Verbundprojekt

Bewachsene Bodenfilter

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"Innovative Umweltforschung und beispielhafte praktische Umsetzung naturnaher Abwasserreinigungstechnologie durch effiziente biologische Verknüpfung von Abfalltechnik und Siedlungswasserwirtschaft"

 

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Über 3 Jahre förderte die Deutsche Bundesstiftung Umwelt einen Verbund aus Wirtschaft und Wissenschaft zur Erforschung und praktischen Erprobung der Reinigung kommunalen Abwassers mit  "Bewachsenen Bodenfiltern". Das Gesamtvolumen des Projektes lag bei 11 Millionen DM, der Förderanteil der Deutschen Bundesstiftung Umwelt  betrugt 50%. 

Ziel dieses Verbundprojektes war es,

  1. den aktuellen Wissensstand über bewachsene Bodenfilter zusammenzutragen, um Anlagenbetreiber und Planer zur Anwendung der besten Verfahren zu motivieren,
  2. die Leistungsfähigkeit von bewachsenen Bodenfiltern anhand konkreter Anlagenbeispiele zu demonstrieren,
  3. durch wissenschaftliche Begleituntersuchungen eine innovative Weiterentwicklung von Verfahren zur Abwasserbehandlung in bewachsenen Bodenfiltern zu erreichen und
  4. Bemessungsansätze zu verifizieren und den planenden Ingenieuren als Handwerkszeug zur Verfügung zu stellen.

Im Herbst 2002 wurde das Projekt mit der Übergabe der Schlussberichte an die DBU beendet. Zusätzlich zu diesen Schlussberichten der Teilprojekte wurde von den Verbundpartnern ein gemeinsamer Schlussbericht erstellt. In diesem Bericht werden die Ergebnisse und Aspekte der einzelnen Unteruschungen zueinander in Beziehung gesetzt und der Versuch einer übergreifenden Bewertung der Aspekte unternommen. Eine Kurzfassung dieses Berichtes finden Sie hier.

Der öffentliche "Schlusspunkt" des Projekte wird am 24.- 25.2. mit einer Abschlussveranstaltung in Osnabrück gesetzt.

In diesem bundesweiten Verbund stand angesichts des vorliegenden Erkenntnisstandes weniger die wissenschaftliche Grundlagenforschung als vielmehr die Demonstration der Leistungsfähigkeit von bewachsenen Bodenfiltern nach neuestem Kenntnisstand, die Möglichkeiten der hydraulischen Steuerung, die Absicherung von Bemessungskriterien und die Erhöhung der Betriebssicherheit dieser Anlagen im Vordergrund. Potentielle Anlagenbetreiber und –planer sollen zur verstärkten Anwendung dieser Verfahren motiviert werden.

Es sollte gezeigt werden, dass mit der verstärkten Anwendung von bewachsenen Bodenfiltern gerade im ländlichen Raum ein Gewässerschutzniveau erreicht werden kann, das deutlich über die Erfüllung von bisherigen Mindestanforderungen hinausgeht.

Im Interesse eines umfassenden Gewässerschutzes auch im ländlichen Raum bestehen im Hinblick auf die Einleitung oder Versickerung der Kläranlagenabläufe in die Gewässer oder das Grundwasser derzeit noch Auseinandersetzungen über naturnahe Abwasserbehandlungsanlagen zwischen behördlichen Entscheidungsträgern auf unterschiedlichen Ebenen und den potentiellen Betreibern. Diese Probleme bedürfen einer fachlich fundierten Lösung. Hierbei ist auch zu bedenken, dass nach einer Schätzung des Niedersächsischen Landesamtes für Ökologie der Bestand an Bodenfilteranlagen allein in diesem Bundesland bis zum Jahr 2005 auf ca. 50 000 Anlagen steigen wird. Für die Abwasserentsorgung im ländlichen Raum ist es deshalb geboten, umweltfreundliche, den Verhältnissen vor Ort angepasste und wirtschaftliche Verfahren wie die Verfahren der bewachsenen Bodenfilter weiterzuentwickeln und zu fördern.

Während der dreijährigen Projektlaufzeit bestand die Gelegenheit, sich in einer Reihe von Workshops und Tagungen über die umweltfreundliche und wirtschaftliche Technologie "Bewachsener Bodenfilter" zu informieren. Ebenso diente diese website der öffentlichen Informationsmedium über bewachsene Bodenfilter und der Weiterverbreitung dieser Technologie.

