Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung von Seen, wobei mit einer Vorrichtung ein Wasserstrom erzeugt wird.
Der Zustand von vielen natürlichen Seen ist bekanntlich infolge Verschmutzung und Sauerstoffmangel trotz beträchtlichen Aufwendungen immer noch unbefriedigend.
Zur Sanierung von natürlichen Seen ist eine Vorrichtung der Firma Locher bekannt, mit welcher mittels einer Pumpe Bodenwasser nach oben zur Seeoberfläche gefördert wird. Dieses nach oben geförderte Bodenwasser wird mit einem Luftinjektionssystem mit Luftblasen angereichert und wieder nach unten und schliesslich horizontal in tiefere Schichten eingeleitet. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass der Energieverbrauch für den Betrieb vergleichsweise hoch ist, da Luft gegen den Wasserdruck eingeleitet werden muss.
Durch die US 4 392 954 ist eine Vorrichtung zum Belüften von Abwasser bekannt geworden. Diese weist einen in den Erdboden eingebauten Tank auf, in dem mittels einer Pumpe und Röhren ein nach unten gerichteter Wasserstrom erzeugt wird. Zur Sanierung von natürlichen Seen ist diese Vorrichtung nicht geeignet.
Die EP 0 381 635 A offenbart eine in einen Wasserkessel zu versenkende Mischvorrichtung, die einen von einem Motor angetriebenen Propeller aufweist. Die Mischvorrichtung ist an einer vertikalen Stange höhenverstellbar gelagert und erzeugt eine horizon tale Wasserströmung, mit der Schlammteile im Wasser verteilt werden sollen. Eine Sanierung von natürlichen Seen ist mit dieser Mischvorrichtung nicht vorgesehen.
Die fünf Schlüsselkriterien für einen gesunden See an seiner tiefsten Stelle, ganzjährig einzuhalten, sind:
1. ein Sauerstoffgehalt grösser als 6 mgr/l
2. ein Phosphorgehalt kleiner als etwa 20 mgr/m<3>
3. ein oxisches Sediment
4. eine grossräumige Bewegung
5. eine funktionierende Nahrungskette.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, mit der innerhalb vertretbarer Frist und kostengünstig natürliche Seen in einen gesunden Zustand übergeführt werden können. Die Aufgabe ist mit einem Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst.
Für das erfindungsgemässe Verfahren ist es wesentlich, dass mit dem erzeugten Wasserstrom der ganze zu sanierende See oder zumindest eine Bucht erfasst wird und dass dieser Wasserstrom an die jahreszeitlichen Begebenheiten angepasst wird. Mit diesem Verfahren können auch stark verschmutzte Seen, bei denen die Nahrungskette beispielsweise nur noch zwischen 0-15 Meter Tiefe intakt ist, und dessen Hypolinium-Sediment nicht mehr ganzjährig oxisch ist, von oben nach unten und somit mit zunehmender Dichte saniert werden. Eine den ganzen See oder eine Bucht erfassende Strömung kann mit einem vergleichsweise langsam laufenden Propeller erzeugt werden. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können die oben genannten Schlüsselkriterien mit einer Behandlungsdauer von vergleichsweise wenigen Jahren erreicht werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen vertikalen Teilschnitt durch einen zu sanierenden See mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstroms,
Fig. 2 schematisch einen Schnitt gemäss Fig. 1, jedoch mit einer anderen Ausrichtung des Wasserstroms,
Fig. 3 schematisch einen Schnitt gemäss Fig. 1, jedoch mit einer weiteren Anordnung und Ausrichtung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstroms,
Fig. 4 schematisch die Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstroms,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen natürlichen See während der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, und
Fig. 6 einen Schnitt durch einen natürlichen See während der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch einen Teilbereich eines natürlichen Sees 7, beispielsweise des Zugersees, mit einem Uferbereich 10 und dem Wasser 9 mit der Wasseroberfläche 8. Mit A ist das Epilinium und mit B das Hypolinium angedeutet. Die etwa horizontale Übergangsebene zwischen den beiden Bereichen A und B ist mit der gestrichelten Trennebene 11 angegeben. In einer Tiefe T ist eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines kegelförmigen Wasserstroms 12 bzw. 13 angeordnet. Diese Vorrichtung 1 ist beispielsweise mittels eines Trägers 20 an einem Schiff 19 so befestigt, dass die gewählte Position gehalten wird, aber bei Bedarf verstellbar ist. Die Tiefe T ist somit verstellbar. Verstellbar ist zudem die Ausrichtung der Propellerachse.
Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Propeller 3, der von einem Elektromotor 2 angetrieben ist. Die Versorgung des Elektromotors 2 erfolgt über ein Elektrokabel 21, das im Wasser zum Ufer führt. Geeignete Elektromotoren, die unter Wasser betrieben werden können, sind bekannt. Der Propeller 3 weist einen vergleichsweise grossen Durchmesser von beispielsweise 2 bis 3 Meter auf und wird mit einer vergleichsweise kleinen Drehzahl von beispielsweise 25 bis 35 Umdrehungen pro Minute angetrieben.
