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Background and Research Goal Despite all the efforts in the sanitation sector, it is acknowledged that the world is not on track to meet the MDG sanitation target to reduce the number of people without access to sanitation by 2015. Furthermore, a large number of existing sanitation facilities in developing countries is out of order. This leads to the conclusion that, besides technical failures, the planning process in the sanitation sector was ineffective. This ineffectiveness may be attributed to the lack of knowledge of the sanitation planners about the local conditions of the sanitation project. In addition, sustainability of a technology is often approached from a fragmented perspective that often leads to an unsustainable solution. The dissertation is conducted within the framework of the Integrated Water Resources Management (IWRM) Indonesia project. The goal of this work is to contribute to the development of a methodology of a planning tool for sustainable sanitation technology. The tool is designed for sanitation planners in developing countries, where a top-down planning approach is common practice. The proposed tool enables comprehensive sustainability assessments (using the Helmholtz Concept of Sustainability as reference), taking into account local conditions. State of the Science In the planning practice, many sanitation planning tools focus on technology selection. However, it has become evident that the selection criteria for sustainable technologies are not always considered in the tools’ framework. In other cases, when the criteria are provided by the tool, there is no clear indication of the conditions to be fulfilled in order to meet these criteria. Specifically, there is no reference to what is meant by sustainable technology in a particular context and how to comprehensively assess the sustainability of different technology options. Research Methodology Developing a planning tool is an empirical process, combining theory and practical experience. Hence, the development process of such a tool requires extensive observations, particularly on the interaction between stakeholders in the sanitation sector as well as between technology and its environment. For this purpose, a case study within the project area was carried out. Pucanganom, a village representing common strategic problems in developing countries (e.g. top-down planning approaches, lack of involvement of beneficiaries in the planning process, lack of sustainability assessments) was finally selected as the case study area. After the in-depth case study, an analytical generalisation was developed to enable the tool’s application to a broader context. Results The result of this research is a new tool – the Sustainability-based Sanitation Planning Tool (SusTA). SusTA enables comprehensive sustainability assessment in its five generic steps, namely: (1) analysis of stakeholders and sanitation policy in the region, (2) distance-to-target analysis on sanitation conditions in the region, (3) examination of physical and socio-economic conditions in the project area, (4) contextualisation of the technology assessment process in the project area, and (5) sustainability-oriented technology assessment at the project level. These steps are conducted at two levels of planning – the region and the project area – in order to identify the specific problems and interests which influence the selection of a sanitation system. Each planning step is equipped with tool elements (e.g. set of indicators, household questionnaires, technology assessment matrices) to support the analysis. From the development of SusTA, it can be concluded that four elements are required for an effective and widely applicable sanitation planning tool: sustainability concept, participatory approach, contextualisation framework and modification framework. SusTA provides both a theoretical and a practical basis for assessing the sustainability of sanitation technologies in developing countries. The tool’s main advantages for decision makers in these countries are: It is simple and transparent in its steps, does not require vast amounts of data and does not need a sophisticated computer program.

Neuartige Sanitärsysteme gewinnen in der heutigen Gesellschaft immer mehr an Einsatznotwendigkeit. Im Zuge dessen wurde ein Lösungskonzept entwickelt eine getrennte Abwasserleitung im Bestand zu integrieren. Ein Lösungsansatz ist die Rohr-In-Rohr-Technik, d.h. in das Bestandsrohr werden zwei Inliner zur Grau- und Schwarzwasserableitung eingezogen. Diese Umrüstung hat zur Folge, dass der Querschnitt für die Grauwasserableitung nicht mehr rund ist und somit die hydraulische Belastung des Fallrohrs bezogen auf das Grauwasser auf die Bemessungsgrundsätzen für Abwasserleitungen hin überprüft werden muss. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit ein Versuchsstand und Versuchsprogramm entwickelt. Auf Grund der Gegebenheiten ist es nur möglich einen Versuchsstand aufzubauen, der eine zu kurze Fallleitungslänge aufweist. Dieses führt zu Verfälschungen im Endergebnis. Der Versuchsstand kann erste Hinweise auf die Belastbarkeit liefern, aber keine exakten Ergebnisse.

