DE19750811C2 - Filter mat for the filtration and sorptive purification of leachate in rainwater infiltration - Google Patents

Filter mat for the filtration and sorptive purification of leachate in rainwater infiltration

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Description

Der im PATENTANSPRUCH 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß in vielen Ballungszentren Niederschläge in Trennsystemen abgeleitet werden und anschließend das Niederschlagswasser im Bodenkörper versickert wird. Durch die atmosphärischen Depositionen und die Rücklösung von Substanzen über den Abflußweg wird das Niederschlagswasser mit Schadstoffen belastet (Niederschlagsbedingter Schmutzstoffeintrag in die Kanalisation, Karlsruher Be­ richte zur Siedlungswasserwirtschaft, 1993, Heft 73, 537 Seiten), die zu einer Kontamination des Bodens und des Grundwassers führen können. Um den Schadstoffeintrag umweltverträglich zu gestalten, wird der Bodenkörper, unab­ hängig von der Versickerungstechnik (Flächen- oder punktuelle Versickerung), nur einen bestimmten Zeitraum mit Niederschlagswasser beaufschlagt. Dieser Zeit­ raum ist von der Zusammensetzung des Niederschlagswassers und des Boden­ körpers abhängig (High-rate land treatment I, Infiltration and hydraulic aspects of the flushing meadows project, Journal water pollution control federation, 1974, Vol. 46, No. 5, page 834).The invention specified in PATENT Claim 1 is based on the problem that precipitation is derived in separation systems in many metropolitan areas and then the rainwater is seeped away in the soil. Through atmospheric deposition and the redissolution of substances The rainwater is contaminated with pollutants via the drainage path (Precipitation-related entry of dirt into the sewage system, Karlsruhe Be richte zur Siedlungswasserwirtschaft, 1993, issue 73, 537 pages), which leads to a Contamination of the soil and groundwater. To the To design pollutant inputs in an environmentally friendly manner, the soil depending on the infiltration technology (surface or selective infiltration), only rainwater for a certain period of time. This time space is made up of the composition of the rainwater and the soil body-dependent (High-rate land treatment I, Infiltration and hydraulic aspects of the flushing meadows project, Journal water pollution control federation, 1974, vol. 46, No. 5, page 834).

Die Schadstoffe im Niederschlagswasser können in suspendierte Feststoffe, in persistente organische Verbindungen, in Schwermetall- sowie anorganische Ver­ bindungen unterteilt werden. Die Schadstoffwirkung der suspendierten Feststoffe besteht darin, daß sie Träger für Schwermetall- und halogenierte Kohlenwasser­ stoffverbindungen sind. Diese Verbindungen können während der Durchsickerung wieder im Sickerwasser rückgelöst und in den Bodenkörper eingetragen werden. Desweiteren können die Feststoffe bei der Versickerung zu einer Kolmatation der obersten Bodenschichten führen (High-rate land treatment II, Water quality and economic aspects of the flushing meadows project, Journal water pollution control federation, 1974, Vol. 46, No. 5, page 844), so daß eine Entsorgung oder Rege­ neration dieser Schichten durchgeführt werden muß, um eine weitere Versicke­ rung zu ermöglichen.The pollutants in the rainwater can be suspended in solids, in persistent organic compounds, in heavy metal and inorganic Ver bonds are divided. The pollutant effect of the suspended solids is that they are carriers for heavy metal and halogenated hydrocarbons are compounds. These connections can occur during leakage redissolved in the leachate and entered into the soil. Furthermore, the solids can seep into a colmatation of the top layers of soil (High-rate land treatment II, Water quality and economic aspects of the flushing meadows project, Journal water pollution control Federation, 1974, Vol. 46, No. 5, page 844), so that disposal or Rege generation of these layers must be carried out in order to further infiltration enable.

