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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Sickerwasser
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, s. US-A-5,174,897.
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Die
Entstehung von Sickerwasser ist eine unvermeidliche Folge davon,
dass Abwasser bzw. Schlamm in einer Deponie ausgebracht wird. Sie
resultiert daraus, dass lösliche
Materialien verschwinden, indem Wasser ungleichmäßig und mit Unterbrechungen
durch die Abwassermassen tropft. Da das Wasser in einer Deponie
in einer großteils
anaeroben Umgebung eine lange Rückhaltezeit
hat, wird es mit organischen Substanzen und Schwermetallen verschmutzt
und kann daher extrem toxisch sein und darf nicht ins Umweltwasser
gelangen. Heutzutage wird die Zusammensetzung von Sickerwaser bis
zu einem gewissen Grad geregelt, indem das Abwasser sortiert wird,
sowie durch eine Überwachung.
Viele Deponien sind jedoch alt, und es findet bisher keine Sortierung
statt. Die meisten biologischen, physikalischen und chemischen Verfahren,
die zur Behandlung von Industrieabwasser verwendet werden, wurden
entweder in speziellen Anlagen getestet, oder das Sickerwasser wurde
zusammen mit Haushaltsabwasser behandelt. Diese Verfahren sind nicht
wünschenswert,
da die Investitionen sowie der Betrieb und die Wartung teuer sind
und das Hinzufügen
von Sickerwasser zu Hauhaltsabwasser den biologischen Prozess stört, auf
dem die Behandlung beruht.
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Künstlich
konstruierte Feuchtgebiets-Systeme wurden als geeignetes Verfahren
für die
Behandlung von Sickerwasser aus Deponien angesehen, das preiswert
ist und wenig Energie verbraucht. Jedoch ist der Bedarf an großen Landflächen ein
Nachteil von Feuchtgebietssystemen. Andere Probleme umfassen die
hohen Konzentrationen von biochemischem Sauerstoff (BSB) von bis
zu 20.000 mg/l, der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) von 30.000
mg/l, Ammoniak (NH4+) von 1.200 mg/l, Chlor
(Cl–)
von 3.000 mg/l, Eisen (Fe) von 700 mg/l und Mangan (Mn) von 600
mg/l. Das Sickerwasser-Auskommen eines Jahres von großen Deponien in
Schweden beläuft
sich auf 150.000 m3, wobei diese Menge nach
der Klärung
als Ressource für
verschiedene Zwecke angesehen wird.
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Aus
der schwedischen Patentanmeldung 9701379-1 ist bereits ein Verfahren
zur Reinigung von Sickerwasser bekannt, das auf natürlichen
Prozessen beruht und im Wesentlichen so effektiv wie bekannte herkömmliche
Verfahren, jedoch wirtschaftlicher ist. Bei diesem Verfahren, während dessen
das Wasser mehrere Behandlungsstufen durchläuft, darunter u. a. die Ausfällung von
Fremdkörpern
und die Abscheidung von Schlamm, wird das Wasser schließlich zu
einer Sorptionsstufe und einer Rückhaltestufe
in Form eines komprimierten Feuchtgebietssystems gebracht, das die
Form eines Feuchtgebiets auf Pflanzenbasis haben kann. Aus dem Feuchtgebietssystem
kann das Wasser zu einem natürlichen
Empfänger
wie einem See oder einem Moor geleitet werden.
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Als
Alternative zu den herkömmlichen
Behandlungen ist eine Behandlung von Abwasser erforderlich, die
die oben genannten Probleme löst.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das bereits bekannte Verfahren weiterzuentwickeln
und zu verbessern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Sorptions- und die Rückhaltestufe
weiter zu verbessern.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, auch die Schlammbehandlungsstufe zu vebessern,
falls eine Schlammbehandlung in der vorherigen Behandlung enthalten
ist.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch das Verfahren gelöst, das
die im unabhängigen
Anspruch 1 genannten kennzeichnenden Merkmale aufweist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden eingehender im Zusammenhang mit einer
Ausführungsform
beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt ist.
