DE2828361A1

DE2828361A1 - Verfahren und einrichtung zur reinigung von in die vorflut abfliessenden, durch von abwaschungen herruehrende und die eutrophisation beschleunigende stoffe verunreinigten flusswaessern

Info

Publication number: DE2828361A1
Application number: DE19782828361
Authority: DE
Inventors: Katalin Babos; Lajos Dr Feldoeldy; Sandor Plosz; Karoly Rozsavoelgyi
Original assignee: VAROSEPITESI TUDOMANYOS
Current assignee: VAROSEPITESI TUDOMANYOS
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1979-02-15
Also published as: AT361409B; SE7808373L; US4333837A; HU174397B; FR2399384B1; DE2828361C2; FR2399384A1; ATA425578A

Description

DIPL. ING. HEINZ BARD-Hl.* DIPL. CHEM. DR. PETER FÜRNISS

PATENTANWÄLTE

München, 29. ,Tuni

Aktenzeichen:

Anmelder: Värosen>itesi Kr.lD^t:r.a Vürut 9" oudapesL I Ungarn

Unser Zeichen: P 2 7 36

= e^ Terve?ö Intezet

"Verfahre;, und Einrichtung zur Reinigung von in die Vorflut abfließenden, durch von

Pο\\&sphuncjeji herrührende und die Eutrophisahiün. Ijeschleunigende Stoffe verunreinigten Flußwässern¹¹

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Kanzlei: Hermstraße 15, München 32

VERFAHRtN UND EINRICHTUNG ZUR REINIGUNG VOI/ Tf-J DIE VORFUJT ABFLIESSENDEM, DURCH VON MfVuVViC! ISK !ΓιN Ν·.". RRUI KUNDE UMD DIE EUTROPHTSATION BESCfILEUHIGENDE STOFFE VERUNREINIGTEN FLUGSWASSERN

Die Erfinduno, betrifft ein Vorfohren zur Reinigung von in die Vorflut abflicooenden, durch von Abwaschungen ent« standen« und dis Eutrophisation beschleunigende Stoffe verunreinigton Flusswässern, sowie die Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrene.c

AlZOZ- 3486

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Wie bekannt besteht die Aufgabe der Wasserqualitätsregulierung darin, die von dem Gelände in die Obertagswässer /Vorflut/ gelangenden Schmutzstoffe je vollkommener zurückzuhalten, bzw. sie zu vernichten. Zur Beseitigung der von punktartigen z.B. von den Mündungen der Abwasserkanäle herrührenden Verunreinigungen 9ind zahlreiche Verfahren und Einrichtungen bekannt. Indessen gelang es bisher noch nicht, auch die von Abwaschungen herrührenden - im Fachschrifttum als "diffus" oder "nicht-punktartig" bezei-

-¹·⁰ chneten - Schmutzstoffe zu vernichten, bzw, sie umzuwandeln. Solche diffuse Verunreinigungen sind z.B. die von den landwirtschaftlichen Kulturflächen durch Niederschläge abgewaschenen Kunstdünger und Pflanzenschutzmittel, sowie die durch Erosion in Bewegung gesetzten Minoral-, und Boden-

-^⁵ substanzen, ferner öle, Abfallstoffe, Waschmittel und Detergentien.

Die Beseitigung der diffusen Verunreinigungen wird dadurch erschwert, dass das Entstehen von Wassermaseeη zeitweilig i3t, z.B. bei Regenfluten, Schneeschmelze und sonstigen Niederschlägen. Ausserdem ist die Konzentration an Schmutzstoffen nur gering, die Waseermenge aber relativ gross und zeitlich veränderlich. Ferner enthalten die diffusen Verunreinigungen vor allen Dingen anorganische Substanzen, wie Stickstoff, Phosphor und Kaliumverbindungen.

Diese sind für die Pflanzen verwertbar und beschleunigen den natürlichen Eutrophisierungsprozess der Vorflutwasser in unerwünschter Weise. Dies zu verhindern ist aber ein Gesichtspunkt von erstklassiger Wichtigkeit.

Das Ziel der Erfindung ist, diese Beschleunigung der Eutrophisierung der Vorflut zu verhindern.