Mit dieser Diplomarbeit werden die wichtigsten limnologischen Wechselwirkungen eines Gewässer- Ökosystems und der beteiligten Organismen ausführlich dargestellt. Dabei ist der „Nährstoffabbau“ speziell des Phosphors durch Plankton, Algen und Wasserpflanzen sowie dessen Einflussfaktoren wesentlich. In diesem Zusammenhang spielt die Phosphordynamik zwischen Gewässer, Sediment und Organismen eine entscheidende Rolle. Anhand ausgewählter Thüringer Badegewässer wird der Zusammenhang zwischen dem Phosphorgehalt und der Cyanobakterien- Dominanz untersucht. Von Bedeutung sind weitere hygienische Parameter der Wasserqualität. Mögliche Aussagen bei der Analyse der oligotrophen, natürlichen Badegewässer werden auf die naturnahen Schwimm- und Badeteiche übertragen. Da Schwimm- und Badeteiche künstlich errichtete Bauwerke sind, sind Aspekte der anthropogenen Nutzung bedeutsam. Hierzu zählen die Bauformen bzw. Größenver-hältnisse und der Technikeinsatz. Es wird geprüft, ob aufgrund vorliegender Daten be-züglich des Eintrages und der Elimination eine Bilanzierung des Phosphors in Schwimm- und Badeteichanlagen möglich ist. Als Ergebnis dieser Diplomarbeit werden Empfehlungen zu Errichtung und Betrieb von Schwimm- und Badeteichen erarbeitet, die den überwachungsbedürftigen Parameter Phosphor betreffen.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden die diffusen Phosphoreinträge am Beispiel des Einzugsgebietes der oberen Rur bilanziert . Im theoretischen Teil dieser Diplomarbeit werden die Grundlagen für die Darstellung des Nährstofftransportes erarbeitet. Dabei erfolgt die Beschreibung der Eintragswege von Phosphor in die Gewässer, die Herkunft und Art von Phosphoreinträgen sowie die wichtigen Eintragspfade der diffusen Phosphoreinträge. Mit diesen gewonnenen Erkenntnissen ist es möglich, den Stofftransport einschließlich der ablaufenden Prozesse mittels mathematischer Gleichungen über die Eintragspfade zu simulieren. Somit gelingt es, die Funktionsweise und die Anwendbarkeit, der zum Einsatz kommenden aktuellen Wasser- und Stofftransportmodelle zur Quantifizierung diffuser Phosphoreinträgen zu verstehen. Im praktischen Teil dieser Diplomarbeit werden die diffusen Phosphoreinträge im Einzugsgebiet der oberen Rur unter Hilfenahme der zuvor ermittelten Grundlagen bilanziert. Dabei ist es nötig, das Einzugsgebiet zu beschreiben, abzugrenzen und die enthaltenen Gewässer zu beleuchten. Weiterhin erfolgte eine Recherche der im Einzugsgebiet vorhandenen Flächennutzungen, um die Bilanzierung mit den aus der Literatur ermittelten Gleichungen und Werten durchführen zu können. Das Ergebnis ist eine Phosphorjahresfracht mit der das Einzugsgebiet bewertet werden kann.

