sind die Leitungen grundsätzlich
unterirdisch zu verlegen. In gering besiedelten Gebieten kann das Regenwasser auch in
offenen Gräben abgeleitet werden (MARTZ, 1995, 26).
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7 Pflanzenkläranlagen
Das folgende Kapitel soll eine Übersicht über die Abwasserreinigung mit
Pflanzenkläranlagen und nähere Details zur geplanten Anlage in La Gamba geben. Der
umgangssprachlich gebräuchliche Begriff Pflanzenkläranlage wird in dieser Arbeit
synonym für den englischen Terminus constructed wetlands verwendet.
7.1 Pflanzenkläranlagen: Begriffsdefinition
Unter dem Begriff „Pflanzenkläranlagen“ werden sehr unterschiedliche Systeme
naturnaher Abwasserreinigungsverfahren zusammengefasst, der Nachteil an dieser
Definition jedoch ist, dass sich dieser Begriff nur auf das äußere Erscheinungsbild dieser
Verfahren bezieht und nicht auf die tatsächlichen Reinigungseffekte, an dem die Pflanzen
nur indirekt beteiligt sind (vgl. TRAUNMÜLLER, 1998, 4).
Eine weitere und vollständigere Definition von „Pflanzenkläranlagen“ wurde auf folgender
Weise von GELLER (1994, zitiert in GRABHER, 1997) zusammengesetzt:
„Pflanzenkläranlagen sind komplexe Ökosysteme, die sich aus den Komponenten Boden
und Pflanzen einschließlich der dort vorhandenen Mikroflora und –fauna
zusammensetzen und in Wechselwirkung untereinander und mit dem durchfließenden
Abwasser und den eingestellten Betriebsbedingungen stehen.“
7.2 Einführung in die Pflanzenkläranlagen
Pflanzenkläranlagen stellen sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht
eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Kleinkläranlage-Systemen dar (vgl.
STEINWENDER, s.a.). Der Anwendungsbereich von Pflanzenkläranlagen ist weit gestreut.
So werden Pflanzenkläranlagen heute weltweit zur Reinigung von kommunalen
Abwässern, Abwässern aus Landwirtschaft, touristischen Einrichtungen, Gewerbe und
Industrie sowie Deponieabwässern und verschmutzten Oberflächenwässern eingesetzt
(vgl. STEINWENDER, s.a.). Sie werden weltweit unter unterschiedlichsten
Klimaverhältnissen für unterschiedliche Wasserqualitäten genutzt. So wie natürliche
Feuchtgebiete, fungieren auch sie als Schmutzfilter und können organisches Material und
Phosphat abbauen, sowie die Konzentrationen von Schwermetallen, organischen
Chemikalien und Pathogenen verringern. „Pflanzenkläranlagen sind natürlichen
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 24 / 78

Ökosystemen nachempfunden: natürliche Teiche haben flache Ufer, die von
Sumpfpflanzen bewachsen sind. Entwickelt man nun die Röhrichtzone eines Gewässers
zu einem Pflanzenbecken mit abwasserdurchflossenem Boden, so erhält man die
Grundform einer Pflanzenkläranlage“ (vgl. TRAUNMÜLLER, 1998, 2). Dieses
Pflanzenbecken kann allerdings nur in Kombination mit einer mechanischen Vorreinigung
die volle Reinigungsleistung erfüllen, da sonst die groben Schmutzpartikel sehr rasch zu
einer Verstopfung der Einlaufschicht führen würden.
7.3 Mechanische Reinigung
7.3.1 Allgemeines
Die mechanische Reinigung dient in erster Linie dazu, die ungelösten Stoffe vom
restlichen Abwasser zu trennen. Bei kommunalen Abwässern macht der Anteil an
ungelösten Stoffen ca. 30 - 40 % der Verschmutzung aus. Abhängig von deren
physikalischer Beschaffenheit werden verschiedene Prozesse zu deren Entfernung
verwendet. Sieben, filtern, aufschwimmen und absetzen sind dabei die häufigsten. Diese
Prozesse werden durch passende Systeme unterstützt. Das sind Rechen, Siebe, Fett- u.
Sandfänge, Flotationsanlagen sowie Absetzsysteme. Diese umfassen sowohl
aufschwimmende bzw. absetzbare Inhaltsstoffe als auch größere und gröbere Stoffe wie
Plastik-, Holz-, und Textilreste. Durch die mechanische Reinigung ist es möglich etwa 1/3
der im Abwasser enthaltenen organischen Inhaltsstoffe zu entnehmen.
Zunächst dienen Siebe und Rechen vornehmlich der Entfernung des groben Materials.
Der zu erzielende Reinigungseffekt hängt hierbei stark von der Durchlässigkeit der
Öffnungen ab. In der zweiten Phase entfernt man den im Abwasser enthaltenen Sand,
sowie Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften mit Hilfe von Sandfängen. In diesen Anlagen
wird die Fließgeschwindigkeit des Abwassers soweit reduziert, dass sich die Sandkörner
allmählich in einem dafür vorgesehenen Sammelraum am Boden des Sandfanges
absetzen können. In der dritten, und letzten Phase der Vorklärung, kommen
Absetzbecken bzw. Flotationsbecken zum Einsatz. Die Ersteren dienen der Entfernung
von jenen ungelösten Stoffen welche schwerer als Wasser sind, während letztere die
leichteren Substanzen abtrennen.
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7.3.2 Rechenanlagen
Rechenanlagen sind die erste Stufe der Abwasserreinigung. Sie dienen in vor allem der
Entfernung grober Feststoffe. Während früher, bzw. bei kleinen Anlagen, händisch
geräumte Rechenanlagen zum Einsatz kamen, werden die Rechen bei modernen
Anlagen vor allem maschinell gereinigt (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V.,
1997, 73). Abhängig von Standort und Klima der Anlage kann es von Vorteil sein, diese in
einem eigenen Gebäude unterzubringen. Dies gewährt eine gewisse Dämmung der
Maschinengeräusche bzw. falls notwendig auch einen Schutz vor widrigen klimatischen
Verhältnissen. Moderne Rechenanlagen können auf Grund ihrer technischen Bauteile als
relativ wartungsintensiv eingestuft werden. Daher ist es bei der Planung wichtig, auf die
Wartungsfreundlichkeit sowie die Unfallsicherheit Rücksicht zu nehmen (vgl.
ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 75).
Bei der Konstruktion von Anlagen kann auf verschiede Typen von Rechenanlagen
zurückgegriffen werden. Diese unterscheiden sich aufgrund verschiedener
Charakteristika. Anhand der Spaltweite von Rechen kann zwischen Schutzrechen,
Grobrechen, Fein- und Feinstrechen unterschieden werden. Nach der Ausformung des
Rechenrostes zwischen Stabrechen, Bogenrechen, Radialrechen, Trommelrechen sowie
Rechen mit beweglichen Rechenrostteilen.
Dem Rechenrost kommt als einem der wichtigsten funktionalen Elemente eine besondere
Bedeutung zu. Rechenrost und zurückgehaltenes Rechengut bilden eine gemeinsame
Filterfläche, die es ermöglicht, auch kleinere Inhaltsstoffe aus dem Abwasser zu
entfernen. Bei hohem Filterwiderstand kommt es allerdings zu einem Aufstau des
Rechengutes im Gerinne. Wird dabei die maximal zulässige Aufstauhöhe erreicht, ist eine
Räumung erforderlich. So wird das Reinigungsintervall durch Art und Menge der
anfallenden Feststoffe sowie die maximale Stauhöhe bestimmt.
In häuslichen Abwässern fallen vor allem Elemente wie Papier, Speisereste, Zellstoffe
sowie vermehrt auch Plastikrückstände als Rechengut an. Abhängig von Tageszeit und
Zufluss ergeben sich Schwankungen der Menge. Die jährlichen Mittelwerte pro Einwohner
betragen bei Grobrechen zwischen 2 und 5 Litern, bei Feinrechen zwischen 5 und 15
Litern pro Einwohner und Jahr (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 76).
Wichtig ist, dass die Anströmung des Rechens gleichmäßig erfolgt. Ist dies nicht der Fall
kommt es mit großer Wahrscheinlichkeit zu einer einseitigen Belegung des Rostes, was
wiederum zu einem verfrühten Verschleiß der Räumeinrichtung führt. Um dieses Problem
zu vermeiden, wird empfohlen, eine ausreichend lange Rinnstrecke vor dem Rechen
einzuplanen (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 77). Bei der Planung
der Rechenanlage muss des Weiteren auf eine Vielzahl von abwassertechnischen bzw.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 26 / 78

hydraulischen Rahmenbedingungen Rücksicht genommen werden. Zu diesen zählen die
voraussichtliche Abwassermenge, der zulässige Rückstau bzw. die zulässige
Spiegeldifferenz vor und hinter dem Rost sowie die Belastung des Abwassers mit
Rechengut. Des Weiteren ist zu beachten, dass zur Vermeidung von Sandablagerungen
vor dem Rechen eine Mindestgeschwindigkeit aufrechterhalten werden muss. Dies kann
durch zusätzliche Belüftung des Abwassers, oder einen kleinen Absturz hinter dem
Rechen erreicht werden. Auch eine zu hohe Maximalgeschwindigkeit kann zu Problemen
führen, da ein steigender Wasserdruck ein Vorbeifließen von Rechengut zwischen den
Stäben der Anlage ermöglicht. Daher sollte die Maximalgeschwindigkeit des Abwassers
im Bereich der Rechenanlage nicht mehr als 1,2 m/s betragen. Bei größeren Anlagen
werden heutzutage meist mehrere Becken, mit mehreren Rechen neben einander
gebaut. Dadurch wird es möglich, den Abflussstrom umzuleiten, während Wartungs- bzw.
Reinigungsarbeiten an der ersten Rechenanlage durchführt werden. Bei kleineren
Anlagen werden zu diesem Zweck Notfallumläufe verwendet. In jedem Fall ist es wichtig,
Dammbalken zur Abschottung der Anlagen zu installieren. (vgl. ABWASSERTECHNISCHE
VEREINIGUNG E.V., 1997, 80)
7.3.3 Sandfang
Zweck von Sandfängen ist die Filtrierung und Trennung von Sand und anderen
mineralischen Stoffen von den faulfähigen, organischen Anteilen des Abwassers. Als
Sandfanggut gelten alle körnigen Bestandteile des Abwassers, die eine schnelle
Absetzfähigkeit, hohes Eindickvermögen sowie geringe Fließfähigkeit besitzen. Dabei
handelt es sich mehrheitlich um die mineralischen Substanzen Sand und Asche. Jedoch
lässt sich ein gewisser Anteil an organischem Material, wie Nahrungsmittelreste,
pflanzliche und tierische Abfälle im abgesetzten Sand nicht vermeiden. Je nach dessen
Größe kann es bei der Entnahme und Lagerung zu Geruchsbelästigung sowie in deren
Folge auch zu einer Fliegenplage kommen. Diese ist umso gravierender, je feuchter das
gesammelte Sandfanggut ist. Eine mögliche Lösung ist eine Entwässerung sowie das
Abdecken des Sandfanggutes.
Den größten Teil des Sandfanggutes stellt der Feinsand dar. Dessen durchschnittliche
Anfallmenge pro Person und Jahr beträgt um die 4 Liter (vgl. ABWASSERTECHNISCHE
VEREINIGUNG E.V., 1997, 96). Jedoch ergibt sich eine von der Bevölkerungsdichte
abhängige Varianz. So ist bei enger Bebauung mit einem Feinsandaufkommen von 2
Litern pro Einwohner zu rechen, während man in dünn besiedelten Gebieten eher mit
einem Wert um die 5 Liter pro Person zu rechnen hat (vgl. ABWASSERTECHNISCHE
VEREINIGUNG E.V., 1997, 97). Auch Sandfänge können nach Art der Konstruktion und
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 27 / 78

Betriebsweise unterschieden werden. Daher gibt es sowohl Tief- als auch
Flachsandfänge sowie Rund- und belüftete Sandfänge.
Die Wahl des zu verwendenden Sandfanges hängt von betrieblichen Faktoren ab. Diese
sind die Menge und Schwankung des Abwasseranfalls, der Sandanfall, Art der
vorgesehenen Räumung, Art des Sandtransportes, sowie von Aufwand und Wartung. Zu
den bautechnischen Faktoren, auf welche Rücksicht genommen werden muss, zählen
Platzbedarf, Höhenlage, Baugrund und Grundwasserverhältnisse, der Schalungsaufwand
für die Formgebung, sowie die maschinelle Ausrüstung und Anordnung (vgl.
ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 98).
Nach der Auswahl des entsprechenden Systems stellt sich noch die Frage der Anordnung
innerhalb des Reinigungsablaufes. Hierbei wird der Sandfang zumeist hinter der
Rechenanlage installiert. Jedoch kann es unter Umständen von Vorteil sein, den
Sandfang zwischen Grob und Feinrechen zu platzieren um eine etwaige Sandablagerung
vor dem Feinrechen zu vermeiden. Dafür muss jedoch der Grobrechen eine
entsprechende Filterqualität aufweisen, um Ablagerungen von organischem Material im
Sandfang zu vermeiden (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 99).
7.3.4 Leichtstoffabscheidung
Leichtstoffabscheider entfernen feste oder flüssige Abwasserinhaltsstoffe, vor allem
Mineralölreste sowie organische Fette, die eine geringere Dichte als Wasser aufweisen.
Schwerkraftabscheider sind die bevorzugten Systeme in diesem Zusammenhang. Sie
bestehen aus Abscheideräumern mit Tauchwänden. Die oben aufschwimmenden
Schmutzstoffe werden von den Tauchwänden zurückgehalten, während das Wasser
selbst unter den Tauchwänden abfließt. Um diesen Effekt auszunützen, ist eine
entsprechende Verweilzeit notwendig. (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V.,
1997, 114)
7.3.5 Absetzbecken
In Absetzbecken kommen folgende Vorgänge zum Tragen: Sedimentation der Feststoffe,
Flockungsvorgänge, Eindickungsprozesse, biologische Abbauvorgänge, Sammlung und
Zwischenspeicherung des abgesetzten Materials. Absetzfähige Stoffe sind im
Allgemeinen jene, die in quasi ruhenden Flüssigkeiten absinken und sich am Boden
absetzen (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 160). Die
Absetzgeschwindigkeit dieser Stoffe lässt sich nur durch Versuche ermitteln, da eine
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 28 / 78

