DE102010009440A1

DE102010009440A1 - Verfahren zur Gewässersanierung und -unterhaltung

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Publication number: DE102010009440A1
Application number: DE102010009440A
Authority: DE
Inventors: Katrin Dipl.-Ing. 10179 Lemm; Christian Dipl.-Ing. 13089 Thomasius; Benedikt Dipl.-Ing. 74889 Lambert; Stephan Dr. 74889 Fuchs; Dieter Dr.-Ing. 29308 Grotehusmann
Original assignee: BERLINER WASSERBETRIEBE ANSTALT DES OEFFENTLICHENRECHTS; BIOPLAN LANDESKULTURGESELLSCHAFT; Bioplan Landeskulturgesellschaft 74889; INGENIEURGESELLSCHAFT fur STADTHYDROLOGIE MBH; Ingenieurgesellschaft fur Stadthydrologie Mbh 30159; Berliner Wasserbetriebe Anstalt des Offentlichen Rechts
Current assignee: BERLINER WASSERBETRIEBE ANSTALT DES OEFFENTLICHENRECHTS; BIOPLAN LANDESKULTURGESELLSCHAFT; Bioplan Landeskulturgesellschaft 74889; INGENIEURGESELLSCHAFT fur STADTHYDROLOGIE MBH; Ingenieurgesellschaft fur Stadthydrologie Mbh 30159; Berliner Wasserbetriebe Anstalt des Offentlichen Rechts
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: DE102010009440B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewässersanierung und -unterhaltung, das bei der Behandlung von Gewässersediment und Tiefenwasser von Seen sowie von Niederschlagsabflüssen nach Einleitung in stehende Gewässer Anwendung findet. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewässersanierung und -unterhaltung anzugeben, dass die Entfernung von feinpartikulären Feststoffen, daran adsorbierten Schadstoffen und gelösten Anteilen, aus dem Gewässersediment, Tiefenwasser und den Niederschlagsabflüssen in stehende Gewässer ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass einelastetes junges fluides Sediment (8) zu dem Gewässertiefpunkt (6) transportiert und auf das vorhandene alte Sediment abgelagert wird, das junge fluide Sediment (8) über eine Entnahmeleitung (13) entnommen und mittels einer Verteilungsleitung (14) auf ein an Land befindliches Filterbeet (15) gebracht und entwässert, sowie anschließend über eine Tiefenwasserentnahmeleitung (19) und eine Tiefenwasserverteilungsleitung (20) ein Beaufschlagungsraum der Filterbeete (21) mit Tiefenwasser versehen und eine strukturierte Seesedimentschicht (17) durchsickert wird, sowie danach das gereinigte Ablaufwasser wieder dem Gewässer (1) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewässersanierung und -unterhaltung, das bei der Behandlung von Gewässersediment und Tiefenwasser von Seen sowie von Niederschlagsabflüssen nach Einleitung in stehende Gewässer Anwendung findet.
Die Regenwasserbehandlungsmaßnahmen im Trennsystem wurden bislang vorwiegend aus rein emissionsbezogenen Gesichtspunkten geplant und umgesetzt. Mittlerweile erfolgt der Einsatz von Regenwasserbehandlungsmaßnahmen vermehrt auch immissionsbezogen in Abhängigkeit der für das Gewässer relevanten Zielgrößen. Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. zeigt im DWA-Merkblatt 153: Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser, 2007 eine vereinfachte Vorgehensweise zur Wahl einer geeigneten Regenwasserbehandlungsanlage in Abhängigkeit von bestimmten Gewässerkenngrößen auf.