Dementsprechend ist die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe, die Schaffung eines solchen Verfahrens und

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dessen Durchführung einer Einrichtung, mittels welcher die Wasser, - noch vor ihrem Eintritt in die Vorflut - von jenen gelösten Verunreinigungen gereinigt werden können, die von der Abwaschung herrühren und die Eutrophysierung der Vorflut beschleunigen.

Der Grundgedanke der Erfindung ist die Erkenntnis, dass man zu einer Lösung der gestellten Aufgabe gelangt, wenn die diffusen Schmutzstoffe biologisch gebunden werden. Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein solches Verfahren gelöst, welches zur Reinigung der durch die in die Vorflut gelangenden, durch Abwaschung entstandenen, und die Eutrophysierung der Vorflutwässer beschleunigenden Schmutzstoffe verunreinigten Flusswässer geeignet ist, indem das Fluaswasser noch vor dem Eintritt ' in die Vorflut ausgebreitet, und die im ausgebreiteten Flusswasser enthaltenen Schmutzstoffe durch Wasserpflanzen gebunden werden. Auf diese Weise werden die diffusen Verunreinigungen durch die Wasserpflanzen wirksam zurückgehalten. Durch das Ausbreiten des Flusswassers aber wird dafür gesorgt, dass dieses mit den Wasserpflanzen gleichmassig und wirksam in enge Berührung kommt.

Das Verfahren gemäss der Erfindung gelangt mit einer solchen Einrichtung zur Ausführung, bei welcher in der Strömungsrichtung des Flusswassers ein wasserverteilendes Bauobjekt, sowie ein Wasserpflanzenbeetand vorgesehen ist, der den ausgebreiteten. Wasserquerschnitt ganz ausfüllt und die gelösten Schmutzstoffe bindet.

Zweckmässig ist eine solche Ausführungsform, bei welcher der Wasserpflanzenbestand in einem Becken von der gleichen Breite wie das wasserverteilende Bauobjekt angelegt wird, wobei das Becken mit einem Ausfluss für das abgehenden Wasser versehen ist. Durch diese

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Massnahme ist eine einfache Ausführung ermöglicht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine solche Ausführungsform zweckmässig, bei der zwei, miteinander parallel geschaltete, mit Wasserverteilungs-Objekten ausgestattete Wasserpflanzenbestände vorgesehen sind. Auf diese Weise können die Wasserpflanzenbestände abwechselnd betrieben, und die Regenerierungs-, bzw. Erhaltungsarbeiten bei laufendem Betrieb durchgeführt werden.

Vorteilhaft ist ferner eine solche Ausführungsform, bei welcher dem Wasserverteilobjekt eine Geröllfangeinheit vorgeschaltet ist. Damit kann nämlich das mitgeführte Gerolle noch vor dem Wasserpflanzenbestand abgeschieden, und eventuelle Beschädigungen der Wasserpflanzenkultur vermieden werden.

Als weiteres Merkmal der Erfindung ist zwischen die Geröllfangeinheit und das Wasserverteilobjekt ein Wasserspeicher eingeschaltet. Mit dieser Massnahme soll dem Wasserpflanzenbestand fortlaufend eine regulierte Wassermenge zugeführt werden.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefugten Zeichnung eingehender erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 Anordnungsschema der Einrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 2 Detail von Fig. 1, Draufsicht in relativ

grösserem Massstab;
Fig. 3 Detail von Fig. 2 in relativ vergrossertem Mass-

stab;

Fig. 4 Schnitt IV-IV durch Fig. 2; Fig. 5 Schnitt V-V durch Fig. 2; Fig. 6 Perspektivisches Bild des Details aus Fig. 2j Fig. 7 Schnitt VII-VII durch Fig. 1 .