Berechnung praktisch nicht möglich ist (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V.,
1997, 161).
Die Fließgeschwindigkeit sollte im Absetzbecken bei 2 bis 3 cm/s liegen, da so
Flockungsvorgänge begünstigt, und Turbulenzen und Querströmungen vermieden
werden (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 163). Diese Geschwindigkeit
ist von der Flächenbeschickung abhängig und kann mit Hilfe einer eigenen Formel
berechnet werden.
Ansonsten sind die Bemessungswerte für Absetzbecken vorwiegend empirischen
Ursprungs. So ergaben hydraulische Untersuchungen, dass ein Verhältnis von Tiefe zu
Länge von 1:10 bis ca. 1:30 die besten Voraussetzungen für die Sedimentation bietet
(vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 167). Bei der Gestaltung des
Beckeneinlaufes sollte darauf geachtet werden, eine möglichst gleichmäßige
Einlaufströmung zu erzielen, um negative Turbulenzen zu vermeiden. Der Auslauf des
Absetzbeckens muss so angelegt werden, dass das Klarwasser von einer möglichst
großen Fläche abgezogen wird. Dies erfolgt entweder über breite Überfälle oder eine
entsprechende Anzahl an getauchten perforierten Rohren (vgl. ABWASSERTECHNISCHE
VEREINIGUNG E.V., 1997, 166). Die Tiefe des Absetzbeckens hat eine große Auswirkung
auf die Durchflusszeit und somit auf die Koagolation und Flockung der Feststoffe (vgl.
ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 168).
Um die Denitrifikation in der Hauptklärstufe zu erleichtern, wird der abgesetzte
Primärschlamm mit Hilfe einer kurzfristigen Zwischenspeicherung in der Vorkläranlage
versäuert. Durch diesen Vorgang bilden sich im Primärschlamm leichter abbaubare
Kohlenstoffverbindungen. Bei einer Durchflusszeit des Abwassers durch das
Absetzbecken von 1 bis 2 Stunden kann eine Reinigungsleistung von 70 – 80 Prozent
erzielt werden. Wird die Durchflusszeit jedoch zu groß berechnet, führt dies dazu, dass
weniger abbaubare Stoffe im Ablauf der Vorklärung vorkommen, als zur Denitrifikation
nötig sind (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 169).
Innerhalb der Absetzbecken werden verschiedene Funktionszonen unterscheiden. Diese
sind die Klarwasserzone, Trennzone, Speicher-, Eindick- und Räumzone (vgl.
ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 174). Jedoch ist eine eindeutige
Trennung nicht möglich, da sich die einzelnen Zonen gegenseitig durchdringen. Die
Klarzone dient dem Ausgleich von störenden Einflüssen aus Wind und
Dichteunterschieden bzw. ungleichmäßiger Beschickung. Die Verteilung des Schlamm-
Wassergemisches ist die Aufgabe der Trennzone. In diesem Bereich wird der
Absetzvorgang durch Flockungsvorgänge begünstigt. Der Speicherzone kommt die
Aufgabe der Vergrößerung der Trennzone bei zusätzlichem Trockensubstanzgehalt zu
(vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 175). Diese ist so zu bemessen,
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 29 / 78

dass in einem Zeitraum von 1,5 Stunden eine zusätzliche Schlammmenge von 500l pro
Kubikmeter ohne weiteres aufgenommen werden kann. In der Eindick- und der
Räumzone findet die Konzentration und anschließende Entfernung des abgesetzten
Schlammes statt. Dabei sind Eindickzeiten von über 2 Stunden zu vermeiden (vgl.
ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 176).
Wie bereits oben erwähnt, sind die häufigsten Beckenformen horizontal bzw. vertikal
durchströmte Rechteck- und Rundbecken. Im Einzelfall werden im kommunalen Bereich
aufgrund von Platzmangel auch mehrstöckige Absetzbecken zum Einsatz gebracht. Der
bauliche Aufwand bei solchen Becken ist jedoch um einiges größer als bei
konventionellen.
Der Vorteil von Rechteckbecken ist ein verringerter Platzbedarf sowie die Möglichkeit
einer Kompakt- bzw. Modulbauweise. Dies wird vor allem bei größeren Anlagen
ausgenützt (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 187f). Werden mehrere
Becken, zumeist zwei bis vier, zu einer Gruppe zusammengefasst, können auch bei
größeren Anlagen die Baukosten relativ niedrig gehalten werden. Mit Hilfe offener
Durchlässe zwischen den einzelnen Becken kann auf eine Auslegung der Becken auf den
vollen Wasserdruck verzichtet werden, was ebenfalls die Baukosten senkt.
Eine einfachere Abwasserzuleitung, eine vereinfachte Abwasser- und
Schlammrückführung, eine verringerte Wehrkantenbeschickung sowie niedrigere
Baukosten gelten wiederum als Vorteile von Rundbecken. Der bereits angedeutete
relativ hohe Platzbedarf ist jedoch problematisch. Daher finden Rundbecken zumeist bei
kleineren bis mittleren Anlagen Verwendung, bei welchen insgesamt weniger Becken
notwendig sind (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 189). Bei der
Konstruktion von Absetzbecken sollte darauf geachtet werden, die Wände möglichst glatt
auszuführen. So soll verhindert werden, dass sich Schlamm bzw. Verschmutzungen
festsetzen und die maschinelle Räumung des Schlammes wird vereinfacht. Eine Neigung
der Becken erleichtert die Schlammräumung ebenfalls. Außerdem verhindert eine
ausreichend starke Neigung die Ausbildung von störenden Grundströmungen entlang der
Beckensohle.
Um die Becken vor der Einwirkung des umgebenden Grundwassers zu schützen kann die
Errichtung von Flutventilen oder separaten Entwässerungsleitungen bzw. eine
Verankerung des Beckens mit Hilfe von Zugpfählen notwendig sein. Eine einfachere
Lösung ist allerdings die Verwendung einer dickeren, schwereren und somit stabileren
Beckensohle bzw. gleich die Konstruktion des Becken oberhalb des
Grundwasserspiegels (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V., 1997, 190).
Die Wahl des Schlammräumsystems ist der letzte Punkt, auf den bei der Konstruktion
von Absetzbecken Rücksicht zu nehmen ist. Hierbei stehen Schildräumer, Saugräumer,
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 30 / 78

Bandräumer, Durchflusspumpen sowie Steigleitungen als Möglichkeiten zur Auswahl.
Welche dieser Ausführungen gewählt wird, hängt in erster Linie vom Kompressions- bzw.
Festigkeitsgrad des Schlammes ab. Auch die Art des Durchflusses, ob horizontal oder
vertikal sowie die Ausführung des Beckens als Rechteck- oder Rundbecken beeinflusst
die Wahl des richtigen Räumsystems (vgl. ABWASSERTECHNISCHE VEREINIGUNG E.V.,
1997, 194).
7.3.5.1 Mehrkammergruben
Mehrkammergruben bestehen im Normalfall aus drei Kammern, welche bei großen
Anlagen in getrennten Behältern untergebracht sind. In kleineren Anlagen wird die
Kompaktbauweise bevorzugt, die alle drei Becken in einem Modul vereint (siehe Abbildung
6).
Bei einer Aufenthaltsdauer von ca. zwei Tagen setzen sich bei diesem System die
Feststoffe am Beckenboden ab. Der Rückhalt der im Abwasser enthaltenen
Schwimmstoffe erfolgt über Tauchwände bzw. Tauchrohre. Mehrkammergruben kommen
vor allem bei kleineren Anlagen zum Einsatz, da bei größeren Gruben keine gleichmäßige
Durchströmung und in den Folge Aufenthaltsdauer garantiert werden kann und darüber
hinaus die Errichtungskosten im Vergleich zu anderen Systemen sehr hoch sind.
Abbildung 6: Mehrkammergrube nach ÖNORM 2502; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 53.
Um zu verhindern, dass Schlamm aus der ersten Kammer in die zweite gelangt, werden
Tauchrohre als Überleitung verwendet, da dadurch die Kammern voneinander hydraulisch
getrennt werden. Mit Hilfe spezieller Rohrelemente bzw. auch einfacher mit Tüchern kann
die Reinigungsleistung verbessert werden. Weiters kann durch den zusätzlichen Einbau
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 31 / 78

eines Feinfilters im Ablauf ein erhöhter Reinigungsgrad an Schwebstoffen erreicht
werden.
Mehrkammergruben werden in Absetzgruben und Ausfaulgruben, mit jeweils
spezifischem Nutzvolumen unterschieden. Dieses beträgt für Absetzgruben 0,5m³ und für
Ausfaulgruben 1,5m³ pro Einwohner. Die Räumung der Absetzgruben hat zu erfolgen,
wenn die Hälfte des Nutzvolumens mit Schlamm gefüllt ist. Daher ist eine regelmäßige,
meist halbjährliche, Wartung des Systems unbedingt erforderlich. Bei
Mehrkammerausfaulgruben kann der Schlamm im Becken verbleiben, bis dieser durch
den Faulprozess stabilisiert wurde. Während Mehrkammerabsetzgruben zur Gänze
entleert werden, sollte bei der Entschlammung der Ausfaulgrube zumindest eine 30cm
hohe Impfschlammschicht erhalten bleiben, um eine rasche Fortsetzung des
Ausfaulprozesses zu ermöglichen (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 54f).
7.3.6 Emscherbrunnen (Imhofftank)
Diese Anlagenbauart wurde vom deutschen Ingenieur Karl Imhoff entwickelt, weshalb sie
umgangssprachlich auch als Imhofftanks bezeichnet werden.
Emscherbrunnen sind zweiteilige Systeme. Sie bestehen aus einem Absetzraum, in
welchem die absetzbaren Stoffe abgeschieden werden, und einem darunter liegenden
Schlammfaulraum, in welchem sich der abgesetzte Schlamm akkumuliert (siehe Abbildung
7). Der Schlamm wird mittels einer schrägen Fläche aus dem Absetzraum in den
Faulraum geleitet. Ein großer Vorteil des Emscherbrunnen ist, dass der abgesetzte
Schlamm, im Gegensatz zum Mehrkammernsystem, bei hydraulischen Stößen nicht
wieder aufgewirbelt werden kann, und somit ein Schlammaustrag vermieden wird. Dies
wird durch die hydraulische Entkoppelung von Absetz- und Faulraum ermöglicht.
Abbildung 7: Beispiel für einen Emscherbrunnen nach Imhoff; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 55.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 32 / 78

Beim Emscherbrunnen wird der Absetzraum mit 30 Liter pro Einwohner bemessen, der
Faulraum mit 60 Liter pro Einwohner, und 30 Liter pro Einwohner für den
Schwimmschlamm. Der Absetzraum ist somit relativ klein, wodurch bei übermäßig hoher
hydraulischer Stoßbelastung, vor allem bei kleineren Anlagen, keine ausreichende
Absetzleistung mehr gegeben ist. Daher werden Emscherbrunnen meist nur bei
Trennsystem-Anlagen mit einer Größe von über 50 Einwohnerwerten eingesetzt. Da der
Schlamm sich leicht verfestigen kann, muss er regelmäßig geräumt werden. Bei
übermäßig großem Sandanfall kann der Sandgehalt über einen vorgeschalteten
Sandfang verringert werden.
Angefaultes Abwasser kann die aeroben Prozesse im Biofilter behindern.
Emscherbrunnen sind daher von Vorteil, da es aufgrund des gesonderten Absetzraumes
zu keiner Faulung des Abwassers kommt. (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 55f)
7.3.7 Rottevorklärung
Diese Art von Vorkläranlagen bestehen aus mindestens zwei Rotteschächten, in die
regelmäßig Strukturmaterial, zumeist Stroh, eingestreut wird (siehe Abbildung 8). Dieses
dient als Filter für die im Abwasser gelösten Feststoffe. Beide Schächte werden
abwechselnd beschickt. Je nach Schachtgröße ist nach ca. 6 bis 12 Monaten die
maximale Füllhöhe des ersten Schachtes erreicht und man beginnt den zweiten zu
beschicken. Das Gemisch aus Feststoffen und Strukturmaterial aus dem ersten Schacht
wird nun entnommen, entwässert und anschließend kompostiert. Nach einer
Nachkompostierung des Materials kann dieses in der Landwirtschaft verwendet werden,
sofern die gesetzlichen Bestimmungen dies erlauben. Da Rottebehälter keine
ausreichende Feinstoffreinigung ermöglichen, ist eine zweite Vorreinigungsstufe
erforderlich. (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 56f)
Abbildung 8: Beispiel für eine Rottevorklärung; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 56.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 33 / 78

