Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Betrachtet man die Betriebsdaten von Teichkl\u00e4ranlagen, so ist festzustellen, dass diese relativ gute Ablaufwerte bez\u00fcglich der organischen Verunreinigungen aufweisen, auch gut denitrifizieren, die nachfolgenden Gew\u00e4sser aber mit hohen Ammoniumfrachten belasten (ca. 20 mg\/l NH4-N). Die Ammoniumeintr\u00e4ge wiederum sind ein entscheidender Parameter f\u00fcr die \u00f6kologische Situation der nachfolgenden Flie\u00dfgew\u00e4sser, nicht selten kleine und empfindliche Gew\u00e4sser. Vertikal durchstr\u00f6mte Bodenfilter hingegen gelten als sehr effektiv hinsichtlich der Nitrifikation. Ziel des Projekts ist es, Bewachsene Bodenfilter zur Nitrifikation mit den altbew\u00e4hrten Teichkl\u00e4ranlagen neu zu kombinieren. Durch eine weitestgehende Nitrifikation im Bodenfilter und eine gezielte Steuerung des Wasserhaushalts der kombinierten Teich-Bodenfilteranlage sollte die Belastung des nachfolgenden Gew\u00e4ssers minimiert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Erweiterung der Abwasserteichanlage in Ettenb\u00fcttel wurde ein vertikal durchstr\u00f6mter Bodenfilter speziell zur Nitrifikation konzipiert, bemessen und erprobt. Die Nitrifikationsleistung des Vertikalfilters wurde unter Ber\u00fccksichtigung verschiedener Einflussgr\u00f6\u00dfen bilanzierend erfasst und optimiert, der Nitrifikationsprozess im Verlauf \u00fcber die Tiefe des Filterk\u00f6rpers beschrieben. Erg\u00e4nzend wurden hierzu systematische Untersuchungen an einer Bodens\u00e4ulenversuchsanlage durchgef\u00fchrt. Zur Ableitung von Kontroll- und Steuergr\u00f6\u00dfen, die es m\u00f6glich machen, den Bodenfilter in Abh\u00e4ngigkeit von seiner Aufnahmef\u00e4higkeit zu beaufschlagen, wurden im Ablauf des Bodenfilters verschiedene Messgr\u00f6\u00dfen kontinuierlich erfasst und die Abh\u00e4ngigkeiten von der Nitrifikationsleistung ausgewertet. Zur hydraulischen Bewirtschaftung der Anlage wurden alle Wasserstr\u00f6me aufgenommen. \u00dcber eine speziell entwickelte Fernwirktechnik konnten die aufgezeichneten Daten abgefragt und steuernd in den Betrieb eingegriffen werden. Die durch den Bau des Vertikalfilters erzielte Gew\u00e4sserentlastung wurde durch die Aufnahme des Arteninventars im Vorfluter dokumentiert. \u00dcber die Anwendung von in-place-Verfahren an einem Vergleichsgew\u00e4sser wurde die Eignung verschiedener Testorganismen als Anzeiger f\u00fcr eine Ammoniumbelastung systematisch untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Kombination einer unbel\u00fcfteten Teichanlage mit einem vertikal durchstr\u00f6mten Bodenfilter kann im Hinblick auf die Reduzierung des Ammoniumaustrags als sehr effektiv bewertet werden. Die Untersuchungen deckten einen Bereich der TKN-Fl\u00e4chenbelastung des Vertikalfilters bis 8 g\/(m\u00b2 x d) ab und damit die in der Praxis vorkommenden Belastungsverh\u00e4ltnisse. Ist ein ausreichender Sauerstofftransport in den Filterk\u00f6rper gew\u00e4hrleistet, weist der Vertikalfilter in diesem Belastungsbereich eine konstant hohe Nitrifikationsleistung auf, die in erster Linie von der Abwassertemperatur beeinflusst ist. Bei Abwassertemperaturen > 10 \u00b0C wird etwa 90 % der aufgebrachten Kjeldahlstickstoff (TKN)-Fracht nitrifiziert, bei Temperaturen unter 5 \u00b0C noch etwa 50 %. F\u00fcr eine gezielte Nitrifikation ist bei \u00fcblichen Anwendungsf\u00e4llen (h\u00e4usliche Abw\u00e4sser, Haupt- oder Nachreinigungsstufe) eine Begrenzung der TKN-Fl\u00e4chenbelastung nicht notwendig. Vielmehr ist bei dem vorliegenden Anwendungsfall (Einsatz des Bodenfilters zur Nachreinigung) eine Begrenzung der hydraulischen Belastung zu empfehlen. Zwar f\u00fchrten im Sommerbetrieb kurzzeitige extreme Belastungen bis zu 290 mm\/d zu keinem Einbruch der Nitrifikationsleistung, f\u00fcr den Dauerbetrieb sollte aber im Sommer eine Belastung von etwa 120-130 mm\/d nicht \u00fcberschritten werden. Zur Gew\u00e4hrleistung einer ausreichenden Sauerstoffversorgung im Winterbetrieb ist die Last auf 80 mm\/d zu begrenzen. Eine Filtertiefe von 50 cm hat sich als ausreichend erwiesen, da der