Persistente organische Verbindungen, wie z. B. PCBs, Dioxine, Furane, amino- organische sowie metall-organische Verbindungen aus dem Kfz-Verkehr oder Ver­ brennungsprozessen, unterliegen im Boden fast keiner biologischen Umwandlung und die Bindungskräfte an Bodenpartikel sind gering. Diese beiden Randbedingungen führen dazu, daß diese Substanzen während des Durchsickerungs­ prozesses durch den Bodenkörper transportiert werden und bis in den Grund­ wasserleiter gelangen (Ergebnisbericht zu den Forschungsvorhaben 02WA9035- 9039, Untersuchungen zur Erfassung und Bewertung undichter Kanäle im Hinblick auf die Gefährdung des Untergrundes, BMFT-Verbundprojekt, 1994, Teil 2, 46 Seiten). Die dritte Schadstoffgruppe besteht aus Schwermetallverbindungen, die in ionischer Form vorliegen. Diese Verbindungen können hauptsächlich nur im Ober­ boden durch Sorption an den Bodenpartikel temporär gebunden werden. Die Bindungskräfte an den Bodenpartikeln und die Rücklösung dieser Verbindungen ins Sickerwasser hängen in einem hohen Maße von der Wertigkeit der Metall­ ionen, dem Redoxpotential und dem pH-Wert im Boden ab.Persistent organic compounds such as e.g. B. PCBs, dioxins, furans, amino organic and metal-organic compounds from motor vehicle traffic or ver combustion processes, undergo almost no biological conversion in the soil and the binding forces on soil particles are low. These two boundary conditions  cause these substances to leak during the leakage process are transported through the soil and into the ground water conductors (report on the results of the research project 02WA9035- 9039, investigations for the detection and evaluation of leaky channels with regard on the danger to the underground, BMFT joint project, 1994, part 2, 46 Pages). The third group of pollutants consists of heavy metal compounds, which in ionic form. These connections can mainly only be in the upper soil are temporarily bound to the soil particles by sorption. The Binding forces on the soil particles and the dissolution of these connections in the leachate depend to a large extent on the value of the metal ions, the redox potential and the pH value in the soil.

Unter den anorganischen Verbindungen (vierte Schadstoffgruppe) stellen die Nitrate, Nitrite, Chloride und Sulfate ein Gefährdungspotential für den Boden und das Grundwasser dar. Die Chloride und Sulfate führen zu einer Aufsalzung im Boden und Grundwasser, die durch die Streusalzausbringung in den Winter­ monaten verursacht wird. Die Nitrate sind nur in einem geringen Umfang im Niederschlagswasser gelöst, ihre hauptsächliche Entstehungsquelle sind Nitrifika­ tionsvorgänge im Boden. Das dabei entstehende Nitrat kann durch die Boden­ mikroorganismen jedoch aufgrund einer fehlenden oder nicht ausreichenden Kohlenstoffquelle in den tieferen Bodenschichten nicht denitrifiziert werden und ge­ langt so durch den Bodenkörper in den Grundwasserleiter.Among the inorganic compounds (fourth pollutant group) are the Nitrates, nitrites, chlorides and sulfates pose a hazard to the soil and represents the groundwater. The chlorides and sulfates lead to a salting in the Soil and groundwater caused by the spreading of salt in winter months. The nitrates are only to a small extent in the Rainwater dissolved, their main source of origin are nitrifics processes in the soil. The resulting nitrate can pass through the soil microorganisms, however, due to a lack or insufficient Carbon source in the deeper soil layers cannot be denitrified and ge reaches through the soil body into the aquifer.

Um eine Kolmatation des Bodenfilters bei der Versickerung zu verhindern bzw. zu verzögern, wurden bisher ein- oder zweilagige Vliese aus Geotextilien eingesetzt (Sonderdruck aus 1. Kongreß "Kunststoffe in der Geotechnik", K-GEO 88 in Hamburg, Versickerungsanlagen mit Geotextilfiltern, Deutsche Gesellschaft für Erd- und Grundbau e. V., 1988, 8 Seiten). Durch den Einsatz dieser Vliese werden nur die suspendierten Feststoffe zurückgehalten. Da die Vliesmaterialien keine spezielle Funktionen für den Rückhalt der anderen drei Schadstoffgruppen auf­ weisen, werden diese im Sickerwasser gelösten Schadstoffe fast unvermindert in den Bodenkörper und nachfolgend in den Grundwasserleiter eingetragen.To prevent or to prevent the soil filter from colmatating during seepage delay, one or two-layer nonwovens made of geotextiles have been used (Special print from 1st congress "Plastics in Geotechnics", K-GEO 88 in Hamburg, infiltration systems with geotextile filters, German Society for Erd- und Grundbau e. V., 1988, 8 pages). By using these nonwovens only the suspended solids retained. Because the nonwoven materials none special functions for the retention of the other three pollutant groups indicate, these pollutants dissolved in the leachate are almost undiminished in the soil body and subsequently entered in the aquifer.

Aus der DE 35 05 076 A1 ist eine Filtermatte für die Filtraton und sorptive Reinigung von Sickerwässern bei der Niederschlagswasserversickerung bekannt, bei der in Sickerrichtung des Niederschlagswassers eine erste Lage in Form eines Vlieses zur Zurückhaltung von suspendierten Feststoffen vorgesehen ist. Eine sich anschließende zweite Lage enthält ein organisches Adsorptionsmittel in Form von Aktivkohle, um biologisch persistente organische Verbindungen adsorptiv zu binden.DE 35 05 076 A1 describes a filter mat for the filtration and sorptive Treatment of leachate known for rainwater seepage, with a first layer in the form of a Fleece is provided for the retention of suspended solids. A yourself subsequent second layer contains an organic adsorbent in the form of  Activated carbon to adsorb biologically persistent organic compounds.