Die derzeitige Abwasser- und Reststoffentsorgung eines landwirtschaftlichen Betriebes stellt sich wie folgt dar: Die Abwassersammlung der Mitarbeiter erfolgt in zwei unterschiedlichen Mehrkammergruben, deren Überläufe in einen Gülle- bzw. Gärrestbehälter gelangen. Die Klärschlämme werden einmal jährlich geleert. Die Gülleauffangbehälter dienen zur Speicherung der Fäkalien der Nutztiere, von wo aus die Gülle regelmäßig der betriebseigenen Biogasanlage zur Energiegewinnung zugeführt wird. Eine effektivitätssteigernde Gasproduktion kann durch die zusätzliche Vergärung von Kosubstraten, wie beispielsweise Silomais gewährleistet werden. Das Gärsubstrat aus der Biogasanlage wird in einen Gärrestbehälter geleitet. Neben dem Gärrest gelangen ebenfalls die Abwässer der Milchproduktion aus dem Melkhaus in diesen Auffangbehälter. In regelmäßigen Abständen wird der Inhalt des Gärrestbehälters zur Düngung auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen aufgetragen. Die Niederschläge auf die befestigten Flächen und Dächer können in einem Regenwasserkanal in einen Regenwasserteich, welcher sich unweit des Betriebsgeländes auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche befindet, eingeleitet und dort versickert werden. Das Ziel der Betriebsführung des landwirtschaftliche Betriebes ist die anfallenden Abwasserströme zur gezielten Biomassenproduktion zu nutzen. Die Biomasse soll anschließend energetisch verwertet werden. Für die gezielte Biomassenproduktion soll ein System, bestehend aus natürlichen Trägermatten, welche mit Repositionspflanzen bestückt sind, eingesetzt werden. In einem Wasserspeicher wird Niederschlagswasser gesammelt und fließt kontinuierlich über die Pflanzenträgermatten. Die auf den Trägermaterialien befindlichen Pflanzen nehmen über ihr Rhizomsystem Nährstoffe und Wasser auf und setzen diese in Biomasse um. An Beispielen der Abwasserströme des ausgewählten landwirtschaftlichen Betriebes soll herausgefunden werden, inwieweit nicht nur Regenwasser sondern auch vorgeklärtes Abwasser zur gezielten Biomassenproduktion eingesetzt werden kann. Unter der Nutzung vorhandener Abwasseranlagen sowie der örtlichen Gegebenheiten bieten sich mehrere Möglichkeiten der alternativen Abwasser- und Reststoffverwertung. Die verschiedenen Varianten zur gezielten Biomassenproduktion unterscheiden sich in den dafür zu verwendenden Abwasserströmen, der Verwertung der anfallenden Reststoffe sowie im Materialeinsatz und der abschätzbaren Reinigungsleistung. Vom Erfinder des System Dernbach liegen noch keine Erkenntnisse zur technischen Realisierung seines Verfahrens hinsichtlich Bemessung oder Reinigungsleistung zur Abwasserbehandlung vor. Es ist jedoch davon auszugehen, dass sich bei der direkten Behandlung der vorgeklärten Sozial- und Melkhausabwässer auf den Pflanzenträgermatten biologischer Überschussschlamm ansammelt. Des weiteren ist nicht geklärt, welche Reinigungsleistung im System Dernbach hinsichtlich der Phosphor- und Stickstoffelimination zu erwarten sind. Diese Informationen sind allerdings im Hinblick auf die Vorflutersituation von enormer Bedeutung. Die gereinigten Abwässer sollen in einen nahegelegenen Bach eingeleitet werden. Bei einer zu hohen Phosphor- oder Stickstoffbelastung droht dieses Gewässer aufgrund des hohen Nährstoffangebotes zu eutrophieren. Aus diesem Grund sollte das System Dernbach lediglich zur Nachbehandlung gereinigten Abwassers eingesetzt werden. Für die Vorbehandlung der Sozial- und Melkhausabwässer zusammen mit den anfallenden Niederschlägen bietet sich u.a. eine Abwasserteichanlage an, da diese entsprechend den Spülstößen bei auftretenden Niederschlägen bemessen werden kann. Für die getrennte Abwasserbehandlung kann nach Meinung des Bearbeiters ein bepflanzter Bodenfilter eingesetzt werden. Das System Dernbach kann mit dem Ablauf dieser Anlage, zusammen mit dem Regenwasser, beschickt werden. Eine weitere Alternative stellt die Möglichkeit ausschließlich die gesammelten Niederschläge zur Biomassenproduktion zu nutzen dar. Nach der Ernte kann die Biomasse zum einen zusammen mit Holzhackschnitzeln thermisch verwertet werden. Die dabei entstehende Wärme dient zur Erwärmung der Kuhställe des landwirtschaftlichen Betriebes. Zum anderen besteht die Möglichkeit der Vergärung der Biomasse in der betrieseigenen Biogasanlage. Um eine Variante als Vorzugslösung anzugeben, ist bei den verschiedenen Alternativen der mögliche Energiegewinn mit den bei der jeweiligen Alternative entstehenden Kosten zu vergleichen. Der mögliche Energiegewinn ist direkt von der Biomassenproduktion abhängig. Die produzierbare Biomasse entsprechend des organischen Inputs ist allerdings schwer abzuschätzen, da keine konkreten Angaben zum Wachstum dieser Repositionspflanzen in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Nährstoffe oder Wassermengen bekannt sind, wodurch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung empfindlich erschwert wird.