Als Regenwasserbehandlungsmaßnahmen wurden bislang vorwiegend Absetzanlagen gebaut. In den Veröffentlichungen der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (ATV-A) 166; 1999: Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung, GFA, Hennef, Seite 1–52, ATV-DVWK-M 176, 2001: Hinweise und Beispiele zur konstruktiven Gestaltung und Ausrüstung von Bauwerken der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung, GFA, Hennef, Seite 1–70, ATV-DVWK, A117; 2001: Bemessung von Regenrückhalteräumen, GFA, Hennef, Seite 1–23; Ministerium für Umwelt und Verkehr (MUV) 2002: Handbuch zur Ableitung und Behandlung von Straßenoberflächenwasser. MUV, Baden-Württemberg, Seite 1–158, werden die Hinweise zur Planung, zum Bau und Betrieb gegeben. Nachteilig bei den herkömmlichen Absetzanlagen ist, dass sie lediglich die gröberen Partikel aus dem Niederschlagsabfluss zurückhalten und die gewässerrelevanten Feinpartikel nur etwa zu 10%. Für gelöste Stoffe, beispielsweise Ammonium, sind diese wirkungslos. Durch Remobilisierung von in den Becken abgelagerten Partikeln, entstehen bei dauereingestauten Anlagen weiterhin kontraproduktive Stoßbelastungen der Gewässer.
Die Regenrückhalteanlagen sind als offene und geschlossene Becken zur temporären Speicherung von Regenwasserabflüssen ausgebildet (ATV A166, 1999: Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung, GFA, Hennef, Seite 1–55; ATV-DVWK, A 117, 2001: Bemessung von Regenrückhalteräumen, GFA, Hennef, Seite 1–32). Die Becken werden in der Regel auf den Rückhalt von großen Niederschlagsereignissen ausgelegt, die einmal in 5 bis 10 Jahren auftreten. Aufgrund des sehr großen spezifischen Absetzvolumens besitzen diese ein hohes Rückhaltevermögen für gewässerschutzrelevante Feinpartikel. Dieses Potenzial wird nicht gezielt genutzt und es erfolgt keine Reinigung von Regenwasser.
Die in der Patentschrift DE 10 2005 021 816 B4 dargestellte Hochleistungssedimentation ist eine Weiterentwicklung von Regenrückhalteanlagen und Regenklärbecken, bei der durch Steuerung des Beckenablaufes für die meisten Regenereignbisse sehr lange Sedimentationszeiten, von ungefähr 24 h, realisiert werden und so auch Feinpartikel abgeschieden werden. Durch regelmäßiges Abtrocknen der mit einem dichten Schilfbewuchs versehenen Beckensohle der Hochleistungssedimentationsanlage entsteht ein strukturiertes Sediment mit guter Durchlässigkeit und hohem Stoffbindungsvermögen. Durch eine Filtration der Niederschlagsabflüsse durch dieses Sediment werden auch gelöste Stoffe zurückgehalten. Bei zusätzlicher Fällmittelzugabe wird die Eliminationsleistung bezogen auf gelöste Stoffe weiter gesteigert. Nachteilig bei den Hochleistungssedimentationsanlagen ist der vergleichsweise hohe Flächenbedarf, um das notwendige Speichervolumen von 50–400 m³/haA_u bereitzustellen.
Des Weiteren sind Retentionsbodenfilteranlagen als zweistufige Bauwerke der Regenwasserbehandlung, bestehend aus einer Sedimentations- und Filtereinheit (DWA M178, 2005: Empfehlungen für Planung, Konstruktion und Betrieb von Retentionsbodenfilteranlagen zur weitergehenden Regenwasserbehandlung im Misch- und Trennsystem, GFA, Hennef, Seite 1–52), bekannt. Die Filtereinheit besteht aus einem Dränagesystem zur Fassung und Ableitung der filtrierten Regenabflüsse und einer darüber liegenden Filterschicht aus Sand. Die Bepflanzung des Filters mit Schilf ist integraler Bestandteil des Verfahrens. Zur Sicherstellung eines dauerhaften Betriebes werden Retentionsbodenfilter immer intermittierend betrieben. Der Filterablauf wird hierbei stark gedrosselt, so dass bei Regenwasserzufluss eine Zwischenspeicherung stattfindet. Das hierbei erforderliche Volumen wird direkt über der Filterschicht angeordnet (DWA, M178, 2005: Empfehlungen für Planung, Konstruktion und Betrieb von Retentionsbodenfiltern zur weitergehenden Regenwasserbehandlung im Misch- und Trennsystem, GFA, Hennef, Seite 1–52). In den Veröffentlichungen DE 44 22 496 A1 und DE 199 59 969 A1 wird die Filtration zur Regenwasserbehandlung über einen schilf- oder grasbewachsenen Filterkörper beschrieben. Eine Kombination von Sedimentation in den Becken mit einer anschließenden Filtrationsstufe wird in den Patentschriften DE 196 22 727 , DE 101 52 671 A1 und DE 39 18 803 C2 erläutert. Die Nachteile der Retentionsbodenfilteranlagen sind durch den hohen Flächenbedarf, den hohen Investitionsaufwand sowie die Tatsache, dass Standort der Anlage in der Regel an den Endpunkt des bestehenden Entwässerungsnetzes gebunden ist, begründet.