Eine Rückhaltefunktion für im Sickerwasser gelöste anorganische Verbindungen sowie für Schwermetalle weist die bekannte Filtermatte nicht auf. Es ist daher erforderlich, sie in Tonschichten einzubetten.A retention function for inorganic compounds dissolved in the leachate and for heavy metals, the known filter mat does not have. It is therefore required to embed them in layers of clay.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Filtermatte zu entwickeln, mit der ein möglichst breites Spektrum von Schadstoffen aus Sickerwässern entfernt werden kann.The object of the invention is therefore to develop a filter mat with the broadest possible range of pollutants are removed from leachate can.

Diese Aufgabe wird durch die im PATENTANSPRUCH 1 aufgeführten Merkmale ge­ löst.This task is ge by the features listed in PATENT Claim 1 solves.

Durch die neuartige Filtermatte (PATENTANSPRUCH 1) werden diese organischen und anorganischen Verbindungen sowie Schwermetalle gezielt zurückgehalten. Die erste Lage der Filtermatte wird wie bei konventionellen Vliesen oder Filzen für die Filtration des Niederschlagswassers eingesetzt. Die Filtrationswirkung der Filtermatte beruht auf den physikalischen Effekten des Sperrens an Fasern und der Schwerkraftsedimentation in den Poren des Gewebes. Dadurch können ein großer Teil der suspendierten Feststoffe sowie an­ haftende Schadstoffe an der Oberfläche bzw. in den obersten Porenschichten der ersten Filterlage zurückgehalten werden.The new filter mat (PATENT CLAIM 1) makes these organic and inorganic compounds as well as heavy metals. The first layer of the filter mat is used for conventional fleece or felt the filtration of the rainwater. The filtration effect of the Filter mat is based on the physical effects of blocking fibers and the Gravity sedimentation in the pores of the tissue.  This allows a large portion of the suspended solids to accumulate as well adhering pollutants on the surface or in the uppermost pore layers of the first filter layer are retained.

Die zweite Lage der Filtermatte ist mit einem organischen Adsorbens (Aktivkohle, Aktivkoks usw.) durchsetzt. Die organischen Schadstoffverbindungen weisen eine hohe Affinität zu diesem Adsorbens auf. Die Bindung der organischen Schadstoffe an den aktiven Zentren (Gitterfehlstellen) des Adsorbens erfolgt innerhalb des be­ stehenden Temperaturniveaus (≈ 253-303 K Lufttemperatur) durch elektrosta­ tische und VAN DER WAALSsche Kräfte (Physisorption).The second layer of the filter mat is covered with an organic adsorbent (activated carbon, Activated coke, etc.). The organic pollutant compounds have one high affinity for this adsorbent. The binding of organic pollutants at the active centers (lattice vacancies) of the adsorbent takes place within the be standing temperature levels (≈ 253-303 K air temperature) by electrostatic tables and VAN DER WAALS forces (physisorption).

In der dritten und vierten Lage der Filtermatte ist ein mineralisches oder orga­ nisches Kationen- bzw. Anionenaustauschermaterial eingebracht. Als natürliche Polyelektrolyte werden überwiegend Zeolithe auf Basis von Aluminiumsilikaten bzw. Apatit für den Kationen- bzw. Anionenaustausch eingesetzt. Die funktionellen Ionenverbindungen werden durch Alkali- und/oder Erdalkalimetall- (Klinoptilolith, Laumontit) bzw. durch Fluor-, Chlor- oder Hydroxyl-Ionen (Apatit) gebildet (Apatite, American Geological Institute, Mineralogical Journal, 1989, Vol. 11, No. 3, 104 pages). Die Bindung der Schadstoffe erfolgt durch den Austausch der freien Ionen innerhalb der Austauschermatrix gegen die Schwermetall- bzw. anorganischen Ionen. Die Selektivität der Ionen-Ionen-Bindungen und die Bindungsstärke sind proportional zur Größe und Wertigkeit der austauschbaren Ionen, zur Ionen­ konzentration, zur Reaktionszeit und zu den physikalisch-chemischen Eigen­ schaften der Austauschermatrix.In the third and fourth layer of the filter mat is a mineral or orga African cation or anion exchange material introduced. As a natural Polyelectrolytes are mainly zeolites based on aluminum silicates or apatite for the cation or anion exchange. The functional Ionic compounds are formed by alkali and / or alkaline earth metal (clinoptilolite, Laumontite) or by fluorine, chlorine or hydroxyl ions (apatite) (apatite, American Geological Institute, Mineralogical Journal, 1989, Vol. 11, No. 3, 104 pages). The pollutants are bound by exchanging the free ions within the exchange matrix against the heavy metal or inorganic Ions. The selectivity of the ion-ion bonds and the bond strength are proportional to the size and value of the exchangeable ions, to the ions concentration, the reaction time and the physico-chemical properties properties of the exchange matrix.

