Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In den alten, aber insbesondere in den neuen Bundesl\u00e4ndern tritt die Gew\u00e4sserverschlammung immer h\u00e4ufiger als Sanierungsproblem auf. Als Problem weniger wegen fehlender Methoden, sondern vielmehr wegen der hohen Kosten technisch verf\u00fcgbarer Methoden. Die biotechnische Entschlammung organischer Sedimente, ob mit oder ohne Zugabe von Mikroorganismen, stellt eine potentiell neue Verfahrensart der Entschlammung dar, die mit stark reduziertem Kostenaufwand durchzuf\u00fchren ist (dazu auch AZ 06432). Doch bleibt bei dieser Verfahrensart das Phosphat im Kreislauf des Gew\u00e4ssers erhalten, was kurzfristig eine neue Verschlammung verursachen w\u00fcrde. Aus diesem Grund wurde nach M\u00f6glichkeiten einer effektiven externen Phosphatelimination geforscht, die auch bei geringen Eingangskonzentrationen bis zu 30 \u00b5g noch verl\u00e4sslich Phosphate aus dem Zulaufwasser eliminiert. Im Rahmen dieses Vorhabens wurden Experimente an unterschiedlichen Bodenfiltern\/Langsamsandfiltern durchgef\u00fchrt, die zu einem gro\u00dfen Erfolg f\u00fchrten. Das Ziel, eine ganzheitliche Methode zur Gew\u00e4sserentschlammung\/-sanierung zu entwickeln, wurde somit angestrebt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAm Beispiel einer hocheutrophen Seenkette wurde nach Bestandsaufnahme von Flora, Fauna, Limnologie, Hydrologie, Einzugsgebiet und Fl\u00e4chennutzung im Einzugsgebiet eine neue Kombination zweier ineinandergreifender Sanierungsmethoden erprobt. Im Anschluss an die Bestandsaufnahme der Gew\u00e4sser wurden folgende Verfahren erprobt: Biotechnische Entschlammung und Phosphatelimination mit Bodenfiltern in einem Versuchslabor, welches vor Ort installiert wurde. Die eingesetzten Bodenfilter wurden rechnergest\u00fctzt intermittierend beschickt und die Ausflussfunktionen jeder Beschickung automatisch aufgezeichnet, um die maximale hydraulische Belastbarkeit als Funktion der Zulaufffracht zu ermitteln.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Biotechnische Entschlammung
\nAusgew\u00e4hlte Mikroorganismen wurden direkt in das Schlammsediment injiziert. Die Mikroorganismen bilden nach vorheriger Aktivierung notwendige Enzyme zur Spaltung schwer l\u00f6slicher und verwertbarer Biopolymere und beschleunigen bzw. erm\u00f6glichen dadurch den biologischen Abbau der organischen Anteile im Schlammsediment. Im Versuchslabor vor Ort in Penkun wurden in 12 Aquarienbecken mit jeweils 20 kg Feuchtschlamm und zus\u00e4tzlich im Labor im Grammbereich unterschiedliche Behandlungsmethoden zur Schlammreduktion getestet.
\nErgebnis:
\nDie Versuche haben gezeigt, dass gegen\u00fcber einem unbehandelten Sediment eine alleinige Bel\u00fcftung des Wasserk\u00f6rpers nicht f\u00fcr den Abbau des Schlamms ausreichend ist. Der Zusatz von Mikroorganismen erbrachte dagegen eine deutliche Schlammreduktion. Innerhalb des Untersuchungszeitraums von 3 Monaten sank der organische Kohlenstoffgehalt deutlich ab und die Schlammtrockenmasse wurde um etwa 22 % reduziert. Messungen haben gezeigt, dass bei der Schlammreduktion keine \u00f6kotoxikologisch bedenklichen Metabolite freigesetzt werden. Da es beim Abbau des Schlamms aus den Penkuner Seen zu einer Phosphatfreisetzung kommt, ist eine Phosphateleminierung notwendig.
