Vergleichende Leistung von Belebtschlamm und Stabilisierungsteichen bei der Entfernung von Schadstoffen und Krankheitserregern in großtechnischen Kläranlagen in Ägypten

Warum die Reinigung von Abwasser den Alltag betrifft

In vielen trockenen Ländern, darunter Ägypten, wird gereinigtes Abwasser zunehmend zur Bewässerung von Feldfrüchten und Grünflächen wiederverwendet. Das ist angesichts einer sich erwärmenden Welt und schrumpfender Süßwasservorräte sinnvoll, wirft aber eine wichtige Frage für die öffentliche Gesundheit auf: Wie sauber ist dieses Wasser, besonders wenn es noch Krankheitserreger enthalten kann? Diese Studie verfolgt den Weg von Abwasser durch zwei große Kläranlagen in Ägypten und vergleicht, wie gut jede Anlage Schwebstoffe, Nährstoffe und krankheitsverursachende Mikroben entfernt, bevor das Wasser eingeleitet oder wiederverwendet wird.

Zwei unterschiedliche Konzepte zur Reinigung von verschmutztem Wasser

Die Forschenden konzentrierten sich auf zwei großtechnische Anlagen, die Hunderttausende bis Millionen Menschen versorgen. Eine Anlage, bezeichnet als WWTP‑A, arbeitet mit einem Belebtschlammverfahren, bei dem Abwasser mit Sauerstoff und dichten Bakteriengemeinschaften vermischt wird, die organische Verschmutzung schnell abbauen. Die andere Anlage, WWTP‑B, nutzt eine Kette offener Stabilisierungsteiche. In diesen Teichen reinigen Sonnenlicht, Algen und natürlich vorkommende Mikroben das Wasser langsam, während es von Becken zu Becken fließt. Beide Anlagen arbeiten im gleichen Klima und behandeln ähnliche Abwasserarten, weshalb sie sich gut für einen direkten Vergleich eignen.

Wie gut entfernen sie Verschmutzung?

Das Team entnahm über sieben Monate jede Monat Proben des Zulauf‑ und Ablaufwassers und bestimmte gängige Indikatoren für Verschmutzung. Dazu gehörten chemischer und biologischer Sauerstoffbedarf (CSB und BSB), die angeben, wie viel organisches Material vorhanden ist, sowie Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor, die Algenblüten in Flüssen oder Kanälen fördern können. Die Belebtschlamm‑Anlage entfernte fast 90 % des CSB und mehr als 80 % des BSB und lieferte damit ein deutlich klareres Ablaufwasser mit geringem organischem Gehalt. Das Teichsystem dagegen reduzierte im Durchschnitt nur etwa 56 % von CSB und BSB, und seine Leistung schwankte stark über die Zeit. Hohe Algenbestände und verrottende Pflanzenreste in den Teichen führten wahrscheinlich zu höheren organischen Reststoffen im Ablauf. Bei den Nährstoffen reduzierten beide Anlagen Stickstoff und Phosphor, doch das Belebtschlammverfahren schnitt erneut besser ab, insbesondere bei Phosphor, das sowohl biologisch aufgenommen als auch chemisch gebunden wurde.

Was passiert mit schädlichen Bakterien?

Über die Grundwasserqualität hinaus verfolgte die Studie große Bakteriengruppen, die fäkale Verunreinigung anzeigen, etwa Totalcoliformen und Escherichia coli, sowie spezifische Krankheitserreger einschließlich Salmonella, Pseudomonas, Staphylococcus und Listeria. Beide Anlagen reduzierten die Bakterienkonzentrationen um mehrere Größenordnungen, dank Absetzen, natürlichem Absterben und im Fall des Belebtschlamms der effizienten Aggregation und Entfernung von Bakterien mit dem Schlamm. Die Belebtschlamm‑Anlage erreichte durchgehend etwas höhere Log‑Reduktionen als die Teiche, insbesondere bei Krankheitserregern, die dazu neigen, an Partikeln haften. Dennoch blieben auch nach der Behandlung messbare Mengen an Bakterien und Krankheitserregern im Endwasser beider Systeme vorhanden, was darauf hinweist, dass Einleitung oder Wiederverwendung ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen weiterhin ein Infektionsrisiko bergen können.

Die verborgene Herausforderung: Viren, die durchrutschen

Da Viren winzig und oft widerstandsfähiger als Bakterien sind, maßen die Forschenden auch mehrere für den Menschen relevante Viren und virusähnliche Marker, darunter Adenoviren, Rotaviren, ein bakterieller Virusmarker namens crAssphage und somatische Coliphagen. Sie fanden heraus, dass die Virenlast nur um etwa eine bis drei Größenordnungen sank, deutlich weniger als die Reduktionen bei Bakterien. Die Belebtschlamm‑Anlage schnitt bei einigen Viren, etwa Adenoviren, im Allgemeinen besser ab, während die Teiche bei anderen Viren bessere Werte zeigten; keine der Technologien entfernte Viren jedoch durchgängig auf sehr niedrige Werte. Statistische Tests zeigten, dass gängige bakterielle Indikatoren nicht zuverlässig vorhersagen, wie viel Virus zurückbleibt, was unterstreicht, dass das Bestehen aktueller bakterieller Standards nicht automatisch bedeutet, dass das Wasser vor viralen Infektionen sicher ist.

Was das für eine sichere Wiederverwendung von Wasser bedeutet

Für Länder, die gereinigtes Abwasser zur Bewältigung von Wasserknappheit wiederverwenden müssen, sendet diese Studie eine klare Botschaft. Moderne Belebtschlamm‑Anlagen können einfache Teichsysteme bei der Entfernung organischer Verschmutzung, von Nährstoffen und Bakterien übertreffen, doch beide Konzepte haben Schwierigkeiten, resistente humanpathogene Viren zu eliminieren. Sich ausschließlich auf traditionelle bakterielle Kontrollen in Vorschriften zu verlassen, kann ein falsches Sicherheitsgefühl erzeugen, weil Viren selbst bei akzeptablen bakteriellen Werten fortbestehen können. Die Autorinnen und Autoren empfehlen, virus­spezifische Ziele und Marker, etwa crAssphage, zur Beurteilung der Anlagenleistung einzubeziehen. Zusätzliche Behandlungsschritte oder Schutzmaßnahmen — gerade dort, wo Menschen mit wiederverwendetem Wasser in Kontakt kommen oder Tröpfchen einatmen könnten — sind unerlässlich, um Abwasser von einer Gesundheitsgefahr in eine verlässliche Ressource zu verwandeln.

Zitation: Kamel, M.A., Rizk, N.M., Gad, M. et al. Comparative performance of activated sludge and waste stabilization ponds for the removal of pollutants and pathogens in full-scale wastewater treatment plants in Egypt. Sci Rep 16, 5266 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35933-4

Schlüsselwörter: Abwasserbehandlung, Belebtschlamm, Stabilisierungs­teiche, Wiederverwendung von Wasser, wasserübertragene Viren