Mögliche Probleme für die Abwasserentsorgung durch Niedrigwasser und Trockenheit

„Kläranlagen dienen dem Schutz der Gewässer: Sie reinigen Abwasser so weit, dass es unter den jeweiligen Bedingungen in ein Gewässer eingeleitet werden kann. In Mischsystemen gelangen Schmutz- und Regenwasser gemeinsam zur Kläranlage, während Regenwasser in Trennsystemen separat abgeleitet, versickert oder zurückgehalten wird – aus heutiger Sicht ist es grundsätzlich wünschenswert, gering verschmutztes Regenwasser möglichst nicht zur Kläranlage zu leiten.“

„Weniger Regenwasser ist für die Kläranlage daher zunächst kein Problem, sondern entlastet sie hydraulisch. Lange Trockenphasen können allerdings in der Kanalisation Ablagerungen und Geruchsprobleme verursachen. Kritischer ist die Ablaufseite: Bei Niedrigwasser wird das gereinigte Abwasser weniger verdünnt, wodurch Nährstoffe das Algenwachstum fördern und den Sauerstoffhaushalt belasten können. Dadurch wird aber nicht die Kläranlage belastet, sondern das Gewässer. Ob eine kritische Belastung erreicht wird, hängt von der Reinigungsleistung und Stofffracht der Anlage sowie von Wasserführung, Temperatur und Empfindlichkeit des Gewässers ab.“

„Ich sehe kein realistisches Risiko, dass kommunale Kläranlagen aufgrund von Trockenheit weniger Abwasser reinigen können; meist sinkt vielmehr ihre hydraulische Belastung. Für die Bevölkerung ist daher keine Einschränkung der Abwasserentsorgung zu erwarten. Problematisch wird es, wenn der Kläranlagenablauf einen großen Teil der verbleibenden Wasserführung ausmacht oder das Gewässer zeitweise trockenfällt. Eine Zwischenspeicherung ist wegen des kontinuierlichen Abwasseranfalls aber nur sehr kurzfristig möglich. Im Extremfall müsste das gereinigte Abwasser weiterhin abgeleitet werden und könnte das Gewässer belasten. Es gibt auch Beispiele, dass der Kläranlagenablauf versickert wird, entweder weil kein geeigneter Fluss für die Einleitung in der Nähe ist oder weil man gezielt das Grundwasser anreichern will.“

„Ein niedriger Flusspegel verhindert die Einleitung technisch nicht; im Extremfall kann der Kläranlagenablauf jedoch einen großen Teil oder sogar die gesamte Wasserführung bilden. Kritisch sind sicherlich zu hohe Belastungen, weil sie den Sauerstoffhaushalt belasten, sowie Stickstoff und Phosphor, die übermäßiges Algen- und Pflanzenwachstum fördern können. Bei Arzneimitteln und anderen Spurenstoffen können durch die geringere Verdünnung ebenfalls die Konzentrationen steigen. Zu den Auswirkungen hiervon besteht sicherlich noch Forschungsbedarf.“

„Die Anforderungen an Kläranlagen berücksichtigen bereits heute die Belastbarkeit der Gewässer bei Niedrigwasser. Die neue, 2025 in Kraft getretene EU-Kommunalabwasserrichtlinie wird den Gewässerschutz durch strengere Anforderungen an die Entfernung von Nähr- und Spurenstoffen zusätzlich verbessern. Angesichts des Klimawandels müssen jedoch die zugrunde liegenden Niedrigwasserkennwerte überprüft werden, weil historische Abflussdaten zukünftige Bedingungen möglicherweise nicht mehr ausreichend abbilden. Zunehmende Trockenheit kann zudem aber auch die Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser als Ressource interessanter machen, womit dem Gewässer wieder Zufluss fehlt.“

