Odkalovací projekt

Horlachgraben, nádrž 1 - 3

Horlachgraben je součástí bývalého ramene řeky Mohan a slouží jako recipient dešťové vody z kanalizačního systému města Rüsselsheim. Tento příkop nemá přirozený vtok a je rozdělen do 13 nádrží. V roce 2024 budou čištěny pouze první tři nádrže. Nádrž 1 má délku 1 013 metrů a šířku 25 metrů. Nádrž 2 je rozdělena na dvě části, z nichž každá je dlouhá přibližně 180 metrů; jedna je široká 19 metrů a druhá 7 metrů. Nádrž 3 je dlouhá 1 020 metrů a široká rovněž 25 metrů. Celkový objem vody ve výkopu je přibližně 120 000 m³.

V roce 2024 představovaly obrovské srážky velkou výzvu. Jen v květnu se srážky rovnaly 179 % dlouhodobého průměru, v některých případech se jednalo o přívalové deště. V důsledku toho bylo také nutné neustále monitorovat a upravovat úpravu.

Postup - řízení přírodních procesů

K úpravě Horlachgraben se používají speciálně upravené bakterie a kyslík. Patentovaný postup se používá k tomu, aby se bakterie přiměly k produkci exoenzymů. Tyto enzymy jsou potřebné k přeměně složitých sloučenin, například v kalu, na jednoduché sloučeniny, protože bakterie mohou přijímat pouze rozpuštěné látky. Tento proces je speciálně řízen.

Kromě bakterií se do vody zavádí voda ve formě rozpuštěného kyslíku a nanobublinek. Nanobubliny jsou bubliny menší než 100 nm, které nemají vztlak. Jsou rozmístěny v celém vodním sloupci. To znamená, že kyslík je k dispozici i tam, kde je ho nejnaléhavěji potřeba: na dně vody.

Vědeckou podporu projektu poskytuje Vysoká škola aplikovaných věd RheinMain.

Principy fungování na vodní hladině

Bakterie velmi účinně absorbují živiny na hladině vody a obnovují tak přirozenou rovnováhu. Tím se omezuje šíření řas.
Sloučeniny dusíku jsou bakteriemi prostřednictvím nitrifikace a denitrifikace přeměňovány na atmosférický dusík a tím z vody odstraňovány.
Bakterie jsou požírány zooplanktonem. Díky tomu se například absorbované fosfáty vracejí zpět do potravního řetězce jezera.
Díky dodatečným živinám v potravním řetězci mají z úpravy vody v Horlachgraben prospěch i živočichové žijící ve vodě.

Principy fungování na dně vody

Za pomoci kyslíku bakterie spolu s exoenzymy velmi rychle rozkládají organické složky kalu na netoxické látky.
Sloučeniny dusíku se nitrifikací a denitrifikací přeměňují na atmosférický dusík.
Sloučeniny uhlíku se přeměňují na CO₂.
Fosfáty jsou absorbovány bakteriemi a vracejí se tak do potravního řetězce vody.
Nanobubliny způsobují dlouhodobé zvýšení redoxního potenciálu na dně jezera, a tím i fixaci fosfátů vazbou na železo nebo částice sedimentu.
S odstraňováním organického materiálu se snižuje potřeba kyslíku na dně vody a s ní i možnost tvorby zplodin.

Ošetření

Projekt byl zahájen 26. dubna 2024 intenzivním odběrem vzorků a měřením hladiny kalu. První dávka 6 000 litrů bakteriálního produktu, který se skládá z 98 % z vody, bakterií a enzymů, proběhl 2. května 2024. Bakterie se rozmnožují a upravují pro použití ve speciálních pivovarských stanicích. V závislosti na úkolu trvá tento proces 48, 72 hodin nebo až 9 dní při intenzivním přísunu kyslíku a konstantní teplotě 27 °C.

Ošetřením lze rozložit pouze organické složky kalu, nikoli tedy písek nebo jíl. Kal na dně vodního toku se zpravidla skládá převážně z organického materiálu, který vznikl během mnoha let z listí, odumřelých rostlin, řas, větví a zvířecích výkalů.