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Wie au9 Ficu i zu ersehen ist, strömt das verunreinigte Wasser, im vorliegenden Fall ein Wasserzufluss in in eine Vorflut 11, hler in den See 11. Die Strömungsrichtung des Wasserzuflusseg 10 ist mit Pfeilen und der Bezugonummer 12 bezeichnet* In dor Strömungsrichtunn 12 des verunreinigen Wasserzuflusses 10 ist erfindungsgomäss ein Wasservertcilcbjckt 14 und ein, d'jn Quorcchnitt dos von jenem ausgebreiteten Wassers ausfüllender Wasserpflanzenbestand 16 vorgesehen. Der Wasserpflanzenbestand 16 hat die Bestimmung, die diffusen Verunrcinigung3stoffe zu binden und dadurch exne Beschleunigung o'oi Überalterung deg Vorflutwassers 11 zu verhindern«. Bai der als Beispiel dargestellten Auoführungoforrn hat die Anlage zwei parallel geschaltete Wassorpflanzenbestünde IG, sowie am Ufer des Sees 11 einen dritten vvasserpf lanzcr.bectand 16* Die beiden parallel geacbalteten Wasserpflanzenbestände 16 sind in je einem Becken 18 von gleicher Breite wie das Wasserverteilobjekt 14 eingeplanzt. Bcido Becken 18 sind mit je einem Ausfluss 20 zum Sammeln des von den Wasserpflanzenbeständen 16 abgehenden Wassers versehen. Dieser Ausflu33 1st im vorliegenden Fall ein auf der Seite des Wasserpf lanzenbostarides mit öffnungen versehener Betonkanal-Die Seiten dos dritten Wasserpflanzenbestandes 16 am Seeufer wurde in der Zeichnung mit einer dünnon Strichi-Punktlinie bezeichnet. Möglich ist auch eine solche Lösung, bei der nur ein Waooerpflanzer.bostand 16 vorgeseher ist» Die parallel geschalteten Wasserpflanzenbestände 16 haben den Vorteil, dass sie abwechselnd betrieben werden können. Auf diese Weise können die Erhaltungs- und Regenerierungsarbeiten bei laufendem Betrieb verrichtet werden«

Vor dem Wasserverteilobjekt 14 sind im vorliegenc^r FaIl zwei parallel geschaltete - ansich bekannte - Gsröll-

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22 vorgesehen* Oiesa können gleichfalls abwechselnd betrieben werden,, wobei ihre Aufgabe darin besteht, daos sie aus dürr- «/«see rf Iüjj IQ das Eitgeföhrto Ca rolle entfernen.

Bei der dargestellten AusFührungsform ist zwischen

die Geröllfangeinheiten 22 und die Kiasserverteilobjekte 14 ein i'/asoerspeicher 24 eingebaut, der in ansich bekannter Weise mit einer Schleuse 26 versehen ist, Hit Hilfe dieser Schleuse 26 kann je nach deta Verunreinigungagrad des Abwassers und dem Abbinde ve rnöfiert dos VVasscrpf lanzombestanides die nötige iVaasermenge entsprechend reguliert werden«,

Die Geröllfangeinheite« 22 und dor Wasserspeicher ' 24 sind über einen Kanal 20, der Wasserspeieher 24 und die parallel geschalteten Wasserverteilerobjekte 14 über einen Kanal 30, die Ausflüsse 2O und das dritte Verteilobjokt 14 aber über einen weiteren Kanal 32 miteinander verbunden«. Die Kanäle 28, 30 und 32 sind ira vorliegenden Fall offene auf don Seitön und untert betonierte Graben- Selbstredend können anstatt der offenen Kanäle auch geschlossene Kanäle oder Rohre verwendet werden.

Die Einzelheiten das Kasserverteilobjektes 14 sind in Fig. 2-6 gut zu erkennen- Wie aus Fig. 2 klar zu ersehen» ist das Wasservarteilabjokt 14 im vorliegenden Fall quer zur Längsrichtung von Kanal 3O bzw* 32 eingebaut· An der Anschlussstelle ist zKtecfcs besserer Ausbreitung dee Wassers ein keilförmiger Ablenker 34 eingebaut /Fig* 2/, der beispielsweise aus Boton hergestellt ssterden kanrt» Das Waeserverteilobjekt 14 ist In dor dargestellten Ausführungen form /Fig. 4/ auf der rechten Seite 4O und deta Bodem 42 aus wasserdichtem Beton hergestellt, esährond seine linke Seite 44 aus vorgefertigten« mit öffnungen 36 versehene^ Betonfomsteinen 38 zusammengefügt 1st. Die Oberkante 48

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der linken Saite 44 ist niedrige?· gebaut aJy die Oberkante der rechten Seite 40, welche im vorliegenden Fall mit dem Geländeniveau übereinstimmte Wenn demnach dot· mit 50 bezeichnete Wasserniveau die Höhe der Oberkante 48 überschreitet, kann das Wasser nur in der Richtung des Wasserpflanzenbestandes 16 abf Hessen«

Die Einzelheiten des Wasserpflanzönbestarides 16 gehen gut aus Fig. 7 hervor, in welcher die Geländelinie unter dem Wasserpflanzenbeatand 16 mit 52 bezeichnet ist.