Allen bislang vorgestellten Regenwasserbehandlungsmaßnahmen ist gemein, dass sie auf eine kritische Regenspende, üblicherweise r_krit = 15 I/s/haA_u, ausgelegt sind. Bei dieser Teilstrombehandlung wird unzureichend gereinigtes Niederschlagswasser in die Gewässer geleitet, sobald die Regenspende diesen kritischen Wert überschreitet. Um die gesamte abfließende Niederschlagsmenge zu behandeln, wird ein unwirtschaftlich hohes Retentionsvolumen benötigt, das am Ort der Niederschlagswassereinleitung in die Gewässer auch oftmals aufgrund der Flächenverfügbarkeit gar nicht zu realisieren ist.
Für den Schutz von stehenden Gewässern, sind besondere über die generellen Ziele der Regenwasserbehandlung hinausgehende Anforderungen zu stellen. Der Gütezustand von Stehgewässern wird über deren Trophiegrad ermittelt, der in unseren Breiten maßgeblich eine Funktion der Gesamtphosphorkonzentration im Gewässer selbst ist. Die Reduktion der Phosphorgehalte im Freiwasser oder in der trophogenen Zone ist damit primäres Schutzziel. Hierzu sind externe und interne Maßnahmen bekannt, deren Wirkung in einer Minderung des P-Importes, des P-Rückhaltes im Sediment oder der Erhöhung des P-Austrags liegt.
Abwasserumleitungen oder eine verbesserte P-Elimination auf Kläranlagen stellen eine wirksame und häufig umgesetzte Maßnahme zur Reduzierung des P-Imports aus Punktquellen dar. Die verfahrenstechnischen Grundlagen für die P-Elimination aus Abwässern sind ausführlich im DWA Arbeitsblatt 202 (ATV-DVWK-A 202 (2004): Chemisch-physikalische Verfahren zur Elimination von Phosphor aus Abwasser; DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Seite 1–24) erläutert.
Deutlich höhere P-Importe erreichen Stehgewässer bei der heutigen Emissionssituation allerdings mit dem Oberflächenabfluss aus diffusen Quellen oder landwirtschaftlich und urban genutzten Einzugsgebietsanteilen. Bezüglich der Minderung der Einträge aus der Landwirtschaft sind in dem DVWK-Merkblatt 250 (DVWK-Merkblatt 250 (1999): Naturnahe Entwicklung von Seen und ihres Umfeldes. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e. V. (Seite 1–20) zahlreiche präventive Maßnahmen formuliert.
Die kurativen Maßnahmen umfassen Vorsperren als Reaktions- und Puffersystem vor dem zu schützenden Stehgewässer sowie externe technische Systeme zum gezielten und hochwirksamen P-Rückhalt in seinem Zulauf.
