Selbstreinigung eines Fließgewässers

Als in der zweiten Hälfte des vorherigen Jahrhunderts die Zusammenhänge zwischen mangelnder Hygiene und den Choleraepidemien erkannt und erste Maßnahmen zur Abwasserbehandlung entwickelt wurden, beobachtete man auch, daß ein verunreinigter Fluß innerhalb einer gewissen Fließstrecke die zugeführte Verunreinigung abbaut. Der Hygieniker Pettenkofer prägte neben Dunbar, Hofer, Steinmann, Surbeck und Wuhrmann dafür den Begriff „natürliche Selbstreinigung".
Heute definiert man die Selbstreinigung als „Vorgang, bei dem Wasserinhaltsstoffe durch die biologischen, chemischen und physikalischen Vorgänge aus dem Wasserkörper abgeschieden und so verändert werden, daß ihre nachteilige Wirkung auf die Wassergüte vermindert ist".
Der Prozess der Selbstreinigung in einem Fließgewässer kann als externen Teil einer Kläranlagen betrachtet werden (vgl. Schönungsteiche)

Ablauf der Selbstreinigung - Physikalische Vorgänge
Zahlreiche physikalische Vorgänge sind an dem Prozeß der Selbstreinigung beteiligt. Die Umschichtung der Wassermengen durch die unterschiedliche Dichte des Wassers bei unterschiedlichen Temperaturen erzeugt eine Vertikalströmung, die das Absetzen von Was-serinhaltsstoffen auf den Gewässerboden, also das Sedimentieren, hemmt oder beschleunigt. Bei stehenden und fließenden Gewässern kann zusätzlich noch die horizontale Komponente der Windkraft hinzukommen. Die temperaturabhängige Dichte des Wassers beeinträchtigt nicht nur die Strömung, sondern auch die Sauerstoffaufnahme durch die Wasseroberfläche. Die meist turbulent strömenden Wassermengen nehmen an der Wasseroberfläche Sauerstoff auf und sinken dann wieder nach unten.
Die Viskosität des Wassers ist ebenfalls temperaturabhängig. Mit steigender Temperatur des Wassers nimmt die Viskosität ab. Daraus folgt, daß sich schwimmende Organismen in wärmeren Wasserschichten energiesparender fortbewegen können.

Ablauf der Selbstreinigung - Chemische Vorgänge
Unter den rein chemischen Vorgängen gehört die Hydrolyse, Oxidation, Neutralisation und Ausflockung. Unter Hydrolyse versteht man die Spaltung einer molekularen Verbin-dung durch die Reaktion mit Wasser, wobei sich H+ Ionen an das eine und OH- Ionen an das andere abgespaltene Teil anlagern.
Ein große Zahl von Wasserinhaltsstoffen wird durch rein chemische Vorgänge oxydiert. Der dazu notwendige Sauerstoff muß dem Gewässer entzogen werden. Ist der Sauerstoff nicht vorhanden, so kann ein aerober Abbau nicht mehr ablaufen, der biologische Abbau ist dann anaerob.
Ein weitere große Beachtung muß dem pH- Wert zugesprochen werden, da sich biologische Vorgänge nur in einem engen Bereich um pH 7 abspielen. In der Praxis neutralisieren sich verschieden Abwässer gegenseitig, so ist ein Neutralisieren nicht notwendig.

Ablauf der Selbstreinigung - An der biologische Selbstreinigung sind zahlreiche Lebewesen beteiligt, von den Vögeln und Fischen angefangen bis zu den Mikroorganismen. Allerdings ist deren Anteil an der Reinigungsleistung sehr unterschiedlich
Außerdem sind auch indirekt grüne Pflanzen an der Selbstreinigung beteiligt. Sie nehmen die von den Organismen ausgeschiedenen, bzw. Abgegebenen Pflanzennährstoffe auf und binden sie.

Die wichtigsten Einflußgrößen der biologischen Selbstreinigung sind:
1. Konzentration der mit dem Wasser in Kontakt stehenden aktiven Biomasse. Je nach Belastung bzw. Nährstoffgehalt liegt diese in dem Bereich zwischen 5-500g Trockensubstanz unter dem m² Wasseroberfläche
2. Geometrie des Flußbettes, dadurch starker Einfluß auf Konzentration, Art und Verteilung der Biomasse
3. Fließgeschwindigkeit bzw. Turbulenz
4. Konzentration der organ. Und anorgan. Nährstoffe
5. Temperatur
6. Lichtintensität
7. Sauerstoffangebot