Aufgrund dieser Selektivitätseigenschaften werden bei den Kationenaustauschern bevorzugt die Schwermetalle, wie z. B. Quecksilber, Blei, Kupfer, Chrom und Zink, sowie Ammonium-Ionen in erhöhtem Maße gegen die "natürlichen" Metall-Ionen der Alkali- (Na+, K+) und Erdalkalimetalle (Mg2+, Ca2+) ausgetauscht (An evaluation of the use of natural clinoptilite to remediate metals contaminated water, Geologi­ cal Society of America, 1995, Vol. 27, No. 4, 50 pages).Because of these selectivity properties, the heavy metals, such as, for. B. mercury, lead, copper, chromium and zinc, and ammonium ions to an increased extent against the "natural" metal ions of the alkali (Na + , K + ) and alkaline earth metals (Mg 2+ , Ca 2+ ) ( An evaluation of the use of natural clinoptilite to remediate metals contaminated water, Geologi cal Society of America, 1995, Vol. 27, No. 4, 50 pages).

Der Anionenaustausch in der vierten Lage erfolgt überwiegend durch Fluor-, Chlor- und Hydroxyl-Ionen. Aufgrund dessen, daß besonders auch die Chloride in dieser Lage sorptiv gebunden werden sollen, können als Austauschermaterialien nur Zeolithe mit freien Fluor- oder Hydroxyl-Ionen, wie z. B. Apatit, eingesetzt werden.The anion exchange in the fourth layer mainly takes place through fluorine, chlorine and hydroxyl ions. Because of the fact that especially the chlorides in this Layer to be bound sorptively can only be used as exchange materials Zeolites with free fluorine or hydroxyl ions, such as. B. apatite can be used.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen jedoch nicht nur auf der sorptiven Entfernung der Schadstoffmoleküle aus dem Sickerwasser, sondern durch die An­ ordnung der unterschiedlichen Lagen der Filtermatte wird die Selektivität in bezug auf die zu entfernenden Verbindungen wie auch die Bodenbelebung verbessert.However, the advantages achieved with the invention are based not only on the sorptive  Removal of the pollutant molecules from the leachate, but through the on The selectivity is related to the order of the different layers of the filter mat improved on the connections to be removed as well as the soil revitalization.

Durch den Einsatz eines organischen Adsorbens wird bei der Stoffbindung eine gewisse Selektivität der Schadstoffmoleküle erreicht, die auf die Adsorptions­ wärme bzw. die Polarität dieser Substanzen zurückzuführen ist. Je unpolarer die Schadstoffmoleküle sind, desto höher ist ihre Adsorptionswärme (Effekt der Hydro­ phobie) und desto besser ist ihre Bindung an die Adsorbensoberfläche (Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung, Enke-Verlag, 1980, 213 Seiten). Im allgemeinen nimmt die biologische Persistenz der Schadstoffmoleküle mit abnehmender Pola­ rität zu (z. B. Polarität von aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen nimmt mit steigendem Halogenierungsgrad ab und die biologische Persistenz zu). Da­ durch werden die biologisch schwer oder nicht abbaubaren organischen Sub­ stanzen überwiegend sorptiv in der zweiten Lage der Filtermatte zurückgehalten und biologisch leicht abbaubare organische Substanzen dem Bodenkörper zuge­ führt. Diese organischen Verbindungen dienen den Mikroorganismen im Boden als Substrat und führen dadurch zu einer Erhöhung der mikrobiellen Aktivitäten im Boden (Abwasserverregnung Hiltpoltstein, Bericht zum Projektabschnitt 1, Lehr­ stuhl für Wassergüte- und Abfallwirtschaft, Technische Universität München, 1996, 127 Seiten), welches wiederum eine Bodenverbesserung bewirkt.Through the use of an organic adsorbent, a certain selectivity of the pollutant molecules reached on the adsorption heat or the polarity of these substances is due. The less polar the Pollutant molecules are, the higher their heat of adsorption (effect of the Hydro phobia) and the better their binding to the adsorbent surface (activated carbon and its industrial application, Enke-Verlag, 1980, 213 pages). In general decreases the biological persistence of the pollutant molecules with decreasing pola rity (e.g. polarity of aromatic hydrocarbon compounds increases with increasing degree of halogenation and the biological persistence). because through the organic sub punching predominantly retained in the second layer of the filter mat and biodegradable organic substances attracted to the soil leads. These organic compounds serve as microorganisms in the soil Substrate and thereby lead to an increase in microbial activities in the Soil (wastewater irrigation Hiltpoltstein, report on project section 1, teaching Chair for water quality and waste management, Technical University of Munich, 1996, 127 pages), which in turn brings about a soil improvement.