Vorsperren sind in ihrer Anwendung auf Gewässer mit großen Zuflüssen fokussiert. Die Bemessung und der Betrieb sind in dem DWA M-605 (DWA-M 605 (2005): Wirkung, Bemessung und Betrieb von Vorsperren zur Verminderung von Stoffeinträgen in Talsperren. DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef, Seite 1–32.) ausführlich dargelegt. Die Wirksamkeit in Bezug auf den P-Rückhalt (bis 60%) ist anhand vieler Beispiele belegt (PÜTZ, K. & BENNDORF, J. (1998): The importance of prereservoirs for the control of eutrophication of reservoirs. In: Wat. Sci. Techn. 37, pp. 317–324.). Entscheidend sind kurze Aufenthaltszeiten, die nur bei einem kontinuierlichen Zufluss erreichbar sind. Eine alternative Entwicklung für flache Einzugsgebiete sind sogenannte Schilfpolder, die aus einem flachen Becken mit einem Reinbestand aus Schilf bestehen und das gleiche Funktionsprinzip wie die Vorsperren aufweisen. Nach Feibbicke et al. (FEIBICKE, M.; RIPL, W.; POLTZ, J. (1996): Nährstoffeliminierung aus einem gering belasteten Fließgewässer mit Hilfe eines bewirtschafteten Schilfpolders am Dümmer (Niedersachsen); Deutsche Gesellschaft für Limnologie (DGL), Tagungsbericht 1995, Berlin, S. 187–191.) werden auch von diesen Anlagen ein P-Rückhalt von 60% erwartet.
Hochwirksame technische Anlagen sind auf vergleichsweise geringe Zuflüsse mit geringen Abfluss- und Konzentrationsschwankungen beschränkt. Neben Retentionsbodenfiltern und Pflanzenkläranlagen (DWA-M 178 (2005): Empfehlungen für Planung, Konstruktion und Betrieb von Retentionsbodenfilteranlagen zur weitergehenden Regenwasserbehandlung in Misch- und Trennsystem (DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef; LÖFFLER, H. (2000): Betrieb von Pflanzenkläranlagen (Teil 1–3); WWT, Heft 2, Seite 17–18 und Heft 4, Seite 44–46; MUNLV (2003): Retentionsbodenfilter – Handbuch für Planung, Bau und Betrieb. Hrsg.: – Ministerium für Umwelt Und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen; RUSTIGE, H.; PLATZER, C. (2001): Phosphorelimination in bewachsenen Bodenfilter; Wasser und Boden 53/3, Seite 11–15), deren Funktionalität und Nachteile oben beschrieben sind, werden physikalisch-chemische Verfahren in Form von Fällungs-/Flockungsanlagen mit nachfolgender Filtration im Zulauf von Seen und Talsperren eingesetzt. (BERNHARDT, H. & CLASEN, J. (1985): Recent Developments and Perspectives of Restoration for Artificial Basins used for Water Supply. – In: Lake Pollution and Recovery, Proc. Internat. Congress, Rome, April 1985, S. 292–307 (PEA-Wahnbachtalsperre); HEINZMANN, B.; SARFERT, F.; STENGEL, A. (1991): Die Phosphateliminationsanlage Tegel in Berlin; Wasser Abwasser 132 (12), Seite 674–685. (OWA Tegel), SCHEFFER, W.; ROTHER, S.; UHLMANN, H. W. (1999): Gewässerexterne Phosphatelimination am Süßen See; WLB Wasser, Luft, Boden 3, Seite 22–25. (PEA Süßer See)). Der Nachteil solcher Anlagen, ist in den hohen Investitions- und Betriebskosten sowie in der strikten Begrenzung der behandelbaren Volumenströme zu sehen. Abflüsse oberhalb der Bemessungswerte müssen an der Anlage vorbei unbehandelt in das Stehgewässer eingeleitet werden
Die bisher aufgeführten externen Maßnahmen im Einzugsgebiet oder im Zulauf des Stehgewässers werden häufig ergänzt durch interne Maßnahmen, die zum Ziel haben den P-Kreislauf im Gewässer selbst zu beeinflussen. Allgemein beziehen diese sich auf die Erhöhung eines stabilen P-Rückhalt im Sediment, beispielsweise Herstellung eines Hypolimnions, Tiefenwasserbelüftung, P-Fällung im See, oder eine Erhöhung der P-Exporte, beispielsweise Tiefenwasserableitung, Seewasser- oder Tiefenwasserbehandlung, Sedimentabdeckung, Sedimententnahme. Eine Übersicht der verschiedenen Verfahren sowie eine kritische Bewertung von Erfolgen und Misserfolgen findet sich bei Klee (KLEE, OTTO (1983) Wege zur Sanierung von Seen, dargestellt an den Beispielen Federsee und Stadtsee Bad Waldsee. Wasserwirtschaft 73/2.); Hupfer & Scharf (HUPFER, M. & SCHARF, B. (2002): Seentherapie: Interne Maßnahmen zur Verminderung der Phosphorkonzentration; STEINBERG, C.; CALMANO, W.; KLAPPER, H.; WILKEN, R. D. (Hrsg.): Handbuch Angewandte Limnologie, Abschnitt VI-2.1. Landsberg: ecomed-Verlag, Seite 1–67) und DWA-M 606 (DWA-M 606 (2006): Grundlagen und Maßnahmen der Seentherapie. DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef, Seite 1–101). Es zeigt sich, dass nur die Tiefenwasserableitung, dort wo sie aufgrund der hydrologischen Randbedingungen möglich ist, eine effektive Einzelmaßnahme ist.
