Webcontent-Anzeige

So filtern wir

Seit Frühjahr 2017 arbeitet unsere Filteranlage, zwischen April und Mitte Dezember im Kupfergraben direkt vor dem Wehr am Flussbad-Garten.

Aufbau Überblick

Aufsichtsplan der Testfilteranlage im Finowmaßkahn Hans-Wilhelm: am linken Bildrand ist der Bug des Schiffs, Zeichnung cc AKUT Umweltschutz 2016

In der Anlage sind insgesamt fünf Becken installiert, in denen wir parallele Untersuchungen vornehmen. Der parallele Betrieb erlaubt uns einen direkten Vergleich der Wirksamkeit der unterschiedlich bestückten Filter.

Der grundsätzliche Aufbau der drei so genannten Festbettfilter ist gleich (von unten nach oben: 50 cm Drainage Ebene, Sperrschicht, 100 cm Filtergranulat, 50 cm Überdeckung durch Wasser). In den drei atwa 11 m3 großen Becken sind zusätzlich je ein Schacht eingebaut, der den direkten Zugang zur Drainageebende unter dem Filtermaterial erlaubt. Der Unterschied zwischen den Filterbecken liegt in der Verwendung des jeweiligen Filtermaterials, der steuerbaren Durchflussmenge sowie der Durchflussrichtung. In Filter 1 und 2 (am Bug des Kahns) besteht das Filtergranulat aus Blähton bzw. Lavagestein, in Filter 3 (am Heck des Kahns) Kies der Körnung 4-8.

Durch das mit ca 80 m3 größte Becken der Anlage fließt das gereinigte Wasser eines Filters. Wir simulieren hier den Schwimmbereich, in dem auch später das gesamte Wasservolumen einmal täglich ausgetauscht werden soll. Das Becken ist in Längsrichtung geteilt, sodass das Wasser die Gesamtlänge des Beckes hin- und zurückfließen muss.

Das mit 8 m3 kleinste und mit Gitterrosten abgedeckte Becken ist der so genannte Muschelreaktor, ein experimenteller Filter, in dem mehrere hunderttausend Dreikantmuscheln Grobstoffe aus dem Wasser herausfiltern.

Untersuchungen

Probeentnahme auf dem Testfilter: aus jeder Messstelle werden mehrere Proben für die Analyse der verschiedenen Parameter entnommen und gesammelt ins Labor transportiert. Foto: cc Dawin Meckel, OSTKREUZ 2018

Zwischen April und Oktober entnehmen wir einmal wöchentlich aus allen Becken und dem Spreekanal Wasserproben, die vor Ort auf physikalische Parameter und im Labor auf Keimbelastung untersucht werden. Darüber hinaus erfasst die Anlage über eingebaute Sensoren permanent Wassertemperaturen, Durchflussmengen, Leitfähigkeit, Trübung, Chlorophyll- und Sauerstoffgehalt und sendet die Daten im Viertelstundentakt in eine von uns aufgesetzte Datenbank. Dort werden auch alle im Labor ausgewerteten Parameter eingetragen, sodass wir ein fortlaufendes Gesamtbild der Wassergüte und der Filterwirkungen erhalten.

Zur Untersuchung von extremen Belastungen der Spree nach Überlaufereignissen aus der Kanalisation (z.B. Bei Starkregen) stehen drei automatische Probenehmer auf der Anlage, die in sehr kurzen Abständen Mischproben an verschiedenen Stellen der Anlage entnehmen, speichern und kühlen, sodass wir sie gesammelt im Labor untersuchen können. Durch die Zusammenarbeit mit den Berliner Wasserbetrieben erhalten wir ein automatisches Signal, sobald an den großen Überlaufstellen im Oberlauf der Spree Abschläge erfasst werden. Je nach Fließgeschwindigkeit der Spree haben wir dann wenige Minuten bis einige Stunden Zeit, die Probenehmer zu aktivieren.