Der biologische Abbau von anorganischen Verbindungen wie Ammonium und Nitrat wird innerhalb der Sorptionslagen der Matte begünstigt, da der Schadstoff­ rückhalt von der Wirkung ähnlich aufgebaut ist wie im natürlichen Bodenkörper. Durch die sorptive Entfernung der persistenten organischen Verbindungen in der zweiten Sorptionslage bleibt die Gelöstsauerstoffkonzentration im Sickerwasser hoch, so daß in der dritten Filterlage neben einer physikalischen Entfernung des Ammoniums auch eine biologische Umsetzung erfolgen kann. Zusätzlich wird durch die große spezifische Oberfläche der Adsorptionslage und des Kationen­ austauschermaterials die Ansiedlung von langsam wachsenden Nitrifikanten be­ günstigt.Biodegradation of inorganic compounds such as ammonium and Nitrate is favored within the sorption layers of the mat because of the pollutant retention of the effect is similar to that of the natural soil. Due to the sorptive removal of the persistent organic compounds in the In the second sorption layer, the dissolved oxygen concentration in the leachate remains high, so that in the third filter layer in addition to a physical removal of the A biological conversion can also take place in ammonium. In addition, due to the large specific surface area of the adsorption layer and the cation exchange material the settlement of slowly growing nitrificants günstigt.

Der Aufbau der Filtermatte führt dazu, daß in der vierten Lage partielle oder voll­ ständige anaerobe Bereiche und organische Verbindungen als Elektronen­ donatoren für die biologische Umsetzung vorliegen. Diese Randbedingungen sind notwendige Voraussetzungen, um neben einer sorptiven Bindung der Chlorid-, Sulfat-, Nitrat- und Nitrit-Ionen eine Denitrifikation des sorptiv gebundenen und im Sickerwasser gelösten Nitrats bzw. Nitrits zu ermöglichen. The structure of the filter mat leads to partial or full in the fourth layer permanent anaerobic areas and organic compounds as electrons donors for biological implementation are available. These boundary conditions are necessary prerequisites, in addition to a sorptive binding of the chloride, Sulfate, nitrate and nitrite ions denitrify the sorptively bound and im To enable leachate of dissolved nitrate or nitrite.  

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist in PATENTANSPRUCH 2 ange­ geben. Durch die Ummantelung der Gewebefasern mit den Adsorbentien wird die Stoffaustauschfläche für die Sickerwasserinhaltsstoffe erhöht und die einzelnen Lagen können kompakter ausgeführt werden. Die Verwendung von Pulveraktiv­ kohle in der zweiten Lage der Filtermatte führt zu einer verbesserten Beladungs­ fähigkeit des organischen Adsorbens, da aufgrund der kürzeren Diffusionswege in das Aktivkohlepartikel bei gleicher Verweilzeit ein höhere Menge an Adsorpt (per­ sistente organische Verbindungen) gebunden werden kann. Klinoptilolith und Apatit sind weitverbeitete natürliche Austauschermaterialien, die sich mit geringem Aufwand speziell für die vorliegende Erfindung modifizieren lassen, um so bevor­ zugt die Schwermetalle und anorganischen Inhaltstoffe des Sickerwassers zu binden. Durch eine Homoionisierung, z. B. mit Natrium-Ionen, läßt sich die Adsorp­ tionskapazität von Klinoptilolith steigern und die Selektivität gegenüber Schwer­ metall-Ionen verbessern. Apatit liegt überwiegend in drei natürlichen Formen vor (Fluor-, Chlor- sowie Hydroxyl-Ionen in der Austauschermatrix), von denen der Hydroxyl-Apatit in idealer Weise für die Erfindung geeignet ist, da sich durch den Austausch von Hydroxl-Ionen auch die Chlorid- und Sulfat-Ionen im Sickerwasser binden lassen.Another advantageous embodiment of the invention is set out in PATENT Claim 2 give. By coating the fabric fibers with the adsorbents, the Mass transfer area for the leachate constituents increased and the individual Layers can be made more compact. The use of powder active Coal in the second layer of the filter mat leads to an improved loading ability of the organic adsorbent, because of the shorter diffusion paths in the activated carbon particle has a higher amount of adsorpt (per persistent organic compounds) can be bound. Clinoptilolite and Apatite are widely used natural exchange materials that can be used with little Modify effort specifically for the present invention, so before increases the heavy metals and inorganic constituents of the leachate tie. By homoionization, e.g. B. with sodium ions, the adsorb Capacity of clinoptilolite and selectivity to heavy Improve metal ions. Apatite is predominantly in three natural forms (Fluorine, chlorine and hydroxyl ions in the exchange matrix), of which the Hydroxyl-apatite is ideally suited for the invention, since the Exchange of hydroxyl ions also the chloride and sulfate ions in the leachate get tied up.

