Stefan Bruns: Planung von überstauten und nicht überstauten Bodenfiltern

Das Datenbanksystem DANA AZ : 25480-23 zur Verwaltung und Aufbereitung von Daten über natürlichen Badegewässer, vor allem von öffentlichen Anlagen. Bademeister etc. geben da ihre Daten ein. Ein Produkt der ABS Arbeitsgemeinschaft Badeseen und Schwimmteiche.

E.coli – Überschreitungshäufigkeit:
1.17 % von allen Messungen. Ist geringer als bei den Chlorbädern.
P. aeruginosa – Überschreitungshäufigkeit (10/ ml)
> 10 ca 21 %
> 30 ca 10 % Überschreitungen.

Im Jahr 2006 noch grössere Überschreitungen: Es lag jedoch daran, dass die falschen Keime gemessen wurden.
2007 ist die Häufigkeit dann stark gefallen und 2008 ist die Überschreitung bei 2-3 %

Man war der Hoffnung, dass mit diesen Daten auch die Effizient der Bodenfilter gemessen werden könnte. Die Schwierigkeit ist, dass auch hier so genau gar nicht gemessen werden kann. Man hat festgestellt, dass Überschreitungen über 50 /ml kaum vorkommen.

Die Nennbesucherzahl eines Bades errechnet sich aus:
NBG = Füllwasser + Reinwasser +Beckenvolumen : 10

Am Beispiel von einem Volumen von 200m3 und einer 9x Umwälzung = 2000 m3 Wasser = 200 Badegäste.

Problematik bei Auslegung der FLL:

- Ansatz unabhängig von der realen Abbauleistung der externen Wasseraufbereitung

- Keine Berücksichtigung der Insitu Entkeimung

- Bei einem geringen Reinwasseranteil aus einer externen Wasseraufbereitung ist die gleichmässige Verteilung kaum zu bewerkstelligen

- Fehler im Verdünnungsansatz bei linearer Betrachtung.

Die Insitu-Entkeimung hat einen hohen Stellenwert durch das Zooplankton.
Ziel: Badegastgleichwert zur Ermittlung der Nennbesucherzahl

- chemischen Badegastgleichwert (P)
- biologischer B. (E.coli)

Berechnung der Konzentrationsabnahme – von der linearen zur analytischen Betrachtung.
Die Abbaugeschwindigkeit wird in der Norm vorgegeben.

Insitu-Eliminationsleistung durch Zooplankton

Filtrationsleistung in Abhängigkeit von der Umwälzrate.
Bei niedrig durchflossenen Filtern ist die Leistung viel höher.
Ein einmaliger Umwälzung /tag ergibt es die höchste Leistung. Das Wasser wird dabei vom Zooplankton 15 x umgewälzt. Die Zooplanktonkonzentration wird zu einem wichtigen Wert.

Bodenfilter:
Ein Bad wurde mit E.coli geimpft:
430 /ml 6 h später war noch 64/ml nach weiteren 6 h noch 6/ml
Filtersäule von 1.3 m Korn 2.5 mm als beregneter Tropfsäule.

Abbauleistung in Abhängigkeit von der Temperatur.
Das Zooplankton frisst auch Bakterien, so dass auch bei klarem Wasser Zooplankton vorhanden ist. Die Untersuchungen wurden bei Klarwasserverhältnissen durchgeführt.

Workshop Bodenfilter

Überstaute Bodenfilter
Nicht überstaute Bodenfilter, wie ein Tropffilter
Das Wasser wird verregnet. Müssen häufig mit zwei Pumpen Betrieben werden, wenn kein Höhenunterschied besteht. Bis 18 m Wassersäule /tag.
Unterschied/Vorteil: wenig Platz, hoher Wechsel der Lasten. Können schnell hoch gefahren werden. Werden erst eingeschalten, wenn Trübung eintritt.