7.3.8 Grobstofffilter
Als Grobstofffilter bezeichnet man vorgeschaltete Vertikalfilter mit grobem Filtermaterial.
Diese kommen vor allem bei Pflanzenkläranlagen zum Einsatz. Es erfolgt eine
Beschickung mit Rohabwasser. Die Feststoffe werden dabei an der Beetoberfläche
abgefiltert, wodurch es sich bei diesem System um ein Vorklärverfahren mit integrierter
Schlammbehandlung handelt. Werden mehrere Filterbeete abwechselnd verwendet, ist
es möglich den Schlamm an der Oberfläche des Filterbeets zu trocknen und
anschließend zu vererden und hygienisieren. Nach mehreren Jahren entsteht durch
dieses Verfahren eine dünne Humusschicht, welche entnommen und anderweitig
verwendet werden kann. Grobstofffilter eigenen sich auch für größere und
mischwasserbeschickte Anlagen, da sie auch schwankende Abwassermengen
aufnehmen können. Um hygienische Gefährdung möglichst zu vermeiden, sollten die
Anlagen umzäunt werden, damit Unbefugte wie etwa Kinder nicht in Kontakt mit den
Beeten kommen. (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 58)
Nach Auswertungen an Pflanzenkläranlagen mit verschiedenen Vorklärsystemen lässt
sich urteilen, dass die Mehrzahl eine zufriedenstellende Reinigungsleistung erbrachte.
Grundstücksmehrkammergruben zeigten jedoch im Vergleich die höchste
Betriebsstabilität (siehe Abbildung 9).
Abbildung 9: Eingesetzte Vorklärverfahren und betriebliche Erfahrungen; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003,
59.
7.4 Die Rolle der Pflanzen
Nach der mechanischen Vorklärung wird das Abwasser weiter zur eigentlichen
Pflanzenkläranlage geleitet. Der im deutschen Sprachraum häufig verwendete Terminus
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 34 / 78

„Pflanzenkläranlage“ suggeriert eine Reinigung der Abwässer durch Pflanzen, was
ursprünglich auch in der Fachwelt geglaubt wurde. Im Wesentlichen erfolgt die
Reinigungsleistung bei diesen Anlagen aber primär durch Bakteriengesellschaften in der
Rhizosphäre (vgl. WISSING und HOFMANN, 2002, 47, 84f).
Die Aufnahme von Nährstoffen durch die Pflanze ist von deren Entwicklungsstadium
abhängig, beläuft sich aber in Abhängigkeit von der Zulaufkonzentration nur zwischen 5 –
10% (vgl. HABERL, 1995, 3). Pflanzen erfüllen aber andere wichtige Funktionen:
• Die Wurzeln der Helophyten (Sumpfpflanzen) halten durchlässige Böden offen
und wirken Kolmation (der Verstopfung der Poren) entgegen. Sie bewirken damit,
dass die Infiltrationsfähigkeit des Bodenkörpers sowie die Sauerstoffversorgung
durch lufterfüllte Poren aufrechterhalten wird (vgl. WISSING und HOFMANN, 2002,
84, 135f).
• Im Wurzelraum von Sumpfpflanzen gibt es ein komplexes Mosaik aus
verschiedenen Zonen (aerob, anaerob, anoxisch), wodurch die Milieubedingungen
für Mikroorganismen geschaffen werden (Rhizospäreneffekt) (vgl. WISSING und
HOFMANN, 2002, 84ff).
• Durch die Pflanzenwurzeln wird Sauerstoff in den Boden abgegeben und somit ein
Beitrag zur O 2 -Versorgung im Bodenfilter geleistet (vgl. WISSING und HOFMANN,
2002, 146).
• Pflanzen bilden eine Isolierschicht an der Oberfläche aus, was in unseren
Klimaten im Winter wichtig ist (vgl. WISSING und HOFMANN, 2002, 84).
7.5 Abwasserreinigungsprozesse in einer Pflanzenkläranlage
7.5.1 Grundlagen
Bei Betrachtung der abbaubaren Substanzen im Abwasser muss zunächst zwischen
gelösten und nicht gelösten unterschieden werden. Die nicht im Abwasser gelösten
werden nämlich bereits bei der mechanischen Vorbehandlung entfernt, indem sie sich als
Primär- bzw. Fäkalschlamm absetzen. Sie werden je nach Betriebsweise entweder einer
Faulung oder Kompostierung zugeführt.
Der weiter im Abwasser verbliebene, gelöste Anteil gelangt weiter in der Hauptklärstufe,
wo der Hauptteil der Abbauprozesse stattfindet - bei Pflanzenkläranlagen entspricht das
dem Filterbeet.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 35 / 78

Der Reinigungsprozess stützt sich in Pflanzenkläranlagen so wie auch in ihren
konventionellen Pendants hauptsächlich auf die Stoffwechselaktivität von
Mikroorganismen.
Zunächst müssen die Abwasserinhaltsstoffe, die den Mikroorganismen als Nährstoffe
dienen, an die Biomasse adsorbiert werden. Dieser Prozess wird durch eine große
Oberfläche des Biofilms erleichtert, in Pflanzenkläranlagen ist das hauptsächlich von der
Substratwahl abhängig.
Der anschließende Umsatz der Abwasserinhaltsstoffe zu Zellsubstanz erfordert Energie.
Diese kann bei aeroben Prozessen durch gelösten Sauerstoff, bei anaeroben durch eine
komplexe Kette von Redox-Reaktionen geliefert werden (vgl. KUNZ, 1995, 157).
Für den Abbau verschiedener im Abwasser enthaltener Substanzen sind jeweils
bestimmte Gruppen von Mikroorganismen verantwortlich. Im folgenden Abschnitt sollen
die Abbauprozesse für die wichtigsten Abwasserbestandteile näher beschrieben werden.
7.5.2 Kohlenstoffabbau
Organische Kohlenstoffverbindungen stellen bei kommunalem Abwasser einen
bedeutenden Anteil an der Belastung dar und tragen einen wesentlichen Teil zur
Gewässereutrophierung bei. Als Messwerte für den Gehalt an organischen
Abwasserinhaltsstoffen werden chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) und biochemischer
Sauerstoffbedarf (BSB 5 ) herangezogen. Diese Werte werden in genormten Verfahren
ermittelt, indem die biologische Sauerstoffzehrung innerhalb von 5 Tagen (BSB 5 ),
beziehungsweise die zur Oxidation mit einem chemischen Oxidationsmittel benötigte
Menge an Sauerstoff (CSB) gemessen wird.
Das Verhältnis von CSB : BSB 5 gibt Aufschluss über den Anteil der biologisch
abbaubaren Kohlenstoffverbindungen: 2 : 1 lässt auf eine gute, 10 : 1 auf eine schlechte
Abbaubarkeit schließen (vgl. KUNZ, 1995, 160ff).
Prinzipiell sind, abhängig vom Sauerstoffangebot, zwei Arten des Abbaus organischer
Kohlenstoffverbindungen möglich: der aerobe und der anaerobe.
Bei anaeroben Verhältnissen findet eine Vergärung statt, die als Endprodukte Methan
und CO 2 liefert. Die Umwandlung erfolgt dabei in vier Schritten, die jeweils von
spezialisierten Mikroorganismen mithilfe von Enzymen bewirkt werden:
1. Hydrolyse: Dabei werden langkettige organische Substanzen, wie Kohlehydrate,
Fette und Eiweiße in einzelne Bruchstücke zerlegt
2. Acidogenese: Hier werden die zuvor entstandenen Bruchstücke in Alkohole und
organische Säuren umgewandelt. Dabei entstehen H 2 und CO 2 .
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 36 / 78

3. Acetogenese: Unter weiterer CO 2 - Entwicklung entsteht Essigsäure
4. Methanogenese: Die Essigsäure wird in Methan (CH 4 ) und CO 2 aufgespalten. Das
CO 2 kann außerdem mit dem vorher gebildeten H 2 zu weiterem Methan und
Wasser reagieren. (vgl. WIKIPEDIA, s.a., s.p.)
Die verschiedenen Phasen laufen parallel ab, was dadurch notwendig ist, dass zum
Beispiel die acetogene Phase Energie benötigt, während in der methanogenen Energie
frei wird. Nur bei gleichzeitigem Ablauf kann daher der gesamte Prozess stattfinden.
Der Energiegewinn für die einzelnen Bakterien ist beim anaeroben Abbau
vergleichsweise gering, das heißt, dass ein wesentlich größerer Teil des Kohlenstoffs für
den Energiestoffwechsel benötigt wird, als für den Aufbau von Zellsubstanz zur
Verfügung steht (nur 5 bis 10 %) (vgl. Kunz, 1995, 157). Das ist vor allem für die
Anwendung in konventionellen Kläranlagen interessant, da durch die geringere Bildung
von Biomasse der Schlammanfall deutlich verringert wird. Nach HABERL (2007) beträgt
der Überschussschlamm bei Anaerobverfahren bloß 10% des Schlammes, der bei
aerobem Abbau anfällt. Doch in Pflanzenkläranlagen ist der anaerobe Kohlenstoffabbau
kaum vorzufinden.
Unter aeroben Bedingungen wird die organische Substanz zu CO 2 und Wasser oxidiert.
Dabei nutzen die Bakterien rund die Hälfte des Kohlenstoffes zur Energiegewinnung, die
übrigen 50% stehen dem Materialstoffwechsel zur Verfügung.
Für den Baustoffwechsel werden außerdem Stickstoff und Phosphor benötigt. Ein ideales
Verhältnis von BSB 5 : N : P liegt bei aerobem Abbau bei 100 : 5 : 1. Im Vergleich dazu
weist der anaerobe Stoffwechsel ein Verhältnis von BSB 5 : N : P von 800 : 5 : 1 auf (vgl.
HABERL, 2007). Das bedeutet, dass aerob stoffwechselnde Mikroorganismen
vergleichsweise mehr Stickstoff und Phosphor binden als ihre anaeroben Gegenüber,
was wiederum einen Vorteil des aeroben Verfahrens ist.
7.5.3 Stickstoffumsetzung
Im Abwasser ist Stickstoff zum Großteil in Form von Ammonium (NH 4 ) enthalten, welches
aus organischen Verbindungen, meist durch Ammonifikation von Harnstoff entstanden ist.
Weiters kommen Nitrite (NO 2 -) und Nitrate (NO 3 -) vor, die vorwiegend aus Industrie und
Landwirtschaft stammen. Ammonium und Nitrit sind toxisch und schädigen die
Fischpopulation, wenn sie in das in Gewässer gelangen. Deshalb sollten diese
Substanzen im Ablauf nicht vorhanden sein. Nitrat hat eine eutrophierende Wirkung,
ähnlich wie gelöste organische Substanzen, und daher ist auch hier ein möglichst
geringer Ablaufwert wünschenswert. Allerdings ist ein vollständiger Stickstoffabbau
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 37 / 78

praktisch nicht möglich, und daher wird Nitrat als die gewässerfreundlichste
Stickstoffverbindung am ehesten toleriert. Doch Zielsetzung jedes Anlagenbetreibers ist
es, den Gesamtstickstoffgehalt im Ablauf möglichst gering zu halten. Für den
Stickstoffabbau sind mehrere Prozesse verantwortlich, den wichtigsten sind die
mikrobiologischen Umsatzprozesse der Nitrifikation und Denitrifikation.
7.5.3.1 Nitrifikation
Nitrifikation ist ein aerober Prozess, bei dem Ammonium in zwei Stufen zu Nitrat
umwandelt wird. In der ersten Phase, genannt Nitritation sind Nitriso- Bakterien beteiligt,
die Ammonium zu Nitrit oxidieren, wobei als Nebenprodukte Wasser und H+ Ionen
entstehen. Nitro- Bakterien oxidieren das entstandene Nitrit weiter zu Nitrat.
Nitritation: NH 4 + + 1,5 O 2 => NO 2 - + H 2 O + 2 H +
Nitratation: NO 2 - + 0,5 O 2 => NO 3
-
Nitrifikation: NH 4 + + 2 O 2 => NO 3 - + H 2 O + 2 H +
Wie die Reaktionsgleichungen zeigen, wird für beide Prozesse gelöster Sauerstoff
benötigt. Beide Reaktionen müssen gemeinsam auftreten, da Nitrit in höheren
Konzentrationen auch für die Nitriso-Bakterien toxisch wirkt und so zur Selbstvergiftung
führen würde, wenn es nicht weiter umgewandelt wird. Ein Hemmnis der Nitrifikation stellt
die H + -Produktion dar, denn dadurch wird der pH-Wert herabgesetzt. Die an der
Nitrifikation beteiligten Bakterien können jedoch nur in neutralem bis leicht basischen
Bereich stoffwechseln, weshalb für eine vollständige Nitrifikation eine ausreichende
Pufferkapazität der Umgebung notwendig ist (vgl. WIKIPEDIA, s.a., s.p.).
Die nitrifizierenden Bakterien sind lithotroph, das heißt, sie gewinnen ihre, zum
Stoffwechsel notwendige Energie aus der Umwandlung anorganischer Substanzen, in
diesem Fall aus der Oxidation von Stickstoffverbindungen. Auch die für den
Baustoffwechsel notwendigen Substanzen können sie aus anorganischen Verbindungen
(in erster Linie CO 2 ) gewinnen, und sind somit nicht auf organische Substanz
angewiesen. Im Vergleich zu heterotrophen Organismen (die z.B. für den
Kohlenstoffabbau verantwortlich sind) ist der Stoffwechsel der lithotrophen weniger
effizient. Daher müssen große Mengen anorganischer Substanz oxidiert werden, um
ausreichend Energie zu generieren. Nitrit- Oxidanten etwa bauen je Gramm oxidierten
NO 2 - Stickstoffes nur 0,02 - 0,07 Gramm Biomasse auf, Nitrisomonas liegen mit 0,04 –
0,15 Gramm Biomasse je Gramm oxidierten NH 4 Stickstoffes etwas besser. Dass das
Wachstum entsprechend langsam verläuft, bringt sowohl Vor- als auch Nachteile für den
Betrieb einer Kläranlage mit sich. Der positive Aspekt ist, dass bei relativ geringem
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 38 / 78

