03.04.2024 | Ich bin zwei Pflanzenbeete.
Im Juni 2023 errichteten wir eine Pflanzenkläranlage für die Rosenschule Ruf (www.rosenschule.de) in Steinfurth, Bad Nauheim.
Dort bestand bereits eine Anlage aus dem Jahre 2001. Lange Jahre groß genug, um die Abwässer der Rosenschule zu klären. Aber nun war ein Wohnhaus und ein Café in Planung und auf den Hoffesten fällt auch mehr Abwasser an. Eine neue Kläranlage wurde nötig, am besten auf dem Platz des alten Pflanzenbeets.
Neue Techniken bei Pflanzenkläranlagen machen es möglich, mit wesentlich weniger Platz auszukommen. Statt eines Horizontalfiters (5m² pro Einwohner) oder einfachen Vertikalfilters (4m² pro Einwohner) bietet sich nun ein zweistufiger Vertikalfilter (2 x 1m² pro Einwohner) an. Die Lösung mit zwei Filtern spart viel Platz, erfordert aber auch zwei getrennte Beete mit eigener Beschickung. 50% weniger Sand, Kies und Folie gegen doppelten Aufwand für Pumpen- und Probenahmeschächte. Das lohnt erst ab einer Ausbaugröße von etwa 20 EW.
Die Gegensätze haben wir in diesem Projekt aufgelöst.
Es wurde ein Pflanzenbeet mit zwei hydraulisch voneinander getrennten Filtern errichtet. Beide Filter werden aus einem Pumpenschacht beschickt. Im ersten Filter (Kiesfilter) wird das Abwasser vorgereinigt, dabei etwa 80% der Verschmutzung abgebaut. Der Ablauf führt komplett in die Vorklärung zurück. Durch diesen internen Kreislauf erreichen wir einen hohen, sicheren Nitrat-Abbau.
Das Abwasser, das auf den zweiten Filter (Sandfilter) gelangt, wird darin fertig gereinigt. Es fließt durch die Ablaufdränage zum Probenahmeschacht, dann weiter in den Vorfluter. Hier ist das ein Graben zum Fluß Wetter.
Die Pflanzenkläranlage ist so bemessen, daß sie den Anforderungen des DWA-Arbeitsblattes 262 entspricht. Der zweite Filter wurde auf 1,5m² pro EW ausgelegt, um die maximal zulässige CSB-Belastung pro Quadratmeter nicht zu überschreiten.
Das Pflanzenbeet an der Rosenschule Ruf hat insgesamt eine Fläche von 45m², hinzu kommen Absetzgrube, Pumpen- und Probenahmeschacht. Ziemlich genügsam für 18 Einwohner.
Darf ich die Vorteile des Verfahrens zusammenfassen? Es ist eine Pflanzenkläranlage mit gewohnt hoher Reinigungsleistung, Betriebssicherheit und Robustheit. Dabei beträgt der Aufwand für Sand, Kies und Fläche nur etwa 63% eines einstufigen Vertikalfilters. Die Abbauleistung ist so gut wie bei zweistufigen Vertikalfiltern, im Nitratabbau sogar noch etwas besser. Es werden Ablaufwerte entsprechend der Ablaufklasse D nach Tab. 2 – DWA-A 221 erreicht.
Hans Falkenberg,
April 2024
17.01.2023 | Und die Gewinnerin ist…
… unsere Kollegin Yamini Mittal, herzlichen Glückwunsch!
Ihre Bildmontage „Bee Eco-Friendly“ wurde als originellste Idee unter 180 Mitbewerbern ausgewählt!
Ihre Einreichung zeigt eine Elekronenmikroskopaufnahme einer bienenwabenähnlichen, dreidimensionalen Struktur, die einen kleinen Ausschnitt einer zu Aktivkohle verarbeiteten Pflanze des Indisches Blumenrohrs (Canna Indica) zeigt. Die reale Größe des vergrößerten Bildausschnittes beträgt 0,01 mm. Die Pflanze wird von unseren Ingenieuren seit Jahren erfolgreich in Pflanzenkläranlagen eingesetzt. Die von Kapillaren durchsetzten Stängel der Pflanze leiten Luftsauerstoff in das Substrat ein und fördern dort biologische, aerobe Wasserreinigungsprozesse. Das verkohlte Pflanzenmaterial weist, als Substrat eingesetzt, außerdem ausgezeichnete Effekte bei der Abwasserreinigung auf. Die entsprechendenen Systeme werden „elektroaktive Pflanzenkläranlagen mit integrierter mikrobieller Brennstoffzellentechnologie“ genannt (constructed wetland integrated microbial fuel cell – CW-MFC. Sieht auch https://janisch-schulz.com/wp-content/uploads/2022/08/first-study-on-CW-MFC.pdf).
Laut Yamini Mittal spiegelt die Aufnahme wider, wie „die Natur Schöpfung und Zerstörung in Einklang bringt und Samen ihrer eigenen Lösung enthält“.
Zum Wettbewerb: www.nanoartography.org/2022
09.11.2022 | Jede Stimme zählt!
