Eine Technik zur rechnergesteuerten und ökologisch verträglichen Entfernung von Sedimenten aus Gewässern.
Eine der wesentlichsten Ursachen für eine schlechte Wasserbeschaffenheit ist die Ansammlung von Sedimenten mit hohem
organischen Anteil und gegebenenfalls Schadstoffeinlagerungen. Die Rücklösung von Nährstoffen und Schadstoffen aus den
Sedimenten führt häufig zum Erfordernis einer Nutzungsbeschränkung des Gewässers, im Einzelfall gar zur Aufgabe.
Die Entfernung der Sedimente und des darin akkumulierten Nährstoffpools, eine in der Seenrestaurierung häufig ange-
wandte Technologie, eignet sich gut und immer dann, wenn schnell und wirkungs-
voll die Freiwasserzone zu vergrößern und Nährstoffe
nachhaltig aus dem Gewässer zu entfernen sind. So können auch weitgehend verlandete Teiche und Seen wieder renaturiert werden.
Bislang bekannte Techniken sind einerseits die Trockenent-
schlammung mit Schiebeschild oder Greifer in trockengefallenen
flachen Gewässern und andererseits der Einsatz von Greifern, verschiedenen Schwimmbaggern oder Saugspülbaggern im Unterwasserbetrieb.
Diese Technik ist im Allgemeinen groß, schwer und starr sowie teuer. Sie ist in sensiblen Bereichen z.B. zur Entnahme
ausgewählter Sediment-Felder und -Schich-
ten kaum einsetzbar.
Eine Technik für eine Zweikomponentenflockung in großen Gewässern.
Zur Verbesserung der Wasserbeschaffenheit und Verhinderung von Algenmassenentwicklungen in eutrophen oder polytrophen
Gewässern ist die Eliminierung der gelösten und partikulär gebundenen Nährstoffe aus dem Freiwasserraum erforderlich.
Das kann durch die Unterbindung des Inputes von Nährstoffen durch Sanierung des Einzugsgebiets, durch Sedimententfernung
durch Unterbindung der Rücklösung von Nährstoffen aus dem Sediment oder durch Fällen/Flocken der Nährstoffe aus der Freiwasserzone geschehen.
Bisher wurde vor allem aus ausbringungstechnischen Gründen meist nur ein Fällungsmittel zum Einsatz gebracht. Bevorzugt
sind dabei Eisen-III-chlorid, Eisen-III-sulfat und Aluminiumsulfat, vereinzelt wurde auch Polyaluminiumchlorid eingesetzt.
Durch das Einbringen von zwei Komponenten (Flockungs- und Flockungshilfsmittel) können bei geringeren Dosen teilweise
erheblich bessere Effekte erreicht werden. Mit dieser Zielstellung wurde auf der Grundlage eines Weltpatentes zum
Verfahren der O'Clear®-Behandlung der O'CLEAROMAT® entwickelt und 1998 zum Patent angemeldet.
Mit dem O'CLEAROMATEN® können 2 unterschiedliche Chemikalien in einem zeitlichen Abstand von 0,5 - 1,5 Minuten so in die
Freiwasserzone eingearbeitet werden, dass sie miteinander große Flocken bilden. Das Gerät ist so konstruiert, dass es
eine flächen- und volumenbezogene Dosierung mit einer Dosiergenauigkeit von ca. 85 - 90 % ausführen kann.
O'Clearomat®Bei dem O'Clear®-Verfahren werden ein mit speziellen Methoden aufgemahlener Coccolithenkalk und ein
Polyaluminiumhydroxychlorid in vorhydrolisierter Form nacheinander in das Gewässer eingebracht und unter Energieeintrag
miteinander vermischt. Zwischen diesen beiden Komponenten kommt es zur Bildung großer Flocken, an denen auf ihrem Sinkweg
Phosphate, Algen und Spurenelemente adsorbiert, zur Sedimentation gebracht und somit dem Wasserkörper entzogen werden.
Dies führt zu einer Nährstoff- und Biomasseelimination, was sich zunächst in einer Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit der Freiwasserzone zeigt.