Aufbau von Biomasse eine hohe Nitrifikationsleistung erbracht wird. Negativ kann sich die
geringe Wachstumsfähigkeit dann auswirken, wenn es zu Störungen im System kommt,
die die Population an Nitrifizierern stark reduziert, denn dann dauert es lange, bis sich
diese wieder erholt. Nitrobacter (wichtigstes Nitro- Bakterium) findet in Pflanzenbeeten
meist bessere Wachstumsbedingungen vor, als die Nitriso- Bakterien. Daher stellt die
Ammonium- Oxidation den Flaschenhals bei der Nitrifikation dar, und ist der
geschwindigkeitsbestimmende Schritt in diesem Prozess. (vgl. KUNZ, 1995, 186)
7.5.3.2 Denitrifikation
Unter Denitrifikation versteht man den reduktiven Abbau von Nitraten bis hin zu
molekularem Stickstoff (N 2 ). Dieses Endprodukt entweicht in die Atmosphäre und wird
somit endgültig aus dem Abwasser entfernt.
Zur Nitratreduktion ist eine Vielzahl verschiedener Bakterien fähig, die meisten nutzen sie
jedoch nur zum Aufbau eigener Zellsubstanz. Dabei spricht man von assimilatorischer
Nitratreduktion. Einige Bakterienarten sind jedoch auch zur dissimilatorischen
Nitratreduktion, sprich der Nitratatmung zur Energiegewinnung in der Lage. Diese Gruppe
ist für den Prozess der Denitrifikation verantwortlich. Dabei wird Nitrat in vier Stufen unter
Einwirkung jeweils spezifischer Enzyme reduziert:
Nitratreduktion: 2 NO − 3 + 4 H + + 4 e − → 2 NO − 2 + 2 H 2 O
Nitritreduktion: 2 NO − 2 + 4 H + + 2 e − → 2 NO + 2 H 2 O
Stickstoffmonoxid-Reduktion: 2 NO + 2 H + + 2 e − → N 2 O + H 2 O
Distickstoffmonoxid-Reduktion: N 2 O + 2 H + + 2 e − → N 2 + H 2 O (vgl. WIKIPEDIA, s.a., s.p.)
Aus einer Betrachtung der Reaktionsgleichungen wird ersichtlich, dass für sämtliche
Teilprozesse H+ Ionen sowie Elektronen notwendig sind, um die Reaktion zu
ermöglichen. Einige wenige autotrophe Bakterien sind in der Lage, anorganische
Verbindungen als Wasserstoff- und Elektronendonatoren zu nutzen. Die Mehrzahl
allerdings, die auch in Pflanzenkläranlagen überwiegt, nutzt dafür organische
Kohlenstoffverbindungen. Das ist insofern von praktischer Bedeutung, als durch ein zu
geringes Vorhandensein organischer Kohlenstoffverbindungen die Denitrifikation
entweder gar nicht erfolgt oder unvollständig bleibt. Folge davon sind erhöhte Nitritwerte
und die Bildung von NO und NO 2 , die beide wegen ihrer ozonschädigenden Wirkung
unerwünscht sind. (vgl. TER HASEBORG, 2004, 1ff)
Als ideale Bedingungen für die Denitrifikation wird ein Verhältnis von BSB 5 : N von größer
als 3 angesehen (vgl. KUNZ, 1995, 187).
Eine weitere wichtige Voraussetzung für die Denitrifikation sind anoxische Verhältnisse.
Denn bei Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff wäre die Affinität der Elektronen zu
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 39 / 78

diesem viel größer als zum Nitrat- Sauerstoff, weshalb die Bakterien Sauerstoff als
Elektronenakzeptor verwenden würden.
7.5.3.3 weitere Formen der Stickstoffelimination
Neben der mikrobiologischen Umwandlung über Nitrifikation und Denitrifikation kann die
Stickstoffkonzentration im Abwasser auch durch andere Prozesse verringert werden.
Diese sind allerdings anteilsmäßig recht gering. So können im Boden, je nach Substrat,
durch Adsorption bis zu 10% der Stickstoff- Fracht zurückgehalten werden, vor allem in
Form von Ammonium.
Und auch die Pflanzen nehmen ungefähr 5 % des Gesamtstickstoffes zum Aufbau von
Biomasse auf. Durch Mahd kann dieser Anteil aus dem System entfernt werden.
(WISSING und HOFMANN, 2002, 150)
7.5.4 Phosphorelimination
Auch Phosphor spielt eine wichtige Rolle bei der Gewässereutrophierung. „In vielen
Fällen ist Phosphor der limitierende Faktor für das Wachstum von Mikroorganismen in
den Gewässern. Jede Erhöhung der Phosphormenge in einem Gewässer führt i.d.R. zu
einer entsprechenden Erhöhung der Biomasse. Mit der Senkung der Phosphoreinleitung
in Gewässer kann die Eutrophierung wirkungsvoll kontrolliert werden“(IUV, s.a. c, s.p.).
In das Abwasser gelangt Phosphor meist in Form von Ortho-Phosphat (PO 4 -), das
überwiegend aus Fäkalien, teilweise auch aus Dünge- und Waschmitteln stammt. Da
Phosphor nicht, wie N oder C, dem Becken gasförmig entweichen kann, erfolgt die
Entfernung aus dem Abwasser durch Adsorption an die Bodenpartikel bzw. Einbau in
Pflanzen. Der Anteil, den die Pflanzen zu Phosphorelimination beitragen ist dabei mit 3 –
6 g pro m² und Jahr ziemlich gering, das entspricht in etwa 3% der Gesamt-P-Fracht (vgl.
WISSING und HOFMANN, 2002, 153). Die Mikroorganismen können zwar beachtliche
Mengen an Phosphor als Zellsubstanz aufnehmen, dadurch kann er jedoch nicht aus dem
System entfernt werden, da die Biomasse nicht entfernt werden kann. Daher kommt die
wichtigste Rolle dem Bodensubstrat zu. Dort sind folgende Mechanismen von vorrangiger
Bedeutung: “In sauren Böden kann Phosphor an Aluminium und Eisen gebunden werden,
[…] in alkalischen Böden […] an Calcium und Magnesium“ (REDDY und D’ ANGELO, 1994,
nach GRUENEBERG, 2000, 14). Die Absorptionskapazität des Bodensubstrates ist daher
vor allem vom Gehalt dieser vier Elemente und dem pH-Wert bestimmt. Darüber hinaus
hat das Redoxpotential einen Einfluss, weil unter reduzierenden Bedingungen (die vor
allem im anaeroben Bereich vorkommen) die Eisenverbindungen wieder gelöst werden,
und somit der Phosphor erneut freigesetzt wird (vgl. GRUENEBERG, 2000, 22f).
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 40 / 78

Da die Phosphorelimination an die Verfügbarkeit der entsprechenden Bindungsplätze im
Filtermaterial gebunden ist, sinkt nach einigen Jahren die Absorptionskapazität, wenn
diese Bindungsplätze gesättigt sind. Die Phosphorelimination ist daher meist der
limitierende Faktor für die Nutzungsdauer einer Pflanzenkläranlage (vgl. GELLER und
HÖNER, 2003, 24).
7.5.5 Abwasser- Hygienisierung
In kommunalem Abwasser kann eine Vielzahl von Krankheitserregern enthalten sein, die
aus Fäkalien und sonstigen Ausscheidungen von Menschen und Tieren stammen.
Pflanzenkläranlagen erbringen bei der Hygienisierung eine sehr gute Leistung, und
gehören bei diesem Reinigungsaspekt zu den wirksamsten biologischen Verfahren. Diese
Leistung beruht auf einem komplexen Zusammenspiel physikalischer, chemischer und
biologischer Prozesse. „Bei den physikalischen Mechanismen handelt es sich dabei
hauptsächlich um mechanische Filtration und Sedimentation; bei den chemischen
Mechanismen um Oxidation, die Wirkung von bioziden Stoffen (Gerbstoffe) gewisser
Pflanzen, sowie Komplexbildung mit organischem Material“ (PLATZER, M., 2003, 28); bei
den biologischen Mechanismen um Antibiose, Fraß, und das natürliche Absterben unter
schlechten Lebensbedingungen. Vor allem letzteres dürfte von entscheidender
Bedeutung sein, weshalb die Verweilzeit des Abwassers im Bodenfilter den größten
Einfluss auf die Hygienisierung hat.
7.6 Typen von Pflanzenkläranlagen
Pflanzenkläranlagen können nach verschiedensten Merkmalen gegliedert werden, eine
Zusammenschau der unterschiedlichen Ansätze der Systematik findet sich bei PROHASKA
(1998, 11ff) und dient als Grundlage für die folgende Übersicht:
Gliederung nach Aquakulturanlagen und Landbehandlungssystemen: Bei ersteren
geschieht die Reinigung ohne Bodenpassage, bei zweiteren nimmt der Boden eine
wichtige Funktion bei der Abwasserbehandlung ein. WISSING und HOFMANN (2002, 123)
unterscheiden unter anderem Constructed wetlands with free water surface FWS
(technische Feuchtgebiete mit Oberflächenwasser und/oder Abfluss) und Constructed
wetlands with subsurface flow SF (durchströmbare technische Feuchtgebiete).
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 41 / 78

Gliederung nach dem Bodenmaterial: Bei Anlagen mit durchströmbaren Böden wird
zwischen bindigem und nicht bindigem Bodenmaterial unterschieden. Eine ausführliche,
das Bodenmaterial und die Bodenhydraulik der Anlage betreffende Systematik hat
BÖRNER (1992) entwickelt (vgl. WISSING und HOFMANN, 2002, 125).
Gliederung nach der Stellung im Reinigungssystem: Hierbei gibt es verschiedenste
Möglichkeiten, die Pflanzenanlagen als alleinige Reinigungsstufe einzusetzen, diese als
Schönung nach der eigentlichen Reinigung zu verwenden oder das System mit mehreren
Beeten zu gestalten. (PÖPEL, nach PROHASKA, 1998, 15f)
Gliederung nach der Art der Vorbehandlung: Hierbei wird nach den verschiedenen
Vorklärsystemen für die mechanische Vorreinigung unterschieden.
Gliederung nach den verwendeten Pflanzen: Bezüglich der verwendeten Makrophyten
werden folgende unterschieden (vgl. HABERL, 2006):
• free-floating („Schwimmende“ Pflanzen)
• rooted submergent („Untergetauchte“ Pflanzen) und
• rooted emergent macrophytes („Oberirdische“ Pflanzen)
Gliederung nach Art der Beschickung: diese hängt vor allem von der Art der
Durchströmung des Beetes (vertikal oder horizontal) ab und kann stoßweise
(intermittierend) oder kontinuierlich erfolgen.
Gliederung nach Art der Betriebsweise: es werden einstufige und mehrstufige Anlagen
unterschieden, wobei letztere seriell oder/und parallel betrieben werden und bei den
parallelen wiederum gleichzeitige oder abwechselnde Beschickung unterschieden
werden.
Gliederung nach der Durchströmungsrichtung: Die durchströmbaren technischen
Feuchtgebiete werden in Horizontal flow systems (Horizontalfilter) und Vertical flow
systems (Vertikalfilter) unterteilt (vgl. HABERL, 2006).
Die IÖV - INGENIERÖKOLOGISCHE VEREINIGUNG DEUTSCHLAND (1994, 4) engt
Pflanzenkläranlagen auf durchströmbare technische Feuchtgebiete ein: „Bei
Pflanzenanlagen ... wird Abwasser einem mit ausgewählten Sumpfpflanzen (Helophyten)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 42 / 78

ewachsenen Bodenkörper zugeführt; dieser soll zum Zwecke der Behandlung des
Abwassers vertikal und/oder horizontal durchströmt werden.“
7.6.1 Filtermaterial in bewachsenen Bodenfiltern
Bei der in La Gamba geplanten Anlage handelt es sich um einen bepflanzten Bodenfilter.
Bei solchen findet die Abwasserreinigung zu einem großen Teil in der Filterschicht statt.
Hierbei muss beachtet werden, dass das Abwasser einerseits den Filter durchströmen
muss, andererseits aber auch eine ausreichende Aufenthaltszeit gewährleistet sein muss.
Große Korngrößen sichern zwar eine hohe hydraulische Durchlässigkeit, bringen aber
kürzere Aufenthaltszeit des Abwassers mit sich und bieten aufgrund der geringen
Kornoberfläche wenig Besiedelungsraum für Mikroorganismen (vgl. GELLER und HÖNER,
2003, 70). Bei bindigem Filtermaterial besteht der Vorteil einer hohen Sorptionsfähigkeit
der Tonminerale, jedoch haben solche einen geringen Anteil von Mittel- und Grobporen,
wodurch häufig keine gleichmäßige Durchströmung des Bodenkörpers und dadurch eine
schlechte Reinigungswirkung erreicht wird (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 73).
7.6.2 Bepflanzte Bodenfilter mit horizontalem Durchfluss
Das vorgereinigte Wasser wird bei diesem Typ seitlich in das Beet geleitet und fließt
vorwiegend horizontal zur Ablaufdrainage. Meist wird der Bodenfilter kontinuierlich, d.h.
ohne Zwischenpuffer, beschickt, wodurch die Anlage bereits bei geringem Geländegefälle
ohne Pumpe betrieben werden kann. Durch den verfahrensbedingt geringeren
Sauerstoffeintrag bei Horizontalfiltern wird eine größere Fläche als bei Anlagen mit
Vertikalfiltern benötigt. Durch den geringeren Sauerstoffeintrag wird in Horizontalfiltern
weniger nitrifiziert als bei vertikaler Durchströmung, der Gesamtstickstoffabbau ist aber
wegen der besseren Denitrifizierung meist höher. (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 45f).
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Abbildung 10: Schematischer Aufbau eines Horizontalfilters; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 66.
7.6.3 Bepflanzte Bodenfilter mit vertikalem Durchfluss
Das Abwasser durchströmt den Bodenkörper vertikal, was bedeutet, dass es gleichmäßig
von oben auf das bepflanzte Becken aufgebracht werden sollte (vgl. WISSING und
HOFMANN, 2002, 121). Der Bodenfilter wird mehrmals täglich schwallartig beschickt, was
entweder mit einer Pumpe oder bei genügend Höhenunterschied auch mit einem
mechanischen Heber erfolgen kann.
In den Beschickungspausen wird durch das vertikal nach unten sickernde Wasser
zusätzlich Luft nachgezogen und so eine verbesserte Sauerstoffversorgung gewährleistet
ist. Dadurch benötigen Vertikalfilter weniger Fläche als Horizontalfilter. Außerdem ist auch
die Nitrifikationsleistung hoch, der Gesamtstickstoffabbau ist aber ohne additive
Maßnahmen gering (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 46).
Abbildung 11: Schematischer Aufbau eines Vertikalfilters; Quelle: GELLER und HÖNER, 2003, 63.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 44 / 78