Projekt je podporován a doprovázen:

BluePlanet Germany GmbH
Město Rüsselsheim am Main
Dolní vodohospodářský úřad, okres Groß-Gerau
Inženýrská kancelář BGS Wasserwirtschaft GmbH, Darmstadt
Referent ochrany vod Město Rüsselsheim am Main

Měření hladiny kalu

Jasná separační vrstva mezi vodou a kalem
Jasně rozpoznatelná separace mezi kalem a pískem
Pronikli jsme přímo do jílu
Pronikli jsme přímo do jílu

Zviditelnění změn

Nezávisle na měřeních klienta provádíme místy vlastní týdenní měření hladiny kalu a rozbory kalu a vody, abychom mohli průběžně upravovat naše ošetření a zviditelnit průběh ošetření. K měření hladiny kalu používáme měřicí trubice, které se používají i v technologii odpadních vod. Tato metoda je uznávána úřady a odborníky a je běžnou praxí.

Naše měření hladiny kalu probíhá ve třech fázích:

V prvním kroku měříme až po kompaktní kal, tj. vodní sloupec včetně suspendovaného kalu nad ním. Za tímto účelem opatrně umístíme měřicí trubici na kompaktní kal.

Ve druhém kroku protlačíme měřicí trubici skrz kompaktní kal až na dno vody. Ze stupnice můžeme odečíst, jak hluboko trubka pronikne, a tuto hodnotu porovnat s kalem v trubici. Po vytažení trubky počkáme, až se suspendovaný kal usadí a vytvoří jasnou dělící čáru mezi vodou a kalem.

Ve třetím kroku vizuálně a analyticky zkontrolujeme, zda jsme dosáhli dna - tj. jílu, písku nebo jiného anorganického sedimentu. Pro správnost měření je zásadní vizuálně zkontrolovat celý sloupec kalu. V případě pochybností měření opakujeme.

Kromě toho odebíráme hloubkové vzorky, tj. vzorky sedimentu pod naším „normálním“ měřicím horizontem, abychom zkontrolovali, zda jsme dosáhli dna vody. I když jsou výsledky vizuálně jasné, vzorky vždy analyzujeme v laboratoři na obsah organických látek. Pokud nezjistíme žádnou nebo téměř žádnou organickou hmotu, dosáhli jsme svého cíle.

V uplynulých týdnech a měsících jsme v povodí Horlachgraben testovali a porovnávali mnoho dalších metod a diskutovali o nich s vědci a odborníky. Je pro nás důležité, abychom naměřené hodnoty ověřili z vědeckého hlediska a učinili je srozumitelnými.

Projektový deník

V našem projektovém deníku se dozvíte více o pracích a postupu prací na Horlachgraben.

