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Vierte Reinigungsstufe in der Kläranlage: Verfahren, Pflicht, Kosten und Projektablauf

4. November 2026 13 Min. Lesezeit Fachlich geprüft: 4. November 2026
Zusammenfassung

Die vierte Reinigungsstufe entfernt Spurenstoffe wie Arzneimittelrückstände aus dem biologisch gereinigten Abwasser. Großtechnisch im Einsatz sind die Ozonung mit biologischer Nachbehandlung, Aktivkohle als Pulver oder Granulat und Kombinationen beider Verfahren. Nach der Richtlinie (EU) 2024/3019 wird sie für Kläranlagen ab 150.000 Einwohnerwerten Pflicht, für Siedlungsgebiete ab 10.000 Einwohnerwerten, die in Risikogebiete einleiten. Welches Verfahren passt, klärt eine Machbarkeitsstudie mit Blick auf Abwasser, Fläche, Hydraulik und Kosten.

Im Hessischen Ried gehört die vierte Reinigungsstufe seit 2018 zur Landesstrategie, mit der Kommunalabwasserrichtlinie wird sie europaweit zur Pflicht. Dieser Ratgeber erklärt Verfahren und Grenzen, ordnet Kostenkennwerte ein und zeigt, was der Bau auf einer laufenden Kläranlage verlangt. Fristen und Inhalte der Richtlinie selbst erläutert der Ratgeber Kommunalabwasserrichtlinie (KARL).

Für wen wir arbeiten: Wir sind Bauingenieure für Projektsteuerung, Vergabe und Bauüberwachung. Verfahrenstechnik und Bemessung liegen beim Fachplaner und beim Anlagenlieferanten. In einem Projekt arbeiten wir immer nur für eine Partei, bei Kläranlagen in der Regel für den Betreiber als Bauherrn. Leistungsumfang und Honorar stehen vor Beginn in einem schriftlichen Angebot.

Was die vierte Reinigungsstufe leisten soll

Spurenstoffe, auch Mikroschadstoffe genannt, kommen im Abwasser in Konzentrationen von wenigen Nanogramm bis Mikrogramm je Liter vor. Dazu gehören Arzneimittelwirkstoffe, Pflanzenschutzmittel, Kosmetika, Reinigungsmittel und Industriechemikalien. So beschreibt es das Kompetenzzentrum Spurenstoffe Baden-Württemberg (KomS).

Eine konventionelle mechanisch-biologische Kläranlage ist nicht darauf ausgelegt, ein breites Spektrum dieser Stoffe zu entfernen. In einer Bestandsaufnahme des KomS an 40 Kläranlagen waren im Ablauf noch 40 Prozent der untersuchten Spurenstoffe flächendeckend nachweisbar. Die vierte Reinigungsstufe ist deshalb eine zusätzliche Verfahrensstufe hinter der biologischen Reinigung.

Stickstoff- und Phosphorelimination gehören dagegen zur dritten Stufe nach Artikel 7 der Richtlinie (EU) 2024/3019. Planen Sie beide Stufen gemeinsam, denn sie konkurrieren um Fläche und Hydraulik.

Verfahren: Ozonung, Aktivkohle und Kombinationen

Auf kommunalen Kläranlagen sind Ozonung und Aktivkohle großtechnisch eingeführt. Membranverfahren wie die Umkehrosmose stuft das KomS dort derzeit als nicht geeignet ein, unter anderem wegen Konzentrat und Energiebedarf.

Ozonung mit Nachbehandlung

Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel. Es wird vor Ort aus Sauerstoff oder Trockenluft erzeugt, energieintensiv und mit Kühlung. Im gasdichten Kontaktreaktor reagiert es mit den Spurenstoffen, ein Restozonvernichter behandelt die Abluft.

Die Ozonung baut Spurenstoffe meist nicht vollständig ab, sondern verändert sie zu Transformationsprodukten. Nach dem Stand der Wissenschaft folgt deshalb eine biologisch aktive Nachbehandlung, etwa ein Sandfilter oder ein Aktivkohlefilter.

Ein Ausschlusskriterium kann Bromid sein, denn daraus bildet sich bei der Ozonung toxisches Bromat. Der KomS-Leitfaden für Machbarkeitsstudien verlangt deshalb eine Bromidmessung im Ablauf der Nachklärung.

Pulveraktivkohle (PAK)

Pulveraktivkohle ist gemahlene Aktivkohle mit meist 10 bis 50 Mikrometern Korngröße. Sie bindet die Spurenstoffe an ihrer Oberfläche und wird danach wieder abgetrennt. Das KomS beschreibt drei Einbindungen: Dosierung in die Biologie, eine separate Adsorptionsstufe aus Kontaktreaktor, Sedimentation und Filter oder die Dosierung direkt vor einen Filter.