Nitrifikationsprozess selbst bei hohen Belastungen in einer Tiefe von 30 cm abgeschlossen ist. Eine Redoxpotenzialmessung im Ablauf des Filters bietet eine zuverl\u00e4ssige und einfache M\u00f6glichkeit einer unmittelbaren Betriebskontrolle, da sich die Sauerstoffversorgung des Filters und die Nitrifikationsleistung zuverl\u00e4ssig \u00fcber diesen Parameter abbilden lassen. \u00dcber eine hydraulische Bewirtschaftung der Gesamtanlage kann die Umsatzleistung optimiert (Erh\u00f6hung der Nges-Elimination durch R\u00fccklauff\u00fchrung) und Abschl\u00e4ge un- oder teilgereinigter Abw\u00e4sser in den Vorfluter minimiert werden. Die Ber\u00fccksichtigung wesentlicher Randbedingungen, wie der Kapazit\u00e4t des Bodenfilters (Kontrolle \u00fcber das Redoxpotenzial), der Belastbarkeit des Vorfluters und dem zur Verf\u00fcgung stehenden Speichervolumen in den Teichen, kann so zu einem nachhaltigen Betriebs- und Gew\u00e4sserschutzkonzept zusammengefasst werden. Ammoniumeinleitungen in Flie\u00dfgew\u00e4sser sind insbesondere bei erh\u00f6hten Wassertemperaturen im Sommer kritisch zu bewerten. Durch die besonders hohe Nitrifikationsleistung des Vertikalfilters in dieser Zeit kann eine effektive Gew\u00e4sserentlastung erreicht werden. Als \u00f6kologisch begr\u00fcndeter Ammoniumzielwert wurde eine Konzentration von etwa 0,3 mg\/l NH4-N im Gew\u00e4sser abgeleitet, bei dessen Einhaltung keine wesentlichen Effekte auf die Lebensgemeinschaft zu erwarten ist. Als Indikator f\u00fcr die Bewertung ammoniumbelasteter Gew\u00e4sser scheint die Insektenordnung Trichoptera besonders geeig-net.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen des Verbundprojekts Bewachsene Bodenfilter fanden mehrere Veranstaltungen zur \u00f6ffentlichen Darstellung und Diskussion der Projektergebnisse statt. Dar\u00fcber hinaus entstanden aus den Ergebnissen dieses Teilprojekts folgende Ver\u00f6ffentlichungen und Pr\u00e4sentationen:
\n–\tKayser, K., Kunst, S., Fehr, G. (2001): Stickstoffelimination in Bewachsenen Bodenfiltern. Wasser & Boden 53 (3): 7-10.
\n–\tKayser, K., Kunst, S., Fehr, G., Voermanek, H. (2001): Optimierung unbel\u00fcfteter Abwasserteichanlagen durch Kombination mit vertikal durchstr\u00f6mten Bodenfiltern, 14. Norddeutsche Tagung f\u00fcr Abwasserwirtschaft und Gew\u00e4sserschutz, L\u00fcbeck-Travem\u00fcnde 19.-20.11.2001.
\n–\tKayser, K., Kunst, S., Fehr, G., Voermanek, H. (2001): Nitrification in Reed Beds – Capacity and Potential Control Methods. Platform presentation, 2nd World Water Congress der International Water Associoation (IWA), 15.-18.10.2001, Berlin.
\n–\tKayser, K., Kunst, S., Fehr, G., Voermanek, H. (2002): Nitrifikation in Teich-Bodenfilteranlagen. Bundestagung der Deutschen Vereinigung f\u00fcr Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (ATV), 17.-18.9.2002, Weimar.
\n–\tKayser, K., Kunst, S., Fehr, G., Voermanek, H. (2002): Controlling a combined lagoon \/ reed bed system using the Oxidation-reduction potential (ORP). Platform presentation, 8th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control der International Water Association (IWA), Arusha, Tansania, 2002<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
In vertikal durchstr\u00f6mten Bodenfiltern ist selbst bei hohen oder stark schwankenden hydraulischen und stofflichen Belastungen eine weitgehende Nitrifikation m\u00f6glich. Zur Sanierung bestehender Teichanlagen zur Mischwasserbehandlung bietet ein nachgeschalteter Vertikalfilter die M\u00f6glichkeit einer effektiven Gew\u00e4sserentlastung. Zur Bemessung ist f\u00fcr die ganzj\u00e4hrige Behandlung der anfallenden Wassermenge die hydraulische Belastung auf 80 mm\/d zu begrenzen. Der Betriebszustand des Filters l\u00e4sst sich gut \u00fcber das Redoxpotenzial im Ablauf abbilden. Diese Messgr\u00f6\u00dfe stellt daher eine geeignete Kontroll- und Steuergr\u00f6\u00dfe dar, die es erm\u00f6glicht, die Nitrifikationsleistung des Bodenfilters voll auszusch\u00f6pfen und gleichzeitig eine \u00dcberlastung zu vermeiden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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