„Mir sind keine Fälle bekannt, in denen die kommunale Abwasserreinigung aufgrund von Niedrigwasser eingeschränkt werden musste. In vergangenen Trockenperioden wurde jedoch teilweise mit einem verstärkten Monitoring von Wasserführung und Wasserqualität reagiert.
Ein anschauliches Beispiel aus Norditalien / Südtirol ist der Wassernotstand im Einzugsgebiet der Etsch im Jahr 2022: Eingeschränkt wurden vor allem die landwirtschaftliche Bewässerung sowie die Bewässerung von Grünflächen. Die Haushaltsnutzung war nicht in gleicher Weise betroffen, weil dieses Wasser nach Gebrauch und Reinigung in der Kläranlage größtenteils wieder in die Gewässer zurückgeführt wird, während Bewässerungswasser zu einem erheblichen Teil verdunstet.“

„In Deutschland sind rund 97 Prozent der Bevölkerung Deutschlands an die öffentliche Kanalisation und damit an Kläranlagen angeschlossen. Der Anschlussgrad in der Schweiz und Österreich ist ähnlich hoch. Das Abwasser wird in Deutschland in rund 9.000 Kläranlagen gereinigt, die ganz überwiegend kommunal betrieben werden. Daneben gibt es weitere Kläranlagen privater Industrie- und Gewerbebetriebe und private Kleinkläranlagen.“

„In Deutschland werden Kläranlagen in fünf verschiedene Größenklassen eingeteilt – GK 1 bis GK 5. Die Einteilung basiert auf dem Einwohnerwert, der sich aus einwohnerspezifischen Schmutzfrachten herleitet. Die gesamte Schmutzfracht des Abwassers ergibt sich aus einem kanalisierten Einzugsgebiet und der darüber angeschlossenen Einwohner, Gewerbebetriebe et cetera.“

„Folgende Größenklassen werden unterschieden: Größenklasse 1 – kleine Anlagen, bis 1.000 Einwohnerwerte; Größenklasse 2 – kleine bis mittlere Anlagen, 1.001 bis 5.000 Einwohnerwerte; Größenklasse 3 – mittlere Anlagen, 5.001 bis 10.000 Einwohnerwerte; Größenklasse 4 – große Anlagen, 10.001 bis 100.000 Einwohnerwerte; Größenklasse 5 – sehr große Anlagen, 100.000 Einwohnerwerte.“

„Bezogen auf die rund 9.000 Kläranlagen in Deutschland gehören mehr als zwei Drittel der Anlagen in die GK 1, 2 und 3. Diese behandeln rund 8 Prozent des gesamten Abwassers. Etwa 2.000 Anlagen gehören zu den Größenklassen 4 – circa 1.600 entsprechend 18 Prozent – und 5 – circa 400 entsprechend 4 Prozent. Diese Anlagen behandeln rund 90 Prozent des gesamten in Deutschland anfallenden Abwassers.“

„Nach den Größenklassen werden auch die zulässigen Einleitungswerte und erforderlichen Reinigungsstufen unterschieden. Diese sind: 1. Stufe – eine mechanische Reinigung, 2. Stufe – eine biologische Reinigung ohne gezielte Entfernung der Nährstoffe, wie Stickstoff und Phosphor, 3. Stufe – eine weitere biologische Stufe mit gezielter Entfernung dieser Nährstoffe, 4. Stufe – weitergehende Reinigungsstufen mit physikalischen und chemischen Verfahren zur Hygienisierung oder mit gezielter Entfernung von Mikroschadstoffen.“

„Die GK 1 und 2 sind üblicherweise mit einer mechanischen und biologischen Grundreinigung ausgestattet, die GK 3, 4 und 5 mit zusätzlicher biologischer Umwandlung oder Entfernung von Stickstoffverbindungen und/oder biologischer und chemischer Entfernung von Phosphor mit jeweils strengeren Grenzwerten.“

„Kläranlagen leiten das entsprechend ihrer Größe gereinigte Wasser, das technisch als ‚Klarwasser‘ bezeichnet wird, in Oberflächengewässer ab – technisch ‚Vorfluter‘. Im DACH-Raum sind das üblicherweise Fließgewässer, vom kleinen Bach bis zum großen Strom.“