Der Wasserpflanzenhestand 16 wurde von uns in der Längsrichtung in Zonen eingeteilt, in denen jeweils andere Arten von Wasserpflanzen vorgesehen sind» Im vorliegenden Fall befindet eich in einer deii Wassorverteilobjekt 14 benachbarten Sumpfwiesenzona 54 Carex graciiis, ferner Festuca pratensis, Carex acutiformis usw. wehrend in einer Moorzone 56 Duncus subnodulosus» Typha latifoiia, Typhoides arundiaseae, Glyceria maxima, Bolboschoenus maritlmus usw. in einer Röhrrichtzone 58 Phragmiteo communis, Corotophyllum submersum, Hydrocharis ntorsus ranae ₃ Utricularia vulgaris, Stratiotes aloides usw. ferner VVaoserlinsen, Algen» Plankton, in der Laichkrautzone aber Potamogeton perfoliatus, Potamogeton pectinatus, Myiiophyllum spictatum angepflanzt werden« In dem Wasserpflanzenbestand 16 muss noch das Zustandekommen von.,Wirbelschweifen und ₍₍Kurzschlüssen verhindert werden, welche die Effektivität der Reinigung beeinträchtigen. In dor ROh¹TiChtzone 58 wurde die Wassertiefe mit 1,5 Meter gewählt.

Die Auswahl der Waaserpflanzenarton und der Wasaertiefe ist selbstverständlich jeweils von den Boden-Verhältnissen, von der Bodenfeuchtigkeit, der Qualität des Schmutzwassers und dem Klima abhängig.

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In den Kanal >B /,ur.ja öintä Sonde 62 /Fig. 1/ eingebaut, mittels welcher der Ver^nrainigungsgrad des in die Anlage eintreffenden Wasserzuflusses 10 gemessen werden kann, Im Kanal 32 befindet sich eine vieit&re Sonde 62, mit deren Hilfe der Verunreinigungsgrad dec von dem Wasserpflanzenbestand 16 bereits gereinigten ^:.7a3sers gemessen werden kann. Die Anlage kann auf einfache '.Veise auch automatisiert warden, und zwar dadurch, dass die Schleuse 26 durch die Sonden 62 gesteuert wird.

Zur Beseitigung der ölverschmutzung des Wasserzuflusses 10 ist im vorliegenden Fall zwischen dia Geröllfangeinheiten 22 und dem Wasserspeicher 24 in ansich bekannter Weise ein ölabscheider 64 eingebaut.

Die Einrichtung gemäes der Erfindung hat nach der beispielsweisen Ausführungsform nach Fig. 1-7 folgende Anwendungs- und Arbeitsweise:

Der Wasserzufluss 10 wird zunächst zwecks Entfernung des mitgeführten Gerölles durch den Geröllfangeinheit 22 geleitet. Von da gelangt das Abwasser über den Kanal 28 in den Wasserspeicher 24. Mittels dem in den Kanal 28 eingebauten ölabscheider 64 wird dann die Ölverschmutzung des iVasserzuflusses 10 beseitigt, und zuglei-h mit der Sonde 62 der Verunreinigungsgrad des in die Einrichtung eintretenden Wassers gemessen. In dem iVasserspeicher 24 wird ein erheblicher Anteil der im Wasser befindlichen Schwebstoffe abgelagert. Aus dem Wasserspeicher 24 wird über den Kanal 30 in einer durch die Schleuse 26 geregelten Menge das Wasser in den einen der parallel geschalteten Wasserverteiler 14 geleitet, in welchem es gleichmässig ausgebreitet wird. Von hieraus gelangt das Wasser Ober die öffnungen 36 der Betonformsteine 38 in den Wasserpflanzenbestand 16. Hier werden