In der Folge verschiebt sich aufgrund des veränderten N/P - Verhältnisses das Artenspektrum des Phytoplanktons.
Unerwünschte Blaualgen (Mikrocystis) können so wirkungsvoll unterdrückt werden.
Langfristig wird auf diese Weise die Grundlage für eine Makrophytenbesiedlung sowie eine größere Artenvielfalt
im Gewässer geschaffen. Die abgesunkenen Flocken bilden auf der Sedimentoberfläche eine gasdurchlässige Membran.
Das Kalk- Kohlensäure- Gleichgewicht wird durch dieses Verfahren nicht beansprucht, sondern es kommt mit Hilfe der
puffernden Eigenschaften des Coccolithenkalks auch an der Sediment- Wasser- Kontaktzone zu einer Stabilisierung
des pH - Wertes im neutralen Milieu.
Ein wesentliches Problem bei der Ermittlung des Restaurierungsbedarfes von Gewässern über die Planung der erforderlichen
Restaurierungsmaßnahmen bis hin zur Durchführung der Restaurierung besteht in der bedarfsgerechten und reproduzierbaren
Erfassung stark belasteter Bereiche des Gewässers sowohl in der Freiwasserzone wie für die Sedimente nach Tiefe und
flächenmäßiger Einordnung. Ein entsprechendes Vermessungssystem muss jeden Punkt auf dem Gewässer reproduzierbar
erfassen und PC-gerecht aufbereiten, so dass alle Arbeiten nach einer einmal erfolgten Vermessung über PC gesteuert werden können.
Unser Vermessungssystem basiert auf einer zielverfolgenden Totalstation Geodimeter 4400. In Verbindung mit der von der Gsan®
entwickelten Hard- und Softwareanpassung, können in Gewännen cm-genau und koordinatenecht die Lageverteilung und die Mächtigkeit der Sedimente erfasst werden.
Das System wird für die Vorvermessung, zur Kontrolle und Steuerung der Sedimententnahme oder der Dosierung von Chemikalien bzw.
zur Nachvermessung bei der Sedimententnahme seit Jahren erfolgreich eingesetzt.
Unsere Technik für die Kalkdosierung auf großen Gewässerflächen.
Die Kalkung von Gewässern ist ein sehr altes, vor allem in der Fischwirtschaft häufig angewandtes Verfahren. Dabei werden
verschiedene Kalkarten mit oder ohne Beimengungen eingesetzt. ( Branntkalk, kohlensaurer Kalk, Löschkalk, Kalkstickstoff,
Mischkalke, Kalkmergel ). Die Kalkung dient der pH-Wertregulierung, der Stabilisierung von Sauerstoff und Kohlendioxidkonzentrationen
auf normalem Niveau und unterstützt den Abbau organischer Substanz. Im Allgemeinen erfolgt die Kalkung in abgelassenem Zustand der
Teiche oder in größeren Gewässern mittels angepasster Technik, z.B. Schlitzboote, auf Boote montierte Düngerstreuer u.ä. Diese Technik
ist vor allem für größere Gewässer und für eine genaue Dosierung ungeeignet.
Die Entwicklung ( 1996 ) des CALCOMATEN war ursprünglich an eine Verfahrensentwicklung gekoppelt, die das Ziel hatte,
aufgemahlenen Coccolithenkalk als Aufwuchsträger in die Sedimente einzubringen, um dort eine Aktivierung des biologischen
Abbaus der organischen Bestandteile der Sedimente zu initiieren. In diesem Zusammenhang war es von besonderer Bedeutung,
eine genaue flächenbezogene Dosierung realisieren zu können.
Der CALCOMAT® ist ein auf Schwimmponton montiertes Dosiergerät für pulverförmige und Granulat artige Stoffe mit einer Dosierbreite von
4 m. Das Gerät wird auf der Grundlage des GEOBATH®-Vermessungssystems gesteuert und erreicht dadurch eine Dosiergenauigkeit von ca.
90 % bezogen auf die Oberfläche des Gewässerbodens.