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1 zeigt eine Draufsicht auf
eine erfindungsgemäße Feuchtgebietsanlage,
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2 zeigt einen Schnitt eines
Damms, den die Anlage aufweist, entlang der Linie II-II von 1,
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3 zeigt einen Querschnitt einer Pumpenstation
in der Anlage zum Pumpen des Sickerwassers zu den Dämmen aus 1,
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4 zeigt einen Querschnitt einer Verteilungsleitung
für Sickerwasser,
und
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5 zeigt einen Querschnitt entlang der
Linie V-V von 3 durch den unterirdischen
Leitungsverlauf.
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Die
in 1 in Draufsicht gezeigte
Anlage umfasst bei der dargestellten Ausführungsform acht Dämme 10,
die zu einem Feuchtgebietssystem führen, das im Folgenden beschrieben
wird.
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Sickerwasser,
das von einer vorherigen Behandlung kommt, die die Abscheidung und
Ausfällung
von Fremdkörpern
sowie die Abscheidung von Schlamm und weitere Reinigungsstufen umfasst,
wird dem Feuchtgebietssystem zugeführt, das der Sorptions- und Rückhaltestufe
vorausgeht. Diese Behandlungen können
auf mehrere unterschiedliche Arten durchgeführt werden, für diese
Beschreibung wird jedoch eine chemische Behandlung als Beispiel
genannt.
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Die
chemische Ausfällung
wird in einer Anlage durchgeführt,
die eine Entlüftungseinrichtung,
eine Dosiereinrichtung für
Chemikalien, die den pH-Wert regeln, eine Leitfähigkeitssteuerung, einen Kantenseparator mit
einer Ausfällkammer,
einen Tropffilter mit Reaktionsmitteln und einen Schlammbehälter umfassen
kann. Der abgeschiedene Schlamm kann durch Gips zum Verrotten gebracht
werden, um Schwermetalle wie Sulfide zu binden, oder kann alternativ
mit Sorbenzien behandelt werden.
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Die
Rückhaltestufe,
die der Behandlung zur Reduzierung von Stickstoff und Metallrückständen folgt, umfasst,
wie zuvor erwähnt,
ein Feuchtgebietssystem mit mehreren Dämmen 10. Jeder Damm 10 weist
zwei verbundene Abschnitte auf, die durch ein Verbindungsrohr 46 miteinander
verbunden sind. Ein Abschnitt 12 besteht aus einem Bett 14 mit
einem Sorbens und/oder einem organischen Pflanzenmaterial, wobei
das Bett 14 auf einem Rahmen 16 liegt, der mit
Sand, Kies oder einem ähnlichen
Füllmaterial
gefüllt
ist, während
der andere Abschnitt 18 aus einem offenen Becken mit einem
geeigneten Wasserspiegel, z. B. 1 Meter, besteht. Der Wasserspiegel
kann durch ein Ausgleichs-Reservoir, das weiter unten beschrieben
wird, auf eine gewünschte
Höhe eingestellt
werden.
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Die
Verteilung von Sickerwasser von der vorausgegangenen chemischen
Behandlung, die als Beispiel beschrieben wird, zu den Dammabschnitten 12 wird
durch Pumpen in einer Pumpstation 20 durchgeführt, schematisch
in 3 gezeigt, mit einer Pumpe 24 über ein
Hauptventil 26, das bei dieser Ausführungsform acht Zufuhrrohre 22 zu
den Abschnitten 12 der Dämme 10 beschickt.
Jedes Rohr 22 ist mit einem Ventil 28 versehen,
um den Strom zu dem entsprechenden Damm 10 zu regeln. Die
Rohre 22 sind im Boden installiert, umgeben von einer Füllung 30 aus
Sand oder Kies, zusammen mit einem oder mehreren Rohren 32 zum
Leeren der Dämme 10.