Granulierte Aktivkohle (GAK)

Granulierte Aktivkohle mit etwa 0,5 bis 4 Millimetern Korngröße liegt als Schüttung in einem Festbettadsorber, eine Abtrennstufe entfällt. Beladene Kohle wird reaktiviert oder ersetzt. Ein vorhandener Raumfilter lässt sich unter Umständen umrüsten.

Kombination aus Ozon und Aktivkohle

Bei Ozonung mit nachgeschalteter GAK kommt die Ozonung nach Angaben des KomS mit geringeren Dosen aus, und die Kohle muss seltener getauscht werden. Auch in Hessen ist die Kombination in Betrieb, in Bickenbach seit April 2025 mit Tuchfiltration, Ozonung und Filter mit granulierter Aktivkohle (Lagebericht 2024).

VerfahrenBauliche Bestandteile nach KomSBetriebsmittelPrüfpunkt in der Planung
Ozonung mit NachbehandlungOzonerzeuger, Eintragssystem, Kontaktreaktor, Restozonvernichter, Filter oder biologisch aktive StufeSauerstoff, zum Beispiel als Flüssigsauerstoff, und StromBromid im Ablauf, Gasdichtheit, Kühlung, elektrische Leistung
PAK in separater AdsorptionsstufePAK-Silo mit Dosiertechnik, Fäll- und Flockungsmitteldosierung, Kontaktbecken, Sedimentationsbecken, FilterPulveraktivkohle, Fäll- und FlockungsmittelFlächenbedarf, Mehrschlamm, Staubschutz am Silo
GAK-AdsorberGAK-Adsorber, gegebenenfalls vorgeschalteter FilterGranulierte Aktivkohle, Austausch und ReaktivierungStandzeit der Kohle, Rückspülung, Umrüstung vorhandener Filter

Bemessungsgrundsätze enthalten die Merkblätter DWA-M 285-2 für Aktivkohle (September 2021) und DWA-M 285-3 für die Ozonung (April 2026).

Was entfernt wird und was nicht

Die Stufe wirkt breit und entfernt nach dem Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) auch Stoffe, die bisher nicht gemessen werden:

Die Grenzen: Die Elimination unterscheidet sich je nach Stoff und Verfahren, so das Umweltbundesamt. Stickstoff und Phosphor bleiben Aufgabe der dritten Stufe. Maßnahmen bei Herstellern und Anwendern ersetzt die Kläranlage nicht, darauf weist auch die hessische Landesregierung hin.

Den Nachweis regeln Behörde und Bescheid. Baden-Württemberg verlangt nach dem Arbeitspapier des Umweltministeriums vom 20. November 2018 im Mittel mindestens 80 Prozent Elimination. Maßgeblich sind Carbamazepin, Diclofenac, Hydrochlorothiazid, Irbesartan, Metoprolol, Benzotriazol und die Summe aus 4- und 5-Methylbenzotriazol. Geprüft wird sechsmal im Jahr an 48-Stunden-Mischproben. Die Anforderungen der Kommunalabwasserrichtlinie an die Viertbehandlung stehen in Anhang I, Tabelle 3. Sie erläutert der Ratgeber zur KARL.

Pflicht nach der Richtlinie (EU) 2024/3019

Die neue Kommunalabwasserrichtlinie vom 27. November 2024 ist am 1. Januar 2025 in Kraft getreten. Für die vierte Reinigungsstufe, in der Richtlinie Viertbehandlung genannt, gilt nach den FAQ des Umweltbundesamts (Stand 25. Februar 2026):

Zu den Risikogebieten zählen unter anderem Einzugsgebiete von Trinkwasserentnahmen und Badegewässer, sofern eine Risikobewertung das Risiko nicht ausschließt. Umzusetzen ist die Richtlinie bis 31. Juli 2027; einen veröffentlichten Umsetzungsentwurf des Bundes haben wir zum 4. November 2026 nicht gefunden. Zwischenziele und Stand der Umsetzung zeigt der Ratgeber Kommunalabwasserrichtlinie (KARL).

Hessen: Spurenstoffstrategie Hessisches Ried

Das Hessische Ried ist für die Wasserversorgung des Rhein-Main-Gebiets von großer Bedeutung. Die Deckschichten sind gut durchlässig, stark abwasserbelastete Bäche infiltrieren teils ins Grundwasser. Das HLNUG hat Spurenstoffe im Rohwasser bestimmter Wasserwerke mit Einleitungen kommunaler Kläranlagen in Verbindung gebracht (Landtagsdrucksache 20/5201).