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ύχΒ im Wasser bet; nulichen" dii iuseri üchmutzstoffe biologisch und durch Adsorption gebunden. In einem Grossen Teil des 3ah.es ist närnlicl· an den von lasser bedeckten Stellen der Erdboden von Wasser gesättigt, wo sich dann zufolge der anaeroben Verhältnisse aer Gehalt an organischen Stoffen kumuliert. Dadurch aber kommt der Adsorptions», und Filtereffelct des WasserpfIanzenbe3tandes_# wie auch seine Detergentien- und Pesticide-bindende Wirkung gut zur Geltung. Mit Hilfe des Waaserpflanzenbestandes 16 können also aus dem verschmutzten V/asser die diffusen Verunreinigungen im erwünschtem Masse extrahiert, und auf diese l/eise wirksame Wasserreinigung durchgeführt werden.

Das Wasser aus den Waaserpflanzenbeständen 16 wird im Auefluss 20 gesammelt, über den Kanal 32 zum dritten Wasserverteilobjekt 14 geleitet und neuerdings ausgebreitet. Im Kanal 32 wird mit der Sonde 64 von Zeit zu Zeit der Verunreinigungsgrad des Wassers gemessen. Das von dem dritten Wasserverteilobjekt 14 ausgebreitete Wasser gelangt dann in den am See gelegenen Wosserpflanzenbestand 16, von wo es teils durch Bodensickerung übor die Wurzelzone, teils aber mit Ausnützung der Nährstoff-Bindefähigkeit des an der Oberfläche in Vegetation befindlichen Überzuges in den See 11 gelangt. Mit dem dritten VVasserpflanzenbestand 16 wird also ein sekundärer Reinigunfj&prozes3 verrichtet.

Nach den von uns durchgeführten Versuchen kann der Verunreinigungsgrad dar in die Vorflut gelangenden, durch die von Abwaschung herrührenden, die Eutrophysation der Vorflutwäeser beschleunigenden Stoffe verunreinigten Abwasser durch Anwendung der Lösung gemäss der Erfindung in hohem Masse vermindert werden. Dadurch aber kann der Wassergüteschutz der Vorflutwässer und zugleich auch die Erhöhung ihres natürlichen Potentials sichergestellt werden.

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Die Kosten für Investition Erhaltung und Betrieb der Einrichtung gemäss der Erfindung sind gering; ihre Steuerung kann auf einfache Weise au t oma t la ie r ε werden; die Bedienung der Anlage aber erfordert keinerlei Fachkenntnisse, Ein Vorteil der Lösung gemäss der Erfindung besteht auch darin» dass der Schutz der natürlichen Ufer von Seen dadurch gefördert wird, da die zu Gelanderegulierung bzw. Geländeverwertung nicht in Frage kommenden, z»ß. sumpfigen oder verschilften Gebiete auf diese Weise nutzbar gemacht werden können«

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur Reinigung von in die Vorflut

gelangenden» durch von Abwaschungen herrührende und die Eutroph sation des Vorflut -Wassers beschleunigende Stoffe verunreinigten Flusswässern, dadurch gekennzeic h η e t , dass noch vor dem Erreichen der Vorflut das verunreinigte Flusswasser ausgebreitet und die im ausgebreiteten Flusswasser gelösten Verunreinigungen durch Wassorpflanzen gebunden werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass in der Strömungsrichtung des verunreinigten Wassers /10/ ein Wasserverteilobjekt /14/, sowie ein den Querschnitt des ausgebreiteten Wassers ausfüllender Wasser· pflanzenbestand /16/ versehen ist·

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _t dass der Wasserpflanzenbestand /16/ in einem Becken /18/ von gleicher Breite wie da3 Wasserverteilobjekt /14/ angelegt ist, wobei das Becken /18/ mit einem, das abgehende Wasser sammelnden Ausfluss /20/ versehen ist,

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet , dass sie zwei, miteinander parallel geschaltete und mit je einem Wasserverteilerobjekt /14/ versehene Wasserpflanzenbestände /16/ besitzt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Wa-sserverteilobjekt /14/ eine Geröllfangeinheit /22/ eingebaut ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2-5, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen der Geröllfang- einheit /22/ und dem Wasserverteilobjekt /14/ ein Wasserspeicher /24/ vorgesehen ist.