„Das Fließgewässernetz und damit der ‚Vorfluter‘ in Deutschland ist über 500.000 Kilometer lang. Rund 45 Prozent dieser Gesamtlänge entfallen auf Bachläufe, circa 40 Prozent auf größere Bäche und kleine Flüsse, circa 11 Prozent auf größere Flüsse und 5 Prozent auf die großen Ströme, wie Rhein, Weser, Elbe, Oder und Donau.“

„Der Klarwasseranteil in den Fließgewässern – also das Verhältnis von gereinigtem Abwasser zum Gewässerabfluss – schwankt daher abhängig von den lokalen und regionalen Bedingungen resultierend aus der Lage im Gewässernetz, dem Verhältnis zwischen Größe des Gewässers, der natürlichen Abflussbildung und dem Abwasseranfall aus Besiedlung und Industrie stark. Es gibt Fließgewässer, die bei Niedrigwasser zu nahezu 100 Prozent aus Klarwasser bestehen, in anderen zu nur sehr geringen Anteilen. Es gibt bei der gegebenen Siedlungsdichte in Deutschland nur sehr wenige Fließgewässer, in die überhaupt kein Abwasser – also Niederschlagswasser oder Klarwasser – eingeleitet wird.“

„Hinsichtlich der Auswirkungen sind zwei Perspektiven zu unterscheiden. Das ist zum einen die lokale Auswirkung einer Kläranlage beziehungsweise Abwassereinleitung aufgrund des Verhältnisses von eingeleiteter Abwassermenge bezogen auf den Abfluss des Vorfluters an und im Nahbereich der Einleitungsstelle (lokaler Klarwasseranteil). Und dann sind da die überregionalen Auswirkungen der Summe aller Kläranlagen, die ihr Abwasser einleiten und die sich entlang der Fließwege aufsummieren (kumulierter Klarwasseranteil).“

„Grundsätzlich gilt: Mit erhöhten Klarwasseranteilen in Fließgewässern steigt auch der Anteil abwasserbürtiger Stoffe (aus Abwasser stammend; Anm. d. Red.), die in den Kläranlagen abhängig von deren Größenklasse und der eingesetzten Verfahrenstechnik nicht eliminiert wurden beziehungsweise werden können.“

„Weiterhin gilt, dass die Konzentration der abwasserbürtigen Stoffe mit abnehmenden Abflüssen, zum Beispiel infolge von Trockenheit, in den Gewässern steigt, weil die natürliche Abflussbildung gering ist, während der Abwasseranfall bei Trockenwetter in den Kläranlagen annähernd konstant bleibt (abnehmende Verdünnung).“

„Besondere Herausforderungen können sich auf der Ablaufseite stellen, wenn die Einleitungswerte für eine Kläranlage temporär verschärft werden müssen, weil beispielsweise die Aufnahmekapazität des zu belastenden Gewässers überschritten ist und Krisensituationen drohen – zum Beispiel Fischsterben. Dasselbe gilt für Gewässer, aus denen eine künstliche Grundwasseranreicherung zur Trink- oder Brauchwassergewinnung erfolgt, deren Aufbereitungsschritte aber technische und wirtschaftliche Grenzen haben.“

„Wenn wenig Wasser in der Kanalisation fließt und es gleichzeitig warm ist, steigt in Kanalisationen das Problem der Bildung von Ablagerungen bis hin zu Verstopfungen und der Geruchsbelästigung durch Fäulnisprozesse. Letztere können auch zur Korrosion der Abwasserrohleitungen führen.“

„Regenwasser ist auf der Zulaufseite ein anders gelagertes Problem. Damit die physikalischen und biologischen Prozesse in Kläranlagen funktionieren und die Ablaufwerte kalkulierbar eingehalten werden können, muss der Zulauf zu den Reinigungsstufen begrenzt werden. Das ist üblicherweise der zweifache Trockenwetterabfluss.“

„Zufließendes Regenwasser überschreitet diesen Wert häufig und muss deshalb entweder dezentral zwischengespeichert und der Kläranlage nach dem Regenereignis gedrosselt zugeführt, oder mehr oder minder unbehandelt direkt in die Gewässer eingeleitet werden. Um die nachteiligen Umweltauswirkungen aus Siedlungen und Industrie insgesamt zu begrenzen, muss deshalb auch der Umgang mit Niederschlagswasser mitbedacht werden.“

