1. Fachhochschule Mainz
University of Applied Sciences
Fachbereich I
Die Bemessung von Belebungsanlagen:
ein Vergleich von Spanien und Deutschland
Diplomarbeit
Betreuung: Prof. Dr.-Ing. Günter Riegler
Bearbeitung: Miguel García Hernández
Mainz, Januar 2005

2. II
Inhalt
Seite
Agradecimientos I
Inhaltsverzeichnis II
Verzeichnis der Abkürzungen und Indes IV
Verzeichnis der Bilder VI
Verzeichnis der Tabellen VII
1 Einleitung 1
1.1 Vergangenheit 1
1.1.1 Lage in Deutschland 3
1.1.2 Lage in Spanien 3
1.2 Unterschiede in Umweltbelangen 5
1.2.1 Sozialfaktoren 5
1.2.2 Stadtplanung 5
1.2.3 Geschäftliche und industrielle Merkmale 6
1.2.4 Klimafaktoren 7
1.3 Ziel dieser Ausarbeitung 11
2 Ansatz der Angabe 12
2.1 Charakterisierung des Abwassers 12
2.2 Die „Deutschen Methode“ 13
2.2.1 Ausgangsdaten 13
2.2.2 Schritte der Behandlung 14
2.3 Die „Spanischen Methode“ 15
2.3.1 Ausgangsdaten 15
2.3.2 Schritte der Behandlung 18
2.4 Gesetzliche Anforderungen 19
2.4.1 Deutsche Gesetzgebung 19
2.4.2 Spanische Gesetzgebung 20
3 Lösung des Aufgabe 23
3.1 Kläranlage A 23

3. III
3.1.1 Rechen 24
3.1.2 Sand und Fettfänge 24
3.1.3 Vorklärungsbecken 24
3.1.4 Nachklärungsbecken 25
3.1.5 Belebungsbecken 26
3.1.6 Schlammbehandlung 32
3.2 Kläranlage B 34
3.2.1 Vorklärbecken 34
3.2.2 Belebungsbecken 37
3.2.3 Nachklärungsbecken 42
3.3 Kläranlage C 44
3.4 Kläranlage D 44
4 Ergebnisse 45
5 Zusammenfassung 52
6 Literaturverzeichnis 54
7 Anhang 56

4. IV
Verzeichnis der Abkürzungen und Indizes
Abkurzungen
A Ablauf
BB Belebungsbecken
d.h. Das heißt
DM „Deutschen Methode“
NK Nachklärung
PS Primarschlamm
SM „Spanischen Methode“
SS Sekundärschlamm
VK Vorklärung
Z Zulauf
Allgemein Buchstaben Einheit
A Fläche m²
B Belastung kg/d
BSB5 Biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen mg/l
Cx Konzentration des Parameters X mg/l
CSB Chemischer Sauerstoffbedarf mg/l
E Einwohners h
Fe Eisen ---
h Tiefe m
ISV Schlammindex ml/g
N Elementar Stickstoff ---
N2 Molekular Stickstoff ---
Nges Gesamt Stickstoff ml/g
NO3
-
Nitrat ml/g
NH4
+
Amonium ml/g
OV Sauerstoffverbrauch kg/d
P Phosphor ---
Pges Gesamt Phosphor ml/g
Q Wassermenge m³/h
T Abwassertemperatur °C
TKN Totaler Kjeldahl Stickstoff ml/g
t Aufenthaltszeit d
TS Abfiltriebare Stoffe mg/l
V Volumen m³
„Deutschen Berechnungs-Methode“ Einheit