Vertikal überstaut:
Mit max. 5 m Wassersäule pro Tag
Kornabstufung: nicht erforderlich
Braucht etwas mehr Platz-

Wie funktioniert ein Bodenfilter:
An einem Korn wächst ein Biofilm. – Biofixation, Adsorption
Das belastete Wasser kommt zum Biofilm, CO2 geht weg, N2 geht weg, Aber PO4 kommt wieder heraus. Am Korn kann sich die
Die Anionenaustauschkapazität: sie kann gemessen werden und dann kann festgestellt werden, wie gross diese Kap. Ist. Korngrösse ist 2.5 mm
So ist das Modell.
In Wirklichkeit geht es wohl anders.
Jeder Kiesfilter nimmt nur eine gewisse Menge auf.
Anschliessend bietet sich ein Nachfilter an, der die restlichen Phosphate aufnimmt. (eisensulfat-Filter) als Verbrauchsmaterial.

Das Anionenaustauschkap. Reicht etwa für 30 Jahre.
Kein Korn nehmen, das kleiner ist als 1-2 mm. Ideal ist ein Filter 2-5 mm in der Mächtigkeit mind. 1.20 m

Es sollten nur glattrohrige Rohre verwendet werden, wegen ansonsten partieller Ablösung des Biofilmes. Dort können sich auch Pseudomonas binden.

Filtersysteme müssen mit einer homogenen Strömungsgeschwindigkeit durchflossen werden.
Die Drainageleitungen sollen nahe genug beieinander liegen.
Warum sind reine Silikatfilter möglich?

Im nicht überstauten Filter nicht zu steile Drainagen bauen, da sonst die Durchströmung wieder ungleich ist.

Durchflussvermögen nach Darcy: Neuanlage ohne Biofilm.
Das Darcy-Gesetz (auch Darcy-Gleichung genannt) besagt, dass die Wassermenge Q, die eine Fläche A in einem porösen Medium (zum Beispiel Sand) (laminar) durchströmt, direkt proportional zum hydraulischen Gradienten i ist. Der Proportionalitätsfaktor dieser Beziehung, der kf-Wert (Durchlässigkeitsbeiwert) ist ein Kennwert für das poröse Medium und das durchströmende Fluid (Flüssigkeit oder Gas).
Der hydraulische Gradient oder das hydraulische Gefälle i ist definiert als der Quotient der Differenz der Standrohrspiegelhöhen (Piezometerhöhen) an zwei Punkten A und B entlang der Fließstrecke und dem Abstand L der beiden Punkte voneinander.
Das Gesetz lautet:

oder

beziehungsweise

wobei:
Q – Wassermenge; [Q] = m³/s;
vf – Filtergeschwindigkeit; [vf] = m/s
A – durchströmte Fläche; [A] = m²
kf – Durchlässigkeitsbeiwert; [kf] = m/s
i – hydraulischer Gradient (auch hydraulisches Gefälle oder Potenzialgefälle); [i] = m/m
hA – Standrohrspiegelhöhe an der Stelle A; [hA] = m
hB – Standrohrspiegelhöhe an der Stelle B; [hB] = m
L – Fließstrecke zwischen A und B; [L] = m

Was leistet so ein Filter:
Eliminationsleistung von P. : bei 4 m WS/tag wird höchstens 30% absoriert.
Beispiel Labor bei Filterhöhen zw. 1.7 – 0.8 m.
Die Sandfilter reinigen E.coli bis zu 99%.
Viren werden in Sandfiltern immer sehr gut abgebaut.
Beschickungsrichtung von oben nach unten.

Kann die Abbauleistung nur auf den Biofilm zurückgeführt werden?
Andere Ergebnisse zeigten, dass Bakterien auch in Reinem Wasser in der fast gleicher Menge abgebaut wurden.

Was nimmt man: Oolite (lehm), ist Kalkreich. Kann Apatite bilden, wo Phosphate festgelegt werden ,

Das Duschen bringt sehr viel. Da können fast alle Keime entfernt werden.

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