Coccolithenkalk ist ein fossiles Kalziumkarbonat, welches von marinen Phytoplanktern durch biogene Entkalkung des Wasserkörpers
gebildet wurde. Dieses Produkt wird mit Hilfe eines speziellen Mahlverfahrens derart aufbereitet, daß die spezifisch strukturierte
große Oberfläche der Coccolithenschalen ( Außenhüllen der Algen ) erhalten bleibt. Während des Sedimentationsvorganges, der
aufgrund der geringen Partikelgröße mehrere Tage dauert, werden in der Freiwasserzone einerseits Phosphate adsorbiert, andererseits
das Algenwachstum durch Lichtlimitation begrenzt.
Im Abschluss des Sedimentationsvorganges werden der oberen Sedimentschicht "natürliche Aufwuchsträger" zur Verfügung gestellt,
die Nitrifikanten und heterotrophen Bakterien optimale Milieubedingungen bieten. Durch diese erhöhte Konzentration von
Mikroorganismen wird die Abbauleistung deutlich intensiviert, dadurch erhöht sich der Mineralisationsgrad, verringert sich
das Sedimentvolumen und verbessert sich die Entwässerbarkeit der Sedimente. Nach dem Abbau der organischen Sedimentbestandteile
kommt es zu einer deutlichen Verringerung der Sauerstoffzehrung an der Sedimentoberfläche und die Rücklösung von Nährstoffen aus
den Sedimenten wird unterbunden. Damit verbessert sich die Wasserbe-
schaffenheit des Gewässers deutlich.
SEDIMENTBEHANDLUNG MIT COCCOLITHENKALK
Coccolithenkalk (Bio F®) ist ein fossiles CaCO3 (Außenhüllen mariner Phytoplankter) mit einer spezifisch strukturierten
großen Oberfläche (8.800 ± 200 m²/g; Partikelzahl: 88 Mrd. Partikel/g; Kornverteilung: 99,6 % < 1000 µm, 99,4 < 500 µm, 98,9 % < 180 µm, 91 % < 100 µm, 84 % < 60 mm)
Die Applikation kann in trockener oder vorhydrolisierter Form erfolgen; der Sedimentationsvorgang der Trockenausbringung ist schneller abgeschlossen.
Beim Einbringen in vorhydrolisierter Form erfolgt während der Sedimentation eine P-Adsorption; Das Algenwachstum wird infolge Lichtlimmitation gehemmt.
Mit den sedimentierten BioF®-Partikeln wird die vorhandene Sedimentschicht abgedeckt und natürliche Aufwuchsträger für Mikroorganismen zur
Verfügung gestellt.
Auf Grund der höheren Organismendichte sowie der infolge CaCO3-Einfluß begünstigten Milieubedingungen kann eine deutliche Intensivierung der natürlichen biologischen Mineralisierung beobachtet
werden. Darüber hinaus kann beobachtet werden, dass sich insbesondere an der Sedimentoberfläche eine höhere Populationsdichte an Zooplankton einstellt.
Entfernen von Phosphor und Algenbiomasse aus der Freiwasserzone sowie Festlegung von Phosphor im Sediment
Phosphor und Algenbiomasse wird mittels einer Zweikomponentenflockung - O'Clear® ausgeflockt und auf dem Sediment festgelegt.
