Kläranlage

Abwasserbehandlung in einer Kläranlage

Eine Kläranlage zur Reinigung von kommunalem, gewerblichem oder industriellem Abwasser arbeitet nach mechanischen, biologischen und chemisch-physikalischen Verfahren.
Die Kläranlage besteht aus mehreren Einzelbauwerken aus Stahlbeton, wobei jedes Bauwerk Teile der Gesamtreinigung übernimmt. So unterscheidet man Rechenanlage, Sandfang, Vorklärbecken, Belebungsbecken, Nachklärbecken, Schlammeindicker, Faulbehälter, Schlammentwässerungsanlage, Pumpwerke, Betriebsgebäude.
Becken in Kläranlagen müssen tragfähig, gebrauchstauglich (z. B. wasserdicht) und dauerhaft sein und sind daher heute fast ausschließlich Betonbauwerke. Vom Beton wird Wasserundurchlässigkeit, hoher Widerstand gegen chemischen Angriff (z. B. Sulfatangriff) oder bei Wandkronen hoher Frost-Tausalz-Widerstand (Winterbetrieb) erwartet.

Bemessung
Die DAfStb-Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton“ (WU-Richtlinie) enthält zahlreiche Hinweise, die auch auf Klärbecken übertragbar sind. Bei der Bemessung von Bauteilen sind alle Einwirkungen zu berücksichtigen, z. B. der Wasserstand sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite der Becken (Bemessungswasserstand).
Risse in Stahlbetonbauteilen lassen sich nicht vermeiden und sind nicht grundsätzlich schädlich. Ihre Breite muss jedoch auf ein unschädliches Maß beschränkt werden, um die Wasserundurchlässigkeit gewährleisten zu können. Andernfalls sind die Risse planmäßig zu schließen. Risse sind überwiegend auf Zwangbeanspruchung (z. B. durch Abfließen der Hydratationswärme oder Schwinden) zurückzuführen. Solche Beanspruchungen können entweder durch konstruktive Maßnahmen vermieden bzw. gering gehalten oder durch Bewehrung aufgenommen werden. Hierfür stehen folgende Bauweisen zur Verfügung:

• Reduzierung der Zwangsspannungen durch betontechnologische Maßnahmen und durch Anordnung von Fugen
• Begrenzung der Rissbreite durch eine hierfür bemessene Bewehrung
• Spannbeton-Behälter
• Zulassen von Trennrissen mit im Entwurf vorgesehenen Dichtmaßnahmen

Zwangsspannungen lassen sich bei massigen Bauteilen durch die Wahl eines Zements mit niedriger Hydratationswärmeentwicklung und durch gezielte konstruktive Durchbildung des Bauwerks vermindern. Dazu gehören:

• Vermeidung großer Querschnittsänderungen in Sohle und Wänden
• Vermeidung von Verzahnungen im Erdreich (z. B. Sohlversprünge)
• Vermeidung von Kerbspannungen (z. B. bei Aussparungen)
  

Fugenkonstruktion
Bewegungsfugen, Scheinfugen und Arbeitsfugen verlangen eine detaillierte Planung, Anordnung und Ausbildung sowie eine sorgfältige Ausführung. Bei mechanischer Beanspruchung, z. B. bei Räumerlaufbahnen, sind besondere Fugenkonstruktionen zu wählen. Für die Abdichtung von Fugen, die Anforderungen an die Wasserundurchlässigkeit erfüllen müssen, können die Anforderungen und Festlegungen gemäß WU-Richtlinie grundsätzlich – aber angepasst – übertragen werden.

Rohr- und Kabeldurchführungen
Sofern in Sohle und Wänden der Becken bzw. Behälter die Durchführung von Rohren oder Kabeln erforderlich ist, sind spezielle Einbauteile zu verwenden, die bei der Herstellung der Bauteile direkt einzubetonieren sind und eine sichere Abdichtung zwischen Mantelrohr und durchgeführtem Rohr bzw. Kabel ermöglichen. Verwendet werden i. A. Mantelrohre mit zusätzlichem Dichtring.

Bauausführung
Bei Abwasseranlagen werden aus betriebstechnischen Gründen für alle Wände, die mit Abwasser in Berührung kommen, glatte Oberflächen bevorzugt. Glatte Stahlschalungen oder glatte, filmbeschichtete Schalungen sind nicht saugend und begünstigen im Kontaktbereich von Schalung und Frischbeton Mörtelanreicherungen und eine Erhöhung des Wasserzementwerts an der geschalten Betonoberfläche. Das kann Verschleiß- und Frost-Widerstand beeinträchtigen. Daher sind im Allgemeinen Wasser saugende Holzschalungen vorteilhafter. Um doch die für eine leichte Reinigung in der Wasserwechsel- und Spritzwasserzone erwünschte glatte Wandoberfläche zu erhalten, kann ein in diesem Bereich umlaufender, wenige Dezimeter breiter Anstrich (z. B. mit Epoxidharz-Kombinationen) aufgebracht werden.
Der Umfang der Überwachung und Prüfung auf der Baustelle wird vor allem durch die Überwachungsklassen für den Beton bestimmt. Kläranlagentypische Bauteile gehören in die Überwachungsklassen 2 oder 3 mit Überwachung durch das Bauunternehmen (Anhang B der DIN 1045-3) und mit einer Überwachung durch eine dafür anerkannte Überwachungsstelle (Anhang C der DIN 1045-3).

Räumerlaufbahnen
Die von den Laufrädern der Räumer- und Lüfterbrücken als Fahrbahnen benutzten Wandkronen der Becken werden auch als Räumerlaufbahnen bezeichnet. Die Räumerlaufbahnen müssen deren reibungslosen Betrieb sicherstellen; ihre Oberfläche muss eben, frei von Ausbrüchen und Graten sowie bei jeder Witterung griffig sein. Weitere Angaben: siehe Räumerlaufbahnen

In Bereichen, in denen ein Anschluss an eine Kläranlage unwirtschaftlich ist, erfolgt eine dezentrale Abwasserentsorgung über Kleinkläranlagen.

Literatur

• Rendchen, Karsten (Hrsg.): Kläranlagen: Finanzierungsmodelle, Planung, Bauausführung. Beton-Verlag, Düsseldorf 1995
• Kampen, Rolf u.a.: Betonbauwerke in Abwasseranlagen. Verlag Bau+Technik, Düsseldorf 2011