Durch Beispielanlagen in Brandenburg, Sachsen, Bayern und Niedersachsen, die durch die Ingenieurbüros AKUT, F & N Umweltconsult und ÖKOLOG gebaut werden, konnten offene Fragen bei der technischen Auslegung und der Betriebsüberwachung beantwortet werden. An diesen Anlagen wurden von den Universitäten Hannover, Hamburg, München und Berlin zusammen mit dem Umweltbundesamt Begleituntersuchungen zu Hygiene, Reinigungsleistung und Prozessoptimierung durchgeführt.

 

Standorte der Verbundpartner und Forschungsanlagen

Institut f. Bodenkunde, Uni Hamburg AKUT uve UBA TU Berlin F&N ISAH UBA UBA TU München ÖKLOG Anlage Ettenbüttel Anlage Quarzbichel Anlage Wiedersberg Anlage Kappe Legende:

BürostandorteKooperationspartner

Standorte der bewachsenen BodenfilternForschungsstandorte

 

Da Bewachsene Bodenfilter durch den erforderlichen Flächenbedarf vor allem für Anschlussgrößen bis zu einigen Tausend Einwohnern in Frage kommen, eignet sich das Verfahren insbesondere für die Anwendung in Flächenländern mit weitläufiger Siedlungsstruktur und gleichzeitig hohem Nachholbedarf bei der Modernisierung der Abwasserentsorgung. 

Durch das Verbundprojekt wurde die Entwicklung und Anwendung biotechnologischer Verfahren gefördert. Der hierdurch erzielte Know-how Vorsprung kann gezielt als Standortvorteil für den Export genutzt werden. Die Anwendung von bewachsenen Bodenfiltern ist besonders als Produkt für kleine und mittlere Unternehmen in Ländern bzw. Regionen mit verbesserungswürdigem Umweltstandart geeignet. Entsprechende Kontakte und Markterkundungen wurden im Rahmen des Projektes beispielhaft mit Polen aufgenommen.

 

Standort Bundesland Anschlussgröße Filterfläche Beschickung System
    EW m2/EW mm/Tag  
Wiedersberg

Betreiber: Zweckverband Wasser - Abwasser Vogtland

Sachsen 145 6,6 20 Kombination 
Vertikalfilter - Horizontalfilter
Ettenbüttel

Betreiber: Wasserverband Gifhorn

Niedersachsen 990 2,2 122 Kombination 
Teich - Bodenfilter
Kappe

Betreiber: Stadtwerke Zehdenick GmbH

Brandenburg 200 0,5 200 Bodenfilter nach Aufstauanlage
Quarzbichl

Betreiber: WGV Recycling GmbH

 

Bayern 350 3 10 Vertikalfilter mit mehrstufiger Vorreinigung

 

Die Bauherren und Betreiber der Kläranlagen waren mit großem Engagement und erheblichen finanziellen Eigenanteilen in das Verbundprojekt integriert. Ihnen gebührt an dieser Stelle Dank.

Das Verbundvorhaben war von Anfang an als Kooperationsvorhaben zwischen Projektpartnern aus alten und neuen Bundesländern angelegt, um auch den innerdeutschen wissenschaftlichen und fachlichen Austausch zu fördern. Dabei übernimmt jede Institution im Rahmen des Demonstrationsvorhabens die inhaltliche Verantwortung für einen der Förderschwerpunkte.

Um die Zusammenarbeit innerhalb des Projektes zu strukturieren und zu intensivieren wurden 6 Arbeitsgruppen gebildet. Jeder Verbundpartner war Mitglied in mindestens einer Arbeitsgruppe. Der interne Bereich der Website diente hierbei als Arbeitsmittel zum Austausch von Daten und Informationen zwischen den Partnern.