Der Nachteil der Tiefenwasserableitung ist, dass diese nur dann erfolgreich einsetzbar ist, wenn entsprechend große Zuflüsse zur Verfügung stehen. Die Quantifizierung der Wirksamkeit aller weiteren Einzelverfahren, wie die interne und externe P-Elimination aus dem Seewasser, Belüftung und Entschlammung, ist schwierig. Ein unmittelbarer Bezug von Maßnahmenumsetzung und Trophieentwicklung wird meist nicht hergestellt. In vielen Fällen zeigt sich, dass die komplexen Wechselwirkungen zwischen Freiwasser und Sediment den Maßnahmenerfolg schmälern. Der Nachteil der Maßnahmen, die teilweise zur Marktreife entwickelt sind, ist, dass sie sich immer nur einem Stehgewässerkompartiment annehmen, entweder Wasser oder Sediment.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewässersanierung und -unterhaltung anzugeben, dass die Entfernung von feinpartikulären Feststoffen, daran adsorbierten Schadstoffen und gelösten Anteilen, aus dem Gewässersediment, Tiefenwasser und den Niederschlagsabflüssen in stehende Gewässer ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein aus den Niederschlagsabflüssen mit Schadstoffen belastetes junges fluides Sediment zum Gewässertiefpunkt transportiert und auf das vorhandene alte Sediment abgelagert wird. Danach wird das junge fluide Sediment über eine Entnahmeleitung entnommen.
Die Entnahme der sedimentierten Stoffe erfolgt durch regelmäßiges Abpumpen des fluidalen jungen Sedimentes von einem Gewässertiefpunkt. Bei voll durchmischten Flachseen muss der Seegrund trichterförmig modelliert werden, um eine einfache Sedimententnahme über Schlammpumpen realisieren zu können. Das so neu geschaffene Hypolimnionvolumen wird nur über einen kleinen Teil der Seefläche erstellt. Am Entnahmepunkt muss die Seetiefe mindestens 5 m betragen, um eine Wiedereinmischung des Sedimentes in das Freiwasser vor der Sedimententnahme zu vermeiden. Bei geschichteten Seen wird das vorhandene Hypolimnionvolumen genutzt. Es wird nur die Seesohle modelliert.
Das Sediment wird an Land alternierend auf Filterbeete aufgebracht. Diese bestehen aus einer bis zu 2 m starken Filterschicht, deren Bindungsstärke für Phosphor durch Zumischung von Eisenhydroxiden erhöht wird. Um eine schnelle Entwässerung, Rissbildung, Sekundärporenbildung und Sulfidoxidation zu ermöglichen, ist das Sediment in Schichten aufzubringen. Nach der erfolgten Aufoxidation des Sulfides zu SO₄ und des zweiwertigen Eisens zu Eisenhydroxiden wird das hohe P-Bindungsvermögen des Sedimentes genutzt. Sollte kein ausreichender Carbonatgehalt für die Pufferung der sich bildenden Schwefelsäure zur Verfügung stehen, erfolgt eine Carbonateinmischung ins Sediment.
Sobald das Sediment ausreichend strukturiert ist und sich genügend Sekundärporen bilden, wird über das Sediment und die Filterschicht Seewasser zur Behandlung aufgebracht. Die Hauptmasse des Phosphors wird dabei in der Sedimentschicht gebunden. Die Restreinigung erfolgt in der unterlagernden Filterschicht. Durch diese Anordnung wird die vertikale P-Gradientenbildung zur Erzielung geringster P-Konzentrationen im Dränablauf umfassend genutzt.