Im Februar 2015 wurden von 295 untersuchten Spurenstoffen 137 in Kläranlagenabläufen, 115 in Oberflächengewässern und 101 im Grundwasser gefunden. 2018 legte das Umweltministerium die Spurenstoffstrategie Hessisches Ried vor, mit der vierten Reinigungsstufe als einer von sechs Kernmaßnahmen.

Die Landesregierung nannte im April 2021 dafür die Kläranlagen Bickenbach, Büttelborn, Darmstadt, Langen, Mörfelden-Walldorf und Weiterstadt, dazu die Kläranlage von Merck in Darmstadt. Damals war noch keine kommunale Anlage in Hessen ausgerüstet.

Nach dem Lagebericht 2024 des Umweltministeriums ging in Mörfelden-Walldorf im Mai 2023 die erste kommunale vierte Reinigungsstufe Hessens in Betrieb, in Bickenbach folgte im April 2025 eine weitere. Der Ausbau ausgewählter Anlagen im Ried geht weiter. Den aktuellen Stand kennen das Regierungspräsidium Darmstadt und das Umweltministerium.

Gefördert wird nach der Richtlinie vom 18. Juni 2021, gültig bis 31. Dezember 2028: mit 40 bis 60 Prozent der zuwendungsfähigen Ausgaben, für Spurenstoffelimination in prioritären Gebieten mit 60 bis 80 Prozent. Der Antrag geht vor Projektbeginn über die untere Wasserbehörde an die WIBank. Was zuwendungsfähig ist, beschreibt die Leistungsseite Kläranlagen und Wasserinfrastruktur.

Vergleich: Kompetenzzentrum Spurenstoffe Baden-Württemberg

In Baden-Württemberg liegen seit über zehn Jahren Betriebserfahrungen vor. Das KomS ist eine Kooperation der Universität Stuttgart, der Hochschule Biberach und des DWA-Landesverbands, gefördert vom Umweltministerium. Nach seiner Kostenstudie von 2025 sind auf 33 Kläranlagen Stufen zur Spurenstoffelimination in Betrieb und auf 28 weiteren in Bau oder Planung.

Die Anlagenübersicht des KomS (Stand 28. Februar 2026) führt auch Mannheim und Leimen untere Hardt mit Pulveraktivkohle.

Nach dem Arbeitspapier von 2018 darf bei Mischsystemen eine Teilstromanlage geplant werden. Sie behandelt mindestens den maximalen Trockenwetterabfluss und 70 Prozent der Jahresabwassermenge. Was in Hessen gilt, klären Sie mit der Wasserbehörde.

Kostenkennwerte aus Studien

Die folgenden Werte stammen aus Studien und amtlichen Antworten. Es sind Kennwerte Dritter, keine Kostenschätzung für Ihre Anlage.

KennwertWertQuelle und Bezug
Investition je Anlage, Anschaffungs- und Herstellkosten3,6 bis 9,6 Mio. EuroKomS 2025, 17 Kläranlagen in Baden-Württemberg, mittlere Hälfte der Werte
Investition zum Wiederbeschaffungszeitwert5,1 bis 15,7 Mio. EuroKomS 2025, wie oben
Jahreskosten je Kubikmeter Jahresabwassermenge9 bis 13 CentKomS 2025, Kapital- und Betriebskosten
Jahreskosten nach VerfahrenPAK 9 bis 14 Cent, GAK und Kombination 11 bis 24 Cent, Ozon 5 bis 13 CentKomS 2025; PAK: mittlerer Bereich von 12 Anlagen; GAK: 3 Anlagen; Ozon: 2 Anlagen
Investition im Mittel, drei hessische Anlagen7,124 Mio. EuroDrucksache 20/5201, Antragsunterlagen 2016 bis 2019, Anlagen mit 19.800 bis 48.000 EW
Spezifische Jahreskosten aus anderen Ländern0,05 bis 0,19 Euro je KubikmeterDrucksache 20/5201, Stand 2021

Das KomS rechnet mit 0,25 Euro je Kilowattstunde, 3,5 Prozent Zins und 30 Jahren Abschreibung für Bauwerke. Größte Betriebskostenposten sind Betriebsmittel mit 47 und Energie mit 25 Prozent. Es warnt ausdrücklich davor, aus den Daten Kosten anderer Anlagen abzuleiten. Den größten Einfluss haben Ausbaugröße und die Mitnutzung vorhandener Bauwerke.