„Für Kläranlagen ist auch die schwankende Beschaffenheit des Abwassers im Regenwetterfall ein Problem, weil viele biologische Prozesse in verdünntem Abwasser weniger effektiv verlaufen.“

„Auf der Ablaufseite sind die Probleme meines Erachtens geringer. Biologische Prozesse sind neben dem Angebot an Nährstoffen vor allem von der Temperatur abhängig. Die oft bei Niedrigwasser im Sommer vorherrschenden Temperaturen begünstigen effektive Abbauprozesse in den Kläranlagen. Das Problem bei uns ist eher der Betrieb bei Regen mit verdünntem Schmutzwasser und in den Wintermonaten bei niedrigen Temperaturen. Deshalb gelten manche Grenzwerte auch nur oberhalb bestimmter Abwassertemperaturen.“

„Da die biologischen Prozesse in Kläranlagen aber allesamt Sauerstoff verbrauchen, ist deren Ablauf oft arm an Sauerstoff. Zusätzlich kann dieser durch die langen Aufenthaltszeiten in den Nachklärbecken stark erwärmt sein. Wenn beides – sauerstoffarmes und warmes Klarwasser – in ein natürlicherweise sommerkühles Gewässer mit wenig Abfluss eingeleitet wird, kann dies eine aus gewässerökologischer Sicht schon vorherrschende Krise erheblich verschärfen. Dies kann so weit gehen, dass ökologisch rechtsverbindlich angestrebte Ziele im Gewässerschutz verfehlt werden – zum Beispiel der ‚gute ökologische Zustand‘ nach der EU-Wasserrahmenrichtlinie –, was aktuell für rund 90 Prozent der Wasserkörper in Deutschland gilt.“

auf die Frage, inwiefern Prozessschritte während des Aufbereitungsprozesses durch Niedrigwasser/Trockenheit schwieriger oder aufwändiger werden:
„Ich sehe keine Prozesse in den Kläranlagen, auf die das zutreffen würde. Aber die sichere Betriebsführung ist in solchen Zeiten eine wichtige Aufgabe.“

„Ein Risiko sehe ich nicht, dass kommunale Kläranlagen nicht mehr in gewohntem Umfang Wasser aufbereiten können und mir sind auch keine Fälle bekannt.“

„Ein Extremszenario wäre meines Erachtens, wenn aufgrund hoher Nachfrage für Kühlung oder anderem die Stromversorgung zusammenbricht, weil dann der Totalausfall einer Anlage einschließlich der ganzen mechanischen und elektronischen Bestandteile droht. Aber ein solcher Fall ist mir aus den vergangenen Jahren im DACH-Raum nicht bekannt.“

„Die Frage, was passieren würde, wenn eine Kläranlage nicht mehr das gesamte aufbereitete Wasser in die Vorfluter ableiten kann, stellt sich so nicht, weil die Abführung des Abwassers aus den kanalisierten Gebieten Priorität hat – Stichwort: Entsorgungssicherheit.“

„Aus Sicht der Lebensgemeinschaften in den Gewässern und den bisher bekannten toxikologischen Wirkungsschwellen sind insbesondere Pharmaka problematisch. Über die Niederschläge werden von versiegelten Flächen, Straßen und Metalldächern weitere organische und anorganische Schadstoffe ausgewaschen und entweder über die Kanalisationen direkt oder über die Kläranlagen indirekt in die Gewässer eingeleitet. Dabei stellen Stoffe aus dem Reifenabrieb oder von Kupferdächern beispielsweise ein besonderes Risiko dar.“

„Pestizide sind bei Trockenwetter weniger ein Problem, weil diese hauptsächlich durch die Anwendungen in der Landwirtschaft über Eintragspfade in der Landschaft in die Gewässer gelangen. Bei Regenwetter können aber auch in kanalisierten Einzugsgebieten Pestizidbelastungen entstehen, zum Beispiel durch Auswaschung von Pestiziden aus Fassadenfarben.“

