DE10208970A1

DE10208970A1 - Verfahren zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10208970A1
Application number: DE2002108970
Authority: DE
Inventors: Diethelm Wohlgemuth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-18

Abstract

Bekannt ist ein gattungsmäßiges Verfahren, bei dem Phosphate mittels Fällungsmittel gebunden werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde auf der DE 19533370 aufbauend, ein gattungsmäßiges Verfahren und eine entsprechnde Anlage zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in Gewässern so weiterzuentwickeln, dass verfahrensseitig auf den Einsatz von Kalk zugunsten einer natürlichen Alternative verzichtet wird. DOLLAR A Verfahrensseitig ist neu, dass der Phosphatabbau parallel zu den Verfahrensschritten Kohlenstoffatmung, Nitrifikation und Denitrifikation durch den kontinuierlichen Verbrauch der Phosphatverbindungen als Nährstoff durch Wasserpflanzen (6) erfolgt. Anlagenseitig ist neu, dass alles von der Unterwasserpumpe (11) geförderte nährstoff- und sauerstoffreiche Wasser (12), durch die Aufwuchskörbe (5) hindurch an den darin befindlichen Wasserpflanzen (6) zur Nährstoffaufnahme vorbeigeleitet wird. DOLLAR A Derartige Verfahren und die dazugehörigen Anlagen werden zur Gewässersanierung vorrangig zur Herstellung, aber auch zur nachfolgenden Erhaltung des biologischen Gleichgewichts, eingesetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine entsprechende Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3. Derartige Verfahren und die dazugehörigen Anlagen werden zur Gewässersanierung vorrangig zur Herstellung aber auch zur nachfolgenden Erhaltung des biologischen Gleichgewichts eingesetzt.
Durch jahrelange Überdüngung der Felder konnten chemische Düngemittel in umliegende Gewässer gelangen. Dadurch bedingt sind viele Gewässer mit einem Nährstoffüberangebot befrachtet und die Nährstoffe verbleiben in den Gewässern. Nicht selten kippt dadurch das biologische Gleichgewicht, so dass Sauerstoffarmut, Fischsterben und Verschlammung nachfolgen.
Mit der DE 195 33 370 nun ist der Anmelder mit der Lösung des Problems befasst und stellt ein Verfahren zur Mineralisierung von nährstoffreichem Schlamm und eine entsprechende Anlage vor, bei der Oberflächenwasser mittels Pumpe und Leitungen bei gleichzeitiger Verteilung in die Ablagerungen nährstoffreichen Schlamms eingeleitet wird. Der Schlamm besteht aus Pflanzen- und Algenresten, die überwiegend aus organischen Kohlenstoff-, Stickstoff und Phosphorverbindungen bestehen. Alle drei Hauptbestandteile müssen abgebaut werden. Dabei wird die Kohlenstoffatmung durch Mikroorganismen unter Nutzung des eingetragenen Sauerstoffs eingeleitet. Abbauprodukt der Kohlenstoffatmung ist Kohlendioxid. Unter weiterer Zuführung von sauerstoffreichem Wasser aus der Oberfläche verläuft die Mineralisierung als Nitrifikation weiter ab, bei der die organischen Stickstoffverbindungen bis zu Nitrat abgebaut werden und vorerst im Wasser gelöst verbleiben. Durch die nachfolgend ablaufende Denitrifikation, durch Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr, wird der im Nitrat atomar gebundene Sauerstoff von den Mikroorganismen verbraucht, so dass der atomare Stickstoff über die Wasseroberfläche verflüchtigt. Die durch den Abbau freigewordenen organischen Phosphorverbindungen werden durch weitere Sauerstoffzuführung zu Phosphat, durch Zugabe von Kalk zu Kalziumphosphat gebunden und im Schlamm des Gewässers deponiert.
Die Anlage dazu besteht aus einer Pumpstation, die über eine Versorgungsleitung mit einer Dosierleitung verbunden ist. Die Dosierleitung ist in die Schlammablagerung eingelassen und besitzt Dosierbohrungen, durch die das sauerstoffreiche Oberflächenwasser austritt. Die Höhe der Dosierleitung in der Schlammablagerung wird mittels an Bojen befestigten Seilen eingestellt. Anlagenseitig kann die Einleitung von sauerstoffreichem Wasser zur Kohlenstoffatmung und Nitrifikation auf sauerstoffarmes Wasser zur Denitrifikation umgestellt werden. Dazu ist die Pumpstation mit einer entsprechenden mechanischen Stellklappe ausgestattet.