Auswertungsergebnisse

Screenshot der gesammelten Testfilterdaten

Die regelmäßige Beprobung zeigt, dass die Filterbecken im Mittel eine Reduktion der Keimbelastung in Höhe einer Zehnerpotenz erreichen. Die Spree und der Spreekanal sind in der Regel sauber, nach Starkregen und Kanalisationsüberläufen jedoch so verschmutzt, dass die genannte Reduktion der Keimbelastung Auswirkungen auf die Belastung im Frischwasserbecken haben. 

Seit Inbetriebnahme der Anlage im Frühjahr 2017 gab es nur ein relevantes Überlaufereignis: beim Starkregen am 12. und 13.07. 2018. Während der Nacht und des gesamten Morgens sind ca 14.000 m3 ungeklärte Abwässer oberhalb des Projektgebiets in die Spree geflossen. Die Fließgeschwindigkeit der Spree war in diesem Zeitraum sehr hoch, sodass die Schmutzfracht schnell durch den Kanal durchgespült wurde. 

Die Auswertung der ersten 2 Betriebssaisons haben wir in einem Bericht zusammengefasst, der unter diesem Link einsehbar ist.

Weitere Ergebnisse

In der Testanlage untersuchen wir einerseits die Filtrationswirkungen in Zusammenhang mit der jeweiligen Gewässergüte, andererseits auch den grundsätzlichen Aufbau und die Betriebsweise der Filter, um Rückschlüsse auf den späteren Projektfilter ziehen zu können. Dies hilft in einem erheblichen Umfang, spätere Fehlinvestitionen zu vermeiden.

Der Aufbau der Anlage basierte auf der Filterkonzeption, die im Rahmen der so genannten Lottostudie erstellt wurde. Darin wird der Filter als Vertikalfilter ausgebildet, in dem das Wasser oberhalb der Filterschicht einströmt und vertikal durch sie hindurchfließt. Unterhalb des Filters befindet sich eine Drainnageebene, in der das gefilterte Wasser gesammelt wird und von dort in den Schwimmbereich abfließt.

Diese Bauart erfordert, dass das Wasser oberhalb des Filters angestaut wird, damit es nicht ungereinigt in den Schwimmbereich fließen kann. In der Testanlage simulieren wir das, indem wir Wasser aus dem Kanal in die Becken pumpen und über einen Schacht aus der Drainnageebene herauspumpen. Mit den Pumpen önnen wir zudem unterschiedliche Durchflussmengen einstellen.

Ein Ergebnis der ersten beiden Jahre war, dass durch diese Bauart alle Fremdeinträge, die in das Filterbecken kommen (z.B. Oberflächenmüll, Wasserlinsen, etc.), dort gefangen bleiben und manuell entnommen werden müssen, da sie über keinen natürlichen Abfluss entweichen können. Insbesondere die Wasserlinsen (im Volksmund "Entengrütze") erfreut sich dadurch ein enormes Wachstum an der Wasseroberfläche, sodass bereits nach kurzer Zeit kein Sonnenlicht mehr auf die Filterschicht scheint und die Biozönose dadurch gehindert wird. Darüber hinaus verstopfen die im Laufe der Zeit absterbenden Pflanzenreste der Wasserlinse, die Poren der Filterpackung, sodass der hydraulische Druck des Filters zu groß wird.

Wir haben daher derzeit bei einen der drei Filterbecken die Fließrichtung umgekehrt, d.h. wir pumpen das Flusswasser in die Drainnageebene und filtern so von unten nach oben. Das gereinigte Wasser wird dann über einen künstlichen Überlauf aus dem Filterbecken abgepumpt. Dadurch wird die Wasseroberfläche konstant von kleinen Fremdeinträgern frei gehalten. Die Filtrationswirkung sollte dadurch keinen Unterschied zur Ursprungsbauweise zeigen - das testen wir nun.