Projekt 03009/01

Entwicklung eines ganzheitlichen Sanierungskonzeptes f√ľr hocheutrophe Flachseen am Beispiel der Penkuner Seen

Projektträger

POLYPLAN GmbHIngenieurb√ľro f√ľr Energie- und Umwelttechnik
Ilse-ter-Meer-Weg 7
30449 HannoverZielsetzung und Anlass des Vorhabens In den alten, aber insbesondere in den neuen Bundesl√§ndern tritt die Gew√§sserverschlammung immer h√§ufiger als Sanierungsproblem auf. Als Problem weniger wegen fehlender Methoden, sondern vielmehr wegen der hohen Kosten technisch verf√ľgbarer 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√ľhren ist (dazu auch AZ 06432). Doch bleibt bei dieser Verfahrensart das Phosphat im Kreislauf des Gew√§ssers erhalten, was kurzfristig eine neue Verschlammung verursachen w√ľrde. Aus diesem Grund wurde nach M√∂glichkeiten einer effektiven externen Phosphatelimination geforscht, die auch bei geringen Eingangskonzentrationen bis zu 30 ¬Ķg noch verl√§sslich Phosphate aus dem Zulaufwasser eliminiert. Im Rahmen dieses Vorhabens wurden Experimente an unterschiedlichen Bodenfiltern/Langsamsandfiltern durchgef√ľhrt, die zu einem gro√üen Erfolg f√ľhrten. Das Ziel, eine ganzheitliche Methode zur Gew√§sserentschlammung/-sanierung zu entwickeln, wurde somit angestrebt. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAm Beispiel einer hocheutrophen Seenkette wurde nach Bestandsaufnahme von Flora, Fauna, Limnologie, Hydrologie, Einzugsgebiet und Fl√§chennutzung im Einzugsgebiet eine neue Kombination zweier ineinandergreifender Sanierungsmethoden erprobt. Im Anschluss an die Bestandsaufnahme der Gew√§sser wurden folgende Verfahren erprobt: Biotechnische Entschlammung und Phosphatelimination mit Bodenfiltern in einem Versuchslabor, welches vor Ort installiert wurde. Die eingesetzten Bodenfilter wurden rechnergest√ľtzt intermittierend beschickt und die Ausflussfunktionen jeder Beschickung automatisch aufgezeichnet, um die maximale hydraulische Belastbarkeit als Funktion der Zulaufffracht zu ermitteln. Ergebnisse und Diskussion Biotechnische Entschlammung Ausgew√§hlte Mikroorganismen wurden direkt in das Schlammsediment injiziert. Die Mikroorganismen bilden nach vorheriger Aktivierung notwendige Enzyme zur Spaltung schwer l√∂slicher und verwertbarer Biopolymere und beschleunigen bzw. erm√∂glichen 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√§tzlich im Labor im Grammbereich unterschiedliche Behandlungsmethoden zur Schlammreduktion getestet. Ergebnis: Die Versuche haben gezeigt, dass gegen√ľber einem unbehandelten Sediment eine alleinige Bel√ľftung des Wasserk√∂rpers nicht f√ľr 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 √∂kotoxikologisch bedenklichen Metabolite freigesetzt werden. Da es beim Abbau des Schlamms aus den Penkuner Seen zu einer Phosphatfreisetzung kommt, ist eine Phosphateleminierung notwendig. Bodenfilter Um eine hohe spezifische Beschickung im kolmationsfreien, selbstregenerierenden Dauerbetrieb realisieren zu k√∂nnen, muss eine Bodenfilteranlage f√ľr die Gew√§sserreinigung muss zweistufig ausgef√ľhrt werden. Die erste Stufe hat die Aufgabe koloniebildende Algenzellen als eine Art Vorverdauung zu zerst√∂ren und f√ľr die Anlagerung in den folgenden Schichten des Festbetts aufzubereiten. Die zweite Stufe des Festbetts wird sinnvollerweise mit deutlich feinerer K√∂rnung 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√§ndlich nur m√∂glich, wenn die Abbaurate h√∂her als die Filtrationsrate ist. Die Beschickung muss dementsprechend gesteuert werden. Eine witterungsabh√§ngige Steuerung empfiehlt sich, wenn eine optimale Ausnutzung der Anlage erreicht werden soll. Hierf√ľr wurden Kennlinienfelder ermittelt, die die Korngr√∂√üenzusammensetzung des Festbettes ber√ľcksichtigen. 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√∂stes Phosphat wurde wegen geringerer Verweilzeit im Filter nur zu 60% eliminiert. Die Phosphat- Eliminationsraten mit der Bodenfilteranlage in Penkun sind angesichts des geringen daf√ľr zu treibenden technischen Aufwandes als sehr effektiv einzustufen. Sehr wichtig f√ľr den Einsatz von Bodenfilteranlagen zur Gew√§sserreinigung ist die effektive Reduzierung der Keimzahl, da es sich um einen wesentlichen Parameter gem√§√ü Badegew√§sser- Richtlinie der EU handelt. In der Regel wird technischer Aufwand zur Gew√§ssersanierung nur dann sinnvoll eingesetzt werden, wenn eine diesen Aufwand rechtfertigende Nutzung dahintersteht. Die Tests verschiedener Materialien auf Eignung f√ľr den Einsatz in Bodenfilteranlagen zur Gew√§ssersanierung haben √ľberwiegende Vorteile f√ľr den Einsatz von Oolith, einem bestimmten Kalziumkarbonat-Mineral ergeben. Die spezifische Phosphat-Bindungskapazit√§t ist zwar vergleichsweise gering, aber es ist in einer f√ľr Gew√§sser unbedenklichen Reinheit verf√ľgbar, was bei technischen Adsorbentien in jedem Falle zweifelhaft ist und die handels√ľblichen K√∂rnungen eignen sich vorz√ľglich f√ľr den Einbau in das Festbett. Die aktiven Substanzen waschen im Vergleich zu st√§rkeren technischen Adsorbentien nicht aus und werden nicht spontan freigesetzt, so dass eine dauerhafte Bindung des adsorbierten Phosphats in der Festbett-Matrix m√∂glich ist. Die Bemessungsgrundlagen und spezifische Baukosten wurden ermittelt und L√∂sungen f√ľr die technischen Details erprobt. Der spezifische Fl√§chenbedarf f√ľr eine Bodenfilteranlage zur Gew√§ssersanierung liegt in der Gr√∂√üenordnung von einem Prozent der Fl√§che des Gew√§ssers. Die spezifischen Baukosten liegen in der Gr√∂√üenordnung von 100.000 DM pro ha f√ľr 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√ľr die B√§derland GmbH, Hamburg, gebaut. Dieser Badesee (knapp 1 ha) hat einen n√§hrstoffreichen Grundwasserzufluss aus dem moorigen Untergrund.

√úbersicht

Telefon

0511-2197858-0

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Bundesland

Mecklenburg-Vorpommern

Fördersumme

71.291,47 ‚ā¨

Förderzeitraum

15.04.1994 - 14.10.1996