 

Förderschwerpunkte und Facharbeitsgruppen

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Beschreibung der Förderschwerpunkte und Facharbeitsgruppen

Weitestgehende Nitrifikation

Die Prozesse der Stickstoffumsetzung sind im wesentlichen bekannt, jedoch besteht noch Entwicklungsbedarf bei der gezielten Steuerung der Prozesse und der exakten Dimensionierung der erforderlichen Stufen. Während in Vertikalfiltern zuverlässig nitrifiziert werden kann, ist bei Horizontalfiltern festzustellen, dass die Nitrifikation unvollständig ist, aber der nitrifizierte Stickstoff auch weitgehend denitrifiziert wird. Dies führte zur Notwendigkeit der Kombination von Vertikal- und Horizontalfiltern oder der Entwicklung von gleichwertigen Verfahrensstufen. Die zur Verbesserung der Gewässergüte anzustrebende Verminderung des Ammoniumgehaltes sollte für mehrere ausgewählte empfindliche Fließgewässer ermittelt werden (ISAH, F&N).  Die einzige Steuerungsmöglichkeit der Prozesse in der Kläranlage ist in der Praxis nur über die Beschickung mit Abwasser gegeben. Hydraulische Steuerkonzepte zur Optimierung der biologischen Reinigungsleistung fehlten jedoch bislang. Es wurden Steuerungsmöglichkeiten des Gesamtsystems Teich - Bodenfilterstufe erkundet, das durch sein hydraulisches Puffervermögen einen Rückhalt des Abwasserablaufs in für das Gewässer kritischen Zeiten erlaubt.

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Projektbeschreibung

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Mikrobiologische Untersuchungen

Eine hohe Elimination für Fäkalindikatorkeime bescheinigten Hagendorf und Hahn (1994) (UBA) den bewachsenen Bodenfiltern. Für die umfassende Beurteilung des seuchenhygienischen Risikos fehlten jedoch Untersuchungen über Auftreten und Verbleib von Krankheitserregern (fakultativ pathogene Bakterien, Viren, Parasiten) im Abwasser. Unter Berücksichtigung des gesundheitlichen Vorsorgegedankens sind solche Untersuchungen zwingend geboten, da der Bau und Betrieb von bewachsenen Bodenfiltern unterschiedlichster Ausführungen wesentlich zugenommen hat. Die Einleitung der Abläufe erfolgt auch häufig in hydraulisch leistungsschwache und ökologisch oder umwelthygienisch belastungsempfindliche Gewässer (Bachoberläufe, Badegewässer, Trinkwassertalsperren) oder die Versickerung in Boden und Grundwasser. Vor diesem Hintergrund waren hygienisch-bakteriologische Einleitungsanforderungen für Anlagenstandorte mit besonderer gesundheitlicher und umwelthygienischer Schutzfunktion im Interesse eines umfassenden Gewässerschutzes zu formulieren.

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Phosphorrückhalt

Bei Einsatz eines geeigneten Filtersubstrats kann auch die Eliminationsleistung für Phosphat in der Größenordnung von Großkläranlagen liegen. Die Phosphorelimination ist insbesondere auch für das norddeutsche Flachland (Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, Schleswig-Holstein und Niedersachsen) von großer Bedeutung, da in diesen Bundesländern angesichts nur weniger leistungsfähiger Vorfluter viele Entwässerungseinrichtungen in langsam fließende oder stehende Gewässer (Seen) münden, in denen Phosphor als wachstumslimitierender Faktor das Eutrophierungsgeschehen maßgeblich steuert. Die von AKUT zu untersuchenden Anlagen mit Kombinationen aus Vertikal- und Horizontalfiltern sowie eines austauschbaren Bodenfilters liegen im Einzugsbereich stehender Gewässer bzw. einer Trinkwassertalsperre. Speziell im Einzugsbereich der Trinkwassertalsperre sind über die gesetzlich geforderten Werte hinausgehende Reinigungsleistungen hinsichtlich Phosphor- sowie Stickstoff- und Keimelimination gefordert.

Projektbeschreibung

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Kolmation und Langzeitbetrieb

Die Lebensdauer und die Betriebssicherheit von bewachsenen Bodenfiltern können durch die Verstopfung der wasserführenden Porenräume (Kolmation) stark eingeschränkt werden. Die komplexen Wechselwirkungen der verschiedenen Faktoren, die in diesem Zusammenhang auftreten, wie Sedimentation, biologische Umsätze und Bodenstrukturbildung wurden durch morphologische, bodenphysikalische und mikrobiologische Untersuchungen geklärt und auf ihre Ursachen zurückgeführt (IfB). In Zusammenarbeit mit den anderen Verbundpartnern wurden auf Grund der verschiedenen Erscheinungsformen der Kolmation und unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebs- und Anlagebedingungen Methoden und Anweisungen entwickelt, diese Störungen konstruktiv sowie durch geeignete Betriebsweisen zu vermeiden.