Der PATENTANSPRUCH 3 stellt in bezug auf die Anpassung der Filtermatte an unter­ schiedliche Sickerwasserzusammensetzungen sowie die Regeneration der be­ ladenen Filtermatte und auf die variable Anpassung der Filtermatte an die be­ nötigte Versickerungsfläche eine Verbesserung dar. Durch die Trennung der vier Lagen durch ein Stützgitter kann die Filtrationslage in ihrer Dicke und dem Poren­ volumen sowie jede funktionale Lage durch ihren individuellen Gehalt an Sorptionsmittel auf die Zusammensetzung des Sickerwassers angepaßt werden. So kann z. B. in der kalten Jahreszeit bei erhöhten Chloridgehalten im Sicker­ wasser die vierte Lage durch eine höhere Apatitmenge an die veränderte Sicker­ wassersituation angepaßt werden. Bei einer vollständigen Beladung der Filter­ matte können die einzelnen Lagen je nach Adsorpt gezielt regeneriert werden (z. B. thermische Regeneration für die organische Sorptionsmittellage, saure/­ basische Extraktion für die Austauscherlagen). Der Halterahmen für die Filtermatte ist konstruktiv so ausgeführt, daß einzelne Rahmen überdeckend aneinander­ gefügt werden können. Dadurch läßt sich die Filtermatte auf die anfallenden Volumenströme des Niederschlagswassers und die gewünschten Sickergeschwin­ digkeiten im Unterboden anpassen. PATENT CLAIM 3 specifies the adaptation of the filter mat to different leachate compositions and the regeneration of the be loaded filter mat and the variable adaptation of the filter mat to the be required infiltration area is an improvement. By separating the four Layers through a support grid can change the filtration layer in its thickness and the pores volume as well as each functional layer due to its individual content Sorbents are adapted to the composition of the leachate. So z. B. in the cold season with increased chloride levels in the seepage water the fourth layer through a higher amount of apatite to the changed seepage water situation to be adjusted. When the filter is fully loaded the individual layers can be specifically regenerated depending on the adsorpt (e.g. thermal regeneration for the organic sorbent layer, acid / basic extraction for the exchanger layers). The holding frame for the filter mat is designed so that individual frames overlap each other can be added. This allows the filter mat to accumulate Volume flows of rainwater and the desired seepage rate Adjust the properties of the underbody.  

Der PATENTANSPRUCH 4 kennzeichnet eine kompakte Ausführungsform der Filter­ matte für den Einsatz oder die Nachrüstung von dezentralen Versickerungs­ techniken wie z. B. Rohr-, Schacht- und Rigolenversickerung. Durch die festen Verbindungen der einzelnen Lagen wird die Mattendicke verringert und die losen Matten können zu zylinderförmigen oder sackartigen Filterinlays vernäht werden. Die zylinderförmigen Filterinlays können bei Rigolen zwischen Wand und Füllung eingebaut werden. Bei der Rohrversickerung können die Rohre mit den zylinder­ förmigen Filterinlays ausgekleidet oder bei bestehenden Rohrversickerungs­ anlagen nachgerüstet werden. Die sackartigen Filterinlays eignen sich in be­ sonderer Weise für die Schachtversickerung.PATENT CLAIM 4 characterizes a compact embodiment of the filter mat for the use or retrofitting of decentralized infiltration techniques such as B. pipe, shaft and drainage infiltration. Through the fixed Connections of the individual layers reduce the mat thickness and the loose Mats can be sewn into cylindrical or bag-like filter inlays. In the case of trenches, the cylindrical filter inlays can be between wall and filling to be built in. In the case of pipe infiltration, the pipes can be connected to the cylinder shaped filter inlays or with existing pipe infiltration systems can be retrofitted. The bag-like filter inlays are suitable in be special way for shaft infiltration.

Ein Ausführungsbeispiel für den Halterahmen mit Stützgitter und getrennten Lagen der Filtermatte ist in Fig. 1 beschrieben. Die Sorptionslagen 1, 2, 3, 4, getrennt durch die Stützgitter 5, werden unter Spannung in die Nuten des Halterahmens 6 eingesetzt. Der geschlossene Halterahmen weist auf seiner Rückseite ein senk­ recht stehendes z-förmiges Profil auf. Dieses Profil ist zwischen linkem und rechtem Rand sowie zwischen oberem und unterem Rand seitenverkehrt an­ geordnet, so daß jeweils ein Rahmen 7 in den nächsten überlappend eingefügt werden kann. Aufgrund des Halterahmengewichts und der verzahnenden Wirkung der einzelnen Rahmen untereinander ist eine zusätzliche Befestigung der Rahmen (Verschrauben, Verschweißen oder ähnliches) nicht notwendig.An embodiment of the holding frame with support grid and separate layers of the filter mat is described in Fig. 1. The sorption layers 1 , 2 , 3 , 4 , separated by the support grid 5 , are inserted under tension into the grooves of the holding frame 6 . The closed holding frame has a vertical, upright Z-shaped profile on its back. This profile is arranged between the left and right edge and between the top and bottom edge reversed, so that one frame 7 can be inserted in the next overlapping. Due to the weight of the holding frame and the interlocking effect of the individual frames, additional fastening of the frames (screwing, welding or the like) is not necessary.