Der verfahrensseitige Nachteil besteht in der Verwendung von Kalk, mit dessen Hilfe die im Gewässer gelösten Phosphatverbindungen ausgefällt und im Schlamm deponiert werden. Eine Deponie ist einerseits keine gute Lösung, vielmehr können die Phosphate durch Rücklösung wieder in das Gewässer gelangen. Es erfolgt kein endgültiger Abbau. Eine unsachgemäße Dosierung von Kalk kann die Pflanzen- and Tierwelt im Gewässer gleichfalls negativ beeinflussen. Jeder Eintrag chemischer Substanzen in das Gewässer erfordert eine genaue Analyse, Dosierung und Kontrolle.
Der anlagenseitige Nachteil hat sich bei der Verwendung von Dosierleitungen mit Dosierbohrungen herausgestellt. Die Dosierbohrungen neigen bereits nach kurzer Zeit zum Zusetzen besonders mit mineralisiertem Schlamm. Damit ist die Funktion der Gesamtanlage nachteilig beeinflusst. Dieser Mangel ist nur mit entsprechend kostenintensiven Wartungsarbeiten an den Dosierleitungen auszugleichen. Da sich der Sanierungsvorgang eines Gewässers aber über einen längeren Zeitraum erstreckt, ist die intensive Betreuung durch entsprechend qualifiziertes Wartungspersonal ein erheblicher Kostenfaktor.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde auf der DE 195 33 370 aufbauend, ein gattungsmäßiges Verfahren und eine entsprechende Anlage zum Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern so weiter zu entwickeln, dass verfahrensseitig auf den Einsalz von Kalk zugunsten einer natürlichen Alternative verzichtet wird.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus dem Unteranspruch 2. Die Aufgabe wird für die Anlage zur Durchführung des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst, der zweckdienlich in den Unteransprüchen 4 bis 11 ausgestaltet ist.
Das erfindungsmäßige Verfahren und die entsprechende Anlage zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik.
Es wird mit dem Verfahren und der entsprechenden Anlage eine besonders umweltverträgliche und kostengünstige Lösung vorgestellt, die sich zudem durch unkomplizierte Bedienung auszeichnet. Auf Grundlage natürlicher Prozesse werden die im Gewässer aber besonders im Schlamm vorkommenden Nährstoffe abgebaut und das Gewisser damit saniert.
Von Vorteil ist, wenn in den Verfahrensschritten Kohlenstoffatmung und Nitrifikation das sauerstoffreiche Wasser, in dem die Phosphatverbindungen gelöst sind, kontinuierlich an den Wasserpflanzen vorbeigeführt wird, weil dadurch der Abbau von Phosphatverbindungen besonders effektiv abläuft. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Aufwuchskörbe jeweils von einem Auftriebskörper getragen und direkt um die Pumpstation angeordnet und mit dieser verbunden sind, die Seitenwände der Aufwuchskörbe gitterförmig durchbrochen sind, weil sich die Pflanzen dadurch nahe an der Pumpstation befinden und gut mit Wasser und den darin gelösten Nährstoffen versorgt werden. Zur effektiven Abstützung der Wasserpflanzen sind die Aufwuchskörbe mit einer nach oben offenen gitterartige Abstützung ausgeführt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Wasserpflanzen im Aufwuchskorb pfleglich gebettet sind.
Ein anlagenseitiger Vorteil ist bei flexibler Dosierleitung der Einsatz von Dosierklappen oder bei starrer Dosierleitung der Einsatz von Dosierern, weil damit über nur geringe Drücke der Unterwasserpumpe die erforderliche Wassermenge von sauerstoffreichem Wasser in den Schlamm gewährleistet wird.
Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn die Dosierklappe im Bereich zwischen zwei Materialwülsten in die Wandung der flexiblen Dosierleitung eingearbeitet ist, die aus zwei axial verlaufenden Schnittkanten, einer radial verlaufenden Schnittkante, die jeweils unter einem Winkel von etwa 45° durch die Wandung verlaufen, und einem elastischen Steg gebildet wird, wobei sich damit für die Dosierklappe sowohl auf der Außenseite eine größere als auch auf der Innenseite der Wandung eine kleinere trapezähnliche Form ergibt, weil dadurch ein sicheres Öffnen und Schließen der Dosierklappen gewährleistet ist, weil der elastische Steg eine Scharnierfunktion wahrnimmt und die schrägen Schnittflächen dabei wie eine Führung und Dichtfläche wirken und im geschlossenen Zustand ein Durchdrücken der Dosierklappe nach innen wirksam verhindert wird.
Vorteilhaft ist, wenn die Dosierer in der Wandung der starren Dosierleitung und mit dieser lösbar verbunden sind und die Dosierer einteilig und aus dauerelastischem Material ausgeführt sind und über das von der Dosierleitung wegweisende Ende mit unter etwa 450 zusammenlaufenden Seitenflächen jeweils Lippen ausbilden, weil dadurch ein leichtes Öffnen und Schließen der Dosierer gewährleistet ist, weil die schrägen Seitenflächen im geschlossenen Zustand ein Eindringen von Schlamm nach innen wirksam verhindern. Auf Grund des dauerelastischen Materials der Dosierer sind diese für einen Dauerbetrieb ausgelegt.
Anlagenseitig ist weiterhin vorteilhaft, wenn die wassereingebende Einheit eine aus dem Gewässer herausragende Sprüheinrichtung aufweist, die mit der Versorgungsleitung gekoppelt ist und aus mindestens zwei schiebbar ineinander eingesteckten Rohrstücken besteht, die jeweils Austrittsbohrungen aufweisen, die so angeordnet sind, das bei maximaler Einschiebung des jeweils oberen Rohrstückes in das jeweils untere Rohrstück die Austrittsbohrungen geschlossen und bei minimaler Einschiebung des jeweils oberen Rohrstückes in das jeweils untere Rohrstück die Austrittsbohrungen geöffnet sind, wobei das zuoberst angeordnete Rohrstück als ein Rohrstück mit Stopfen ausgeführt ist, weil dadurch einerseits die Funktion der Förderung von Wasser signalisiert wird, andererseits eine Druckregulierung durch das gewählte Verhältnis von geschlossenen zu geöffneten Austrittsbohrungen erfolgt und dadurch die mengenmäßige Förderung von sauerstoffreichem Wasser an den Dosierklappen und Dosierern reguliert werden kann und nicht zuletzt durch Aufschlagen der Wassertropfen auf die Oberfläche des Gewässers der Eintrag von Luftsauerstoff in das Gewässer erfolgt.
Vorteilhaft ist, wenn die wassereingebende und wasserausgebende Einheit über ein Verbindungsstück verbunden sind und das Verbindungsstück ein Innengewinde mit einer geringeren Steigung aufweist, als die als Außengewinde schraubenförmig umlaufende Materialwulst sowohl der Versorgungsleitung als auch der flexiblen Dosierleitung der wasserausgebenden Einheit, weil dadurch eine von Hand leicht montierbare und auch leicht wieder lösbare Verbindung und gleichzeitige Abdichtung durch axiale Verspannung entsteht, wobei zusätzlich jede sich negativ auswirkende Verengung des Leitungsquerschnittes wirksam vermieden wird. Sowohl die Versorgungsleitung als auch die Dosierleitung sind als 1 1/2"-Leitungen dimensioniert.
Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern in einer Seitenansicht und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anlage aus Fig. 1 in einer Draufsicht,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Sprüheinrichtung in einer Seitenansicht und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Sprüheinrichtung aus Fig. 3 in einer Draufsicht,

Ersatzblatt

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer flexiblen Dosierleitung mit Dosierklappe,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer flexiblen Dosierleitung als ein Teil einer Verbindung und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Verbindungsstücks als ein zweites Teil einer Verbindung, wobei beide nicht montiert sind und
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Verbindung der flexiblen Dosierleitung und des Verbindungsstücks,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer starren Dosierleitung mit Dosierer und
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Fig. 9 in einer weiteren Seitenansicht.
