Einsatz und Leistungsfähigkeit von Xylit-Produkten in der Wasserreinigung

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Bild 1: Gebündelte Einbringung von Xylit-Walzen als Nährstofffalle zur Unterstützung der Wasserreinigung. Im Uferbereich wurden bereits weitere Walzen ausgebracht. Das Wasser ist infolge starker Vermehrung der Schwebealgen gelb-bräunlich trüb gefärbt. Foto: R. Frank

Bild 2: Der Gesamteindruck dieses Teiches überzeugt durch seinen sehr guten Zustand. Nach Einbringung der Walzen wurde das Wasser klar und verlor jeglichen bis dahin vorhandenen unangenehmen Geruch. Foto: R. Frank

Bereits im Juli 2011 haben wir über den "Einsatz von Xylit in der Wasserreinigung" berichtet. Ein weiterer Bericht über das neue Material folgte im Frühjahr 2012. Beide Berichte dokumentierten Ergebnissen des Forschungsvorhabens "Anwendungstechnologie neuartiger Xylit-Körper zur Reinigung belasteter Oberflächengewässer". Es wurde Ende vorigen Jahres abgeschlossen. Dies sind die Schlussergebnisse.

Das zunächst auf zwei Jahre angelegte Forschungsvorhaben bündelt den Wissensstand über Xylit und prüft die Anwendung in umfangreichen Labor- und Feldversuchen. Mit Abschluss des Vorhabens Ende letzten Jahres konnten die Ergebnisse aus den Labor- und den Feldversuchen zusammengefasst und ausgearbeitet werden. Projektträger war die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), Geschäftsstelle Berlin. An dem Projekt waren die Firma Ökon-Vegetationstechnik in Tangstedt, die A.H. Meyer Maschinenfabrik in Twistringen und die Brandenburgische Technische Universität (BTU) Cottbus beteiligt. Das angestrebte Ziel war, exakte Aussagen über Menge und Dauer des Einsatzes von Xylit-Fasern und Xylit-Produkten zur Verbesserung der Wasserqualität zu erhalten.

Auszug aus den Ergebnissen

Über die Vor- und Zwischenergebnisse dieses Forschungsvorhabens wurde bereits ausführlich berichtet. Die Endergebnisse bestätigen den Trend aus den Vor- und Zwischenergebnissen. Dennoch sollen hier auszugsweise einige Ergebnisse, auch als Zeitreihe über die gesamte Projektlaufzeit, dargestellt werden. Die Ergebnisse dokumentieren einen positiven Einfluss von Xylit auf die Wasserqualität der erprobten Teichanlagen.

Abbildung 1 zeigt die Entwicklung der Phosphatkonzentration im Wasser einer Teichanlage innerhalb zwei aufeinander folgenden Vegetationsperioden (2011/2012). Die ursprüngliche Belastung der Teichanlage mit 0,192 mg/l Phosphat muss als sehr hoch angesetzt werden. Dies erklärt auch die starke Belastung des Teiches mit Schwebealgen. Nach Einbringung von Xylit-Walzen konnte die Phosphatbelastung im ersten Versuchsjahr bis auf 0,116 mg/l reduziert werden. Zu Beginn des zweiten Versuchsjahres sank die Phosphatkonzentration auf 0,091 mg/l. Allerdings ist im Sommer ein leichter Anstieg der Phosphatwerte zu verzeichnen, der voraussichtlich auf das Füttern der Fische durch Besucher oder/und auf erschöpfende Adsorptionskapazitäten des Xylits zurückzuführen ist. Diese dennoch gute Adsorptionsrate der Phosphatkonzentration durch die Xylit-Walzen hatte zur Folge, dass die Schwebealgen in kürzester Zeit verschwanden und die Wasserqualität sich zusehends verbesserte (siehe Bild 1 und 2). Um diese positiven Auswirkungen der Xylit-Walzen auf die Wasserqualität von Teichanlagen und Gewässern weiter zu verbessern, haben die am Anfang erwähnten Firmen eine neue Walze entwickelt, die sogenannte Turbo-Walze.