7.6.4 Kombinierte Anlagen
Um den Gesamtstickstoffabbau zu verbessern werden Vertikalfilter mit Horizontalfiltern
kombiniert. Hierbei wird der in dem Vertikalfilter produzierte Nitratstickstoff in dem
nachgeschalteten Horizontalfilter (meist eingestaut) denitrifiziert. HABERL (1995, 11)
schätzt, dass mit solche kombinierten Systemen bis zu 70 – 90% des Stickstoffes
eliminierbar sind.
Diese Lösung hat aber den Nachteil eines höheren Flächenverbrauchs und höherer
Baukosten (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 46f).
7.6.5 Bemessung von Pflanzenkläranlagen
Die die Bemessung von Bodenfiltern erfolgt häufig nach Faustregeln
• „1 – 2 m²/EGW [Einwohnergleichwert] für C-Abbau bei Vertikalanlagen mit
intermittierender Beschickung und sandigem Substrat
• 3 – 4 m²/EGW für Nitrifikation bei Vertikalanlagen mit intermittierender
Beschickung und sandigem Substrat
• 4 m²/EGW für Vertikalanlagen mit Nitrifikation gemäß ÖNORM B 2505 (2005)
• 6 m²/EGW für Horizontalanlagen für C-Abbau gemäß ÖNORM B 2505 (2005)“
(HABERL, 2006, s.p.)
„Die Leistung einer Pflanzenkläranlage steht in direkter Beziehung zu ihrer Größe. Zur
Bemessung von Pflanzenkläranlagen ist bisher nahezu ausnahmslos die
einwohnerspezifische Pflanzenbeckenoberfläche herangezogen worden. Diese
Pauschalgröße berücksichtigt weder die tatsächliche Belastung, noch die tatsächliche
Reinigungsleistung einer Pflanzenkläranlage.“ (WISSING und HOFMANN, 2002, 168)
In wärmeren Klimaten ergibt sich ein geringerer Flächenbedarf im Vergleich zu den
europäischen Richtwerten. „Hierbei spielt die RGT-Regel (Reaktion, Geschwindigkeit,
Temperatur) eine entscheidende Rolle, welche besagt, dass sich die
Reaktionsgeschwindigkeit von Mikroorganismen bei einer Temperaturerhöhung um 10°C
verdoppelt bis verdreifacht“(PLATZER, 2003, 9). Aus diesem Grund müssen die
europäischen Anlagen größer konzipiert werden, um auch im Winter die erforderliche
Reinigungsleistung zu erbringen.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 45 / 78

Damit das Abwasser das Klärbeet bei horizontalen Anlagen möglichst vollständig
durchfließen kann, muss die Beckentiefe an die Durchwurzelungstiefe der verwendeten
Pflanzen angepasst sein (vgl. WISSING und HOFMANN, 2002, 168).
7.7 Schönungsteich
Nach der mechanischen Vorreinigung und dem bewachsenen Bodenfilter kann ein
naturnahes Abwasserreinigungssystem zusätzlich noch einen nachgeschalteten Teich
haben.
Die Nitrifikation, die bei Pflanzenkläranlagen nur bei großer Bemessung vollständig zu
erreichen ist, kann durch Installation eines nachgeschalteten, natürlich belüfteten und
richtig bepflanzten Schönungsteichs leicht erreicht werden. Neben der Nachreinigung des
Abwassers haben Schönungsteiche aber zusätzlich auch landschaftliche Reize (vgl.
WISSING und HOFMANN 2002, 125).
7.8 Betrieb und Wartung von Pflanzenanlagen
7.8.1 Einfahrzeit
Bei Inbetriebnahme einer Pflanzenkläranlage ist zu berücksichtigen, dass es sich um ein
Ökosystem handelt, dessen einzelnen Komponenten sich zunächst einmal entwickeln
müssen. Sowohl Pflanzen als auch Mikroorganismen müssen den neu geschaffenen
Lebensraum erst besiedeln. Die Mikroorganismen können sich binnen einiger Tage bis
Wochen etablieren, während bei den Pflanzen ein Zeitraum von etwa zwei Monaten
erforderlich ist, um eine ausreichende Durchwurzelung zu erreichen (vgl. WISSING und
HOFMANN, 2002, 174f). Dieser erste Abschnitt im Betrieb einer Pflanzenkläranlage wird
Einfahrzeit genannt. In der Regel wird das Filterbeet bereits von Beginn an mit der vollen
Abwassermenge beschickt. Die Reinigungsleistung ist dabei für CSB und BSB 5 schon ab
der Inbetriebnahme sehr hoch, sodass im Normalfall die gesetzlichen Anforderungen
sofort erfüllt werden können. Die Nitrifikation setzt binnen weniger Wochen ein, sobald die
dafür verantwortlichen Mikroorganismen in ausreichender Zahl vorhanden sind (vgl.
GELLER und HÖNER, 2003, 130). Sind im Abwasser besondere Schmutzstoffe enthalten,
kann das Filterbeet mit angepassten Bakterienkulturen geimpft werden, bei kommunalem
Abwasser ist dies aber nicht erforderlich (vgl. WISSING und HOFMANN, 2002, 175).
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 46 / 78

7.8.2 Betrieb
Wichtigste Voraussetzung zur Erhaltung der Funktionsfähigkeit ist es, dass die Anlage
unter den Bedingungen betrieben wird, für die sie konzipiert wurde. Das heißt in erster
Linie, dass die maximalen Zulaufmengen und -konzentrationen langfristig nicht
überschritten werden dürfen. Andernfalls ist die Reinigungsleistung nicht optimal und über
kurz oder lang wäre mit dem Auftreten von Kolmation zu rechnen. Um dieses Problem zu
vermeiden, ist es wichtig, phasenweise für eine ausreichende Sauerstoffzufuhr zu sorgen,
da unter diesen Bedingungen der Überschussschlamm schneller wieder abgebaut
werden kann. Bei Vertikalfiltern lässt sich das mit Hilfe von intermittierender Beschickung
erreichen. Für Horizontalfilter, bei denen besonders der Einlaufbereich
kolmationsgefährdet ist, sollten Beschickungspausen vorgesehen werden. Bei mehreren
parallel geschalteten Filterbeeten ist zu diesem Zweck eine alternierende Beschickung
vorteilhaft (GELLER und HÖNER, 2003, 138).
Weiters ist beim Betrieb der Pflanzenkläranlage darauf zu achten, dass der Filterkörper
möglichst gleichmäßig durchströmt wird und sich keine Kurzschlussströme bilden. Bei
Vertikalfiltern lässt sich dies recht gut über die an der Oberfläche verlegten Rohre
steuern, bei Horizontalfiltern ist die Beckenform ausschlaggebend: je größer das
Verhältnis von Länge zu Breite, desto eher wird der gesamte Querschnitt durchströmt.
Auch eine Information der Nutzer erscheint sinnvoll, um speziell darauf hinzuweisen, dass
keine Substanzen über die Kanalisation entsorgt werden sollen, die eine schädigende
Wirkung auf Pflanzen oder Mikroorganismen ausüben, wie zum Beispiel Lacke oder
Desinfektionsmittel. An sich sind Pflanzenkläranlagen in dieser Hinsicht nicht sensibler als
konventionelle Anlagen (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 127). Sollte es allerdings
tatsächlich zu einer gravierenden Schädigung der Pflanzen kommen, dauert es länger,
um wieder die gewünschten Bedingungen herzustellen und eine gute Reinigungsleistung
zu erzielen.
7.8.3 Wartung und Kontrolle
Der Betrieb der Anlage ist vom Bautyp abhängig, und kann, je nach den
Umwelteinflüssen, selbst bei gleichem Bauschema von Anlage zu Anlage verschieden
sein. Daher erfolgt von Seiten des Planers oder Anlagebauers eine Einweisung der
Betreiber beziehungsweise des für die Wartung zuständigen Personals. Dabei werden
notwendige Kontroll- und Wartungsarbeiten erläutert, sowie die möglichen Störfälle und
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 47 / 78

deren Behebung erklärt. Meist sind diese Informationen in einem Betriebshandbuch
zusammengefasst. (vgl. GELLER und HÖNER, 2003, 127)
Die wichtigste Kontrolle, die täglich zu erfolgen hat, soll feststellen, ob die Anlage in
Betrieb ist. Darüber hinaus sollte wöchentlich der Ablauf des Biofilters einer sensorischen
Begutachtung unterzogen werden. Das Wasser sollte klar und geruchlos sein, wenn das
der Fall ist, kann von einem ordnungsgemäßen Funktionieren des Systems ausgegangen
werden (GELLER und HÖNER, 2003, 128). Darüber hinaus ist das Filterbeet auf etwaige
Pfützenbildung zu kontrollieren, welche ihre Ursache in lokalen Verstopfungen hätte. In
größeren Zeitabständen sind die mechanischen Bestandteile der Anlage auf ihre
Funktionsfähigkeit zu überprüfen.
Die erforderlichen Pflege- und Wartungsaufgaben betreffen in erster Linie die
Einrichtungen der Vorreinigung. Hier müssen der Rechen und Sandfang regelmäßig
geräumt, sowie der Schwimmschlamm abgeschöpft werden. Die Pflanzenfilter selbst
erfordern bei planmäßigem Verlauf seltener Eingriffe des Wartungspersonals.
Europäische Quellen sind bei der Frage der Pflanzenmahd uneins. GELLER und HÖNER
(2003, 129) befinden sie für nicht unbedingt notwendig. SEIDEL (nach WISSING und
HOFMANN, 2002, 174) hingegen verweist darauf, dass durch das Ernten von Biomasse die
darin gebundenen Nährstoffe aus dem System entfernt werden, und empfiehlt eine
jährliche Mahd. Diese soll aber auf jeden Fall erst nach Ende der Vegetationsperiode
erfolgen, da sie einen gravierenden Eingriff für die Pflanzen darstellt. In Zentralamerika ist
auf Grund der für das Pflanzenwachstum besseren klimatischen Bedingungen zweimal
jährlich eine Mahd erforderlich. Auch das Entfernen unerwünschter Beikräuter hat
deshalb hier einen höheren Stellenwert als in Europa (vgl. PLATZER, 2003, 105). Nicht zu
vergessen ist die Pflegetätigkeit, die auf dem Anlagegelände anfällt. Sie nimmt einen
beträchtlichen Anteil des Betriebsaufwandes in Anspruch. Eine detaillierte Auflistung der
notwendigen Tätigkeiten, sowie deren Frequenz liefert Tabelle 2. Sie fasst die
Erfahrungen, die in mehrjährigem Betrieb in Nicaragua gesammelt wurden, zusammen.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 48 / 78

Tabelle 2: Grundlegende Wartungstätigkeiten zentralamerikanischer Bodenfilteranlagen; Quelle: PLATZER,
2003, 105.
Eine Studie hat den zeitlichen Aufwand für Kontrolle und Wartung bei
Pflanzenkläranlagen erfasst. Er lag zwischen 0,2 und 0,95 Stunden pro Einwohner und
Jahr, wobei er sich mit zunehmender Anlagegröße tendenziell verringerte (vgl. GELLER
und HÖNER, 2003, 131).
7.8.4 Lebensdauer
Die Lebensdauer ist maßgeblich für die Wirtschaftlichkeit von Pflanzenkläranlagen. Sie ist
abhängig von der Lebensdauer der Einzelbestandteile der Anlagetechnik sowie der
Filterbeete. Für Schächte und Leitungen kann von einer Nutzungsdauer von 25 bis 40
Jahren ausgegangen werden, die der Pumpen liegt zwischen acht und zwölf Jahren,
wobei allerdings ein Austausch möglich ist.
Die Lebensdauer der Bodenfilter wird durch die Parameter Reinigungsleistung und
Durchlässigkeit bestimmt. Langzeitstudien haben ergeben, dass eine Abnahme der
Leistungsfähigkeit nur bei einem einzigen Kriterium sinkt, und das ist die
Phosphorentfernung (siehe Kapitel 7.5.4). Sollte diese gefordert sein, ist es möglich, eine
nachgeschaltete Phosphor-Retentionsanlage einzubauen. So erspart man sich den
Austausch des gesamten Filtermaterials. Der Abbau organischer Substanz und die
Stickstoffentfernung steigen sogar mit zunehmender Nutzungsdauer an. Die
Durchlässigkeit kann durch Kolmation beeinträchtigt werden. Sollte dies der Fall sein,
kann durch Auflockerungsmaßnahmen oder Austausch der verstopften Schicht reagiert
werden.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 49 / 78

Insgesamt wird eine zu erwartende Nutzungsdauer von Pflanzenkläranlagen von über 25
Jahren angegeben (vgl. LÖFFLER und GELLER, s.a., 4f).
7.9 Vorteile von Pflanzenkläranlagen in tropischen Klimaten
• Geringe Konstruktionskosten aufgrund der einfachen Bauweise und der
Möglichkeit der Verwendung lokaler Rohstoffe
• Geringe Kosten bei Betreib und Wartung aufgrund der Einfachheit des Systems
• Multiple Einsatzmöglichkeit, entweder als kleine dezentrale, wie auch als größere
zentrale Anlage
• Möglichkeit des Einsatzes als Komplettlösung für die gesamte Abwasserreinigung,
sowie als reine sekundäre bzw. tertiäre Reinigungsstufe
• Einfügung in das umgebende Landschaftsbild und dadurch keine optische
Belästigung der Anrainer
• Durch die klimatischen Bedingungen verbesserte Abbaurate
• Keine Belästigung der lokalen Bevölkerung durch Abgase, sowie keine
Verbreitung von Krankheiten (vgl. BRAVO-MONCADA und JUAREZ-AMAYA, 2002, 11)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 50 / 78