Die erfindungsgemäße Anlage zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern besteht gemäß Fig. 1 und Fig. 2 aus einer vollständig in ein Gewässer 1 eingetauchten und mittels Auftriebskörper 2 nahe der Oberfläche des Gewässers 1 schwimmenden Insel 3. Die Insel 3 ist ortveränderlich im Gewässer 1. Die Insel 3 umfasst dabei eine zentrale Pumpstation 4 sowie vier um die Pumpstation 4 herum angeordnete und mit dieser verbundene Aufwuchskörbe 5, in denen sich Wasserpflanzen 6 befinden. Als Wasserpflanze 6 ist vorrangig die winterfeste Wasserpest eingesetzt, wobei der Einsatz jeder anderen Wasserpflanze 6 möglich ist.
Die Aufwuchskörbe 5 besitzen eine prismatische Form mit gitterförmig durchbrochenen Seitenwänden 7, einer festen Bodenwand und weisen eine nicht dargestellte nach oben offene gitterförmige Abstützung für die Wasserpflanzen 6 auf. Die vier Aufwuchskörbe 5 sind untereinander mittels Klemmverbinder 8 miteinander verbunden. Es sind alternative Verbindungsarten einsetzbar. Im unteren Bereich weisen die Aufwuchskörbe 5 unterschiedlich hoch angeordnete und jeweils nach innen ragende kurze Trägerelemente 9 auf, auf denen eine Bodenplatte 10 angeordnet ist. Die Höhe der Bodenplatte 10 ist relativ zu den Aufwuchskörben 5 durch die entsprechende Auflage auf die unterschiedlich hoch angeordneten Trägerelemente 9 einstellbar.
Auf der Bodenplatte 10 ist die Pumpstation 4 angeordnet, die eine handelsübliche Unterwasserpumpe 11 umfasst, die eine sauerstoffreiches Wasser 12 eingebende Filtereinheit 13 und eine sauerstoffreiche Wasser 12 ausgebende Versorgungsleitung 14 besitzt. Dabei ist die Unterwasserpumpe 11 an ein nicht dargestelltes elektrisches Netz angeschlossen und über eine nicht dargestellte Zeitschaltuhr programmgebunden an- und abschaltbar ausgeführt. Die Leistung der Unterwasserpumpe 11 ist entsprechend der notwendigen Fördermenge an Wasser dimensioniert. Die Filtereinheit 13 ist als handelsüblicher Wasserfilter ausgeführt und auf das entsprechende Gewässer 1 und die Unterwasserpumpe 11 abgestimmt.
Die von der Unterwasserpumpe 11 oberhalb der Filtereinheit 13 wegführende Versorgungsleitung 14 besitzt eine senkrecht nach oben und aus dem Gewässer 1 herausgeführte Sprüheinrichtung 15. Die Versorgungsleitung 14 tritt durch die Bodenplatte 10 nach unten in das Gewässer 1 aus der Pumpstation 4 heraus und verläuft weiter durch das Gewässer 1 hindurch in Ablagerungen von Schlamm 16. Dabei ist die Länge der Versorgungsleitung 14 von der Tiefe des Gewässers 1 abhängig. An der Versorgungsleitung 14, die waagerecht im Schlamm 16 endet, ist mittels eines Verbindungsstücks 17 eine Dosierleitung 18 verbunden. Versorgungsleitung 14, Verbindungsstück 17 und Dosierleitung 18 sind dabei so aufeinander abgestimmt, das eine dichte, jedoch lösbare Verbindung entsteht. Die Dosierleitung 18 weist Dosieröffnungen 19 auf und ist am Ende verschlossen ausgeführt.
Gemäß Fig. 3 und 4 ist die Sprüheinrichtung 15 mit einer handelsüblichen Schnellverschlusskupplung 20 ausgeführt. Über die Schnellverschlusskupplung 20 wird die Verbindung zur Versorgungsleitung 14 hergestellt. Die Sprüheinrichtung 15 besteht weiterhin aus einem unteren Rohrstück 21, in das ein mittleres Rohrstück 22 schiebbar eingesteckt ist. In das mittlere Rohrstück 22 ist ein oberes Rohrstück 23 schiebbar eingesteckt. Die Rohrstücken 21, 22 und 23 sind mit Austrittsbohrungen 24 für gefördertes sauerstoffreiches Wasser 12 versehen. Dabei sind die Austrittsbohrungen 24 so angeordnet, dass bei maximaler Einschiebung des Rohrstückes 23 in das Rohrstück 22 und bei maximaler Einschiebung des Rohrstücks 22 in das Rohrstück 21 die Austrittsbohrungen 24 geschlossen sind. In das Rohrstück 23 ist ein Rohrstück mit Stopfen 25 schiebbar eingesteckt und das am oberen Ende geschlossen ausgeführt ist und in eingeschobenem Zustand die Austrittsbohrungen des oberen Rohrstückes 23 verschließt. Im auseinandergezogenen Zustand der jeweiligen Rohrstücke 21, 22, 23 und 25 sind die Austrittsbohrungen gemäß Fig. 3 und 4 geöffnet.
