Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Herk\u00f6mmlich werden Bodenfilteranlagen mit mineralischem Liefermaterial gebaut. Das lokal verf\u00fcgbare Material ist meist zu feink\u00f6rnig, um die hydraulischen Anforderungen zu erf\u00fcllen und die Sorptionskapazit\u00e4t f\u00fcr Phosphat ist nicht dauerhaft sichergestellt. F\u00fcr die Bodenfilteranlagen in\/an Gew\u00e4ssern hat sich der Einsatz eines speziellen Kalksteins, Korallen-Oolith, bew\u00e4hrt. Dieses Mineral wird im Weser-gebirge in Steinbr\u00fcchen gewonnen.
\nMit der Lieferung des Filtermaterials f\u00e4llt ein hoher Transportaufwand an. Die f\u00fcr Bodenfilteranlagen ben\u00f6tigten Mengen \u00fcbersteigen h\u00e4ufig mehrere tausend Tonnen pro Anlage und die Transportwege betragen in der Regel mehrere hundert Kilometer. Der aufw\u00e4ndige Transport muss wegen der Anbindung des Abbauortes und der Baustelle zum gro\u00dfen Teil mit Stra\u00dfenfahrzeugen abgewickelt werden.
\nDie geplante Entwicklung sollte die Synthetisierung des Filtermaterials am Anlagenstandort erm\u00f6glichen. Dabei sollte ein m\u00f6glichst hoher Anteil des lokal verf\u00fcgbaren Boden- oder Feinkornmaterials (vorzugsweise aus dem Aushub vor Ort) Verwendung finden und so der Transportaufwand drastisch verringert werden.
\nAlle Bestandteile des Liefermaterials sollten weiterhin mineralisch sein, darauf beruht schlie\u00dflich der \u00f6kologische Vorteil der Bodenfilteranlagen gegen\u00fcber Behandlungsanlagen zur F\u00e4llung z. B. mit Hilfe organischer Flockungshilfsmittel.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitsschritte: Vorversuche, Vorauswahl geeigneter Rohmaterialien, Entwicklung geeigneter analytischer Methoden. Angewandte Methoden:
\na)\tSch\u00fcttelversuche, um die Anionenaustauschkapazit\u00e4t der selektierten Materialien zu bestimmen.
\nb)\tRasterelektronen-Mikroskopie (REM) an ausgew\u00e4hlten Orten der Oberfl\u00e4chen, bis ca. 1.000-fach und EDX-Elementaranalyse an der Oberfl\u00e4che im REM-Zoom.
\nc)\tR\u00f6ntgen-Diffraktometrie (STOE) der Mischprobe des Oberfl\u00e4chenmaterials f\u00fcr die Bestimmung und Quantifizierung der Minerale. Die Eignung als Bodenfiltermaterial wurde mit S\u00e4ulenversuchen im Laborma\u00dfstab \u00fcberpr\u00fcft.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Herstellung spezieller Bodenfiltermaterialien aus Mutterboden (Baustellenaushub) und aus g\u00e4ngigen Kiessorten ist gelungen; es konnten in Labor-S\u00e4ulenversuchen hohe PO4-Eliminationsraten erzielt werden.
\nDie Herstellung von Filtermaterial auf Basis von am Anlagenstandort nat\u00fcrlich vorkommender Materialien f\u00e4llt aufgrund der in der Regel hohen organischen Beladung der Aushubmaterialien infolge des hohen M\u00f6rtel- und Zuschlagstoffbedarfes wirtschaftlich ung\u00fcnstig aus.
\nDas Coating von Kieseln als Basismaterial mit Eisenpulvern konnte mit zwei Coatinggruppen erfolgreich durchgef\u00fchrt werden. In Labor-S\u00e4ulenversuchen wurden mit diesen Materialien hohe PO4-Eliminationsraten erzielt. Als erstes ist hier eine Coatinggruppe auf Zement-M\u00f6rtelbasis und danach eine Coating-gruppe auf FeCl-Basis erfolgreich getestet worden.