8 Fallbeispiel La Gamba
Da wir uns im folgenden Kapitel auf die Informationen von Werner Klar beziehen, wollen
wir ihn und seine Verbindung zu dem „Verein Regenwald der Österreich“ und dem
„Projekt Pflanzenkläranlage“ kurz vorstellen.
Werner Klar ist im Jahr 1938 geboren und erhielt 1964 das Diplom zum Bauingenieur. Er
arbeitet seit 35 Jahren in den Bereichen Sanitärtechnik, Management der Ressource
Wasser, Bodenschutz und Grundbau, in Entwicklungsprojekten und der Bauaufsicht. Seit
2001 ist Werner Klar ehrenamtlicher Experte der deutschen Industrie und war bisher in
dieser Funktion in Bolivien (2001), Venezuela (2004/05) und drei Mal in Costa Rica
(2005/06). Er wurde 2005 im Alter von 67 Jahren pensioniert.
Werner Klars erster Einsatz in La Gamba fand im März 2005 statt und bestand aus einer
Überprüfung des örtlichen Trinkwassersystems auf dessen Funktion. Danach arbeitete er
Verbesserungsvorschläge aus. Beim zweiten Einsatz in La Gamba (November 2005 bis
Februar 2006) ist das Wasserversorgungsnetz, einschließlich der Quellfassungen und der
Zuleitung zum Wasserreservoir teilweise erneuert worden. Beim dritten Einsatz ist ein
Vorschlag für die Abwasserbehandlung ausgearbeitet worden.
Als Beitrag zum Schutz des Regenwaldes und der Umsetzung einer nachhaltigen
Entwicklung ist es dem „Verein Regenwald der Österreicher“ von großer Bedeutung, dass
die Abwässer der Haushaltungen und der Landwirtschaft geklärt werden. Man geht
ebenfalls davon aus, dass sich die Region noch weiter entwickeln wird - die
Bevölkerungszahl und die Anzahl an Touristen werden vermutlich steigen – weshalb man
vorsorgend handeln sollte.
Im Folgenden wird nun zuerst der IST- Zustand der Wassersituation und
Abwasserentsorgung in La Gamba dargestellt. Anschließend wird der SOLL- Zustand
bzgl. Abwasserentsorgung beschrieben.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 51 / 78

8.1 Ist - Zustand in La Gamba
8.1.1 Beschreibung der Flüsse
Die Gemeinde La Gamba wird von mehreren kleinen Flüssen durchzogen. Neben den
natürlich mäandrierenden Flüssen wie dem Rio La Gamba und dem Rio Bonito wurden
künstlich angelegte „Quebradas“ (kleine Bäche) errichtet, die vor Hochwasser schützen
sollen. Weitere kleine Bäche sind der Rio Negra oder der Rio Chorro (siehe Abbildung
12).
Eine hohe Wassertemperatur (> 25°C) ist eine permanente Eigenschaft der Gewässer im
Piedras Blancas Nationalpark sowie vieler anderer Flüsse Zentralamerikas. Die
Durchschnittsgeschwindigkeit und die Durchschnittstiefe steigen in der Regenzeit –
genauso wie der Durchfluss. Flüsse in dieser sehr saisonalen Umwelt weisen außerdem
hohe Jahresvariationen bezüglich Trübung und Abfluss auf. Flüsse wie der Rio Gamba
oder der Rio Bonito fließen durch landwirtschaftliche genutztes Gebiet und sind von
diesem stark chemisch beeinflusst. Sie fließen entlang von Plantagen und haben höhere
Nährstoffkonzentrationen als jene Flüsse, die durch den Regenwald fließen. Der Rio la
Bolsa in der Nähe des Dorfes La Gamba und der Rio Negra, der neben der Esquinas
Logde fließt, zeigen hohe Phosphorwerte. Da diese beiden Flüsse in den Rio Gamba
münden, kann man im Rio Gamba von ähnlich hohen Werten ausgehen. (vgl. PICHLER,
2006, s.p.).
Laut der Studie von PICHLER (2006) hat der Rio Gamba folgende Eigenschaften. Der
Fluss ist 7,7 km lang und mündet in den Rio Bonito. Flussbreite und durchschnittliche
Geschwindigkeit zeigen keine großen Unterschiede zwischen Trocken- und Regenzeit.
Die mittlere Tiefe (0,32 m bzw. 0,49 m) und der Durchfluss (397 l/s bzw. 650 l/s) steigen.
Das dominierende Substrat ist Kies, die Überschirmung betrug in beiden Saisonen 50%.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 52 / 78

Abbildung 12: Einzugsgebiet des Rio Esquinas, des Rio Bonito und des Rio Negra im Piedras Blancas
Nationalpark; Quelle: TSCHELAUT, 2005.
8.1.2 Abwasser in La Gamba
In der Gemeinde La Gamba handelt es sich um kommunales Schmutzwasser. Dieses
besteht vorwiegend aus den Abflüssen der Haushaltungen, den kommunalen
Einrichtungen (Behörden, Schulen usw.) und dem kleingewerblichen Betrieben, sowie
dem Fremdwasser (vgl. MUDRACK und KUNST, 2003, 9).
Folgende Beobachtungen die dörflichen Strukturen betreffend konnten im Juli/August
2006 von Clara Picher gemacht werden:
• Das meiste Schmutzwasser fällt in dem konkreten Fallbeispiel in den
Haushaltungen, also beim Wäsche waschen und als Küchenabwasser, an.
• Die kommunalen Einrichtungen in La Gamba sind grundsätzlich von geringer
Größe und Anzahl. Es gibt eine Schule mit drei Klassenzimmern, einen
Gemeindesaal („Sala comunal“), eine Kneipe („el Rancho“), eine Ordination
(„Puesto de salud“), einen kleiner „Polizeistützpunkt“, zwei bis drei Restaurants
(„Sodas), eine Bäckerei („Panadaria“) und zwei Geschäfte bzw. Greißler
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 53 / 78

(„Tienda“). Die kommunalen Einrichtungen tragen vermutlich deutlich weniger zum
Abwasseranfall bei als die Haushaltungen. Teilweise werden sie von den
Betreibern auch gleichzeitig als Wohnstätte genutzt – wie etwa bei den
Restaurants und der Bäckerei.
• Industrie: Da La Gamba nicht nur im internationalen Vergleich, sondern auch
innerhalb Costa Ricas eine unterentwickelte Gemeinde ist, gibt es fast keine
Industrie, die durch Schmutzwasser das ökologische Gefüge negativ
beeinträchtigen könnte. Vor Ort befindet sich eine Shampoofabrik, die von Frauen
der Gemeinde geführt wird. Augrund der geringen Nachfrage wird wenig
produziert und es werden ausschließlich Naturprodukte hergestellt, d.h. keine
Chemikalien verwendet.
• Ebenfalls hervorzuheben ist die landwirtschaftliche Produktion – die
Palmenplantagen, der Reisanbau und die Viehwirtschaft – die in kleinem Rahmen
gehalten wird.
Auch das Niederschlagswasser eines Dorfes wie La Gamba ist nach KOPPE und STOZEK
(1999, s.p.) mit folgenden Schmutzstoffen belastet: organische Stoffe aus Tierhaltungen,
Phosphat- und Stickstoffverbindungen. Auf den landwirtschaftlichen Flächen werden
durch das Regenwasser gelöste und ungelöste organische Inhaltsstoffe, Nitrate und
Phosphate ausgewaschen. Weiters wurde von Clara Picher des Öfteren der Einsatz von
Chemikalien beobachtet.
In der folgenden Tabelle sind einige Parameter und deren Grenzwerte laut der
„Universidad Nacional“ in Costa Rica angeführt.
Tabelle 3: Summenparameter und die Grenzwerte laut „Universidad Nacional“; Quelle: LABORATORIO DE
ANÁLISIS AMBIENTAL, 2006, s.p.
Parameter Einheiten Maximale Werte
BSB mg O 2 /l 50
CSB mg O 2 /l 100
Fette und Öle mg/l 30
pH (25°C) - 6 bis 9
Da es keine Abwasseranalyse der betroffenen Gewässer gibt, richten sich die Autoren
nach Durchschnittswerten. In der Tabelle 2 findet man die „typische lateinamerikanische
Abwassercharakterisierung“ laut ROMERO (2004).
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 54 / 78

Tabelle 4: Charakterisierung des Abwassers; Quelle: ROMERO, 2004, s.p.
Faktor
Abwasser
CSB
BSB
TS (Trockensubstanz)
N (Stickstoff)
P (Phosphor)
150 l/(Ew/d)
75-80 g/(Ew/d)
30-35 g/(Ew/d)
25-30 g/(Ew/d)
8-9 g/(EW/d)
3,5-4 g/(Ew/d)
8.1.3 Abwasserentsorgung in La Gamba
Jeder Haushalt in La Gamba hat einen Abwasserabfluss aus dem Badzimmer, einen aus
der Waschküche und einen aus der Küche. Die Abwässer aus Küche und Waschküche
fließen meistens „in die Wiese“ hinter der jeweiligen Haushaltung oder in das bestehende
offene Kanalsystem, das parallel zu den Straßen verläuft. Die Abwässer werden
anschließend ungeklärt in die Flüsse Quebrada La Bolsa und Rio La Gamba eingeleitet.
Auch die Abwässer aus vielen Badezimmern werden auf diesem Wege entsorgt. (vgl.
KLAR, 2007b)
Von den 80 Haushaltungen sind 18 Wohnsitze bereits an eine Klärgrube angebunden.
Mindestens die Hälfte davon ist allerdings in einem sehr schlechten Zustand – oftmals
versickert das Schmutzwasser im Grund. Bei funktionierenden Klärgruben wurde das
Schmutzwasser nach Feststoffen untersucht. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist, dass
unter den gegebenen klimatischen Bedingungen sämtliche Feststoffe zersetzt werden.
Teilweise gibt es eine Trockentoilette oder ein Plumpsklo im Garten. (vgl. KLAR, 2007b)
Bei einer privaten Begehung des betroffenen Gebietes durch Clara Picher konnten
folgende Beobachtungen bezüglich der Kanalisation gemacht werden:
Vor einigen Jahren wurde von der United Fruit Company ein Kanalnetz in La Gamba
errichtet. Es besteht aus den kleinen Kanälen der Nebenstraßen und einem Hauptkanal,
in den diese münden. Das Kanalnetz verläuft bis auf wenige Meter oberirdisch ist nicht
abgedichtet – es sind schlichte Gräben und man nützt das natürliche Gefälle. Der
Hauptkanal verläuft parallel zur Hauptstraße, der „Calle La Gamba“, in Richtung Rio La
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 55 / 78

Gamba bis ca. 20 Meter vor der Brücke in der „Calle Balbonita“. Dort sammelt sich das
Abwasser in einem künstlich angelegten größeren Graben. Danach verläuft der Kanal
noch einige Meter unterirdisch und mündet schließlich in den Rio La Gamba.
Abbildung 13: Ausschnitt des Hauptkanals mit Nebenkanal, Maria Magdalena Picher bei der Begehung des
Kanalnetzes.
Die Abwasserableitung erfolgt im Mischverfahren – sowohl das Abwasser der Haushalte
und der Landwirtschaft, als auch das Regenwasser werden gemeinsam gesammelt.
Dadurch, dass das Kanalsystem ohne großen finanziellen Aufwand gebaut wurde, ist es
sehr einfach gehalten. Außerdem ist es mittlerweile renovierungsbedürftig, weil veraltet.
Nicht jedes Abwasser der Gemeinde gelangt in einen der Kanäle. Oft kommt es vor, dass
die Abwässer von Bad oder Küche in den Böden versickern. Die Toilettenausgänge der
Haushaltungen fließen zum Teil in Sickergruben. Es gibt auch einige Haushaltungen, die
nicht an das Kanalsystem angeschlossen sind. Teilweise fließt das Abwasser auch direkt
in den Fluss La Gamba.
Zusammenfassend ist die momentane Abwasserentsorgung in La Gamba sehr
unorganisiert, findet unkontrolliert statt und liegt in der Verantwortung der einzelnen
Haushaltungen. Das Wasser fließt ungeklärt in den offenen Kanal oder versickert im
umliegenden Gelände. Bemerkenswert ist, dass in dem offenen Kanal dennoch Fische
leben. (vgl. KLAR, 2007b)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 56 / 78

8.2 Soll – Zustand in La Gamba
Um dem Leser einen Überblick zu verschaffen werden die Autoren zuerst das
Abwasserentsorgungssystem mit seinen einzelnen Komponenten grob beschreiben und
anschließend auf die einzelnen Komponenten im Detail eingehen. Die Daten des
geplanten Reinigungssystems haben die Autoren aus den Interviews mit Werner Klar und
dem Dokument „Proyecto Alcantarillado La Gamba“, welches von selbigem verfasst
wurde.
8.2.1 Übersicht – Abwasserentsorgungssystem La Gamba
Das geplante Abwasserentsorgungssystem mit seinen Etappen wird in Abbildung 14
schematisch dargestellt (vgl. KLAR, 2007c):
Abwasserausleitung Badezimmer
Klärgrube
Abwasserausleitung Küche
Fettabscheider
Abwasserausleitung Waschküche
Revisionsschacht
Rio La Gamba
Pflanzenkläranlage
Kanalssystem
Abbildung 14: Schema der Abwasserentsorgung in La Gamba; Quelle: eigene Darstellung.
Die erste Phase des Reinigungsprozesses findet direkt nach den Häusern statt. Der
Abfluss aus dem Badezimmer wird zuerst in eine Klärgrube geleitet. Das
Küchenabwasser fließt nach dem Haus in einen Fettabscheider. Das Abwasser der
Waschküche wird direkt in den Revisionsschacht geleitet, die Küchen- und
Toilettenabwässer erst nach der jeweiligen Vorreinigung. Die Klärgrube dient der
Zersetzung und Absetzung von Feststoffen, der Fettabscheider dient als Fett- und
Schlammfang. Im Revisionsschacht und allen Segmenten danach sind keine Feststoffe
erwünscht.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 57 / 78