Die Produktkombination O'Clear ist ein weltweit geschütztes chemisches Verfahrenspatent und bietet folgende Vorteile:
Zuverlässige Flockung auch bei niedrigen Temperaturen
Das Kalk - Kohlensäure - Gleichgewicht wird nicht beansprucht; wird insbesondere bei weichem Wasser stabilisiert
Flockung und Phosphatfestlegung unabhängig von den Redoxverhältnissen, d.h. Phosphate werden nicht rückgelöst
Die sedimentierten Flocken stabilisieren und verbessern die Redoxverhältnisse an der Sedimentoberfläche; die Mineralisierung
organischer Substanz wird intensiviert. Zooplankton, Benthos und Fische werden nicht geschädigt
Das speziell für die Ausbringung von O'Clear patentierte Verfahren/Anlage
(O'CLEAROMAT®) ist modulartig konstruiert und erlaubt die Anpassung an beliebige Gewässerstrukturen. Darüber hinaus können mit
diesem Dosiersystem auch andere für die Gewässerrestaurierung geeignete feste und flüssige Präparate ausgebracht werden
Phosphatfestlegung sowie Intensivierung der biologischen Abbauprozesse im Sediment durch Einsatz von fossilem Coccolithenkalk;
Ausbringung erfolgt trocken (CALCOMAT®) oder hydrolisiert (O'CLEAROMAT®)
(Detection of Sediment-Layers and Properties)
Ein wesentliches Problem bei der Ermittlung des Restaurierungsbedarfes von Gewässern über die Planung der erforderlichen
Restaurierungsmaßnahmen bis hin zur Durchführung der Restaurierung besteht in der bedarfsgerechten und reproduzierbaren
Erfassung stark belasteter Bereiche des Gewässers sowohl in der Freiwasserzone wie für die Sedimente nach Tiefe und
flächenmäßiger Einordnung. Ein entsprechendes Vermessungssystem muss jeden Punkt auf dem Gewässer reproduzierbar erfassen
und PC-gerecht aufbereiten, so dass alle Arbeiten nach einer einmal erfolgten Vermessung über PC gesteuert werden können.
Über einen unserer Kooperationspartner kann darüber hinaus das DSLP® - Echolotverfahren (Detection of Sediment-Layers and Properties)
angeboten werden. Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine Revolutionierung der bisher für die Gewässervermessung eingesetzten
Echolote. Mit dem DSLP® besteht die Möglichkeit, die Sediment-Wasser-Grenzschicht zentimetergenau, die Sedimentschichtung hochauflösend
(< 3cm-Schichten sowie im Wasserkörper schwebende hochkonzentrierte Suspensionen (bis < 100 mg/l) zu detektieren.)
Mit der Integration dieses Verfahrens können besonders kritische, d.h. vor allem nährstoffreicherstoffreiche Faulschlammsedimente
flächenendecken diagnostiziert und selektiv aus dem Gewässer entfernt werden. Darüber hinaus besteht z.B. die Möglichkeit, für die
In-situ - Konditionierung zur Anwendung kommenden Wirksubstanzen effektiver zu platzieren.
Entfernen der Sedimente mittels bodengängigem Unterwasser-Saugsystem SANIEROMAT®
Der Sedimentabtrag erfolgt flächenhaft (!) in Schichten von jeweils 3 bis 5 cm; die Entnahme erfolgt PC-gesteuert auf Basis vorvermessenen Sedimentprofils und
kann in Höhe und Fläche selektiv entsprechend jeweiliger Zielstellung vorgenommen werden; online-Kontrolle des aktuellen Standes der Sedimententnahme.
Sedimente werden nicht aufgewirbelt, d.h. der Sauerstoffhaushalt des Gewässers wird nicht beeinträchtigt; ökologisch sensible Uferbereiche werden verschont, und dies bei einer mögliche Arbeits - Wassertiefe: < 0,5 m bis > 15 m
Es ist eine direkte Förderung der Sedimente vom Unterwassersauger über 300 bis 500 m; mit Zwischenpumpstation über mehrere Kilometer umsetzbar.
Der Feststoffgehalt der zu hebenden Sedimente kann < 1 % bis > 35 % (liegende Jung- und Altsedimente) betragen.
Die Trockensubstanz des abgesaugten Sediment-Wasser-Gemisches < 1% bis > 12 % (die Trockensubstanz des Förderstroms ist regulierbar; d.h. Minimierung Spülwasserbedarf und optimierte Anpassung an nachfolgende Entwässerungs-
technik)
Auf Grund elektromotorischen Antriebs kommt es lediglich zu einer sehr geringen Lärmbelästigung, wodurch ein 24 - Stundenbetrieb möglich wird.
Weitere Einsatzgebiete des SANIEROMAT® sind z.B. :
Die Entschlammung von industriell genutzten Absetzbecken, z.B. Grubenwasser-
aufbereitung Bergbau, Kläranlagen, sowie das Entfernen von Schluffablagerungen aus Unterwasserbaustellen, beispielsweise das Glätten der Grubensohle.