Im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten zu elektroaktiven Pflanzenkläranlagen schuf unsere Mitarbeiterin Dr. Yamini Mittal diese hübsche Graphik eines Aktivkohle-Körnchens. Die Graphik ist als Finalist für den „nanoartography“-Wettbewerb ausgezeichnet und jetzt sind Sie gefragt, das Kunstwerk mit Ihrem Like auf Instagram auf den 1. Platz zu befördern:
https://www.instagram.com/p/CkOwTFxPRbF/?igshid=YmMyMTA2M2Y=
Vielen Dank für Ihre Unterstützung!
09.08.2022 | Versuchsanlage Elektroaktive Pflanzenkläranlage
Pflanzenkläranlagen oder bepflanzte Bodenfilter sind eine übliche Technologie zur Abwasserbehandlung, die auf ästhetische und umweltfreundliche Weise das ökologische Gleichgewicht fördert. Zudem wurde sie in mehreren Teilen der Welt als dezentrale sekundäre Abwasserbehandlungstechnologie eingeführt. Der große Flächenbedarf von 4 – 5 m² pro Person schränkt jedoch ihre Anwendung in Städten und Gemeinden ein.
Um dieses Problem zu lösen, hat der indische Wissenschaftler Dr. Asheesh Kumar Yadav im Jahr 2010 eine neuartige biologische Abwasserbehandlungstechnologie namens Constructed Wetland Integrated Microbial Fuel Cells (CW-MFCs) vorgestellt. Diese Verschmelzung aus Pflanzenkläranlage und Mikrobielle Brennstoffzelle war möglich, weil sowohl in den Pflanzenkläranlagen als auch in den Mikrobiellen Brennstoffzellen ein ähnlicher Schichtgradient vorhanden ist, das heißt im oberen Bereich ist Luftsauerstoff vorhanden (aerober Bereich), während im unteren Bereich Sauerstoffmangel herrscht (anaerober Bereich). Bei dieser Technologie wird das nichtleitende Substrat (Sand und Kies), das normalerweise in bepflanzten Bodenfiltern vorhanden ist, durch leitfähiges Material ersetzt, beispielsweise Graphit, Kohle oder Koks. Das leitfähige Material fungiert in den sauerstoffarmen unteren Bereichen als Elektronenakzeptor und beschleunigt so die biochemischen Vorgänge der Abbauprozesse. Außerdem werden diese Elektronen mit Hilfe eines festen Ladungskollektors (wie in der Abbildung unten dargestellt) aus dem unteren Bereich (Anode) gesammelt und mit Hilfe eines Kupferdrahtes in den oberen Bereich (Kathode) übertragen. Im oberen Bereich werden diese Elektronen zu H2O reduziert, indem sie mit dem verfügbaren Luftsauerstoff im oberen Teil reagieren. Bei diesem gesamten Prozess der Elektronenübertragung ernten wir auch Bioelektrizität, wie in der Abbildung unten gezeigt. Somit reduziert dieser neue Ansatz nicht nur den Flächenbedarf von Pflanzenkläranlagen um mindestens 50 %, sondern hat auch die Fähigkeit Bioelektrizität zu erzeugen. Im Laufe der Zeit sind Elektroaktive Pflanzenkläranlagen im Labor gut dokumentiert worden, aber es gab nur wenig Erfahrung in Pilotversuchen.
Derzeit plant Janisch & Schulz in Zusammenarbeit mit Dr. Asheesh und seiner Doktorandin Yamini Mittal den Aufbau eines elektroaktiven Bodenfilters im Pilotmaßstab bei einem langjährigen Kunden der Ingenieurgesellschaft . Wir sind allen Beteiligten sehr dankbar für die Zusammenarbeit. Dieses Experiment wird dazu beitragen, eine vergleichende Bewertung der Reinigungsleistung von elektroaktiven Pflanzenkläranlagen mit konventionellen bepflanzten Bodenfiltern in der Praxis vorzunehmen.
Detaillierte Informationen über die CW-MFC-Technologie (constructed wetlands-microbial fuel cell / elektroaktive Pflanzenkläranlagen) finden Sie in englischer Sprache in dieser wissenschaftlichen Studie:
28. Juli 2022 | Beitrag zu „Energiepioniere“ im Hessischen Rundfunk
Ein Aussiedlerhof im Westerwald mit einem großen Problem. Der Hof ist nicht an das allgemeine Entsorgungsnetzwerk angeschlossen. Doch die Abwässer aus Spüle und Toilette müssen gereinigt werden. Eine Pflanzenkläranlage soll die Lösung sein. Verschiedene Schichten aus Kies und Sand, kombiniert mit Pflanzen, die das Ganze durchlässig halten, filtern und reinigen das Wasser. Und Laboruntersuchungen zeigen: die Anlage funktioniert – und sieht dazu noch schön aus.
Ein Videobeitrag über uns beim Hessischen Rundfunk vom 27.07.2022. Klicken Sie auf das Bild, um ihn anzusehen.