Der Revisionsschacht ist an ein geschlossenes Kanalsystem angebunden. Dieses
Leitungssystem soll parallel zum Straßennetz und entlang des natürlichen Gefälles
verlaufen. Es endet in einer Pumpstation im Norden des Ortes in welcher die Abwässer
gesammelt und schließlich zur Pflanzenkläranlage befördert werden. Das gereinigte
Wasser wird anschließend in den Rio La Gamba eingeleitet.
Lageplan La Gamba
Der folgende Lageplan (siehe Abbildung 15) zeigt das geplante
Abwasserentsorgungssystem in La Gamba.
La Bolsa
N
Km 37
Golfito
Tubería de presión
Planta de
purificación
Casas
Tubería
Carretera
Tubería de descarga
Estación de bombeo
Al Rió
Rió La Gamba
Abbildung 15: Lageplan La Gamba; Quelle: KLAR, 2007c.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 58 / 78

Von den Häusern (Casas) führt eine unterirdische Zuleitung in das Kanalnetz (Tubería),
das parallel zu den Straßen (Carretera) verläuft. Am unteren Ende der Abbildung (in
diesem Fall ist das Norden) liegt die Pumpstation (Estacion de bombes). Von der
Pumpstation wird das Abwasser in die Kläranlage (Planta de purificación) geleitet
(Tuberia de presión). Das gereinigte Abwasser fließt im selben Graben, wie die Leitung
zur Kläranlage, allerdings in einem anderen Rohr (Tuberia de presión) in den Rio La
Gamba. Die blauen Linien verweisen auf die Flüsse, Rio La Gamba und Quebrada La
Bolsa. (vgl. KLAR, 2007c)
Die Pflanzenkläranlage ist in diesem Plan noch an der damals vorhergesehenen Stelle
eingezeichnet. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass der ursprüngliche ausgesuchte
Platz für die Kläranlage im Überschwemmungsgebiet liegt. Aus diesem Grund muss ein
höher gelegenes Grundstück als Standort ausgewählt werden. Die Suche nach einem
geeigneten Standort war bisher noch nicht erfolgreich. (vgl. KLAR, 2007a).
8.2.2 Etappen des Abwasserentsorgungssystems im Detail
Abwasserentsorgungsschema der Haushaltungen
Wie bereits erwähnt gibt es drei Abwasserausleitungen aus jedem Gebäude (siehe
Abbildung 16). Die Ausleitung aus dem Badezimmer (Baño), der Küche (Cocina) und der
Waschküche (Pila). Bei der Klärgrube (Fosa Séptica) und dem Fettabscheider (Sparador
de grasa) findet die Separierung von Feststoffen und Fetten statt. Das Abwasser wird im
Revisionsschacht (Caja de paso) gesammelt und anschließend in das Kanalsystem
eingeleitet. (vgl. KLAR, 2007c)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 59 / 78

Tubo PVC 4"
Tubo PVC 3"
Tubo PVC 2"
Fosa Séptica
Pila
Caja de paso
Cocina
Baño
Separador de grasa
Proyecto
Dueno de la casa
Casa
Limite del terreno
Abbildung 16: Abwasserentsorgungsschema der Haushaltungen; Quelle: KLAR, 2007c.
Klärgrube (Fosa Séptica)
Jede Haushaltung erhält eine Klärgrube hinter dem Wohngebäude. 18 Klärgruben gibt es
bereits, davon müssen aber mindestens die Hälfte erneuert oder saniert werden – für die
restlichen 62 Häuser wird jeweils eine neue Anlage gebaut (vgl. KLAR, 2007c, 5). In den
Klärgruben sollen sich Feststoffe begünstigt durch das Klima rasch zersetzen.
Diesbezüglich wurde eine Untersuchung in einer bestehenden Klärgrube durchgeführt.
Diese bestätigt, dass sämtliche Feststoffe in der Klärgrube zersetzt werden und das
weitergeleitete Wasser nur mehr mit Bakterien verunreinigt ist (vgl. KLAR, 2007b).
Mögliche Schwebstoffe sammeln sich auf der Oberfläche und können händisch entfernt
werden. Das gewünschte Ziel und der Grund für die Errichtung der Klärgruben sind
feststofffreie Abwässer im Kanalsystem (vgl. KLAR, 2007b).
Abbildung 17 zeigt die Darstellung einer Klärgrube mit den Maßen 1 m x 3 m x 1,5 m (vgl.
KLAR, 2007c, 5). Die Grubenwand besteht aus Hohlblocksteinen, die mit Beton
ausgegossen werden. Der Boden und die Abdeckung sind ebenfalls aus Beton, wobei
letzteres zur Inspektion geöffnet werden kann, um Verunreinigungen oder Schwebstoffe
zu entfernen. Am Grubenboden sind eventuell anfallende Feststoffe schematisch
dargestellt. Der Einlass hat einen Durchmesser von 75 mm, der Auslass einen von 50
mm. Die Klärgrube ist an den Badezimmerablass angeschlossen.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 60 / 78

Abbildung 17: Klärgrube; Quelle: KLAR, 2007c.
Fettabscheider (Separador de grasa)
Die Fettabscheider sollen zwei Funktionen erfüllen. Zum einen sollen Fette – die sich
ansonsten an den Rohrleitungen absetzen können – nicht ins Kanalssystem gelangen,
zum anderen dient der Fettabscheider auch als Schlammfang. Der Fettabscheider ist an
den Küchenablass angeschlossen (vgl. KLAR, 2007b).
Revisionsschacht – Caja de paso
Im Revisionsschacht sammelt sich die Abwässer einer Haushaltung. Dies sind Abwässer
aus dem Badezimmer (vorgereinigt in der Klärgrube), Abwässer der Küche (vorgereinigt
durch den Fettabscheider) und Abwässer der Waschküche, welche direkt in den
Revisionsschacht fließen. Der Revisionsschacht hat die Maße 50 cm x 50 cm x 75cm.
(vgl. KLAR, 2007b).
Kanalsystem (Tuberia)
Geplant ist ein so genanntes „small bore system“ – ein Ableitungssystem mit relativ
geringem Durchmesser. Druckleitungen mit dem Durchmesser von 60 mm – 80 mm
sollen die feststoff- und fettfreien Abwässer zur Pumpstation leiten. Die Vorteile dieses
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 61 / 78

Systems sieht KLAR (2007b) in dem geringen Wartungsaufwand und der Anpassung an
die Standortbedingungen. Das Gefälle in La Gamba ist für Rohrleitungen mit größerem
Durchmesser nicht geeignet. Auch der geringere Kostenaufwand für dünnere Rohre wird
als Vorteil genannt. (vgl. KLAR, 2007b)
An jedem Kreuzungspunkt der Rohrleitungen werden zur Reinigung des Kanalsystems
Spülschächte eingebaut. (vgl. KLAR, 2007b).
Pumpstation (Estación de Bombeo)
Die Pumpstation (siehe Abbildung 18) befindet sich im Norden der Gemeinde. Dort
werden die Abwässer der Haushaltungen gesammelt und mit Hilfe einer Tauchpumpe zur
Pflanzenkläranlage befördert. (vgl. KLAR, 2007c, 9)
Die Anlage besteht aus Beton oder Hohlblocksteinen, die mit Beton ausgegossen
werden. Die Pumpe starten den Betrieb beim Wasserstand „pump on“ und beendet ihn
beim Wasserstand „pump off“. Beim Wasserstand „alarm“ wird der Alarm ausgelöst. (vgl.
KLAR, 2007c, 9)
Die Daten für die Kapazität der Pumpe sind in der Tabelle 5 angeführt (vgl. KLAR, 2007c,
9).
Tabelle 5: Daten zur Kapazität der Pumpe; Quelle: KLAR, 2007c.
Häuser 80
Einwohner/Haus 6
Einwohner 480
Tägliche Verbrauchsrate 200 l/Tag
Gesamt Verbrauch 96,000 l
Wasserbedarf 1,11 l/s
Kapazität der Pumpe 2,50 l/s
Höhe der Pumpstation 10 m
Länge der Pumpstation 500 m
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 62 / 78

Abbildung 18: Pumpstation; Quelle: KLAR, 2007c.
Pflanzenkläranlage
Es sind zwei verschieden Arten von Pflanzenbeeten in La Gamba geplant. Zum einen
eine große Anlage für etwa 60 Haushaltungen. Zum anderen etwa 20 kleine Anlagen für
Einzelhäuser. Die Begründung für die Einzelanlagen ist die zu große Distanz zu dem
Kanalsystem und das zu geringe Gefälle der Grundstücke der Einzelhäuser (vgl. KLAR,
2007c).
Abbildung 19 zeigt eine Einzelanlage. Sie hat die Maße 2 m x 6 m x 0,2 m. Die unterste
Schicht ist eine undurchlässige Lehmschicht, darüber folgt eine Lehmschicht, die mit
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 63 / 78

Humus versetzt ist, damit die Pflanzen darin wurzeln können. Darüber ist eine Schicht
aus Kieselsteinen.
Abbildung 19: Pflanzenbeet für Einzelhaus; Quelle: KLAR, 2007c.
Dem großen Pflanzenbeet (siehe Abbildung 20) vorgelagert ist ein Auffangbecken
(Tanque de distribucion), um das Wasser aufzuteilen und den Druck, den das Abwasser
im Druckrohr von der Pumpstation zur Anlage hat, zu verringern. Vom Auffangbecken
führen drei Rohre Richtung Pflanzenbeet, welche das Abwasser wiederum auf die
einzelnen Bahnen (Bancal de purificación) aufteilen. Eine Bahn hat die Maße 2 m x 35 m
und ist analog zu den oben beschriebenen Einzelanlagen aufgebaut. Vorerst sind 14
Bahnen geplant, die Möglichkeit zur Erweiterung soll aber unbedingt gegeben sein. (vgl.
KLAR, 2007b)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 64 / 78

1
2 3 4 5 6
Tanque de distribucion
7 8 9 10 11 12 13 14
Aguas negras de la estación de bombeo
Tuberia de 3"
Bancal de purificación 2 X 35 m
Drenaje para las aguas superficiales
Descarga a la laguna
Laguna
Al Rió
Abbildung 20: Geplantes Pflanzenbeet in La Gamba; Quelle: KLAR, 2007c.
Um kein Oberflächenwasser in der Anlage zu klären, ist eine Oberflächenentwässerung
(Denaje para las aguas superficiales) in Form eines Kanals um die Pflanzenkläranlage
herum geplant.
Nach der Anlage ist ein Schönungsteich vorgesehen. Dieser wird mit 1m² pro Einwohner
bemessen sein und eine Tiefe von 0,5 bis 1 m haben. Die natürliche Reinigungsleistung
soll hierbei durch Schwimmpflanzen wie die Wasserhyazinthe (Eichhornia sp.) oder Pistia
sp. sowie durch Biofilm und durch Zooplankton erreicht werden (vgl. KLAR, 2007a).
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 65 / 78

Von diesem Teich erfolgt schließlich die Einleitung in den Rio La Gamba. (vgl. KLAR,
2007b)
8.2.3 Bau und Wartung des Abwasserentsorgungssystems
Den Bau des Abwasserentsorgungssystems übernimmt die „ASADA (Alcantarillado para
Desagüe de las Aguas Servidas) La Gamba“. Die ASADA ist eine Unterorganisation der
„AJA (Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillada Costa)“ – das ist die
Wasser- und Abwasserbehörde in Costa Rica. Die ASADA tritt in La Gamba als
Unternehmen auf und wird Leute aus dem Ort für den Bau und die Wartung einstellen,
um mit dem Projekt auch Arbeitsplätze schaffen zu können. Mit der Aufsicht und Leitung
des Baues wird ein Ingenieur betraut.
Die Wartung der Klärgruben, des Kanalsystems, der Pumpstation und der
Pflanzenkläranlage obliegt der ASADA La Gamba.
Auch die Fettabscheider müssen etwa alle vier Wochen gesäubert werden. Die Wartung
wird den einzelnen Haushaltungen überlassen. Wird der Fettabscheider nicht gereinigt,
fließt das Wasser nicht mehr ab und es kommt zu einem Rückstau bis in die Küche. Die
Hausbesitzer sind laut KLAR (2007b) somit quasi automatisch angehalten, den
Fettabscheider regelmäßig zu reinigen.
8.2.4 Kosten
Mit der Übergabe der spanischen Fassung der Studie von Klar an das Wasserkomitee wurden
die erforderlichen Maßnahmen zur Beschaffung der Geldmittel eingeleitet. Das Projekt wird ca.
55 000 US$ kosten. Aus dem La Gamba Fond werden 10 000 US$ bereitgestellt. Die
Deutsche Botschaft hat im Programm „Progama Pequenos Proyectos“ für das Jahr 2007 Mittel
zur Verfügung gestellt. Die ASADA wird ebenfalls Mittel zur Verbesserung der ländlichen
Wasserversorgung bereitstellen wird. (vgl. KLAR, 2007a)
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 66 / 78

