Ökotechnologien UI13-HS15 1.5

Natürliches Stillgewässer (Weiher, Auen)

• hohe Artenvielfalt
• natürliches Nahrungsnetz mit Produzenten, Konsumenten, Destruenten (stabiles ökologisches Gleichgewicht)
• Blüh und Unterwasserpflanzenvielfalt
• Froschquaken
• Kein/wenig Stromverbrauch (bei Schwimmteichen)
• Trübung im Frühling möglich

2 Typ Natürliches Fliessgewässer (Bachlauf, Fluss)

• Nur eine hohe Artenvielfalt an festsitzenden Organismen (Biofilm) im Filter.
• Klares Wasser
• Geringer Platzbedarf
• Stromverbrauch (70 bis >1000 W je nach System)
• Geringe Pflanzenvielfalt

Kategorie 1 - Stehendes Gewässer, keine Pumpen

• Grosses Volumen zur Wasseraufbereitung nötig

Kategorie 2 - Stehendes Gewässer, Oberflächenabsaugung

• Temporäre Oberflächenreinigung mittels Skimmer
• Grosses Volumen zur Wasseraufbereitung nötig

Kategorie 3- Oberflächenabsaugung und leichte Umwälzung des Wasserkörpers

• Regelmäßige Oberflächenreinigung
• Die Strömung wird in die Pflanzenzonen geleitet, damit der Biofilm an Pflanzenstängel wächst.

Kategorie 4 - Fließendes Gewässer mit Kiesfilter

• Teich mit Filter
• Im gesamten Teich muss die Versorgung mit Sauerstoff gewährleistet sein!

Kategorie 5 - Fließendes Gewässer mit speziellen Filtern

• Teich mit Filter mit speziellen Substrat zum C-Abbau
• Im gesamten Teich muss die Versorgung mit Sauerstoff gewährleistet sein!

Kategorie 1 - Stehendes Gewässer, keine Pumpen

• Aufbereitung erfolgt durch Unterwasserpflanzne, Sedimentation, Phytoplankton und Zooplankton.

Kategorie 2 - Stehendes Gewässer, Oberflächenabsaugung

• Aufbereitung erfolgt durch Unterwasserpflanzne, Sedimentation, Phytoplankton und Zooplankton.

Kategorie 3- Oberflächenabsaugung und leichte Umwälzung des Wasserkörpers

• Aufbereitung erfolgt durch Unterwasserpflanzne, Sedimentation, Phytoplankton und Zooplankton.

Kategorie 4 - Fließendes Gewässer mit Kiesfilter

Kategorie 5 - Fließendes Gewässer mit speziellen Filtern

• Je höher die Kategorie, desto grösser der Einsatz von Technik.
• Je höher die Kategorie, desto grösser ist der Anteil der Badezone, relativ
gemessen an der Gesamtgrösse.
• Je tiefer die Kategorie desto grösser ist die Biodiverstität.

Fauna
Grosse bis grösstmögliche Artenvielfalt bei Tieren.
Pflanzen
gesunde, standortgerechte Pflanzen, grosse bis grösste Artenvielfalt
Klarheit des Wassers
auch längere Trübungsphasen des Wassers werden toleriert
Ablagerungen Beläge
Ablagerungen von Biomulm toleriert, glitschige Flächen sind normal
Algenauftreten
hohe Toleranz gegenüber zeitweiligem Algenauftreten, insb. In den Pflanzzonen kein Problem
Technische Installationen
keine technischen Installationen gewünscht, höchsten Skimmer für Oberflächenabsaugung, Laufzeit max. 2h / Tag
Wasserattraktionen
keine Wasserattraktionen (z.B. Gegenstromanlage, Massagedüsen, Schwallwasserduschen, etc.), ev. Quellstein mit  Laufzeit >2h.
Pflegeaufwand
1-2 h / Woche

...

1. Kein Wasserverlust
2. Kein Randeintrag
3. Strikte Trennung von aeroben und anaeroben Zonen
4. Das pH Optimum ist 8,4 (Kalkpufferung)
5. Der Nitritabbau muss gewährleistet sein (pH, Hemmstoffe)
6. Phosphor ist das limitierende Element
7. Keine P-haltigen Baumaterialien (Kies, Füllwasser...)
8. Den Einträgen (P und C) müssen ausreichend Austragswege entgegengesetzt werden.
9. Ein ausgewogenes Nährstoffverhältnis (C:N:P) soll gewährleistet sein.
10. Optimierung der Anströmung nach:

Druckverlust der entsteht durch Rohrreibungen und turbulente Strömungen (hohe Reynoldszahl)

Das maximale Höhe auf welche die Pumpe Wasser befördern kann (grössere Höhe = kleineres Fördervolumen Q)

Die Höhendifferenz zwischen Oberkante Wasser und geförderter Wasserhöhe

Druckhöhenverlust aufgrund von Reibung des Mediums an der Rohrwand

• Welche Durchflussmenge?
• Förderhöhe?
• Druckverluste berückstichtigen! (turbulente Strömung, Rohrreibung, Rohrdurchmesser)
• Leistungsaufnahme

.