In einer ersten Ausführungsform ist gemäß Fig. 5 die Dosierleitung 18 flexibel ausgeführt und besteht aus handelsüblichem Spiralschlauch, dessen Wandung 26 innen glatt ausgeführt ist und der zur Stabilisierung der Rohrform auf der Außenseite der Wandung 26 mit einer schraubenförmig umlaufenden Materialwulst 27 umgeben ist. Die Flexibilität der Dosierleitung 18 ergibt sich dabei aus der Elastizität des verwendeten Materials. Zwei benachbarte Materialwülste 27 weisen jeweils einen Abstand auf, in den jeweils eine Dosierklappe 28 in die Wandung 26 eingearbeitet ist. Dabei richtet sich die Anzahl der Dosierklappen 28, die sowohl auf dem Umfang als auch über die Länge der Dosierleitung 18 verteilt sind, nach der durch die Unterwasserpumpe 11 bereitgestellte Fördermenge an sauerstoffreichem Wasser 12 von der Oberfläche des Gewässers 1.
Die Dosierklappe 28 wird durch zwei axial verlaufende Schnittkanten 29, 29' und eine radial verlaufende Schnittkante 30, die alle unter einem Winkel von etwa 45° durch die Wandung 26 verlaufen, und einen verbleibenden elastischen Steg 31 gebildet. Dabei ergibt sich für die Dosierklappe 28 auf der Außenseite der Wandung 26 eine größere und auf der Innenseite der Wandung 26 eine kleinere trapezähnliche Form, wobei die axial verlaufenden Schnittkanten 29, 29' dabei gleichgerichtet unter einem Winkel von etwa 15° auf den elastischen Steg 31 zulaufen. Abgestimmt auf den durch die Unterwasserpumpe 11 bereitgestellten Wasserdruck in der Dosierleitung 18 neigen die Dosierklappen 28 an ihren Schnittkanten 29, 29' und 30 über den scharnierähnlich wirkenden elastischen Steg 31 zum Öffnen. Bei entsprechend geringem Druck neigen die Dosierklappen 28 zum Schließen wobei die unter einem Winkel von etwa 45° geneigten Schnittflächen der Schnittkanten 29, 29' und 30 satt aufliegen. Die Größe und Form der Dosierklappen 28 ist dabei auf die Elastizität und Dicke der Wandung 26 der Dosierleitung 18 und im Hinblick auf die zu erwartenden Wasserdrücke abgestimmt. Neben der trapezähnlichen Form sind andere Formen von Dosierklappen 28 möglich.
Gemäß Fig. 6 und 7 ist die Dosierleitung 18 mit der schraubenförmig umlaufenden Materialwulst 27, die als ein Außengewinde mit einer bestimmten Steigung fungiert und das Verbindungsstück 17 mit einem Innengewinde 32 dargestellt. Das Innengewinde 32 des Verbindungsstücks 17 weist dabei gegenüber der als Außengewinde fungierenden Materialwulst 27 der Dosierleitung 18 eine kleinere Steigung auf, so dass im montierten Zustand gemäß Fig. 8 die Wandung 26 der Dosierleitung 18 zusammengedrückt wird und zwischen Dosierleitung 18 und Verbindungsstück 17 eine abdichtende axiale Verspannung entsteht. Es sind mehrere Verbindungsstücke 17 im Leitungsnetz denkbar. Der Durchmesser des jeweiligen Verbindungsstücks 17 ist dabei auf den entsprechenden Durchmesser entweder der Versorgungsleitung 14 oder der Dosierleitung 18 abgestimmt. Solche Verbindungsstücke 17 sind darüber hinaus auch als Reduzierstück oder als Endstück vorstellbar, wobei keine negative Querschnittsverengung der Leitungen entsteht.