5. V
D Denitrifikation ---
fC Zusätzlicher Stoßfaktor für maximale Kohlenstoffbelastung ---
fN Zusätzlicher Stoßfaktor für max. Stickstoffbelastung ---
KS Rezirkulationkreislauf ---
N Nitrifikation
OV
Qt,x Trockenwetterabfluss in der Bemessungsstunde m³/h
S Konzentration in homogenisierten Probe mg/l
tTS Schlammalter d
β Faktor für die Korrektur der Metallsalztfällung mol Me /
mol P
„Spanischen Berechnungs-Methode“
b Endogene Atmung (Respiracion endógena) d-1
C Konzentration mg/l
Cs Masse Belastung (Carga superficial) m³ / m² h
Csol Festkörperkonzentration mg/l
Csv Belastung auf verschütter (Carga sobre vertedero) m³ / m h
f Tot-Biomasse Verhältnis (Fraccion de biomasa inerte) ---
FK Aufgefangene Festkörper ---
K Semi-Sättigung Konstant (Cte. de semisaturacion) g/m³
L Löslichkeit ---
S CSB-Konzentration mg CSB/l
X Zellen-Konzentration mg Zellen/l
XA Autotrophebakterie Konzentration mg/l
XAI Toten Autotrophebakterie Konzentration mg/l
XH Heterotrophebakterie Konzentration mg/l
XHI Toten Heterotrophebakterie Konzentration mg/l
MO Sauerstoffbedarf kg/h
Qmax Maximum Täglichwassermenge m³/h
Qmed Medium Täglichwassermenge m³/h
QΔX Schlammproduktion kg/d
Qw,P Überschussschlammwassermenge m³/d
tT Aufenthaltszeit d
tT,Zelle Aufenthaltszeit der Zellen d
Y Maximaler Produktionskoeffizient ---
μ Zellenwachstumsgeschwindigkeit d-1

6. VI
Verzeichnis der Bilder
Seite
Bild 1-1 Beispiel einer Zugangslinie zwei unterschiedlicher Städten: einer
industriell und einer gewerblich geprägten Stadt (eigene Darstellung)
7
Bild 1-2 Herkunft des Abwassers in nordeuropäische Länder im Zulauf zu
den Kläranlagen
10
Bild 2-1 Schema einer Kläranlage mit biologischer Stickstoffelimination
(Kläranlagen A und C)
15
Bild 2-2 Schema der Kläranlage mit Nitrifikationsprozess (Kläranlagen B
und D)
19
Bild 2-3 Karte von der Umgebung Valencias mit dem Naturschutzgebiet
l’Albufera
22
Bild 4-1 Schema mit Stellen für die Kläranlagen A und C (links) und B und
D (rechts)
45

7. VII
Verzeichnis der Tabellen
Seite
Tabelle 1-1 Wichtigste klimatologische Parameter für das Klima in
Frankfurt/M-Flughafen (N: 50° 03‘ ,O: 8° 36‘, h = 111 m)
8
Tabelle 1-2 Wichtigste klimatologische Parameter für das Klima in València /
Els Vivers (N: 39° 29‘ ,W: 0° 23‘, h = 11 m)
9
Tabelle 2-1 Grundmerkmale des Abwasser 12
Tabelle 2-2 Weitere Merkmale des Abwasser 12
Tabelle 2-3 Abwassertemperatur in Deutschland und in Ostspanien 13
Tabelle 2-4 Merkmale eines typisch spanischen Abwassern 17
Tabelle 2-5 Deutsche Abwasserordnung (AbwV) vom 21.03.1997 20
Tabelle 2-6 Spanisches Abwassergesetz 21
Tabelle 3-1 Schmutzfrachten des Rohabwasser und in Ablauf des
Vorklärungsbecken
26
Tabelle 3-2 Schlammproduktion aus der Kohlenstoffelimination, bezogen aus
BSB5
28
Tabelle 3-3 Dimensionen des Belebungsbeckens für Mainz berechnet mit der
„Deutschen Methode“
29
Tabelle 3-4 OVC,BSB-Wert 30
Tabelle 3-5 Minimales Rückführverhältnis 32
Tabelle 3-6 Abwasserqualität nach dem Vorklärungsbecken mit der
„Spanischen Methode“
36
Tabelle 3-7 Biokinetikparameter 39
Tabelle 3-8 Berechnung der Nachklärungsbeckenfläche 43
Tabelle 4-1 Abwassermenge im Zulauf der Kläranlagen 46
Tabelle 4-2 Wasserqualität im Zulauf der Kläranlagen 46
Tabelle 4-3 Wasserqualität im Ablauf des Vorklärungsbecken 47

8. VIII
Tabelle 4-4 Wasserqualität in Ablauf der Kläranlage 48
Tabelle 4-5 Schlammstellen der Kläranlagen 49
Tabelle 4-6 Dimensionen des Elementen des Kläranlagen 51

9. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 1
1 Einleitung
Diese Arbeit fokussiert die Hauptunterschiede der Abwasserbehandlung in
Deutschland und Spanien. Die Unterschiede werden nicht in der
Behandlungsmethode gefunden, weil die Grundtechnologie in beiden Ländern
identisch ist. Sondern sie werden im Zusammenhang mit der Umwelt gesehen. Die
Suche nach Unterschieden zwischen den Umweltbedingungen und den
Berechnungsmethoden werden folglich der Kern dieser Arbeit sein.
1.1 Vergangenheit
Man kann in jeder Veröffentlichung finden, wie wichtig das Wasser zum Leben ist.
Wasser ist unumgänglich für jedes Lebewesen als: Lösungsmittel von Flüssigkeiten
des Organismus, Träger von chemischen Reaktionen, Hauptkomponente der
meisten Gewebe, Wärmeregler usw. [ARNAL VADEROL, 1984]. Darum ist Wasser das
erste und wichtigste Lebensmittel (ohne Wasser, kein Leben).
Auch für den Menschen spielt Wasser eine besondere Rolle. Das Wasser ist eine
Hauptsäule unseres Lebensmodells. Wir benutzen das Wasser als [RIEGLER, Skript]:
• Lebensmittel: wir brauchen Wasser von hoher Qualität als Feuchtigkeitsmittel für
den Körper des Menschen.
• Lebensraum: im Wasser leben Fische, Weichtiere, Krebstiere, usw., die sehr
wichtige Lebensmittel für den Menschen sind.
• Optimierung der Nahrungstechnologie: durch Bewässerung ist es möglich,
Pflanzen, die viel Wasser brauchen, auch an trockenen und sonnigen Orten
anzubauen. Durch Bewässerung ist es möglich, die Leistung in der Landwirtschaft zu
verbessern.
• Reinigungsmittel: die Menschen benutzen das Wasser zum Spülen, Waschen,
Duschen, usw. Dieser Punkt erlaubt Ballungsgebiete zu gründen, die frei von
Krankheiten sind.
• Rohstoff oder Bestandteil von vielen Herstellungsverfahren.
• Erholungs- und Freizeitraum: Menschen lieben Wasser als Zeitvertreib.
Menschen machen oft Urlaub am Meer und genießen das Wasser auch zum
Fischen, Schifffahren, Schwimmen, usw.
Aber nach einer Benutzung, erwirbt das Wasser ein „gefährliches“ Merkmal für:

10. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 45
4 Ergebnisse
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Resultate dieser Arbeit erläutert:
• Abwassermenge, die in die KA eingeführt wird
• Qualität des Wassers:
o beim Eingang in die KA
o nach der VK und
o beim Ausgang aus der KA
• Schlammstellen
• Dimensionierung der einzelnen Komponenten einer KA
Die verschiedenen Ergebnisse werden mit einer kurzen Erläuterung versehen.
Bild 4-1 zeigt ein Schema mit den einzelnen Elementen der KA. Die Nummern
und Buchstaben in der Abbildung helfen, die unterschiedlichen Wasser- und
Schlammströme zu identifizieren.
Bild 4-1: Schema mit Stellen für die Kläranlagen A und C (links) und B und D
(rechts)

11. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 46
In der Tabelle 4-1 sind die unterschiedlichen Wassermengen im Zulauf der
Kläranlagen für die beiden Fälle dargestellt.
Tabelle 4-1: Abwassermenge im Zulauf der Kläranlagen.
Wassermenge KA A und C KA B und D
Qt,d / Qmed 150000 m³/d 6250 m³/h 150000 m³/d 6250 m³/h
Qt,16= 225000 m³/d 9375 m³/h - - - m³/d - - - m³/h
Qmax= 483333 m³/d 20139 m³/h 192127 m³/d 8005 m³/h
Die folgende Tafel (Tabelle 4-2) fasst die Wasserqualität des in die KA
eingeleiteten Abwassers zusammen. Es werden die Konzentration [mg/l] und
Belastung [kg/d] aufgezeigt.
Tabelle 4-2: Wasserqualität im Zulauf der Kläranlagen.
Wasserqualität
Stelle 1 [mg/l]
Cd, CSB,ZKA Cd, BSB,ZKA Cd, TKN,ZKA Cd, Pges,ZKA Cd, TS,ZKA
[mg/l] 750 300 60 15 300
[kg/d] 112500 45000 9000 2250 45000
Die Tabelle 4-3 zeigt die Wasserqualität beim Verlassen des Vorklärungsbeckens.
Hier wird der erste Unterschied zwischen den beiden angewendeten
Berechungsmethoden deutlich:
• Mit der „Spanischen Methode” sind die Konzentrationen geringer, weil das
Becken für eine hydraulische Aufenthaltszeit von 2,5 h berechnet wurde.
• Das Wasser aus dem Becken, das mit der „Deutschen Methode“ berechnet
wurde, hat höhere Konzentrationen, da es mit einer hydraulischen Aufenthaltszeit
von nur 0,6 h berechnet wurde.

12. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 47
Diese unterschiedliche Aufenthaltszeit im Vorklärungsbecken ist bedingt durch die
anschließenden Nitrifikations- und Denitrifikationprozesse, die in der “Deutschen
Methode” Anwendung finden.
Eine längere hydraulische Aufenthaltzeit im Vorklärungsbecken reduziert also die
Konzentration von Schadstoffen des Abwassers, das das Vorklärungsbecken
verlässt.
Tabelle 4-3 : Wasserqualität im Ablauf des Vorklärungsbecken.
Wasserqualität
Stelle 2 [mg/l]
Cd, CSB,AV Cd, BSB,AV Cd, TKN,AV Cd, Pges,AV Cd, TS,AV
KA A und C 563 225 59 15 150
KA B und D 480 192 47 12 120
Die Ergebnisse, die in Tabelle 4-4 aufgeführt sind, sind die vielleicht wichtigsten,
weil sie die Qualität des Wassers, das die KA verlässt beschreiben.
Die Kläranlagen A und C (berechnet mit der “Deutschen Methode”) erfüllen die
gesetzlichen geforderten Kriterien sowohl in Deutschland als auch in Spanien. Mit
dieser Berechnungsmethode dimensionierte KA erfüllen in der Regel immer die
gesetzlich vorgeschriebenen Qualitätsbestimmungen für das Ablaufwasser einer
solchen Anlage. Die “Deutschen Methode” berücksichtigt allerdings nur eine
maximale Wassertemperatur von 20°C. In València kann diese durchaus auf 25°C
ansteigen. Aus diesem Grund könnte es zu Störungen in der KA kommen, und es ist
empfehlenswert, die Qualität des ablaufenden Wassers zu kontrollieren.
Bezogen auf die Kläranlagen, die mit der “Spanischen Methode” berechnet
wurden, gibt mehrere Punkte zu erläutern. Diese Erläuterung erfolgt getrennt nach
Kläranlagenstandort.
• Die Qualität des Anlaufwasser der Kläranlage B (Mainz) erfüllt keine der im
deutschen Gesetz festgehaltenen Anforderung. Weder die Grenzwerte für CSB y
BSB5, noch die Nährstoffverringerung von P und N werden in dieser KA erreicht, da
diese Berechungsmethode auf der Basis einer weniger strengen Gesetzgebung
entwickelt wurde und eine Nährstoffverringerung gar nicht vorgesehen ist.
• Die Qualität des Ablaufwassers der Kläranlage D erfüllt auch nicht die
gesetzlichen Bestimmungen. Zwar werden die Kriterien zur Reduzierung von CSB,

13. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 52
5 Zusammenfassung
Nach einer tiefsinnigen Untersuchung der einzelnen Aspekte, die einen
Unterschied bewirken, sind zwei Variablen wesentlich:
• Das Klima: Sprechen wir über die Klimatologie, so ist die Temperatur die Haupt-
variable. Da der Reinigungsprozess aus der biologischen Degradation der
organischen Stoffe besteht, dessen Geschwindigkeit direkt von der
Abwassertemperatur abhängt, kann man folgern, dass die Abwassertemperatur
einen großen Einfluss auf den Prozess hat.
Dies macht sich bemerkbar
o in der unterschiedlichen Größe der Anlagen, die von dem Mittelwert der
Abwassertemperatur des Ort, wo die Kläranlage steht, abhängt und
o in der Qualität des Ablaufwassers, die von der Maximal- und
Minimalabwassertemperatur abhängt (siehe Tabelle 4-4).
• Berechnungsmethode: die Methoden haben unterschiedliche
Berechnungsgrundlagen, die die Ergebnisse einer Berechnung direkt beeinflussen.
Im Anschluss werden die beiden Methoden getrennt voneinander betrachtet:
o „Deutsche Methode“:
Diese Berechnungsmethode es ist praxisorientierter als die „Spanische
Methode“, da sie auf die Erfahrungen im Betrieb von anderen Kläranlagen
basiert. Im Laufe des Berechnungsprozesses benutzt man häufig Tabellen, die
auf Untersuchungen und Erfahrungen im Betrieb von anderen schon
existierenden Kläranlagen aufbauen. Diese Methode ist also ein Modell, in dem
sich die Entwicklung von Daten auf die Erfahrungen von anderen Kläranlagen
begründet.

14. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 53
Bezüglich der Schritte der Behandlung ist es eine weiterentwickelte,
fortschrittlichere Methode als die „Spanischen Methode“, da es das Ziel ist,
neben der Reduzierung des Sauerstoffbedarfs (CSB und BSB5) und TS auch
eine Entfernung der Nährungsstoffe (biologische Entfernung des Stickstoffs und
Phosphorablagerung durch Eisensulphatzusatz) zu erreichen.
o „Spanische Methode“:
Diese Berechnungsmethode ist eher eine analytische Methode, eine
Kläranlage zu berechnen. Es werden mehr Berechnungen und mehr Formeln,
durchgeführt. Zudem haben Erfahrungen, die im Laufe der Jahre gesammelt
werden konnten, wenig Einfluss auf diese Berechnungsmethode.
Bezüglich der Schritte der Behandlung ist es ein veraltetes Modell, weil zu
einen weniger effektiv ist, was den Sauerstoffbedarf und TS-Reduzierung
betrifft, und zum anderen nicht die Entfernung von Nährstoffen aus dem
Abwasser erreicht. Diese Methode wäre sinnvoll, wenn das nach den
Richtlinien gesäuberte Abwasser in ökologisch unsensible Gebiete geleitet
werden kann. Dieses Wasser könnte z.B. direkt für Pflanzenbewässerung
eingesetzt werden. Die Nährstoffe fungierten dann als Dünger für die Pflanzen.
Für den vorliegenden Fall einer Kläranlage für die Stadt Valencia sollte diese
Methode allerdings bezüglich der Nährstoffverringerung verbessert bzw.
erweitert werden.

15. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 54
6 Literaturverzeichnis
• Buch:
ARNAL VADEROL, A: Biología genera. (Editorial Universitat de Barcelona).
BEVER, J. et al. (2002): Weitergehende Abwasserreinigung. 4. Auflage
(Oldenbourg Industrieverlag).
FERRER POLO, J. et SECO TORRECILLAS, A (2001): Tratamiento de Aguas.
Tomo I:Introducción al Tratamiento de Aguas (Editorial U.P.V.).
FERRER POLO, J. et SECO TORRECILLAS, A (2001): Tratamiento de Aguas.
Tomo II:Métodos Físicos y Químicos (Editorial U.P.V.).
FERRER POLO, J. et SECO TORRECILLAS, A (2002): Tratamientos Biológicos de
Aguas Residuales (Editorial U.P.V.).
GUJER, W. (1999): Siedlungswasserwirtschaft (Springer-Verlag).
MENDOZA ROCA, J.A. (2001): Depuración Biológica de Aguas Residuales
(Editorial U.P.V.).
RIEGLER, G. (2004): Bautabellen für Ingenieure, Abteil 13 D:
Abwasserreinigung und Schlammbehandlung. 16 Aufl. (Werner Verlag).
RIEGLER, G.: Skript Siedlungswasserwirtschaft (Fachhochschule-Mainz).
RIEGLER G. et FALTER, B. (2004): Bautabellen für Ingenieure, Abteil 13 C:
Kanalisati,on. 16 Aufl (Werner Verlag).
• Webseite:
WWW.INE.ES: Instituto nacional de estadística
WWW.GENCAT.ES: Generalitat de Catalunya
WWW.GLOBALBIOCLIMATICS.ORG: University Complutense of Madrid and
Phytosociological Research Center
WWW.GVA.ES: Generalitat Valenciana
WWW.RAMSAR.ORG: Ramsar Convention on Wetlands:
• Gesetz/Verordnung:
AbwV: Deutschen Abwasserverordnung vom 31.03.1997
BOE 166: PNLD Plan Nacional de Lodos de Depuradoras de Aguas
Residuales-EDAR - (2001-2006) pág 25298, del 12 de Julio de 2001.

16. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 55
DOGV nº 1761: Ley 2/1992, de 26 de marzo, de Saneamiento de las aguas
residuales de la Comunidad Valenciana, del 08.04.92.
• Dokumenten
GENERALITAT VALENCIANA, COPUT (1993): Atlas Climàtic de la Comunitat
Valenciana [1961-1990].
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE (1998): Libro Blanco del Agua en España.

17. Diplomarbeit: Miguel García Hernández 56
7 Anhang
Berechnungen