Den Einsatz der Filtermatte für die Oberflächenversickerung (Muldenversickerung) in einem Halterahmensystem zeigt Fig. 2. Über den Einlauf von befestigten Flächen 8 oder einen oberflächigen Einlauf 13 wird der Versickerungsmulde das Niederschlagswasser zugeführt. Der maximale Wasserspiegel 9 über dem Filter­ matten/Halterahmensystem 10 hängt von der Niederschlagsmenge, der Versicke­ rungsfläche und dem Filtermatten/Untergrundsystem ab. Das Filtermatten/Halte­ rahmensystem liegt direkt auf dem Oberboden 11 auf. Dadurch können die Kosten für den Einbau des Systems minimiert werden. Während des Sickervorgangs werden zuerst die Schadstoffe im Sickerwasser in den Filtermatten gebunden und anschließend infiltriert das Sickerwasser den Oberboden. Im Oberboden können die verbleibenden leichtabbaubaren organischen Verbindungen auf mikrobiellem Wege umgesetzt und evtl. vorhandene sonstige Sickerwasserinhaltstoffe ge­ bunden werden. Nach der Durchsickerung des Oberbodens wird die sickerfähige Schicht 12 von dem gereinigten Sickerwasser infiltriert, welches sich anschließend im Grundwasserleiter anreichert. The use of the filter mat for the surface seepage (infiltration trough) in a support frame system shown in FIG. 2. About the inlet of paved surfaces 8 or a surface-area inlet 13 of the infiltration trough is supplied with the rain water. The maximum water level 9 above the filter mat / holding frame system 10 depends on the amount of precipitation, the infiltration area and the filter mat / underground system. The filter mat / support frame system lies directly on the top floor 11 . This can minimize the cost of installing the system. During the leaching process, the pollutants in the leachate are first bound in the filter mats and then the leachate infiltrates the top soil. The remaining easily degradable organic compounds can be converted microbially in the topsoil and any other leachate constituents that may be present can be bound. After the upper soil has seeped through, the seepage-capable layer 12 is infiltrated by the cleaned seepage water, which subsequently accumulates in the aquifer.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die im PATENTANSPRUCH 4 angegebene Filter­ matte zeigt Fig. 3 für die Rohrversickerung. Über den oberflächigen Einlauf 21 im Oberboden 14 oder den unterirdischen Einlauf 18 wird dem Schacht 16 das Niederschlagswasser zugeführt. Das perforierte Sickerrohr 20 ist mit der zylinder­ förmigen Filtermatte 19 ausgekleidet. Das im Schacht gesammelte Sickerwasser wird über die Filtermatte und das Sickerrohr unterhalb der schlecht durchlässigen Bodenschicht 15 der sickerfähigen Schicht 17 zugeführt. In dieser Schicht erfolgt die Infiltration des Bodenkörpers mit dem Sickerwasser und die Ableitung in den Grundwasserleiter.A further application example for the filter mat specified in PATENT Claim 4 is shown in FIG. 3 for the pipe infiltration. The rainwater is supplied to the shaft 16 via the surface inlet 21 in the top floor 14 or the underground inlet 18 . The perforated drain pipe 20 is lined with the cylindrical filter mat 19 . The leachate collected in the shaft is fed to the leachable layer 17 via the filter mat and the drain pipe below the poorly permeable bottom layer 15 . This layer infiltrates the soil with the leachate and drains it into the aquifer.

Claims (4)