In einer zweiten Ausführungsform ist gemäß Fig. 9 und 10 eine Dosierleitung 18 starr ausgeführt und besteht aus handelsüblichem Rohr, dessen Formstabilität über die Dicke der Wandung 26 und das verwendete Material des Rohres gegeben ist. Dabei ist die Wandung 26 sowohl auf der inneren als auch äußeren Seile glatt ausgeführt. In die Dosieröffnung 19 der starren Dosierleitung 18 wird ein Dosierer 33 eingesteckt oder eingeschraubt. Dazu ist der Dosierer 33 aus einem dauerelastischen Material, wie zum Beispiel Gummi, ausgeführt. Mittig ist der Dosierer 33 mit einer mengenbegrenzenden Bohrung versehen. Die von der Dosierleitung 18 wegzeigenden Seiten des Dosierers 33 sind flächig ausgeführt und bilden über die gesamte Breite sich anschmiegende geschlossene Lippen 34. Abgestimmt auf den durch die Unterwasserpumpe 11bereitgestellten Förderdruck an sauerstoffreichem Wasser 12 in der Dosierleitung 18 neigt der Dosierer 33 an seinen Lippen 34 zum Öffnen. Bei entsprechend geringem Druck neigt der Dosierer 33 zum Schließen wobei die unter einem Winkel von etwa 450 geneigten Seitenflächen mit ihren Lippen 34 glatt anliegen. Der Dosierer 33 kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.
Auf dem Grund in einem Gewässer 1 befindet sich biologisch abbaubarer Schlamm 16 aus Pflanzen- und Algenresten. Der Schlamm 16 besteht dabei überwiegend aus organischen Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen.
Zum Abbau des nährstoffreichen Schlamms 16 wird in einem ersten Verfahrensschritt die Kohlenstoffatmung und die Nitrifikation eingeleitet. Dazu schaltet die nicht dargestellte Zeitschaltuhr die Unterwasserpumpe 11 ein. Die Unterwasserpumpe 11 saugt sauerstoffreiches Wasser 12 durch die gitterförmig durchbrochenen Seitenwände 7 der Aufwuchskörbe 5 über die Filtereinheit 13 an. Dabei wird zuerst die Sprüheinrichtung 15 versorgt. Die Sprüheinrichtung 15 signalisiert einerseits die Funktion der Förderung von sauerstoffreichem Wasser 12, andererseits dient die Sprüheinrichtung 15 der Druckregulierung durch das gewählte Verhältnis von offenen zu geschlossenen Austrittsbohrungen 24 und damit zur Mengenregulierung für den Wasseraustritt an den Dosierklappen 28 oder entsprechend den Dosierern 33. Das aus den Austrittsbohrungen 24 der Sprüheinrichtung 15 austretende sauerstoffreiche Wasser 12 besprüht einerseits die Wasserpflanzen 6 in den Aufwuchskörben 5 und sorgt nicht zuletzt durch den Aufprall auf die Oberfläche des Gewässers 1 für einen Eintrag von Luftsauerstoff. Zusätzlich kann der Sprühvorgang für eine stimmungsvolle Atmosphäre im Gartenbereich sorgen. Sauerstoffreiches Wasser 12 wird kontinuierlich von der Oberfläche des Gewässers 1 unter einem entsprechenden Druck über die Versorgungsleitung 14 durch das Gewässer 1 hindurch in die im Schlamm 16 liegende Dosierleitung 18 gefördert. Geringer Druck genügt, um das sauerstoffreiche Wasser 12 durch die Dosierklappen 28 der flexiblen Dosierleitung 18 hindurch in den Schlamm 16 zu drücken. Bei sich vergrößerndem Druck öffnen die Dosierklappen 28 weiter und die Menge an sauerstoffreichem Wasser 12, welches durch die Dosierklappen 28 in den Schlamm 16 entweicht, wird gleichfalls unter Beibehaltung einer sanften und feinen Verteilung größer. So nutzen Mikroorganismen den gelösten Sauerstoff aus dem sauerstoffreichen Wasser 12 anfänglich zur Kohlenstoffatmung. Organisch gebundener Kohlenstoff wird zu anorganischem Kohlenstoff, nämlich Kohlendioxid und somit im Wasser zu Kohlensäure. Unter weiterer Förderung und Nutzung des sauerstoffreichen Wassers 12 wird die Oxidation der organischen Stickstoffverbindungen während der Nitrifikation, dem zweiten Verfahrensschritt, stattfinden, wobei die organischen Stickstoffverbindungen in der Folge zu Ammoniak NH₃, Ammonium NH₄, Nitrit NO₂ und Nitrat NO₃ abgebaut werden.