\nBodenfilter
\nUm eine hohe spezifische Beschickung im kolmationsfreien, selbstregenerierenden Dauerbetrieb realisieren zu k\u00f6nnen, muss eine Bodenfilteranlage f\u00fcr die Gew\u00e4sserreinigung muss zweistufig ausgef\u00fchrt werden. Die erste Stufe hat die Aufgabe koloniebildende Algenzellen als eine Art Vorverdauung zu zerst\u00f6ren und f\u00fcr die Anlagerung in den folgenden Schichten des Festbetts aufzubereiten. Die zweite Stufe des Festbetts wird sinnvollerweise mit deutlich feinerer K\u00f6rnung gepackt, um eine optimale Feinfiltration zu erreichen. Die Festbetten beider Stufen werden mit der erforderlichen Menge Phosphat-Adsorbens gepackt. Ein kolmationsfreier Betrieb, d.h. Selbstregeneration durch mikrobiellen Abbau und Mineralisierung der abfiltrierten organischen Substanz ist selbstverst\u00e4ndlich nur m\u00f6glich, wenn die Abbaurate h\u00f6her als die Filtrationsrate ist. Die Beschickung muss dementsprechend gesteuert werden. Eine witterungsabh\u00e4ngige Steuerung empfiehlt sich, wenn eine optimale Ausnutzung der Anlage erreicht werden soll. Hierf\u00fcr wurden Kennlinienfelder ermittelt, die die Korngr\u00f6\u00dfenzusammensetzung des Festbettes ber\u00fccksichtigen. Die Phosphat-Adsorption mit Bodenfilter ist am effektivsten hinsichtlich Gesamt-P. Mit der Bodenfilteranlage in Penkun wurden Eliminationsraten von im Mittel 85% im Dauerbetrieb erreicht. Gel\u00f6stes Phosphat wurde wegen geringerer Verweilzeit im Filter nur zu 60% eliminiert. Die Phosphat- Eliminationsraten mit der Bodenfilteranlage in Penkun sind angesichts des geringen daf\u00fcr zu treibenden technischen Aufwandes als sehr effektiv einzustufen. Sehr wichtig f\u00fcr den Einsatz von Bodenfilteranlagen zur Gew\u00e4sserreinigung ist die effektive Reduzierung der Keimzahl, da es sich um einen wesentlichen Parameter gem\u00e4\u00df Badegew\u00e4sser- Richtlinie der EU handelt. In der Regel wird technischer Aufwand zur Gew\u00e4ssersanierung nur dann sinnvoll eingesetzt werden, wenn eine diesen Aufwand rechtfertigende Nutzung dahintersteht. Die Tests verschiedener Materialien auf Eignung f\u00fcr den Einsatz in Bodenfilteranlagen zur Gew\u00e4ssersanierung haben \u00fcberwiegende Vorteile f\u00fcr den Einsatz von Oolith, einem bestimmten Kalziumkarbonat-Mineral ergeben. Die spezifische Phosphat-Bindungskapazit\u00e4t ist zwar vergleichsweise gering, aber es ist in einer f\u00fcr Gew\u00e4sser unbedenklichen Reinheit verf\u00fcgbar, was bei technischen Adsorbentien in jedem Falle zweifelhaft ist und die handels\u00fcblichen K\u00f6rnungen eignen sich vorz\u00fcglich f\u00fcr den Einbau in das Festbett. Die aktiven Substanzen waschen im Vergleich zu st\u00e4rkeren technischen Adsorbentien nicht aus und werden nicht spontan freigesetzt, so dass eine dauerhafte Bindung des adsorbierten Phosphats in der Festbett-Matrix m\u00f6glich ist. Die Bemessungsgrundlagen und spezifische Baukosten wurden ermittelt und L\u00f6sungen f\u00fcr die technischen Details erprobt. Der spezifische Fl\u00e4chenbedarf f\u00fcr eine Bodenfilteranlage zur Gew\u00e4ssersanierung liegt in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von einem Prozent der Fl\u00e4che des Gew\u00e4ssers. Die spezifischen Baukosten liegen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 100.000 DM pro ha f\u00fcr kleine Anlagen. Verbesserungen hinsichtlich Leistung und Kosten sind in der Zukunft insbesondere hinsichtlich des Phosphat-Adsorbens zu erwarten. Auf dieser Basis wurde im Mai 1996 eine Anlage im Sommerbad Volksdorf, f\u00fcr die B\u00e4derland GmbH, Hamburg, gebaut. Dieser Badesee (knapp 1 ha) hat einen n\u00e4hrstoffreichen Grundwasserzufluss aus dem moorigen Untergrund.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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