1. Filtermatte für die Filtration und sorptive Reinigung von Sickerwässern bei der Niederschlagswasserversickerung, wobei in vier speziellen Lagen sowohl die suspendierten Feststoffe als auch die ge­ lösten persistenten organischen und anorganischen Verbindungen sowie Schwermetalle aus den Sickerwässern weitestgehend entfernt werden. Die vier Lagen sind aus Gewebe, Vlies oder Filz ausgeführt und miteinander verbunden (z. B. vernäht, verfilzt oder vernadelt) oder in getrennten Schichten ausgeführt und weisen eine Lagenstruktur auf Basis von natürlichen (z. B. Baumwolle oder Wolle) oder künstlichen Fasern (Geotextilien wie z. B. Polypropylen, Polyester, Polyamid) auf. Durch die erste Lage der Filtermatte in Sickerrichtung des Niederschlagswassers werden zuerst die suspendierten Feststoffe durch Filtra­ tionswirkung zurückgehalten. In der zweiten Lage ist ein organisches Adsorp­ tionsmittel (z. B. Aktivkohle oder Aktivkoks) eingemischt, oder die Fasern sind mit dem Adsorptionsmittel ummantelt, um die biologisch persistenten orga­ nischen Verbindungen im Niederschlagswasser, wie z. B. Dioxine und Furane aus Kfz-Motoren oder PCBs und halogenierte Kohlenwasserstoffe aus Verbren­ nungsprozessen, adsorptiv zu binden. Die dritte und vierte Lage ist mit einer Einmischung oder Ummantelung der Fasern durch ein natürliches oder synthetisches Kationen- bzw. Anionenaustauschermaterial versehen, zur sorp­ tiven Entfernung von Ammonium- und Schwermetall-Ionen bzw. Nitrat-, Nitrit-, Chlorid- und Sulfat-Ionen.1. Filter mat for the filtration and sorptive purification of leachate at Rainwater seepage, whereby in four special layers both the suspended solids and the ge dissolved persistent organic and inorganic compounds as well Heavy metals are largely removed from the leachate. The four Layers are made of fabric, fleece or felt and bonded together (e.g. sewn, matted or needled) or carried out in separate layers and have a layer structure based on natural (e.g. cotton or Wool) or artificial fibers (geotextiles such as polypropylene, polyester, Polyamide). Due to the first layer of the filter mat in the seepage direction of the Rainwater first becomes the suspended solids through Filtra restrained effect. In the second layer is an organic adsorb agent (e.g. activated carbon or activated coke) mixed in, or the fibers coated with the adsorbent to make the biologically persistent orga African compounds in rainwater, such as. B. dioxins and furans from automotive engines or PCBs and halogenated hydrocarbons from combustion processes to bind adsorptively. The third and fourth layer is with one Mixing or sheathing the fibers with a natural or provided synthetic cation or anion exchange material for sorp tive removal of ammonium and heavy metal ions or nitrate, nitrite, Chloride and sulfate ions. 2. Filtermatte nach ANSPRUCH 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der zweiten, dritten und vierten Lage durch die Sorbentien um­ mantelt sind, wobei in der zweiten Lage Pulveraktivkohle, in der dritten Lage Klinoptilolith und in der vierten Lage Hydroxyl-Apatit verwendet wird.2. filter mat according to claim 1, characterized, that the fibers of the second, third and fourth layers pass through the sorbents are covered, powder activated carbon in the second layer, in the third layer Clinoptilolite and in the fourth layer hydroxyl apatite is used. 3. Filtermatte nach ANSPRUCH 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Lagen der Filtermatte durch Stützgitter getrennt und in einem Halterahmen zusammengefügt sind. 3. filter mat according to claim 1 or 2, characterized, that the four layers of the filter mat are separated by support grids and in one Holding frames are joined together.   4. Filtermatte nach ANSPRUCH 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Lagen der Filtermatte in einer Trägermatte zusammengeführt sind.4. filter mat according to claim 1 or 2, characterized, that the four layers of the filter mat are brought together in a carrier mat.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2900840B1 (en) * 2006-05-15 2008-10-10 Giat Ind Sa FILTER, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH FILTER AND EFFLUENT TREATMENT PLANT USING SUCH FILTER
NZ594503A (en) 2009-02-05 2014-01-31 Ghd Pty Ltd Water treatment
CZ304931B6 (en) * 2012-07-27 2015-01-28 Vuab Pharma A.S. Method of removing platinum compounds and metabolites thereof from urine of patients treated by cytostatics and apparatus for making the same
CA2955980C (en) * 2014-10-14 2017-09-12 Flsmidth A/S Low deformation filter media

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505076A1 (en) * 1985-02-14 1986-08-14 Ed. Züblin AG, 7000 Stuttgart ADSORPTION LAYER

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505076A1 (en) * 1985-02-14 1986-08-14 Ed. Züblin AG, 7000 Stuttgart ADSORPTION LAYER

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ergebnisbericht zu den Forschungsvorhaben 02WA 9035 - 9049, Untersuchungen zur Erfassung und Bewertung undichter Kanäle im Hinblick auf die Gefährdung des Untergrundes, In: BMFT-Verbundprojekt, 1994, Teil 2, 46 Seiten *
High-rate land treatment, infiltration and hydraulic aspects of the flushing meadows project, In: Journal water pollution control federation, 1974, Vol. 46, No. 5, page 834High rate land treatment, water quality and economic aspects of the flushing meadows project, In: Journal water pollution control federation, 1974, Vol. 46, No. 5, page 844 *
Niederschlagsbedingter Schmutz- Stoffeintrag in die Kanalisation, In: Karlsruher Berichte zur Siedlungswasser- wirtschaft, 1993, Heft 73, 537 Seiten *
Versickerungsanlagen mit Geotextilfiltern, *

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