Funktionskontrolle von bepflanzten und unbepflanzten Bodenfiltern ...

Die Auswahl erfolgte nach den Ergebnissen der Eigensiebung (Korngrößenverteilung nach DIN
18123), aus denen der kf-Wert rechnerisch bestimmt wurde. An den Kalkgehalt wurde keine
Anforderung gestellt.
In der Bodenfilteranlage Halenreie wird der Sand als Basismaterial eingesetzt, der durch
Zuschlagstoffe (Kompost, Silikatkolloid) in seiner Adsorptionsleistung gezielt verbessert wird.
Die Körnung des eingebauten Filtersands entspricht einem gewaschenen Feinsand ohne
Feinanteile. Aus Tab. 3 und Abb. 3 ist ersichtlich, dass das Körnungsband innerhalb der drei
Sandfraktionen [mS, gs, fs’ (stark)] liegt. Granulometrisch überwiegen Mittelsande (40,9%) und
Grobsand (34,5%). Feinsand oder Schluff (0,4 M-% Kornanteil < 0,063 mm) sind durch die
Bergung (Nassbaggerung) bereits effektiv abgetrennt, so dass die Gefahr äußerer Kolmation
gering ist. Das Fehlen des Feinsandanteil und die steile Körnungslinie U (d60/d10 = 2,5) bewirken
eine hydraulische Durchlässigkeit bei homogener Durchströmung.
Das Einbaumaterial zeigt ein Einzelkorngefüge. Dieses ist strukturstabil und zeigt selbst bei
Austrocknung keine Schrumpfrisse, die durch Makroporenfluß das Risiko einer schnellen
Tiefenverlagerung partikulär gebundener Schadstoffe bergen. Das wirkt sich auch positiv auf
die Entfernung von Keimen und Bakterien aus [LFU, 2002].
Die vorhandenen Grobsand- und Feinkiesanteile (4% Bodenskelett) gewährleisten auch bei
höherem Partikeleintrag eine anhaltende Entwässerungseigenschaft und eine ausreichende
Durchlüftung des Bodens.
Eng verbunden mit den Kornfraktionen ist das Porenvolumen. Dieses beträgt 50,1% (Tab. 4)
und befindet sich damit im oberen Bereich der für Sande angegebenen Spannweite (Tab. 5).
Der hohe Porenanteil bedeutet eine hohe Wasserzügigkeit und bewirkt eine gute Durchlüftung
der Filtermatrix.
Tab. 5: Porenvolumen verschiedener Korngrößen [SCHEFFER / SCHACHTSCHABEL, 1992]
Porenvolumen (%) Anteil Grobporen (%)
Sand 0,063 - 2 mm 42 ± 7 30 ± 10
Schluff 45 ± 8 15 ± 10
Ton < 0,002 53 ± 8 8 ± 5
Der wirksame Durchmesser (d10) ist 0,22 mm (Korngröße mit einem Massendurchgang von 10
%), der mittlere Durchmesser (d50) ist 0,46 mm, d.h. der Sand ist gegenüber dem
ursprünglichen Filtersubstrat Seg. I (d10: 0,19 mm) etwas durchlässiger, entspricht aber bei d10
dem Material des Seg II.
Die Kornverteilungskurve des neu eingebauten Filtersands hat einen Ungleichförmigkeitsgrad U
(d60/d10) = 2,5, d.h. eine steile Körnungslinie mit homogener Durchströmung und günstigen
mechanischen Filterfunktionen [BLU, 2008B].
Der gemessene pH-Bereich des eingebauten Sandes (pHH2O: 7,3) (a1) ist günstig für den
Schwermetallrückhalt und mikrobiologische Bodenaktivität.
Der Sand weist einen organischen Kohlenstoff-Gehalt (Corg) von 0,7 Gew.-% auf, wie es
natürlichen Sandsedimenten entspricht. Der geringe Gehalt an organischer Substanz verringert
die mögliche Schadstoffsorption der sandigen Filtermatrix und bedingt zudem eine geringe
Wasserspeicherung (max. WK: 7,3% TS).
Der Carbonatgehalt von 4 – 7 Gew.-% (c 3.3) liegt geringfügig unter dem für Bodenfilter
anzustrebenden CaCO3-Gehalt von 10 – 15 Gew.-% [MUNLV, 2003]. Der Carbonatgehalt
spiegelt sich im schwach alkalischen pH-Wert des Sands wider (s.o.). Dem CaCO3 sind zwei
Funktionen zuzuschreiben: die pH-Stabilisierung und die carbonatische Schwermetallfixierung
[BLU, 2008B]. Der pH-Stabilisierung kommt dabei eine Schlüsselrolle zu, da der Carbonatvorrat
des eingebauten Sands langfristig das Schwermetalldepot immobilisiert. Carbonathaltige Sande
mit pH-Werten über 7 erzielen neben dem CSB-Abbau auch eine gute Nitrifikation und puffern
gleichzeitig die bei der Nitrifikation gebildeten biogenen Säuren ab.
4