Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In dem ersten Teil des DBU-F\u00f6rderprojekts Az. 14592 Naturnahe Behandlung der Regenabfl\u00fcsse stark verschmutzter Verkehrsfl\u00e4chen wurde die Reinigungsleistung verschiedener Bodenfiltersubstrate gegen\u00fcber den stra\u00dfenspezifischen Inhaltsstoffen in den Regenabfl\u00fcssen untersucht. Insgesamt wurden hohe Wirkungsgrade der Bodenfilter festgestellt, die darauf hinweisen, dass Bodenfilter zu einer gezielten Frachtreduktion und zum nachhaltigen Gew\u00e4sserschutz beitragen k\u00f6nnen.
\nMit dem bislang erzielten Daten l\u00e4sst sich allerdings nicht das Langzeitverhalten von Bodenfiltern vorhersagen. Hier spielt im wesentlichen die Adsorption gel\u00f6ster Inhaltsstoffe an die Filtersubstrate eine wesentliche Rolle. Die Projektfortf\u00fchrung sollte durch einen zweiten Versuchszeitraum den Datenbestand zu den Bodenfiltern zur Behandlung von Stra\u00dfenabfl\u00fcssen erh\u00f6hen und absichern.
\nWeiterhin sollte ein Testverfahren zur Belastbarkeit von Filtersubstraten gegen\u00fcber Salzbelastung entwickelt werden, um kolmationsgef\u00e4hrdete Substrate vor dem Einbau zu erkennen.
\nIn Kosten-Wirksamkeits-Betrachtungen wurden Bodenfilteranlagen mit konventionellen Anlagen zur zentralen Behandlung von Stra\u00dfenabfl\u00fcssen verglichen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenRegelbetrieb der Lysimeteranlage: Regelm\u00e4\u00dfige Beschickung der Bodenfilter im halbtechnischen Ma\u00dfstab \u00fcber zwei Jahre. Die hydraulische Belastung der Anlagen liegt bei etwa 80m\/a. Um den Analyseauf-wand zu begrenzen, wurden nur ausgew\u00e4hlte Ereignisse mit den Zu- und Abl\u00e4ufen vollst\u00e4ndig beprobt. Es wurde ein umfassender Parameterumfang (AFS, Cu, Pb, Zn, Pt, Pd, PAK, MKW, Cl, CSB, NH4-N, Pges, pH-Wert, Leitf\u00e4higkeit) analysiert.
\nTestverfahren f\u00fcr Filtersubstrate gegen\u00fcber Streusalzeinfluss: \u00dcber eine Literaturauswertung wurden die bodenphysikalischen Prozesse bei der Belastung der Filtersubstrate mit hohen Streusalzkonzentrationen in Stra\u00dfenabfl\u00fcssen dargestellt. Es erfolgte eine Auswahl von Filtersubstraten, die aufgrund der Literaturstudie eine Kolmation erwarten lassen bzw. von denen eine Best\u00e4ndigkeit erwartet wird. Bei diesen Substraten erfolgte eine Bestimmung der Dispersit\u00e4t f\u00fcr definierte Streusalzkonzentrationen im Laborma\u00dfstab im \u00dcberstand von Sch\u00fcttelversuchen. Aus den Ergebnissen erfolgte eine Ableitung von Qualit\u00e4tszielen f\u00fcr den Einsatz als Filtersubstrat in Bodenfiltern.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Lysimeterversuche: Bei zwei Lysimetern wird eine innere Kolmationstendenz festgestellt, die durch den Streusalzeinfluss und die damit einhergehende Destabilisierung des Bodengef\u00fcges des Filtersubstrates hervorgerufen wird. Ursache ist der hohe Ton- und Schluffgehalt, weshalb das Substrat f\u00fcr Bodenfilter ungeeignet ist.
\nBei zwei Lysimetern ist eine \u00e4u\u00dfere Kolmationstendenz zu erkennen, die durch den Eintrag von Feststoffen mit dem Stra\u00dfenabfluss hervorgerufen wird. Bei gro\u00dftechnischen Anlagen w\u00e4re dies wahrscheinlich nicht festgestellt worden, da der Bewuchs und die damit verbundene Durchwurzelung der oberen Filterschicht und die bessere Abtrocknungsm\u00f6glichkeit zu einer besseren Strukturierung der eingetragenen Feststoffe\/Sedimente f\u00fchrt.