„Ob die Nährstoffe Stickstoff und/oder Phosphor ein Problem sind, hängt immer auch davon ab, wie hoch die Einträge aus anderen Quellen sind, insbesondere aus der Landwirtschaft. Dabei sind nicht nur deren Konzentrationen selbst relevant, sondern vielmehr auch das Verhältnis der Nährstoffe Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor zueinander.“

„Als weitere Parameter müssen die Temperatur des Wassers zusammen mit der Trübung beachtet werden, weil davon die Eindringtiefe des Lichtes einschließlich der UV-Strahlung in die Wassersäule abhängt. Sie steuern physikalisch-biologische Schlüsselprozesse der natürlichen Selbstreinigung in Fließgewässern.“

„Aus meiner Sicht sind das Abwasser und die Abwasserinfrastrukturen mit Kanalisationen und Kläranlagen Teil des Problems und Teil der Lösung. Einerseits ist die Belastung der Gewässer mit abwasserbürtigen Stoffen und Schadstoffen immer noch zu hoch, insbesondere auch bei Trockenheit und Niedrigwasser. Doch hier greift es zu kurz, nur auf die Reinigung in den Kläranlagen zu schauen. Die Vermeidung an der Quelle oder das Verzichten auf das Einbringen von Stoffen in den Wasserkreislauf ist vielfach die bessere Lösung. Entsprechende Beschränkungen sind vor allem eine rechtliche Herausforderung.“

„Niederschlagswasser, Abwasser und Klarwasser sind aber auch eine Ressource. Deshalb sind die dezentrale Speicherung, Behandlung und Wiederverwertung im Kontext der Beherrschung von Wasserknappheiten während Niedrigwasserperioden und Trockenphasen neu zu konzipieren.“

„Im Hinblick auf die Aufnahmekapazität der Umwelt und der durch Niedrigwasser sowie Trockenheit vulnerabler werdenden Gewässer sollte gesamthaft geprüft werden, ob die über Jahrzehnte unter anderen Randbedingungen entstandenen und gewachsenen Abwasserinfrastrukturen in ihrer Verflechtung mit dem natürlichen Wasserkreislauf und ihrer Verteilung in den Fließgewässernetzen noch zukunftsfähig sind.“

auf die Frage, inwieweit es Konzepte für die Anpassung der Abwasserentsorgung gibt, ähnlich den Wasserversorgungskonzepten:
„Hier gibt es nur Ansätze, weil dieses Thema im Vergleich zur Wasserversorgung noch von nachrangiger Bedeutung gesehen wird. Ich halte das aber aus einer ganzheitlichen Perspektive, die zur Problemlösung dringend nötig ist, für eine vordringliche Aufgabe, weil die notwendige Resilienz gegenüber Dürreereignissen und eine umfassend gedachte Wassersicherheit für Mensch und Umwelt ansonsten nicht erreichbar sein wird.“

„Ich habe keinen systematischen Überblick, kann aber einige Beispiele nennen: Berlin steht als wasserreiche, aber abflussarme Stadt, deren Bevölkerung und Wasserbedarf in einer durch den Klimawandel besonders betroffenen Region weiterhin wächst, exemplarisch vor allen der angesprochenen Wasserprobleme. Die Stadt verfolgt dabei als eine der wenigen Metropolen dieser Größe das Ziel, die Wasserversorgung durch die Grundwasserneubildung auf dem Stadtgebiet und die Zuflüsse zu sichern, insbesondere über die Spree. Die Verwaltung der Stadt Berlin hat dafür eine beispielhafte Strategie und ein entsprechendes Umsetzungskonzept entwickelt.“

„Auch würde ich die Stadt beziehungsweise Region Leipzig mit dem Konzept ‚Leipziger Blau-Grün‘ und die Hansestadt mit dem Konzept ‚Hamburger WATER Cycle‘ nennen, die innovative Wege gehen, den Umgang mit Abwasser neu zu denken.“