Bei der Ausrichtung des Propellers 3 gemäss Fig. 1 wird der Wasserstrom 12 erzeugt, der wie ersichtlich etwa kegelförmig ist und eine oberste Mantellinie 12a aufweist, die im Wesentlichen horizontal verläuft. Die unterste Mantellinie 12b und die Mittellinie 22 sind somit nach unten gerichtet. Das Wasser wird bereichsweise horizontal und bereichsweise gemäss Pfeil 15 geneigt nach unten bewegt. Die Tiefe T liegt im Bereich von 15 bis 30 Metern und ist im Wesentlichen so eingestellt, dass sich die Mantellinie 12a etwa auf der Höhe der Trennebene 11 oder etwas darunter befindet. Diese Anordnung ist für den Sommer vorgesehen. Durch den nach unten gerichteten Wasserstrom 12 wird erreicht, dass das Epilinium A nicht gestört, jedoch untere Wasserschichten und insbesondere sauerstoffarmes Wasser an den tiefen Stellen des Sees 7 bewegt und mit sauerstoffreichem Wasser versorgt werden.
Im Epilinium A wird eine walzenförmige Umwälzung gemäss den Pfeilen 24 induziert. Die Tiefe T ist vorzugsweise grösser als die Tiefe des Epiliniums A.
Die Anordnung gemäss Fig. 2 ist für den Winter vorgesehen. Durch den in Richtung des Pfeils 16 nach oben gerichteten Wasserstrom 13 wird vorwiegend kaltes Wasser des Epiliniums bewegt. Die Tiefe T liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 30 Metern. Der Wasserstrom 13 ist wie ersichtlich so ausgerichtet, dass eine unterste Mantellinie 13a etwa horizontal verläuft. Eine oberste Mantellinie 13b sowie die Mittellinie 23 des Wasserstroms 13 sind geneigt zur Horizontalen nach oben gerichtet. Die Tiefe T und die Ausrichtung des Propellers 3 werden somit zur Anpassung an die jahreszeitlichen Bege benheiten verändert. Das Epilinium A min ist im Winter verglichen mit dem Sommer teilweise oder sogar ganz aufgelöst.
Sowohl der Wasserstrom 12 als auch der Wasserstrom 13 sind vorzugsweise so gegen das Ufer 10 gerichtet, dass dieses tangential angeströmt wird. Topografische lokale Begebenheiten, wie beispielsweise in den See fliessende kalte Bäche, werden zur Erzeugung optimaler Strömungsbedingungen berücksichtigt.
Bei der Ausführung gemäss den Fig. 3 und 4 ist die Vorrichtung 1 in der Nähe des Seebodens 17 an einem Gestell 4 befestigt, das an Verankerungen 6 angebracht und mit Spannseilen 5 stabilisiert ist. Denkbar wäre auch die Befestigung an einem abgespannten Schwimmkörper. Der Abstand L der Vorrichtung 1 zum Seeboden 17 ist verstellbar und insbesondere kann sie angehoben werden. Die angehobene Vorrichtung 1 min ist mit gestrichelter Linie angedeutet. Die Höhenverstellung wird beispielsweise mittels einer hier lediglich angedeuteten Teleskopstange 23 ermöglicht. Der Propeller erzeugt einen kegelförmigen Wasserstrom 14, der im Wesentlichen vertikal nach oben gerichtet ist und die mit Pfeilen angedeutet Strömung erzeugt. Zur Anpassung an die jahreszeitlichen Gegebenheiten wird der Propeller 3 in der Höhe verstellt.
Alternativ kann der Propeller 3 mit unterschiedlicher Energie betrieben werden. Im Sommer wird der Wasserstrom 14 so ausgelegt, dass das Epilinium A nicht gestört wird. Im Winter wird hingegen auch das Epilinium A bewegt und insbesondere wird Wasser bis in den in Fig. 3 gezeigten Oberflächenbereich 14a bewegt. Wesentlich ist auch hier, dass das Wasser 9 grossräumig bewegt wird und somit der ganze See 7 oder zumindest eine Bucht bewegt wird.
Die Fig. 5 zeigt deutlich das tangentiale Anströmen eines Ufers 10 durch entsprechende Ausrichtung der Vorrichtung 1. Die Fig. 6 veranschaulicht die Bewegung des Seewassers im Epilinium A und im Hypolinium B während einer Behandlung. Wie ersichtlich, wird durch die Bewegung im Hypolinium B auch tiefes Seewasser erfasst, sodass auch ein Sediment 18 regeneriert wird. Wie oben erläutert, wird im Winter überwiegend das kalte Oberflächenwasser bewegt. Im Sommer wird die Vorrichtung 1 so ausgerichtet, dass primär die tieferen Wasserschichten des Hypoliniums B bewegt werden, und sekundär die oben erwähnte Epilinium-Walze mitbewegt wird. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird anoxisches Sediment in oxisches Sediment umgewandelt, indem sich Leben entwickeln kann. Ein oxisches Sediment ist die Basis der Nahrungskette.