Diplomarbeit "Bodenfilterbecken"

Studie zu Einflussfaktoren auf die Durchlässigkeit von Sanden im Rahmen der betriebsbegleitenden Qualitätskontrollen von Bodenfilterbecken

Dipl.-Ing. Jan Böhme

Retentionsbodenfilterbecken sind Anlagen zur Regenwasserbehandlung in Misch- und Trennsystemen und in der Straßenentwässerung. Sie dienen der physikalisch-biologischen Behandlung von gelösten, partikulären und partikulär gebundenen Stoffen. Retentionsbodenfilter bestehen aus einem gegen den Untergrund abgedichteten Becken, dessen Sohle mit einer Filterschicht und einer Dränage ausgestattet ist (Bild 1). Das im Becken zwischengespeicherte Wasser sickert durch die Filterschicht. Hierbei werden partikuläre und gelöste Wasserinhaltsstoffe auf Grund von Filtration, Sorption und biologischem Abbau reduziert.

Für einen funktionierenden Filterbetrieb, ist die Durchlässigkeit des Filtermaterials eine der wichtigsten Eigenschaften. Sie wird durch Faktoren wie dem Fein- und Grobsandanteil, der Form der Körnungslinie, dem Anteil an organischen Stoffen und der Kornform beeinflusst. Daraus ergeben sich für eine optimale Filter- und Reinigungsleistung bestimmte Anforderungen an das Filtermaterial. Ein Punkt ist die Kornverteilung. Bild 2 zeigt das optimale Körnungsband, in dem die Körnungslinie liegen soll und die dazugehörigen Anteile der einzelnen Kornfraktionen.

Neben der Durchlässigkeit und Kornverteilung sind Kalkgehalt, pH-Wert, Carbonatreaktivität und Glühverlust weitere Eigenschaften des Filtermaterials, die die Filter- und Reinigungsfunktion beeinflussen und daher ständig kontrolliert werden müssen.
In einer Versuchsreihe wurde die Durchlässigkeit an Proben mit unterschiedlichen Lagerungsdichten ermittelt. Die Ergebnisse (s. Bild 3) zeigen, dass die Durchlässigkeit von der Lagerungsdichte abhängig ist, jedoch selbst bei sehr starker Verdichtung nicht unter den kritischen Grenzwert sinkt, der laut Retentionsbodenfilterhandbuch NRW mit 1,0·10-5 m/s angegeben wird.

Des Weiteren wurden im Rahmen dieser Diplomarbeit verschiedene Filterbecken der Region OWL hinsichtlich ihrer o.g. Eigenschaften untersucht. Zu diesem Zweck wurde eine Retentionsbodenfilter-Datenbank erstellt, in der die Daten der untersuchten Filterbecken sowie die Ergebnisse der Untersuchungen am Filtermaterial zusammengestellt werden. Durch ständige Erweiterung der Datensätze durch neue Filterbecken und Ergebnisse von Untersuchungen neuer Becken sowie Folgeuntersuchungen vorhandener Becken lassen sich die Filterbecken untereinander vergleichen und Veränderungen und Entwicklungen bezüglich der Eigenschaften des Filtermaterials feststellen.