Temperatur

• kaltes Wasser kann mehr Sauerstoff aufnehmen [mg/l]

Druck

• unter höherem Druck absoriert Wasser mehr Sauerstoff

Salzgehalt

Beispiel Fluss in Island:

kalte Wassertemperatur, Wasserfälle, wenig organische Einräge (COD,BOD beinahe =0) --> hoher Sauerstoffgehalt

DO (dissolved oxygen) bei 15 mg/l und mehr

Beispiel stehendes Gewässer mit kleinem Volumen

hohe, schnell ändernde Wassertemperaturen 

organische Einträge haben schnell eine hohe Konzentration von BOD und COD zur Folge

--> tiefer Sauerstoffgehalt (DO: ca. 2 mg/l)

Mischkanalisation

Nachteile:
Mischung von Regen- und Schmutzwasser, Hydraulische Überlastung von Kläranlagen durch stark schwankendes
Wasserregime im Abwassernetz und Kläranlage
Häufiges Anspringen von Regenwasserentlastungen

Vermindeter Wirkungsgrad der Kläranlage

Direkeintrag von Schmutzmasser in Gewässer bei Regenereignisse möglich (punktueller Eintrag)

Grösser Dimensionierung der Abwasseranlage

Vorteile:

weniger Aufwendig
 

Trennkanalisation

Diffuse Einträge

1. Verschmutztes Abwasser behandeln
2. Regenwasser: 1. Versickerung, 2. Direkteinleitung, 3. Kläranlage

Verschmutztes Abwasser
 Abwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt, verunreinigen kann.

Verunreinigung
Nachteilige physikalische, chemische oder biologische Veränderung
des Wassers.

• natürliche Primärpartikel und Fällungsprodukte
  • Tonminerale, Eisenhydroxde
• Synthetische Partikel aus Prozessen und Produkten
  • Bremsabrib, Russ, Farbpigmente
• Biologische Partikel und Abbauprodukte
  • Algen, Pflanzenreste, Kot

•  Pharmaka (Human-/Veterinär)
• 
  Pflanzenschutzmittel (Landwirtschaft, Privat)
• 
  Biozide (z.B. Desinfektion, Materialschutz)
• 
  Industriechemikalien

--> Hormonaktiv, Persistent, Biokumulativ

Pflanzenschutzmittel (PSM)

Biozide (in Farben, Lakierungen, etc.)

Pflanzenschutzmittel (PSM)

Biozide (in Farben, Lakierungen, etc.)

Stoffe in Baumaterialien

Biozide

Metalle

Durchwurzelungsschutz

UV-Filter

Flammschutzmittel

Stabilisatoren

Korrosionsschutz

Weichmacher

--> Freisetzung der Stoffe ist an Niederschlag gebunden

Punktueller Eintrag: kontinuierlich, Verdünnung bei Regenwetter (Bsp. Hormonaktive Stoffe über Kläranalge)

Diffuser Eintrag: bei Regenwetter, Probenahme anspruchsvoll (Bsp. Pflanzenschutzmittel, Biozide)

• First-flush» durch Stoffeintrag via Regen und hydraulische Stossbelastung: 2/3 der Stoffmenge 1/3 der Wassermenge («Peak»)
• 
  Stoffmobilisierung auf Strassen, Plätzen, Dächern (Stoffdepot wird abgewaschen)

Kontrollierte Akkumulation in Sickerschicht (Schadstoffsenke)

An der Quelle: Prävention und Substitution (Produktverbesserung)

Technische Lösungen sollten auf die Optimierung der
Kanalnetz-Entlastung (vgl. INKA) und dezentrale Technologien fokussieren

-Hängende Gärten 600 Jahre vor Chr.
-griechisch/römische Welt machte weiter
-Auch Skandinavien (Island)
-Berliner Carl Rabitz: start in EU
-Hundertwasser
- Le Corbusier

Funktionen Dachbegrünung in Städten
-Filterung Regenwasser
-Luftbefeuchtung durch Verdunstung
-Lufthygiene wird verbessert
-Temperierung Raumklima
-Isolationswirkung (Lärm und Wärme) --> Energieeinsparung
-Lebensraum (Biodiversität)
-Rückhalt Wasser
-Ästhetik

Durch den Begrünungsaufbau wird Regenwasser zurückgehalten und Zeitversetzt in die Kanalisation weitergeleitet.
Natürlich hat die Begrünung auch eine Filterwirkung
So gesehen kann Dachbegrünung dazu beitragen das das Kanalisationssystem bei schweren Regenfällen nicht überlastet wird (Regulierungsleistung)
Niederschlagswassergebühren sinken
Verschmutztes Wasser kann möglicherweise zu Brauchwassser aufbereitet werden

Je nach Substrat und Bepflanzung bis zu 70% Wasserrückhaltung

--> Abflussbeiwert bei intensivbegrünten Dachflächen 0,3. (Normale Dachflächen 1)

verschmutztes Wasser kann gereinigt und möglicherweise zu Brauchwasser aufbereitet werden

Mü: Beschreibt das Verhältnis von Anpresskraft zwischen zwei Körper. Ist Dimensionslos und Materialabhängig, Längen und Biegungsabhängig; Zudem Gleit-, Haft-, und Rollreibung möglich