Diploma Thesis

Leistungsfähigkeit von Sandfiltern zur Phosphatelimination aus Abwasser

Mirjam Merz (01/2004)

Niederschlagsbedingte Einleitungen in die Gewässer aus Misch- und Trennsystemen werden derzeit, außer durch Absetzwirkung, in der Regel nicht behandelt. Zur weiteren Behandlung dieses abgeschlagenen Misch- bzw. Regenwassers eignen sich in besonderer Weise Retentionsbodenfilter. In diesen Bodenfiltern kommen hauptsächlich Natursande als Filtermedien zum Einsatz. Ziel der vorliegenden Arbeit war es Filtersubstrate zu identifizieren, die sich zur Phosphatelimination in Bodenfiltern bei der Mischwasserbehandlung eignen. Hierzu wurden in Säulenversuchen neben Natursanden auch Brechsande, Sandgemische und Mischungen aus einem Trägersubstrat mit technischen und natürlichen Zuschlagstoffen auf ihre Fähigkeit Phosphat festzulegen, untersucht. Bei der Beschickung mit verdünntem Abwasser, das in seiner Zusammensetzung Mischwasser entsprach, wurde festgestellt, dass sich nur wenige der 31 untersuchten Substrate zur Phosphatelimination eignen. Gute Reinigungsleistungen konnten besonders mit dem Natursand Wal und dem Brechsand Eco erzielt werden. Aus der Gruppe der Sandgemische zeichnete sich das Substrat Mün durch hohe P-Festlegung aus. Während durch Beimischung von natürlichen Zuschlagstoffen zum Trägersubstrat keine ausreichende Phosphatfestlegung erzielt werden konnte, wurde von Gemischen aus Eisenhydroxidschlaken und Trägersubstrat (Fri, Heg, Geh) nahezu alles im Abwasser enthaltenen Phosphat zurückgehalten. Ein Vergleich der Reinigungsleistung der einzelnen Substrate mit ihrer Korngrößenverteilung zeigte, dass ein relativ hoher Anteil an Feinpartikeln zwar förderlich für die P-Festlegung in den Säulen ist, die unterschiedlichen Reinigungsvermögen der untersuchten Substrate jedoch nicht durch ihre Textur erklärt werden können, sondern vielmehr in ihrer qualitativen Zusammensetzungen begründet sind. Die Substrate, die hohe P-Rückhaltung zeigten, konnten in zwei Gruppen eingeteilt werden, die Sande der ersten Gruppe zeichneten sich durch eine verhältnismäßig hohe Kationenaustauschkapazität aus (Wal und Eco), während die der zweiten Gruppe einen hohen Feox- bzw. Alox-Gehalt aufwiesen (Mün, Fri und Geh). Dies und Ergebnisse aus Beschickungsversuchen mit künstlich hergestelltem Abwassersurrogat deuteten darauf hin, dass bei den unterschiedlichen Substraten verschiedene P-Festlegungsmechanismen ablaufen. Bei der ersten Gruppe erfolgt die Phosphatelimination vermutlich durch Fällung schwerlöslicher Salze (hauptsächlich Calciumphosphate), bei der zweiten Gruppe ist die Sorption des Phosphats an amorphe Oxide als Haupt-P-Festlegungsmechanismus wahrscheinlich.