Eine Abschlussfüllung 34,
die bis zur Höhe
des Bodens reicht, ist auf der Füllung 30 angeordnet
und kann sogar Kabelröhren 36 oder Ähnliches
enthalten. Zwischen der vorherigen Sickerwasserbehandlung und der
Pumpstation 20 kann ein Ausgleichsreservoir angeordnet
sein, das hier nicht gezeigt ist, wobei die Wasserzufuhr zu der
Pumpstation durch eine Ventilklappe 40 geregelt wird. Jedes
Zufuhr- und Verteilungsrohr 22 wird zu jeweils einem Dammabschnitt 12 geführt, wo
es auf der Höhe
direkt oberhalb des Pflanzenbetts 14 schwimmt, wobei das
Rohr auf einem Floß 42 angeordnet
ist, das mit geeigneten Gewichten 44 beladen ist, so dass
das Rohr 22 auf einer gewünschten Höhe liegt, wobei seine untere
Hüllfläche auf
der gleichen Höhe
wie das Pflanzen- oder Sorbensbett 14 liegt. Die Rohre 22 sind
in dem Bereich des Rohrs 22, das auf dem Pflanzenbett 14 angeordnet
ist, mit mehreren gleichmäßig beabstandeten,
hier nicht gezeigten Auslassöffnungen
versehen, so dass Sickerwasser gleichmäßig über das Pflanzenbett 14 verteilt
wird. Nachdem das Sickerwasser zu dem Pflanzenbettoberflächen- oder
Sorbensmaterial gepumpt wurde, filtert dieses das Sickerwasser,
und das Sickerwasser erreicht das Transportrohr 46, das
in dem Füllmaterial 16 angeordnet
ist, wobei das Wasser durch dieses Rohr das offene Becken oder den
Dammabschnitt 18 erreicht, von wo es schließlich direkt
zu einem natürlichen
Empfänger
entleert werden kann.
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Die
Feuchtgebiete gemäß der in
den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind dafür vorgesehen,
zyklisch beschickt zu werden, so dass eine anaerobe Periode und
eine aerobe Periode von der Länge
etwa einer Woche erzielt werden. Während der anaeroben Periode
ist das Sorbens- oder Pflanzenbett 14 von Sickerwasser
bedeckt. Das setzt voraus, dass die erforderliche Zahl der Dämme 10 acht
beträgt, wie
in 1 gezeigt. Andere
Arten von Zyklen können
natürlich
verwendet werden, falls erforderlich, ohne den Schutzbereich der
Erfindung zu überschreiten.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist ein kombiniertes System, das natürliche Systeme mit chemischen
Prozessen kombiniert. Die chemische Vorbehandlung ist für die Entfernung
von Schwermetallen erforderlich, so dass Verschmutzungen in dem
kompakten Feuchtgebietssystem vermieden werden. Das Substrat kann
dann nach einigen Jahren ausgetauscht werden und kann, wenn es nicht
toxisch ist, mit dem Kompost gemischt werden, der in der Deponie
erzeugt wird.
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Ein
Beispiel des Ergebnisses der Behandlung gemäß der Erfindung ist im Folgenden
dargestellt.
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Tabelle
1: Chemische Zusammensetzung des Sickerwassers und Reduzierung nach
der Behandlung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren
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Die
Ergebnisse der Wasseranalysen sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Sickerwasser,
das aus der Mülldeponie
aussickert, hat ganzjährig
eine Temperatur von ungefähr
25°C. Dies
ist wichtig, da die Entfernung von bestimmten Substanzen wie z.
B. Ammoniak im Feuchtgebiet ein temperaturabhängiges Phänomen ist. Aus diesem Grund
wird die Isolierung wenigstens einiger Zellen in dem Feuchtgebietssystem
vorgeschlagen, was dazu beitragen könnte, eine vollständige Schließung des
Feuchtgebiets während
der kalten Jahreszeit zu vermeiden.
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Es
ist offensichtlich, dass das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
dazu führen,
dass eine lokale Regelung durch natürliche Prozesse im Boden und
in dem Kulturmedium stattfindet. Aufgrund der umfassenden Reinigungsfähigkeit
kann das gereinigte Sickerwasser direkt in einen natürlichen
Empfänger
wie einen See oder ein Moor geleitet werden.