Rechenbeispiel mit fiktiven Zahlen: Eine angenommene Kläranlage behandelt 4,0 Mio. Kubikmeter Abwasser im Jahr. Mit der Spanne von 9 bis 13 Cent je Kubikmeter ergeben sich Jahreskosten von 360.000 bis 520.000 Euro. Sind 7,0 Mio. Euro zuwendungsfähig und gilt ein Fördersatz von 60 bis 80 Prozent, beträgt der Zuschuss 4,2 bis 5,6 Mio. Euro. Der Eigenanteil liegt dann bei 1,4 bis 2,8 Mio. Euro, zuzüglich nicht zuwendungsfähiger Ausgaben. Wie die Herstellerverantwortung später Kosten übernimmt, ist national noch nicht geregelt.

Platz- und Bauwerksbedarf

Die Verfahren brauchen unterschiedlich viel Fläche. Nach dem KomS-Leitfaden sind deshalb je nach Ort nur bestimmte Verfahren möglich, die Machbarkeitsstudie zeigt sie im Lageplan. Zu klären sind:

Bauen im Bestand der Kläranlage

Die Kläranlage muss während des Baus ihre Einleitwerte einhalten. Jedes Vorhaben braucht deshalb einen Bauphasenplan, abgestimmt mit dem Betriebspersonal. Kritisch ist die Anbindung an den Ablauf der Nachklärung; Umschlüsse und Umfahrungen sind vorab mit der Wasserbehörde abzustimmen.

Dazu kommen unbekannte Leitungen, explosionsgefährdete Bereiche um Faulung und Gasspeicher und der Zustand vorhandener Betonbauwerke. Werden Beschäftigte mehrerer Arbeitgeber tätig, ist nach § 3 Baustellenverordnung ein Koordinator für Sicherheit und Gesundheitsschutz zu bestellen. Wie Betonschäden an Becken und Gerinnen bewertet werden, zeigt der Ratgeber Betonsanierung in der Kläranlage.

Eine Baustelle auf dem Gelände einer Kläranlage kennen wir. Bei der Sanierung des Treppenturms am Faulturm einer kommunalen Kläranlage an der Bergstraße wirkten wir an der Vergabe mit und überwachten den Bau, siehe Fallbeispiele.

Machbarkeitsstudie und Projektstart vorbereiten
Wir prüfen mit Ihnen Unterlagen, Terminrahmen, Förderweg und Vergabestrategie, bevor Planungsaufträge vergeben werden.
Vorhaben schildern

Projektablauf von der Machbarkeitsstudie bis zur Inbetriebnahme

PhaseInhaltPrüfpunkte für den Bauherrn
1 MachbarkeitsstudieBetriebsdaten, Spurenstoffscreening, Bromid, Flächen, Hydraulik, Varianten, Kosten und EnergieDynamische Kostenvergleichsrechnung nach den KVR-Leitlinien der DWA, Sensitivität der Betriebsmittelpreise
2 Förderung und ZulassungFörderantrag vor Maßnahmenbeginn, wasserrechtliche Abstimmung nach § 60 WHG und Landesrecht, Baugenehmigung für GebäudeAntrag vor Projektbeginn; vor jeder Auftragsvergabe mit der Bewilligungsstelle klären, ob begonnen werden darf
3 PlanungObjektplanung Ingenieurbauwerke nach Anlage 12 HOAI, Technische Ausrüstung, TragwerksplanungÖrtliche Bauüberwachung ist bei Ingenieurbauwerken eine Besondere Leistung und gesondert zu beauftragen
4 VergabeLose für Bautechnik, Maschinentechnik und Elektrotechnik oder GesamtvergabeSchnittstellenliste, Leistungsnachweis der Anlage im Vertrag
5 BauBauüberwachung, Umschlüsse im laufenden BetriebBauphasenplan, Haltepunkte, Nachtragsprüfung, Kostenfortschreibung
6 InbetriebnahmeFunktionsprüfungen, Probebetrieb, Messprogramm, SchulungAbnahme nach dokumentiertem Leistungsnachweis und Übergabe der Bestandsunterlagen

Zur Bauoberleitung gehört nach Anlage 12 HOAI das Überwachen der Funktionsprüfungen. Zur Organisation siehe die Ratgeber Projektsteuerung für Kommunen und Vergabestrategie: GU oder Einzelvergabe.