\nDie gegen\u00fcber den nat\u00fcrlichen Adsorbermaterialien f\u00fcnffach h\u00f6heren Kosten werden durch die deutlich h\u00f6here Austauschkapazit\u00e4t kompensiert. Einen Vergleich zwischen dem neuen Filtermaterial EPM203 und dem bisher bevorzugt verwendeten Material Korallen-Oolith zeigt, dass die spezifischen Kosten in kg P\/\u0080 beim preisg\u00fcnstigeren Oolith um ein sechsfaches h\u00f6her liegen.
\nDie Versuche zur PO4-P-Freisetzung durch enzymatische Behandlung konnten aufgrund der starken Verz\u00f6gerung in der Materialentwicklung im Rahmen dieses Projekts nicht mehr vollst\u00e4ndig abgeschlossen werden. W\u00e4hrend die Behandlung mit Phytase keine realen Erfolge erbrachte, zeigen die erg\u00e4nzenden Versuche mit Phosphorlipase eine deutliche Freisetzung von PO4-P. Eine Zusammenfassung dieser Ergebnisse wurde im Februar 2004 fertiggestellt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Zwischenergebnisse wurden in Form einer Vortragsveranstaltung interessierten Fachleuten vorgestellt und diskutiert. Im Mittelpunkt standen dabei die zwei Themenbereiche:
\na)\tSynthetisierung von Filtermaterial mit den geforderten physikalischen Eigenschaften aus den im ro-hen Zustand ungeeignetem, lokalen mineralischem Material.
\nb)\tModellierung der Funktion der Bodenfilter aus den Eigenschaften des eingesetzten Materials.
\nDie Projektergebnisse wurden im November 2005 in einem Vortrag der Deutschen Gesellschaft f\u00fcr das Badewesen vorgestellt. Auf mehreren Tagungen zu bewachsenen Bodenfiltern wurde auf die synthetischen Filtermaterialien ebenfalls hingewiesen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Wenn das Entwicklungsvorhaben insbesondere in der ersten Phase einen immensen Arbeitsaufwand verursachte, der weit \u00fcber den geplanten Zeitraum hinausging, so zeigten die sp\u00e4ten Ergebnisse doch, das der Weg lohnenswert war.
\nMit dem neuen Filtermaterial kann der Bereich zwischen den herk\u00f6mmlichen Bodenfiltern und den tech-nischen Adsorptionsanlagen sehr gut best\u00fcckt werden.
\nEs sind f\u00fcr den weiteren Einsatz verschiedene Kombinationen m\u00f6glich:
\n1.\tEinsatz des Filtermaterials als einem Bodenfilter nachgeschaltete Stufe, um gel\u00f6ste Phosphate mit niedrigen Verweilzeiten zu binden, und daher im Filterk\u00f6rper handels\u00fcbliche Kiesel anstatt wie bisher Oohlite zu verwenden.
\n2.\tZumischung in Bodenfiltern, um die Adsorptionskapazit\u00e4t im Kiesmaterial herzustellen.
\nBei beiden Varianten ist das Ziel, eine hohe Adsorptionskapazit\u00e4t synthetisch bereitzustellen und hierbei den bisher weitverbreiteten Oolith-Einsatz mit z. T. hohen Tonnen-Kilometer-Transportleistungen zu vermeiden, erreicht.
\nNicht gelungen ist bislang die wirtschaftliche Herstellung von Sintermaterialien aus dem anstehenden Boden, da in der Regel in den gew\u00e4ssernahen B\u00f6den hohe Humusgehalte angetroffen werden.
\nDie Ergebnisse zielen prim\u00e4r auf eine Phosphatelimination aus Gew\u00e4ssern.
\nVorversuche lassen ein erfolgversprechendes Ergebnis beim Einsatz in Naturfreib\u00e4dern erwarten. Sie k\u00f6nnen auch f\u00fcr Bodenfilteranlagen zur Reinigung h\u00e4uslichen Abwassers interessant sein.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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