Untersuchungen zum Filtersubstrat Calbonex Dipl. Ing. Benedikt Lambert Bioplan-Landeskulturgesellschaft Pfohlhofstraße 20, 74889 Sinsheim-Steinsfurt Telefon: 07261/5995 Telefax: 07261/61406 email: Bioplan-Lambert@t-online.de 1
Untersuchungen zum Filtersubstrat Calbonex 2
Einsatzbereiche des Filtersubstrates Calbonex Komplettes Filtersubstrat für Standardanforderungen von RBF im Misch-Trennsystem, Straße Bisheriger Einsatzschwerpunkt: * Wassermangelgebiet, Franken * Perlmuschelgebiet Schondra, Rhön * Hessisches Mittelgebirge, Seitengewässer der Fulda Komponente für Standardanforderungen * Hauptkomponente für erosionsstabile Oberflächen von Rinnenfiltern für Verkehrsabflüsse * Carbonatanreicherung von basenarmen RBF-Substraten Zuschlagstoff für Sonderanforderungen * Keime, Einstellung T+U-Gehalt * Phosphor, Neutralisation saurer Eisenhydroxide 3
Eigenschaften des Filtersubstrates Calbonex Hydraulische Kenngrößen Lagerungsdichte in kg TM/dm³ Hydraulische Ausgangsleitfähigkeit 1, k f in 10-5 m/s Hydraulische Betriebsleitfähigkeit 1,k f in 10-5 m/s Wassergehalt im Gesamtprofil nach Dränende 1 in Vol-% Stoffliche Kenngrößen Einkomponenten-Substrat Mineralisches Korn, ohne organische Zusätze Frei von Pflanzennährstoffen Keine anorganische und organische Schadstoffgehalte 1,68 57 6 9,0 1 Säulenversuche 2006, Filtersubstrathöhe 75 cm 4
Wassergehalte nach Dränende oberhalb der Kapillarzone (0 60 cm Filtertiefe) Retentionbodenfilter Filtersubstrat T+U in Mass-% Wassergehalt in Vol-% Waldangelloch Auenboden 89,8 37,0 Limbach Mainsand 17,1 11,2 Hesselbach Calbonex 4,0 8,3 Langenalb Rheinsand 3,4 5,6 Ensheim Rheinsand 0,8 4,4 5
Wassergehalte nach Dränende RBF Korn T+U, FiS in % Ensheim 1 rund 0,8 Hesselbach 2 eckig 4,0 Wassergehalt in Mass-%, bezogen auf Trockenmasse Sediment Filtertiefe, obere 60 cm Kapillarzone, untere 15 cm 1 Probenahme 18.04.2003 2 Probenahme 09.04.2010 80,4 4,4 15,1 108,5 8,3 10,9 6
Mineralisierung der organischen Substanz des humosen Filtersandes Düll (3,0 % Humus) im 4-jährigen Filterbetrieb am Beispiel des Phosphors nach Nadler/Meißner (2007), Lambert (2007) Betriebsjahre 1 2 3 4 Zulauf in mgp/l 0,21 0,13 0,12 0,32 Ablauf in mgp/l 1,05 0,30 0,21 0,21 7
Stickstoff-Düngefenster beim RBF Halensee im 2.Vegetationsjahr, 28.07.2007 20.jpg 28.07.2007 8
Bei schwachlastigen, carbonatreichen Filtersubstraten kann es bei noch sedimentfreiem Filter zu vorübergehendem Eisenmangel der Schilfvegetation kommen RBF Monheim, 16.06.2007, links Schilfblatt ohne, rechts Schilfblatt mit Eisenmangel 9
Vergleich der Wurzelausbildung bei Schilf RBF Bepflanzung Beprobung Alter bei Beprobung in Jahren Gesamtmasse in kg TM/m² Tiefe in cm 0-5 5-30 30-55 55-80 80-100 Sediment Filtersubstrat 100-125 Dränkies Substratdominiert Sedimentdominiert Adlershof Biesdorf 5/04 8/04 8/08 8/08 4 4 3,77 1,40 Unterirdische Schilfverteilung in % 6,4 68,8 64,2 15,6 17,4 6,4 5,1 4,6 3,6 1,5 3,3 3,1 10
Besonderheiten des Filtersubstrates Calbonex Geringer substratbürtiger Feinpartikelaustrag trotz T+U = 4%, fs/gs = 4 Hohe Frostbeständigkeit Wurzelverträglichkeit Carbonatgehalt, CaCO 3 = 81 % 11
Säulenversuche zum Feinpartikelaustrag von Carbonatbrechsanden bei Salzlast 12/09 Filtersubstrat Säulenhöhe in dm Säulenmasse in g T+U in % T+U in g Dränablauf in mg AFS/l Dränaustrag in % Calbonex 2 848 4,9 41,5 < 5,0 < 0,04 Filtersubstrat M 2 848 9,7 82,2 3869 15,1 Korngrößenverteilung T+U fs ms gs fg CaCO 3 in % Calbonex 4,9 5,9 29,9 59,2 0,1 81,0 Filtersubstrat M 9,7 7,3 34,3 41,5 7,2 57,4 Beschickung 1-4: Zulauf-L f = 4717 µs/cm, Dotierung: 886 mg Na/l Beschickung 5-16: Zulauf-L f = 1,7 µs/cm, Dionat 12
Zinkrückhalt während/außerhalb Salzsaison an der Versuchsanlage Augsburg für Straßenabflüsse Filtermächtigkeit in cm Zeitraum Lechsand 0/4 50 2001 2005 Calbonex 15 2009 2010 Quartal 1 3 1 3 Zulauf-Na-Gehalte in mg/l 1623 3,1 2100 3,0 Ablauf-Zn-Gehalte in µg/l 12,2 6,4 30,0 15,0 13
Vergleich der Zinkgehalte von einem carbonatfreien und carbonathaltigen Filtersubstrat aus Sand Säulenbeschickung 33 29 Zulauf Na in mg/l Zn in µg/l Zn-Ablauf in µg/l Calbonex, 81,0% CaCO 3 Rhiem, 0,0% CaCO 3 Zn-Belastung bei Beschickung 29: 41,9 g Zn/m² Säulenhöhe: 75 cm 1,7 2026 1,0 3527 598 2411 3,0 4539 14
RBF Hesselbach, zulaufnahes Profil Durchwurzelung von Filteroberfläche (links) und Filterbasis (rechts), 09.04.2010 15
RBF Hesselbach, zulaufnahes Profil, Zinkgehalte nach 2 Betriebsjahren, 09.04.2010 Tiefe in cm 0-5 5-10 10-20 20-40 40-60 60-75 75-105 Sediment Filtersubstrat Dränsplitt Zn in mg/kg 565 1 17,6 14,2 13,2 13,0 14,2 10,3 1 Umgerechnet auf reines Sediment 16
RBF Hesselbach, zulaufnahes Profil Oberflächennahes Zinkdepot nach 2 Betriebsjahren, 09.04.2010 Tiefe Zn in cm in g/m² in % 0-5 8,50 95,3 5-10 0,27 3,0 10-20 0,15 1,7 20-40 0,00 0,0 Σ 0-40 8,92 100 17
Freier Dränablauf des Mischwasser RBF Hesselbach, 09.04.2010 Dränablaufkonzentration: 5 µg Zn/ l 18