Abb. 1: Die Entwicklung der Phosphat – Konzentration im Teichwasser nach Einbringung von AQUAlog (Xylit-Walzen) im ersten und zweiten Versuchsjahr. Quelle: BTU CottbusAbbildungen: R. Frank

Abb. 2: Phosphatadsorption von Xylit nach wiederholter Beschickung der Versuchseinrichtung mit Phosphat. Quelle, BTU Cottbus, verändert. Daten aus dem Versuchsjahr 2011

Abb. 3: Phosphatadsorption von Xylit nach wiederholter Beschickung der Versuchseinrichtung mit Phosphat. Quelle: BTU Cottbus, verändert. Daten aus dem Versuchsjahr 2012

Zur Ermittlung der Adsorption von Phosphaten mit Hilfe der Xylit-Walzen wurden an der TU Cottbus Laborversuche durchgeführt. Die Versuche wurden mit relativ stark belastetem Probewasser durchgeführt, um festzustellen, ob auch größere Mengen Phosphat über eine längere Zeitspanne aufgenommen werden können. Die Ergebnisse aus diesen Testreihen geben einen Einblick in das Potential, das von den Xylit-Fasern erwartet werden kann. In den Abbildungen 2 und 3 sind die Adsorptionsraten der Xylit-Walzen für Phosphat im Laborversuch dargestellt. Hierzu wurden Xylit und destilliertes Wasser in definierten Mengen zusammengesetzt, anschließend wurde das Wasser mit 2 mg/l PO4-P angereichert.

Abbildung 2 zeigt die prozentuale Phosphatadsorption durch die Standard-Walze, mittlerweile bekannt als Aqualog-Xylitwalze. Bereits nach einer Woche wurden rund 85 Prozent PO4-P adsorbiert. Nach einer weiteren Anreicherung derselben Versuchseinrichtung konnten wieder rund 80 Prozent adsorbiert werden.

Der Versuchsaufbau für die Turbo-Walzen wurde zu Vergleichszwecken genauso aufgebaut und geführt wie der für die Standard-Walzen. Bereits nach einem Tag wurden 88,5 Prozent PO4-P adsorbiert und nach zehn Tagen konnten insgesamt 95,5 Prozent adsorbiert werden. Nach einer weiteren Anreicherung derselben Versuchseinrichtung konnten nach einem Tag wieder 94,5 Prozent Phosphat adsorbiert werden (siehe Abb. 3). Ein Vergleich der Standard-Walze mit der Turbo-Walze zeigt deutlich deren höhere und effektivere Adsorptionsrate.

Das Ziel der Laborversuche, die Phosphate auch in stark belastetem Probenwasser soweit zu adsorbieren, dass ein Algenwachstum nicht mehr möglich ist beziehungsweise unterbunden wird, konnte sowohl von der Standard-Walze als auch von der Turbo-Walze erreicht werden. Die Labor- wie auch die Feldversuche bestätigen, dass Xylit in der Lage ist, größere Mengen Phosphat auch über eine längere Zeitspanne zu adsorbieren. Diese positive Eigenschaft kann durch eine Bepflanzung mit Repositionspflanzen wie mit Phragmites, Typha, Lythrum, Eupatorium, Iris und so weiter noch erheblich verbessert werden. Auch die physikalischen und chemischen Parameter sowie die Sichttiefe wurden durch den Einsatz von Xylit nachweislich verbessert. Vor Aufnahme der Untersuchungen war eine Zunahme der biologischen Aktivität durch Xylit erwartet worden. Dass sich die Besiedlung von AQUAlog-Xylitwalzen mit Mikroorganismen innerhalb weniger Monate um den Faktor 1000 erhöhen würde, war jedoch positiv überraschend. Dieser Wert rechtfertigt weitergehende Untersuchungen bezüglich der Besiedlungsentwicklung und -geschwindigkeit von Xylit-Fasern. Wichtig ist, dass nach den ersten beiden Versuchsjahren eine deutliche Verbesserung der relevanten, untersuchten Parameter eingetreten ist. Sie lassen den Schluss zu, dass Xylit geeignet ist, die Wasserqualität von nährstoffreichen Wasserkörpern mit übermäßigem Algenwuchs erheblich zu verbessern.