Verfahrenswahl: Folgen für Technik, Recht und Wirtschaftlichkeit

EntscheidungTechnische FolgeRechtliche FolgeWirtschaftliche Folge
Ozonung mit NachbehandlungBromidprüfung, Nachbehandlungsstufe, gasdichter ReaktorGefährdungsbeurteilung für Ozon und Sauerstoff, Anforderungen aus dem BescheidGeringe Betriebsmittelkosten, hoher Strombedarf
PAK in separater StufeZusätzliche Becken und Filter, MehrschlammEntsorgungsweg des Schlamms prüfenHöherer Flächen- und Bauanteil, laufende Kohlekosten
GAK in umgerüstetem FilterWenig Neubau, Kohlewechsel und RückspülungLiefer- und Reaktivierungsvertrag, Vergabe der KohleGeringere Investition, Kohlekosten je nach Standzeit
Teilstrom statt VollstromKleinere AnlageBemessungsabfluss mit der Wasserbehörde abstimmenGeringere Investition, Risiko späterer Erweiterung
Einzelvergabe statt GesamtvergabeMehr SchnittstellenLosbildung nach dem aktuellen Vergaberecht begründen, siehe Ratgeber Vergaberecht 2026Mehr Wettbewerb, höherer Steuerungsaufwand

Typische Risiken mit Ursache und Folge

Unsere Rolle im Vorhaben

Was Richtlinie, Gesetz und Bescheid verlangen, steht oben mit Fundstelle. Merkblätter wie DWA-M 285 und der KomS-Leitfaden sind gute fachliche Praxis. Wie wir selbst arbeiten, beschreibt dieser Abschnitt.

Wir steuern das Vorhaben für den Betreiber: Terminplan, Kosten nach DIN 276, Zuarbeit zum Förderantrag, Vergabe, Bauüberwachung der Bautechnik und Nachtragsprüfung. Verfahrenswahl, Bemessung und Leistungsnachweis der Anlage verantworten Fachplaner und Anlagenlieferant. Explosionsschutz und Arbeitsschutzbewertung liegen beim Betreiber und seinen Fachstellen. Unser Leistungsbild für Kläranlagen, Pumpwerke und Wasserwerke steht auf der Seite Kläranlagen und Wasserinfrastruktur, für Kommunen allgemein unter Öffentliche Auftraggeber.

Häufige Fragen

Nach der Richtlinie (EU) 2024/3019 für alle Kläranlagen ab 150.000 Einwohnerwerten und für Siedlungsgebiete ab 10.000 Einwohnerwerten, die in Risikogebiete einleiten. Der Ausbau ist gestaffelt ab 2033 und bis Ende 2045 abzuschließen. Die Liste der Risikogebiete muss bis Ende 2030 vorliegen.

Das klärt eine Machbarkeitsstudie. Entscheidend sind unter anderem Bromid im Ablauf, verfügbare Fläche, Hydraulik, vorhandene Filter und die Kosten über die Nutzungsdauer.

Das Kompetenzzentrum Spurenstoffe Baden-Württemberg nennt für 17 Anlagen Investitionen von 3,6 bis 9,6 Mio. Euro und Jahreskosten von 9 bis 13 Cent je Kubikmeter Jahresabwassermenge, jeweils für die mittlere Hälfte der Werte. Übertragbar sind diese Kennwerte nicht, die Kosten Ihrer Anlage ermittelt die Machbarkeitsstudie.

Ja, nach der Förderrichtlinie zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie vom 18. Juni 2021. Der Fördersatz beträgt 40 bis 60 Prozent der zuwendungsfähigen Ausgaben, in vom Land festgelegten prioritären Gebieten 60 bis 80 Prozent. Der Antrag geht vor Projektbeginn über die untere Wasserbehörde an die WIBank. Einen Rechtsanspruch gibt es nicht.

Das hängt vom Verfahren und vom Bestand ab. Eine separate Adsorptionsstufe mit Pulveraktivkohle braucht Kontaktbecken, Sedimentation und Filter, ein umgerüsteter Filter mit granulierter Aktivkohle deutlich weniger Neubau. Die Machbarkeitsstudie zeigt die Varianten im Lageplan.

Je nach Verfahren werden nach Angaben des Hessischen Landesamts für Naturschutz, Umwelt und Geologie zusätzlich Phosphor, Mikroplastik, antibiotikaresistente Keime oder Viren verringert. Das ist ein Nebeneffekt. Die Bemessung richtet sich nach der Entfernung der Spurenstoffe.

Anfrage zur Projektsteuerung an der Kläranlage

Planen Sie eine vierte Reinigungsstufe oder eine andere Erweiterung, sehen wir uns Ausgangslage und Unterlagen an. Danach nennen wir den sinnvollen nächsten Schritt.

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