Ein dritter Verfahrensschritt, die Denitrifikation, wird über Abschaltung der Unterwasserpumpe 11 und der damit unterbrochenen Förderung von sauerstoffreichem Wässer 12 eingeleitet. Gleichfalls signalisiert die Sprüheinrichtung 15 das Abschalten. Der sinkende Druck sowohl in der Versorgungsleitung 14 als auch der Dosierleitung 18 bewirkt das Schließen der Dosierklappen 28. Der Schließvorgang erfolgt dabei auf Grund der Elastizität des für die flexible Dosierleitung 18 verwendeten Materials. Mikroorganismen verbrauchen während des Abbaus von Nitrit und Nitrat den in diesen Stickstoffverbindungen gebundenen Sauerstoff. Der entstehende gasförmige Stickstoff steigt über das Gewisser 1 auf und entweicht in die Atmosphäre.
Der vierte Verfahrensschritt, der Phosphorabbau, läuft parallel zu den Verfahrensschritten 1 bis 3 ab. Die im Gewisser 1 gelösten Phosphatverbindungen dienen den in den Aufwuchskörben 5 befindlichen Wasserpflanzen 6 als Nährstoff. Die Wasserpflanzen 6 können die Phosphatverbindungen über ihr im wasserdurchsetzten Aufwuchskorb 5 befindliches Wurzelsystem aufnehmen. Der Phosphatabbau erfolgt in den Verfahrensschritten 1 und 2 noch effektiver, weil das sauerstoffreiche Wasser 12, in dem gelöste Phosphatverbindungen enthalten sind, von der Unterwasserpumpe 11 angesaugt und dabei direkt durch die in das Gewässer 1 eingelassenen Aufwuchskörbe 5 und die darin befindlichen Wasserpflanzen 6 hindurch gepumpt wird.
Der zeitliche Verlauf der Verfahrensschritte Kohlenstoffatmung mit Nitrifikation sowie die Denitrifikation ist über die nicht dargestellte Zeitschaltuhr programmierbar. Liste der Bezugszeichen 1 Gewässer
2 Auftriebskörper
3 schwimmende Insel
4 Pumpstation
5 Aufwuchskorb
6 Wasserpflanze
7 Seitenwand
8 Klemmverbinder
9 Trägerelement
10 Bodenplatte
11 Unterwasserpumpe
12 sauerstoffreiches Wasser
13 Filtereinheit
14 Versorgungsleitung
15 Sprüheinrichtung
16 Schlamm
17 Verbindungsstück
18 Dosierleitung
19 Dosieröffnung
20 Schnellverschlusskupplung
21 unteres Rohrstück
22 mittleres Rohrstück
23 oberes Rohrstück
24 Austrittsbohrung
25 Rohrstück mit Stopfen
26 Wandung
27 umlaufende Materialwulst
28 Dosierklappe
29, 29' axial verlaufende Schnittkante
30 radial verlaufende Schnittkante
31 elastischer Steg
32 Innengewinde
33 Dosierer
34 Lippe

Claims

1. Verfahren zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern, bei dem Mikroorganismen unter Nutzung von Sauerstoff organische Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen abbauen, wobei in einem ersten Verfahrensschritt sauerstoffreiches Wasser (12) in den Schlamm (16) eingegeben und damit die Kohlenstoffatmung anregt, in einem zweiten Verfahrensschritt unter weiterer Förderung von sauerstoffreichem Wasser (12) die Nitrifikation stattfindet, in einem dritten Verfahrensschritt dann die Denitrifikation durch Unterbrechung der Förderung von sauerstoffreichem Wasser (12) einsetzt und wobei der vierte Verfahrensschritt, der Abbau von Phosphatverbindungen dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser Abbau durch den kontinuierlichen Verbrauch der Phosphatverbindungen als Nährstoff durch Wasserpflanzen (6) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verfahrensschritten Kohlenstoffatmung und Nitrifikation das sauerstoffreiche Wasser (12), in dem die Phosphatverbindungen gelöst sind, kontinuierlich an den Wasserpflanzen (6) vorbeigeführt wird.

