Dissertation Hasselbach TU-KL 2013.pdf - KLUEDO - Universität ...

Diese Ablagerungen (Sekundärfilter) hatten gemäß der Ergebnisse vorgenanntermehrjähriger Versuche eine positive Auswirkung auf die Reinigungsleistung (EVS 2006;Drescher, Hasselbach, Rampendahl 2007).Raumfiltration beruht nicht unbedingt auf einer reinen Siebwirkung, sondern auch aufAdsorptionsprozessen und bei Biokolloiden auf elektrostatischer Anziehung (Coulomb’scheKräfte) und van-der-Wals-Kräften (Matthess et al. 1991). Biokolloide wie Bakterien undViren werden in Bodenfiltern jedoch nicht vollständig durch eine mechanische Filtrationzurückgehalten, da sie häufig deutlich kleinere Durchmesser als die Porenkanäle von Bödenaufweisen. Der Rückhalt von Biokolloiden in bewachsenen Bodenfiltern erfolgt zumindestzum Teil durch eine auf den vorgenannten Prozessen basierenden physiko-chemischeRaumfiltration (Logan et al. 2001, Waldhoff 2008).2.2.2 SorptionAls Sorption werden die Prozesse bezeichnet, bei denen physikalische und chemische Reaktionenzur Anlagerung oder zur Ablösung gelöster oder gasförmiger Ionen oder Molekülean der Oberfläche von festen Phasen in der Bodenmatrix führen. Im Zusammenhang mit derAbwasserreinigung in bewachsenen Bodenfiltern versteht man unter Adsorption eineAnlagerung der im zu reinigenden Abwasser gelösten Stoffe an der inneren Oberfläche desBodenfilters, während die Abgabe dieser Stoffe an die Wasserphase als Desorptionbezeichnet wird. Als Sorbent wird der an diesen Prozessen beteiligte feste Stoff bezeichnet,als Sorptiv die gelöste sorbierbare Substanz und als Sorbat das adsorbierte Material (Blumeet al. 2010).Eine wesentliche Art des Sorptionsprozesses in der Abwasserreinigung ist derIonenaustausch. Dabei werden geladene Ionen durch elektrostatische Kräfte vonentgegengesetzt geladenen Oberflächen angezogen (Adsorption) und andere Ionenfreigesetzt (Desorption).Da Bodenpartikel in der Regel negativ geladene Oberflächen aufweisen, spielt beiBodenfiltern vor allem der Kationenaustasch eine wichtige Rolle. Er wird charakterisiertdurch die effektive Kationenaustauschkapazität (KAKeff). Sie entspricht der Summe auspermanenter und variabler negativer Ladung eines Filtersubstrats. Ein reiner Sand z. B. weisteine geringe Kationenaustauschkapazität auf (≈ 1 cmolc/kg). Maßgeblich beeinflusst wird dieeffektive Kationenaustauschkapazität durch den Gehalt an Ton und humifizierterorganischer Substanz und durch den pH-Wert. Stark humifizierter Torf weist z. B. eineKAKeff > 200 cmolc/kg auf (Blume et al. 2010).Die vorstehend genannten Bodeneigenschaften beeinflussen unter anderem die Eignungeines Filtersubstrats zur Adsorption von in Form von Kationen vorliegendenAbwasserinhaltsstoffen wie NH4 + . Aufgrund der negativen Auswirkungen von Ammoniuminsbesondere auf abflussschwache Gewässer ist dessen Elimination in derAbwasserreinigung aus gewässerökologsicher Sicht von besonderer Bedeutung.Adsorptionsprozesse können auch die Vorraussetzung für den mikrobiellen Abbau von gelöstenAbwasserinhaltsstoffen sein, da durch die Adsorptionsreaktion die gelösten Abwasserinhaltsstoffean der Bodenmatrix festgehalten und im Anschluss biologisch abgebautwerden können. Beispielsweise ist der Rückhalt von Ammoniumkationen im Filterkörpereine wichtige Voraussetzung für den biologischen Abbau von Ammonium (siehe Kapitel2.2.3.3.2). Daher kann die Kationenaustauschkapazität ein für die Bewertung der Eignung- 6 -