Entwicklung einer Teichanlage nach Einbringung von Xylit-Walzen

Die Teichanlage war Teil des Projektes und wurde über die gesamte Versuchslaufzeit (zwei Vegetationsperioden) als eine von fünf Feldversuchen auf relevante mikrobiologische, physikalische und chemische Parameter verprobt. Innerhalb weniger Wochen nach Einbringung der Xylit-Walzen verbesserte sich die Wasserqualität zusehends. Das Wasser wurde zunehmend klarer, mit Sichttiefen bis zum Teichboden. Dieser gute Zustand konnte auch in der zweiten Vegetationsperiode weiterhin beobachtet werden. Zusammenfassend kann hier festgehalten werden, dass in dieser Teichanlage eine sowohl optische Verbesserung der Wasserqualität als auch eine positive Entwicklung der chemisch/physikalischen Parameter bezüglich der Wasseranalysen-/Werte stattgefunden hat (siehe Bild 1 und 2).

Bild 3: Xylit-Matten zur Stabilisierung von Uferbereichen in Teichanlagen Seen und Fließgewässer. Foto: R. Frank

Bild 4: Die bepflanzten Walzen bieten optimale Laichplätze wie für Frösche, Kröten und Unken. Hier sind die frisch gelegten Laichballen und die Laichschnüre der Erdkröte (bufo bufo) gut zu erkennen. Foto: R. Frank

Bild 5: Die Walzen werden auch von den Fischen gerne als Laich- und Tummelplatz angenommen. Zusätzlich bieten sie Nahrung und Deckung zugleich. Foto: R. Frank

Weitere Einsatzmöglichkeiten - Sanierung von belasteten Gewässern

Wie bereits aufgezeigt stellt Xylit eine natürliche und chemikalienfreie Möglichkeit zur Sanierung belasteter Teichanlagen dar. Diese positive Eigenschaft, Nährstoffe, insbesondere Phosphate, in größeren Mengen zu binden ermöglicht auch den Einsatz von Xylit-Produkten in der Sanierung und Restauration belasteter Seen. Während die Sanierung darauf ausgerichtet ist, den Nährstoffeintrag in den See zu vermindern, greift die Restaurierung in die seeinternen Prozesse ein. Eine solche Maßnahmenkombination zur Reduktion externer Phosphorzufuhr und bereits vorhandener Phosphatfrachten im Seewasser mit geeigneten Xylit-Produkten könnte eine ungünstige gewässerökologische Situation nachhaltig verbessern.

Als Beispiel für umweltschonende Maßnahmen zur Minderung von Stoffeinträgen wären folgende Xylit-Produkte denkbar:

Für die Sanierung:

Reduzierung der Nährstoffeinträge (gelöste und partikulär gebundene) aus dem Einzugsgebiet.

  • Anlage von Schilfpolder mit Xylit-Matten oder Xylit-Flussmatratzen.
  • irkungsweise: Nährstoffentzug sofort nach Einbau der Polder, unabhängig der Vegetationszeit und Pflanzenentwicklung, Sedimentation in und zwischen den Xylit-Matten sowie im Wurzelbereich der Schilfpflanzen.
  • Einbringung von Gabionen mit Xylit vor die Schilfpolder als Barriere und Austauschelemente.
  • irkungsweise: Nährstoffreduktion sofort nach Einbau der Gabionen,
  • edimentation durch Schaffung beruhigter Zonen, Sedimententnahme bereits im Einzugsgebiet möglich. Austausch nach Bedarf möglich (Nährstoffentzug und Entfernung der abgelagerten Sedimente).