Die Entnahme des Seewassers erfolgt sedimentnah, da hier die P-Konzentrationen im Seewasser am höchsten sind und somit die größte Behandlungseffektivität erzielt wird. Die Einleitung des gereinigten Seewassers in das Gewässer soll dagegen möglichst oberflächennah erfolgen, um den P-Konzentrationsgradienten und eine thermische Schichtung des Seewassers nicht zu zerstören.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass die gesamte Niederschlagsabflussmenge als Vollstrombehandlung durchgeführt wird.
Auch verursacht das Retentionsvolumen im Gewässer selbst keine zusätzlichen Kosten.
Der Filterzulauf ist weitgehend feststofffrei. Der Behandlungszeitpunkt, die Regenerationsphasen und die Behandlungsmenge sind weitgehend disponibel. Durch diese Bewirtschaftungsoptionen ist eine hohe Behandlungseffizienz möglich. Die hydraulische Filterbelastung wird dadurch gegenüber konventionellen Filteranlagen deutlich erhöht, beispielsweise bis zu 200 m³/m²/a. Damit werden die Filter klein gehalten.
Der Anlagenstandort für die Filterbeete wird weitgehend unabhängig von der Zulaufsituation gewählt.
Die Erfindung soll nachstehend und an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:
In 1 wird das Verfahren zur Behandlung von Niederschlagswasserabflüssen, nach der Einleitung in ein stehendes Gewässer mit einer Tiefe von > 5 m und einem vorhandenen Hypolimnion und in 2 wird das Verfahren zur Behandlung von Niederschlagswasserabflüssen, nach der Einleitung in ein stehendes Gewässer mit einer Tiefe von < 5 m und einem neu zu schaffenden Hypolimnion gezeigt.
1 zeigt ein Gewässer 1 mit einer Tiefe > 5 m, bei dem ein natürliches Hypolymnion besteht. Der gesamte Niederschlag wird über den Zulaufkanal 2 direkt in das Gewässer 1 eingeleitet. Durch die Nutzung der Seeoberfläche 3 und der Erhöhung des minimalen Seewasserstandes 4 auf den maximalen Seewasserstand 5 wird die Retention des gesamten anfallenden Niederschlages ermöglicht.
Die im Niederschlagsabfluss mitgeführten Partikel und die daran gebundenen Schadstoffe sedimentieren im Gewässer 1. Durch Wind- und Welleneinfluss werden die so entstehenden fluidalen Sedimente zum Gewässertiefpunkt 6 transportiert und auf der in Gewässern 1 immer vorhandenen alten Sedimente 7 abgelagert. Das junge fluidale Sediment 8 ist mit Schadstoffen hoch belastet. Durch Dichteunterschiede ist auch die Konzentration an gelösten Schadstoffen im Tiefenwasser 9 am größten. Unter anaeroben Verhältnissen werden Schadstoffe aus dem Sediment zurückgelöst und führen zu einer weiteren Aufkonzentrierung an gelösten Schadstoffen. Dadurch werden die Schadstoffe des Niederschlagsabflusses weitgehend im Tiefenwasser 9 konzentriert. Damit sich die jungen fluidalen Sedimente 8 im Gewässertiefpunkt 6 sammeln, muss ein ausreichendes Gewässersohlgefälle 10 vorhanden sein. Dazu wird die Gewässersohle 11 in Richtung des Gewässertiefpunktes 6 profiliert.
Das junge fluidale Sediment 8 ist gut pumpfähig und wird mit der Schlammpumpe 12 und der Entnahmeleitung für das junge fluidale Sediment 13 entnommen und mittels der Verteilungsleitung für das junge fluidale Sediment 14 alternierend auf die Filterbeete 15 verbracht. Der Standort für die Filterbeete 15 ist unabhängig von der Zulaufsituation wählbar. Das junge fluidale Sediment 8 entwässert auf der bis zu 2 m starken Filterschicht 16 und das gebildete Sulfid wird zu SO₄ und das zweiwertige Eisen zu Eisenhydroxiden aufoxidiert. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des jungen fluiden Sedimentes 8 muss diesem Sediment 8 Carbonat zugegeben werden. Die so entstehende strukturierte Seesedimentschicht 17 besitzt ein hohes P-Bindungspotential.