\nIm zweiten Untersuchungszeitraum zeigen die untersuchten Filtersubstrate eine recht \u00e4hnliche Reinigungsleistung f\u00fcr die untersuchten Parameter. Gegen\u00fcber dem ersten Zeitraum hat sich insbesondere die Reinigungsleistung bei Lysimeter 6 mit dem eingebauten Quarzsand sowohl bei den partikul\u00e4ren als auch den gel\u00f6sten Stoffen bei praktisch allen Parametern deutlich verbessert. Dies ist auf die bessere Filterleistung des Lysimeters zur\u00fcckzuf\u00fchren, die in dem h\u00f6heren Feinkornanteil im Filtersubstrat durch den Feststoffeintrag begr\u00fcndet ist. Als weitere Ursache ist das bessere Adsorptionsverm\u00f6gen durch die eingetragenen Fe-, Al- und Mn-Oxide zu nennen. Eine nachlassende Reinigungsleistung durch die l\u00e4ngere Betriebsdauer der Lysimeter, die schon im ersten Untersuchungszeitraum betrieben wurden, ist somit nicht zu erkennen.
\nAuff\u00e4llig ist, dass das Substrat von Lysimeter 1 (FerroSorp RW; Fa. HeGo Biotec) keinen besseren Wirkungsgrad gegen\u00fcber gel\u00f6stem Phosphat aufweist, obwohl es den weitaus h\u00f6chsten Gehalt an Eisen- und Manganoxiden und einen hohen Gehalt an Aluminiumoxiden aufweist, was theoretisch f\u00fcr eine gute Phosphatadsorption erforderlich ist. Ein sehr hoher Anteil von Fe- und Al- Oxiden ist bei den durchgef\u00fchr-ten Versuchen und den geringen Zulaufkonzentrationen somit nicht allein ausschlaggebend f\u00fcr einen hohen R\u00fcckhalt an Phosphat.
\n Die Substratuntersuchungen zum Abschluss der Versuche zeigen, dass es durch die Filterwirkung zu einer Anreicherung der mit dem Stra\u00dfenabfluss eingetragenen Stoffe besonders in den obersten zwei Zentimetern der Filterschichten kommt. Die RFA-Analysen zeigen, dass der R\u00fcckhalt der eingetragenen Schwermetalle haupts\u00e4chlich im obersten Bereich der Filters\u00e4ulen erfolgt. Ursache ist die Filterung partikul\u00e4rer Stoffe und wahrscheinlich die Anreicherung von gel\u00f6sten Schwermetallen durch Adsorption, die besonders an die Fe-, Al- und Mn-Oxide erfolgt, die sich ebenfalls in den oberen Filterschichten angereichert haben. Die gemessenen Carbonatgehalte weisen teilweise eine Erh\u00f6hung gegen\u00fcber dem Ausgangszustand auf, was auf den Eintrag carbonathaltiger Sedimente zur\u00fcckgef\u00fchrt wird. Eine Versauerung des Filtersubstrates, bei dem es durch ein starkes Absinken des pH-Wertes zu einer Mobilisierung von Schwermetallen kommen w\u00fcrde, ist daher w\u00e4hrend des Versuchszeitraums an den eingesetzten Fil-tersubstraten nicht zu erkennen.
\nVersuche zur Salzbelastbarkeit: Die bei den Lysimeterversuchen festgestellte innere Kolmationstendenz, die auf den Streusalzeinfluss zur\u00fcckgef\u00fchrt wurde, ist mit den Laborversuchen reproduzierbar. Die dabei erfolgte Destabilisierung des Bodengef\u00fcges durch die Na-Zufuhr ist nach Literaturangaben auf eine Dispergierung von Tonmineralen zur\u00fcckzuf\u00fchren. Um ungeeignete Filtersubstrate zu erkennen, wird ein Testverfahren vorgeschlagen, bei dem Substratproben in einer Versuchss\u00e4ule mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen belastet werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Wesentliche Teilergebnisse dieses Vorhabens wurden bei einem Seminar der TAH und der FH-M\u00fcnster am 13.-14.09.2004 der interessierten Fach\u00f6ffentlichkeit vorgestellt. Eine weitere Ergebnisdarstellung erfolgt bei einem BEW-Seminar am 25.04.06 in Essen. Die Ergebnisse finden Eingang in ein laufendes Forschungsprojekt (05.141\/2005\/GRB) der Bundesanstalt f\u00fcr Stra\u00dfenwesen zu Versickerungsbecken und Bodenfiltern. Eine Ver\u00f6ffentlichung in der Fachpresse ist geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die obere Filterschicht eine besondere Bedeutung f\u00fcr die Bodenfiltration bei Stra\u00dfenabfl\u00fcssen hat. Durch den Eintrag von Feststoffen kommt es bei den Versuchen zu einer Zunahme des Ton- und Schluffgehaltes, der Fe-, Mn- und Al-Oxide (wenn die Ausgangskonzentration nicht zu hoch ist) und der organischen Substanz in der oberen Filterschicht. Die Reinigungsleistung des Filters durch bessere Filtration und Adsorptionsm\u00f6glichkeit wird dadurch verbessert. Durch den Stoffeintrag w\u00e4hrend der Betriebszeit verringert sich somit die Bedeutung des urspr\u00fcnglich eingesetzten Filtermaterials in Bezug auf die Reinigungsleistung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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