Bild 6: Ein Platz an der Sonne? Wer möchte das nicht? Xylit-Walzen als Inseln, bestehend aus einer oder mehreren zusammengebundenen Walzen, eingebaut werden und stehen somit als Refugium für die in und am wasserlebenden Tiere zur Verfügung. Foto: R. Frank

Bild 7: Die mit Iris pseudacorus bepflanzten Walzen befinden sich in der zweiten Vegetationsperiode. Sie wurden zur Wasserreinigung durch Nährstoffbindung, zur Ufersicherung und -gestaltung eingebracht. Wie in dem Bild zu sehen ist, erfüllen sie die an sie gestellten Anforderungen sehr gut. Foto: R.Frank

Für die Restauration:

Reduzierung der Nährstoffkonzentrationen (gelöste und partikulär gebundene) im Seewasser.

  • Verbesserung der Uferbereiche durch Neuanlage von Schilfbeständen auf Xylit-Matten (siehe Bild 3).
  • irkungsweise: Schilf ist von den Wasserstandschwankungen weniger betroffen, bessere und kontinuierliche Nährstoffversorgung des Schilfes, da die an den Xylit-Fasern adsorbierten Nährstoffe den Schilfpflanzen zur Verfügung stehen.
  • Einbindung von bepflanzten Inselanlagen aus Xylit-Walzen.
  • irkungsweise: zusätzliche Nährstoffbindung, extrem hohe Aufwuchsfläche für Mikroorganismen, gelenkte Sedimentation, zusätzliche Laich- und Nistplätze und viele mehr. Verbesserung und Stabilisierung der Lebensgrundlage für die gesamte Flora und Fauna.

Ökologischen Aspekt der Xylit-Produkte

Die Beobachtung des vielfältigen Lebens an einem Teich, Tümpel oder Weiher führt den Menschen oft dazu, selbst einen Teich anzulegen. Damit ein Teich diesen Ansprüchen gerecht wird, ist bei der Anlage und Pflege viel Fachwissen notwendig. Je nach Ausführung und Pflege kann sich jeder Teich über verschiedene Stadien zu einem stabilen Ökosystem mit entsprechender Vielfalt entwickeln. Da das Teichleben sich größtenteils im Wasser und am Teichufer abspielt, ist es essentiell wichtig, dass neben einer guten Wasserqualität auch auf eine gute Strukturierung des Teiches in Größe und Form geachtet wird. Dadurch werden Nahrungsgrundlagen und Lebensräume für die, sich im und am Teich ansiedelnde, Flora und Fauna geschaffen.

Bei vielen Teichanlagen wurden diese Aspekte nicht oder nur zum Teil berücksichtigt daher muss häufig nachgebessert werden. Eine einfache und natürliche Möglichkeit zur Nachbesserung bieten die Xylit-Walzen. In erster Linie dienen Sie der Wasserreinigung durch Nährstoffbindung, insbesondere von Phosphat (siehe Abb. 1 bis 3). Sie können aber gleichzeitig zur Uferrandgestaltung und als Inselelemente herangezogen werden, indem sie mit Repositions- beziehungsweise Wasserpflanzen bepflanzt werden. In Kombination mit einer Bepflanzung bieten die Xylit-Walzen Lebensraum für viele Tierarten, die in und am Wasser leben (siehe Bilder 4 bis 6). Des Weiteren können Versäumnisse beim Bau der Teichanlage mit einem geringen Einsatz korrigiert werden (siehe Bild 7). Sind diese Voraussetzungen gegeben, so entwickeln sich auch künstlich angelegte Teichanlagen zu stabilen Biotopen und bieten somit Lebensraum für die, in und am Wasser lebende, Flora und Fauna.

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe NEUE LANDSCHAFT 05/2013 .

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