Das Tiefenwasser 9 wird mit der Tiefenwasserpumpe 18 und der Tiefenwasserentnahmeleitung 19 entnommen und mittels der Tiefenwasserverteilungsleitung 20 alternierend in den Beaufschlagungsraum 21 der Filterbeete 15 verbracht. Die Filterbeete 15 sind so zu bemessen, dass innerhalb eines Jahres die gesamte Schicht des Tiefenwassers 9 eines Gewässers 1 einmal über die Filterbeete 15 gereinigt wird. Bei der Durchsickerung der Seesedimentschicht 16 wird der Hauptteil der Schadstoff- und Phosphorfracht in dieser Schicht gebunden. In der Filterschicht 16 erfolgt bei der Durchsickerung die Restreinigung, wobei durch den hohen Konzentrationsgradienten zwischen Seesedimentschicht 17 und Filterschicht 16 geringste P-Konzentrationen < 20 μg/l erzielt werden.
Nach dem Durchdringen der Filterschicht 16 wird das gereinigte Ablaufwasser über das Dränagesystem 22 und der Ablaufleitung 23 dem Gewässer 1 wieder oberflächennah zugeführt.
2 zeigt ein flaches Gewässer 1 mit einer Tiefe < 5 m, bei dem ein natürliches Hypolymnion fehlt. Die alte Gewässersohle 11 ist örtlich begrenzt auf > 5 m und in Form eines künstlichen Trichters 24 ausgebildet, um ein künstliches Hypolimnion und einen um einen Gewässertiefpunkt 6 zu erhalten.
Der weitere Verfahrensablauf ist mit dem unter 1 identisch.
Bezugszeichenliste

1: Gewässer
2: Zulaufkanal
3: Seeoberfläche
4: minimaler Seewasserstand
5: maximaler Seewasserstand
6: Gewässertiefpunkt
7: altes Sediment
8: junges fluidales Sediment
9: Tiefenwasser
10: Gewässersohlgefälle (1), Trichtergefälle (2)
11: Gewässersohle
12: Schlammpumpe
13: Entnahmeleitung für junge fluidale Sediment
14: Verteilungsleitung für junge fluidale Sedimete
15: Filterbeete
16: Filterschicht
17: Strukturierte Seesedimentschicht
18: Tiefenwasserpumpe
19: Tiefenwasserentnahmeleitung
20: Tiefenwasserverteilungsleitung
21: Beaufschlagungsraum der Filterbeete
22: Dränagesystem
23: Ablaufleitung
24: Trichter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005021816 B4 [0005]
DE 4422496 A1 [0006]
DE 19959969 A1 [0006]
DE 19622727 [0006]
DE 10152671 A1 [0006]
DE 3918803 C2 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. zeigt im DWA-Merkblatt 153: Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser, 2007 [0002]
Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (ATV-A) 166; 1999: Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung, GFA, Hennef, Seite 1–52, ATV-DVWK-M 176, 2001: Hinweise und Beispiele zur konstruktiven Gestaltung und Ausrüstung von Bauwerken der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung, GFA, Hennef, Seite 1–70, ATV-DVWK, A117; 2001: Bemessung von Regenrückhalteräumen, GFA, Hennef, Seite 1–23 [0003]
Ministerium für Umwelt und Verkehr (MUV) 2002: Handbuch zur Ableitung und Behandlung von Straßenoberflächenwasser. MUV, Baden-Württemberg, Seite 1–158 [0003]
ATV A166, 1999: Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung, GFA, Hennef, Seite 1–55 [0004]
ATV-DVWK, A 117, 2001: Bemessung von Regenrückhalteräumen, GFA, Hennef, Seite 1–32 [0004]
DWA M178, 2005: Empfehlungen für Planung, Konstruktion und Betrieb von Retentionsbodenfilteranlagen zur weitergehenden Regenwasserbehandlung im Misch- und Trennsystem, GFA, Hennef, Seite 1–52 [0006]
DWA, M178, 2005: Empfehlungen für Planung, Konstruktion und Betrieb von Retentionsbodenfiltern zur weitergehenden Regenwasserbehandlung im Misch- und Trennsystem, GFA, Hennef, Seite 1–52 [0006]