3. Anlage zum natürlichen Abbau von Nährstoffen in eutrophierten Gewässern bestehend aus einer sauerstoffreiches Wasser (12) fördernden Einheil, die nahe der Oberfläche im Gewässer (1) eingetaucht ist und über eine Versorgungsleitung (14) mit einer im Schlamm (16) des Gewässers (1) abgelegten wasserausgebenden Einheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage aus mindestens einem Aufwuchskorb (5) besteht, wobei der Aufwuchskorb (5) vollständig in das Gewässer (1) eintaucht, mit durchbrochenen Seitenwänden (7) ausgeführt und mit Wasserpflanzen (6) bestückt ist, so dass die Wasserpflanzen (6) in Kontakt mit nährstoff- und sauerstoffreichem Wasser (12) treten.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwuchskorb (5) von einem Auftriebskörper (3) getragen und direkt um die Pumpstation (4) angeordnet und mit dieser verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (7) des Aufwuchskorbes (5) gitterförmig durchbrochen sind.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwuchskorb (5) eine nach oben offene gitterartige Abstützung für die Wasserpflanzen (6) besitzt.

7. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserausgebende Einheit als eine Dosierleitung (18) mit mindestens einer sich druckabhängig vergrößernden Dosieröffnung (19) ausgeführt ist und die Dosierleitung (18) entweder flexibel ausgeführt ist, wobei dabei die sich druckabhängig vergrößernde Dosieröffnung (19) als mindestens eine Dosierklappe (28) ausgeführt ist oder die Dosierleitung (18) starr ausgeführt ist, wobei dabei die sich druckabhängig vergrößernde Dosieröffnung (19) als mindestens ein Dosierer (33) ausgeführt ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierklappe (28) im Bereich zwischen zwei Materialwülsten (27) in die Wandung (26) der flexiblen Dosierleitung (18) eingearbeitet ist, die aus zwei axial verlaufenden Schnittkanten (29, 29'), einer radial verlaufenden Schnittkante (30), die jeweils unter einem Winkel von etwa 45° durch die Wandung (26) verlaufen, und einem elastischen Steg (31) gebildet wird, wobei sich damit für die Dosierklappe (28) sowohl auf der Außenseite eine größere als auch auf der Innenseite der Wandung (26) eine kleinere trapezähnliche Form ergibt.

9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierer (33) auf der Außenseite der Wandung (26) der starren Dosierleitung (18) und mit dieser lösbar verbunden ist und der Dosierer (33) einteilig und aus dauerelastischem Material ausgeführt ist und über das von der Dosierleitung (18) wegweisende Ende mit unter 45° zusammenlaufenden Seitenflächen Lippen (34) ausbildet.

10. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wassereingebende Einheit eine aus dem Gewässer (1) herausragende Sprüheinrichtung (15) aufweist, die mit der Versorgungsleitung (14) gekoppelt ist und aus mindestens zwei schiebbar ineinander eingesteckten Rohrstücken (21, 22, 23, 25) besteht, die jeweils Austrittsbohrungen (24) aufweisen, die so angeordnet sind, das bei maximaler Einschiebung des jeweils oberen Rohrstückes in das jeweils untere Rohrstück die Austrittsbohrungen geschlossen und bei minimaler Einschiebung des jeweils oberen Rohrstückes in das jeweils untere Rohrstück die Austrittsbohrungen (24) geöffnet sind, wobei das zuoberst angeordnete Rohrstück als ein Rohrstück mit Stopfen (25) ausgeführt ist.

11. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wassereingebende und die wasserausgebende Einheit über mindestens ein Verbindungsstück (17) verbunden sind und das Verbindungsstück (17) ein Innengewinde (32) mit einer geringeren Steigung aufweist, als die als Außengewinde schraubenförmig umlaufende Materialwulst (27) sowohl der Versorgungsleitung (14) als auch der flexiblen Dosierleitung (18) der wasserausgebenden Einheit.