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Reinigung von Kompostplatzabwasser

Während die meisten bisher im Betrieb befindlichen Bewachsenen Bodenfilter für die Behandlung kommunalen Abwassers dimensioniert worden sind, gibt es noch keine umfangreichen Erfahrungen bei der Behandlung von  Kompostplatzabwässern. 

Zur Reinigung des verschmutzten Oberflächenwassers von Fahrflächen wird bei den Kompostwerken, die häufig im Außenbereich liegen, eine wartungsarme, einfache Technik zur dezentralen Reinigung der Abwässer benötigt. 

Auf die Erprobung der Leistungsfähigkeit von Bewachsenen Bodenfiltern in diesem speziellen Einsatzbereich zielte das Projekt von ÖKOLOG und der TU München ab. Neben der Absicherung von Bemessungskriterien auch für stärker belastete Abwässer spielte hier vor allem die Optimierung der Verfahrenskombinationen aus Vorklärung, Bewachsenem Bodenfilter und einer eventuellen Nachreinigungsstufe eine besondere Rolle.

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Anwenderhandbuch mit CD-ROM 

Bis dato existiert keine zusammenfassende Auswertung von Ablaufdaten und Betriebserfahrungen für Bewachsene Bodenfilter > 50 Einwohner  im deutschsprachigen Raum. Diese Daten und Erfahrungen wurden von ÖKOLOG zusammengetragen, bewertet und in einem Anwenderhandbuch zusammengestellt, um den aktuellen Stand der Erfahrungen an die Beteiligten (Entscheidungsträger, Planer, Baufirmen und Betreiber) weiterzugeben. Ziel dieses Projektes war der gesicherte Einsatz von bewachsenen Bodenfiltern. Dazu sollten einerseits vorhandene Bemessungsgrundlagen abgesichert werden, andererseits sollten die ausgewerteten Erfahrungen als Empfehlungen und Hinweise das Qualitätsmanagement in der ganzen Umsetzungskette (Durchsetzung, Planung, Bau, Betrieb) verbessern.

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Projektmanagement

Die erfolgreiche Organisation und Durchführung eines Verbundprojektes erfordert ein professionelles Projektmanagement sowie eine effektive Kommunikation zwischen den Projektpartnern, was durch diesen Projektbaustein erreicht werden sollte. Parallel wurde eine begleitende Öffentlichkeitsarbeit durch Fachgruppentreffen, Statusseminare und Pressekonferenzen sichergestellt (F&N).

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Kontakte

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Öffentlichkeitsarbeit

Darüber hinaus ist es ein wesentliches Ziel des Verbundprojektes, den Einsatz und die technische Weiterentwicklung von Pflanzenkläranlagen nicht nur den Fachexperten sondern auch der Öffentlichkeit als umweltentlastende, kostengünstige Technologie darzustellen und zu empfehlen (UVE). Die im Projektmanagement geplanten Aktivitäten zur Öffentlichkeitsarbeit wurden durch weitere Veranstaltungen ergänzt und unterstützt, die einen breiten Teilnehmerkreis ansprachen. Zu diesem Zweck wurden Workshops, ein internationales Statusseminar in St. Marienthal, ein Fachsymposium im Rahmen der UTECH Berlin und ein Abschlusssymposium (teilweise mit Exkursionen) im Rahmen des Verbundprojektes zur Wissensvermittlung durchgeführt.

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Veranstaltungen

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Kontaktbörse Polen

Die naturnahen und weitgehend technikfreien Abwasserbehandlungsverfahren, und hier insbesondere die bewachsenen Bodenfilter, sind wirtschaftlich auch für eine Anwendung in den aufstrebenden osteuropäischen Staaten interessant. Im Rahmen eines weiteren Projektes wurden in Polen Kontakte zu Kommunen hergestellt und eine erste Anwendungsberatung für Bewachsene Bodenfilter durchgeführt. Ziel des Projektes war eine Markterkundung im grenznahen Bereich zur Vorbereitung eines Technologietransfers.

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