ATV-DVWK-A 202 (2004): Chemisch-physikalische Verfahren zur Elimination von Phosphor aus Abwasser; DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Seite 1–24 [0009]
DVWK-Merkblatt 250 (1999): Naturnahe Entwicklung von Seen und ihres Umfeldes. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e. V. (Seite 1–20 [0010]
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RUSTIGE, H.; PLATZER, C. (2001): Phosphorelimination in bewachsenen Bodenfilter; Wasser und Boden 53/3, Seite 11–15) [0013]
BERNHARDT, H. & CLASEN, J. (1985): Recent Developments and Perspectives of Restoration for Artificial Basins used for Water Supply. – In: Lake Pollution and Recovery, Proc. Internat. Congress, Rome, April 1985, S. 292–307 (PEA-Wahnbachtalsperre) [0013]
HEINZMANN, B.; SARFERT, F.; STENGEL, A. (1991): Die Phosphateliminationsanlage Tegel in Berlin; Wasser Abwasser 132 (12), Seite 674–685 [0013]
(OWA Tegel), SCHEFFER, W.; ROTHER, S.; UHLMANN, H. W. (1999): Gewässerexterne Phosphatelimination am Süßen See; WLB Wasser, Luft, Boden 3, Seite 22–25 [0013]
KLEE, OTTO (1983) Wege zur Sanierung von Seen, dargestellt an den Beispielen Federsee und Stadtsee Bad Waldsee. Wasserwirtschaft 73/2.) [0014]
HUPFER, M. & SCHARF, B. (2002): Seentherapie: Interne Maßnahmen zur Verminderung der Phosphorkonzentration; STEINBERG, C.; CALMANO, W.; KLAPPER, H.; WILKEN, R. D. (Hrsg.): Handbuch Angewandte Limnologie, Abschnitt VI-2.1. Landsberg: ecomed-Verlag, Seite 1–67 [0014]
DWA-M 606 (2006): Grundlagen und Maßnahmen der Seentherapie. DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef, Seite 1–101 [0014]

Claims

Verfahren zur Gewässersanierung und -unterhaltung bei der Behandlung von Gewässersedimentation, Tiefenwasser aus Seen und von Niederschlagsabflüssen nach Einleitung in stehende Gewässer (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein aus den Niederschlagsabflüssen mit Schadstoffen belastetes junges fluides Sediment (8) zu dem Gewässertiefpunkt (6) transportiert und auf das vorhandene alte Sediment abgelagert wird, das junge fluide Sediment (8) über eine Entnahmeleitung (13) entnommen und mittels einer Verteilungsleitung (14) auf ein an Land befindliches Filterbeet (15) gebracht und entwässert, sowie anschließend über eine Tiefenwasserentnahmeleitung (19) und eine Tiefenwasserverteilungsleitung (20) ein Beaufschlagungsraum der Filterbeete (21) mit Tiefenwasser versehen und eine strukturierte Seesedimentschicht (17) durchsickert wird, sowie danach das gereinigte Ablaufwasser wieder dem Gewässer (1) zugeführt wird.
Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das junge fluidale Sediment (8) von dem Gewässertiefpunkt (6) von mindestens 5 m entnommen wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das junge fluidale Sediment (8) in Schichten auf das Filterbeet (15) aufgebracht wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entwässerung des jungen fluiden Sedimentes (8) der Phosphor durch Aufoxidation des Sulfides zu SO₄ und des zweiwertigen Eisens zu Eisenhydoxid gebunden wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Pufferung, der sich bei der Entwässerung bildenden Schwefelsäure, Carbonat in die junge fluide Sedimentschicht (8) eingemischt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchsickerung der Seesedimentschicht (17) der Hauptteil der Schadstoff- und Phosphorfracht in dieser Schicht (16) gebunden wird.