9 Zusammenfassung
Die weltweit zunehmende Verschmutzung von Süßwasser und die damit einhergehenden
Beeinträchtigungen für Mensch und Umwelt erfordern lokale Lösungen. Da die
Problematik meist in wirtschaftlich schwächeren Regionen der Erde besonders prekär ist,
sollte der Fokus bei der Suche nach Auswegen auf ökonomisch leistbare angepasste
Technologien gerichtet werden. Die naturnahe Abwasserklärung mit Hilfe von
Mikroorganismen und Pflanzen stellt hierbei eine zukunftsfähige Alternative zur
Verbesserung der Situation dar. Besonders Vorteile dieser Technologie sind der geringe
technische Aufwand und die Möglichkeit, lokal verfügbare Ressourcen zu nutzen.
Tropische Regenwälder sind sehr vielfältige und sensible Ökosysteme, deren
Funktionstüchtigkeit vielerorts durch menschliche Eingriffe gefährdet ist. Inzwischen wird
vielen die Notwendigkeit bewusst, diese Lebensräume für Flora und Fauna, aber auch für
den Menschen selbst zu schützen. In diesem Kontext ist die Gemeinde La Gamba als
Vorreiter zu sehen und könnte anderen Regionen als Modell dienen, was auch einen
Multiplikatoreffekt mit sich bringen würde. Neben dem beschriebenen Trinkwasserprojekt,
welches zur Verbesserung der Situation für die Bewohner geführt hat, gibt es auch
Bestrebungen, das Abwassersystem zu erneuern und so die negativen Auswirkungen auf
den Vorfluter und damit auf das angrenzende Ökosystem Regenwald zu verringern. Die
Dringlichkeit dieses Projektes ist besonders angesichts der steigenden Bevölkerungsund
Tourismuszahlen der Gemeinde La Gamba zu betonen.
Die Pflanzenkläranlage sollte eine Verbesserung der Wasserqualität des Rio Gamba und
des Rio Bonita mit sich bringen. Das horizontal durchströmte, bewachsene Filterbeet
kann in La Gamba dank des warmen Klimas kleiner dimensioniert werden als in
Mitteleuropa und soll im Anschluss einen Teich nachgeschaltet haben, wodurch den
Bewohnern und den Touristen zusätzlich landschaftliche Reize geboten werden.
Zusätzlich zu den ökologischen Vorteilen der naturnahen Abwasserbehandlung wird auch
die regionale Ökonomie gefördert. So können z. B. der Betrieb und die Instandhaltung
der Pflanzenkläranlage von der Bevölkerung durchgeführt und für den Bau vor Ort
vorhandene Materialien verwendet werden.
Trotz der geplanten Errichtung einer Pflanzenkläranlage und der damit einhergehenden
Entlastung für die Umwelt sollten die Bewohner La Gambas bezüglich eines sparsamen
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Umgangs mit der Ressource Wasser sensibilisiert werden. Um das Reinigungssystem
nicht zu überfordern, sollte auch die Verwendung von Substanzen, die Flora und Fauna
schädigen, nach Möglichkeit vermieden werden.
Insgesamt hofft das AutorInnenteam, dass die Erfahrungen, welche bei der Planung,
beim Bau und beim Betrieb der Anlage in La Gamba gesammelt werden, andere Orte
Costa Ricas zur Errichtung einer naturnahen Abwasserbehandlungsanlage ermutigen
werden.
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 68 / 78

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Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 74 / 78

LVA Nr. Literaturverzeichnis 75
Anhang
Interview mit Werner Klar am 14.6.2007
Zitiert mit (KLAR, 2007b)
Gibt es im Moment eine Schmutzwasserentsorgung und wenn mithilfe welcher
Infrastruktur?
Die Schmutzwasserentsorgung ist momentan sehr unorganisiert und vielfältig. 18 der 80
Häuser leiten ihr Schmutzwasser in eine Klärgrube hinter dem Wohnbereich. Die Hälfte
dieser Gruben sind allerdings in einem sehr schlechten Zustand. Das Abwasser sickert in
den Grund, daher müssen sie erneuert werden. Die Klärgruben werden für die Abwässer
aus der Toilette verwendet. Teilweise gibt es auch eine Trockentoilette oder ein
Plumpsklo im Garten. Die Abwässer aus der Küche und der Waschküche fließen
meistens in den Garten oder in den bestehenden offenen Kanal, der parallel zum
Straßennetz verläuft. Dieser Kanal fließt übrigens direkt durch den Schulhof, ein Zustand
der geändert werden sollte.
Manche Häuser kümmern sich auch gar nicht um die Abwasserentsorgung – das
Schmutzwasser fließt dann direkt „in die Wiese“.
Zu den Klärgruben:
Die Klärgruben befinden sich direkt bei den Häusern? Hat jedes Haus eine eigene
Klärgrube? Was ist mit den Häusern, die keine Klärgrube haben?
Ja, die Klärgruben befinden sich – wenn vorhanden – direkt hinter den Häusern. Jedes
Haus hat eine eigene Klärgrube. Viele davon sind aber wie gesagt in einem sehr
schlechten Zustand. Die Häuser, die keine Klärgrube haben werde eine bekommen. Der
Großteil der bestehenden Klärgruben wird erneuert.
Wie werden die Klärgruben im geplanten Abwasserentsorgungssystem eingesetzt?
Welchen Sinn haben diese Klärgruben zusätzlich zur geplanten
Pflanzenkläranlage? Wer übernimmt die Wartung?
Die Klärgruben sind für die Abwässer der Badezimmer gedacht. Feststoffe werden sich
hier aufgrund des Klimas zersetzten oder absetzen. Diesbezügliche wurde eine
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 75 / 78

LVA Nr. Literaturverzeichnis 76
Untersuchung durchgeführt, die diese Annahme bestätigt hat. Schwebstoffe können in
der Klärgrube händisch entfernt werden. Das feststofffreie Abwasser wird anschließend in
einen Revisionsschacht geleitet. In diesem Revisionsschacht – mit den Maßen 50 cm * 50
cm * 75 cm - sammeln sich die Abwässer aus Badezimmer, Küche und Waschküche. Das
Ziel ist feststofffreies Abwasser im Kanalssystem, darum werden Klärgruben eingesetzt.
Die Wartung übernimmt die „ASADA (Alcantarillado para Desagüe de las Aguas
Servidas) La Gamba“. Die ASADA ist eine Unterorganisation der „AJA (Instituto
Costarricense de Acueductos y Alcantarillada Costa)“ – das ist die Wasser- und
Abwasserbehörde in Costa Rica. Die ASADA tritt in La Gamba als Unternehmer auf und
kümmert sich um die Errichtung und Betreuung des Abwasserentsorgungssystems in La
Gamba. Die ASADA wird Leute aus dem Ort für die zu erledigenden Aufgaben anstellen.
Zu den Fettabscheidern:
Gibt es im Moment Fettabscheider? Warum wird kein zentraler Fettabscheider vor
dem Pflanzenbeet eingebaut?
Nein, im Moment gibt es keine Fettabscheider. Der Gedankengang hinter den
Fettabscheidern ist ähnlich, wie bei den Klärgruben. Das Abwasser im Kanalssystem
sollte keine Fette mehr enthalten – die lagern sich sonst in den Rohren ab – aus diesem
Grund hat man sich für separate Fettabscheider entschieden. Zusätzlich dienen die
Fettabscheider als Sandfang und reinigen das Abwasser aus der Küche so von
anfallenden Feststoffen.
Wer übernimmt die Verantwortung der Fettabscheider? Ist der Aufwand für
einzelne Fettabscheider in jedem Haushalt nicht zu hoch?
Die Wartung übernimmt der jeweilige Haushalt. Etwa alle vier Wochen muss der
Fettabscheider gesäubert werden. Die anfallenden Reststoffe werden anschließend
deponiert. Wenn der Fettabscheider verstopft ist läuft das Wasser nicht mehr ab und
staut sich bis in den Küchenbereich. Der Abfluss funktioniert nicht mehr und der Haushalt
wird sich deshalb immer um die Reinigung kümmern.
Zu den Rohrleitungen:
Gibt es im Moment ein Kanalsystem? Wie soll das zukünftige Kanalsystem
aussehen?
Es gibt im Moment ein offenes Kanalsystem – ein nicht abgedichteter Graben, der parallel
zum Straßennetz verläuft. Diese Gräben leiten das Regenwasser und das Abwasser der
Haushaltungen in den Flüsse Quebrada La Bolsa/Rio La Gamba. Zukünftig ist ein
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 76 / 78

LVA Nr. Literaturverzeichnis 77
unterirdisches Rohrleitungssystem für die Abwässer geplant. Dieses soll zur
Pflanzenkläranlage führen - das Abwasser wird über eine Pumpstation vom Fuße des
Ortes zur Kläranlage gepumpt. Leider haben wir aber noch keinen Standort für das
Pflanzenbeet gefunden. und anschließend wird das gesäuberte Wasser in den Rio La
Gamba eingeleitet. Die bestehenden Gräben sollen weiterhin für den
Regenwasserabfluss genutzt werden.
Warum hat man sich für dünne Rohrleitungen 60 mm oder 80 mm entschieden?
Wert übernimmt die Wartung der Rohrleitungen?
Das geplante System ist ein so genanntes „Small bore sewer system“ – ein
Ableitungssystem mit kleinem Durchmesser. Im Kanalsystem soll nur Wasser und keine
Feststoffe abgeleitet werden. Größere Rohre bedeuten einen zusätzlichen
Kostenaufwand der vermieden so vermieden werden kann. Größere Rohre verlangen
ebenfalls ein größeres Gefälle – das in diesem Fall nicht gegeben ist. Allerdings gibt
wurden noch keine Berechnungen der Wirtschaftlichkeit dieses Systems gemacht. Es
sind außerdem wartungsfreie Rohre geplant – an jedem Kreuzpunkt soll ein Spülschacht
entstehen, eine Reinigungsöffnung sozusagen. Die Rohrleitung von der
Pflanzenkläranlage in den Rio La Gamba hat einen etwas größeren Durchmesser von
100 mm. Eventuell wird man für diese Ableitung allerdings auch den bestehenden
Regenwasserkanal nützen. Die Wartung der Rohrleitungen übernimmt ebenfalls die
ASADA.
Zu der Pflanzenkläranlage:
Wie viele Häuser bekommen Einzelanlagen? Ist die Distanz der Häuser zu dem
Kanalssystem so groß, dass sich der Aufwand der separaten Reinigung lohnt?
Warum hat man sich für das Pflanzenbeet und nicht für ein anderes Klärsystem
entschieden?
Etwa 20 Häuser bekommen eine kleine Einzelanlage. Sowohl die Distanz der Häuser zu
dem geplanten Rohrleitungssystem und dem damit verbunden Kostenaufwand für die
Rohre, als auch das nicht vorhandene Gefälle bei den Grundstücken mit Einzelanlagen
sind Gründe für diese Entscheidung. Ursprünglich war ein Oxidationsteich geplant. Ich
habe dann Herrn Weixler, der sich schon lange mit Pflanzenkläranlagen beschäftigt,
kennen gelernt. Ich fand die Idee eines Pflanzenbeetes sehr interessant. Außerdem ist
diese Art der Abwasserreinigung billiger und einfacher in der Wartung als herkömmliche
Naturnahe Abwasserbehandlung in La Gamba, Costa Rica 77 / 78

LVA Nr. Literaturverzeichnis 78
Reinigungssysteme - eine technische Reinigung. Außerdem fügt sich eine
Pflanzenkläranlage besser ins Landschaftsbild ein, mit einer Pflanzenkläranlage hat man
praktische eine Verschönerung der Umwelt.
Wie ist die Pflanzenkläranlage aufgebaut?
Der Pflanzenkläranlage vorgelagert ist ein Auffangbecken, um das Wasser zu verteilen
und den Druck wegzunehmen. Vom Auffangbecken ausgehend wird das Wasser in drei
verschiedenen Leitungen verteilt. Um das Pflanzenbeet herum ist eine
Oberflächenentwässerung in Form eines Kanals geplant. Das Pflanzenbeet hat kein
Gefälle. Das Beet ist 20 cm tief und durch eine Lehmschicht abgedichtet. Die
Pflanzenkläranlage besteht aus zwei Schichten, zum aus einen einer Humusschicht, die
mit Lehm vermischt wird und die für das Wachsen der Pflanzen ist. Unterhalb dieser
Humusschicht, befindet sich eine Dichtungsschicht in Form einer undurchlässigen
Lehmschicht. Für die Kläranlage 4000 m 2 benötigt – das ist genug Fläche für das
Pflanzenbeet, den Teich, das Sammel- und Verteilbecken, die Entwässerung, den Zaun
und mögliche Vergrößerung der Anlage.
Die geplante große Anlage besteht aus Bahnen mit den Maßen 2 m * 35 m. Es sind
vorerst 14 Bahnen vorgesehen, es soll aber die Möglichkeit zur Erweiterung gegeben
sein.
Nach dem Pflanzenbeet wird das Wasser in einen Teich geleitet, in dem Seerosen,
Gräser und Fische leben sollen. Danach führt eine unterirdische Leitung zurück zum Rio
La Gamba. Diese Leitung wird im selben Graben, wie die Druckleitung von der Pumpe
zum Pflanzenbeet verlegt. Die Druckleitung zum Pflanzenbeet wird einen Dicke von 60
mm – 80 mm haben, die Leitung zurück zum Fluss 100 mm.
Durch die klimatischen Bedingungen in der Region um La Gamba findet eine erhöhte
Abbaurate statt. Auf Grund dessen muss die Kläranlage nicht so groß dimensioniert sein
wie in beispielsweise europäischen Ländern.
Die Einzelanlagen haben die Maße 2 m * 6 m * 0,2 m. Ansonsten sind sie genauso
aufgebaut wie das große Pflanzenbeet, bestehen allerdings nur aus einer Bahn
sozusagen.
Wer übernimmt die laufende Wartung des Pflanzenbeetes?
Ebenfalls die ASADA. Für die Durchführung sämtlicher Baumaßnahmen der ASADA wird
übrigens ein Ingenieur angestellt, der die Aufsicht und Leitung übernimmt.
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