Datum	Činnost / výsledek
	Podle výpočtů stavebního odboru města Rüsselsheim je v nádržích 1 až 3 mezi 100 až 140 cm kalu. Většina je organického původu. Zdrojem kalu je listí a rostlinný materiál a také živočišné látky. Vodní dno pod kalem tvoří písek a jíl.
23.-26.04.2024	Intenzivní odběr vzorků a měření hladiny kalu; Odběr vzorků pro analýzu vody a kalu; Měření nádrží pomocí sonaru
28.04.2024	Instalace 1. solárního nanoaeorátu BPG v nádrži 3.
02.05.2024	1. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku pro redukci kalu
08.05.2024	2. ošetření 6 000 litry bakteriálního produktu pro redukci kalu
17.05.2024	Instalace 4 solárních nanobubblerů BPG v nádržích 1 a 2.
18.05.2024	1. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na snížení nadbytečných živin
22.05.2024	3. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku ke snížení množství kalu
27.-28.05.2024	Odběr vzorků a měření hladiny kalu; Odběr vzorků pro rozbory vody a kalu; Měření nádrží sonarem; Údržba solárních nanobublin BPG;
28.05.2024	Instalace zbývajících 2 solárních nanobubblerů BPG v nádrži 3.
29.05.2024	4. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku pro redukci kalu.
Květen 2024	V květnu spadlo 179 % srážek ve srovnání s dlouhodobým průměrem.
05.06.2024	5. ošetření s 6 000 litry bakteriálního produktu pro redukci kalu
12.06.2024	6. ošetření s 6 000 litry bakteriálního produktu pro redukci kalu
22.06.2024	2. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na snížení nadbytečných živin
24.-25.06.2024	Odběr vzorků a měření hladiny kalu; Odběr vzorků pro rozbory vody a kalu; Měření nádrží sonarem; Údržba solárních nanobublin BPG;
26.06.2024	7. Ošetření 6 000 litrů bakteriálního přípravku pro redukci kalu.
Od července	Úprava čištění z důvodu přetrvávajících vysokých srážek: Používání sáčků BacBags k ošetření ohnisek. Zavedení tekutých bakteriálních přípravků v ohniskových bodech na dně vodního toku
03.07.2024	8. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku pro redukci kalu
13.07.2024	Ošetření pomocí vaků BacBags BacBags jsou biologickým řešením pro redukci kalů a organických usazenin ve vodních nádržích. Uzavřením do plátěných vaků se bakterie pomalu uvolňují po dlouhou dobu. Aktivita bakterií rozkládá organický materiál a snižuje hodnoty CHSK a BSK (chemická a biochemická spotřeba kyslíku). Rozkladem organických látek se snižuje kal a zákal vody.
18.07.2024	9. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku pro snížení množství kalu.
25.07.2024	10. ošetření s 6 000 litry bakteriálního produktu pro snížení množství kalu
31.07.2024	11. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na snížení množství kalu
06.08.2024	od 32. kalendářního týdne Čtrnáctidenní měření hladiny kalu a analýzy pro sledování procesů Měření kompaktního kalu na dně vodní nádrže: Nádrž 1: 29 cm Nádrž 2: 14 cm Nádrž 3: 19 cm Kompaktní kal je kal, který lze odstranit při mechanickém odkalování, např. bagrem. Nad ním se nachází suspendovaný kal ve vodním sloupci.
07.08.2024	12. ošetření s 6 000 litry bakteriálního přípravku na snížení množství kalu.
12.08.2024	Úprava se průběžně přizpůsobuje výsledkům analýz a měření. Z nádrže 3 je do nádrže 1 přemístěn solární přístroj Solar NanoBubbler; Zavedení vaků BacBags pro zpracování v ohniskovém bodě
13.08.2024 / 14.08.2024	Měření hladiny kalu společností HPC AG s následujícími výsledky Nádrž 1: 55 cm, z toho 27 cm kompaktního kalu Nádrž 2: 47 cm, z toho 14 cm kompaktního kalu Nádrž 3: 40 cm, z toho 18 cm kompaktního kalu Kompaktní kal je kal, který lze odstranit při mechanickém odkalování, například bagrem. Nad ním se nachází suspendovaný kal ve vodním sloupci.
14.08.2024	13. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na snížení množství kalu.
21.08.2024	14. ošetření s 6 000 litry bakteriálního přípravku pro redukci kalu
28.08.2024	15. ošetření s 6 000 litry bakteriálního produktu pro redukci kalu
03.09.2024	V chování ryb a raků je patrná změna, živočichové jsou mnohem pohyblivější; Hloubka viditelnosti v nádržích 2 a 3 je 74 cm a v nádrži 1 70 cm, měřeno Secchiho diskem.
04.09.2024	16. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku ke snížení množství kalu.
11.09.2024	17. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na redukci kalu
18.09.2024	19. Ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na redukci kalu
23.09.2024	Odběr vzorků půdy pod měřicím horizontem měření hladiny kalu. To umožňuje ověřit, zda bylo skutečně dosaženo dna vodního toku a zda se na dně vodního toku stále nachází převážně pouze anorganický materiál. Vzorky se odebírají pro kontrolu vizuálního dojmu v laboratoři.
25.09.2024	20. Ošetření 6 000 litrů bakteriálního přípravku na snížení množství kalu.
26.09.2024	Aktuální měření hladiny kalu ukazuje další snížení organického materiálu na dně vodního toku: Nádrž 1: 44 cm, z toho 19 cm kompaktního kalu. Nádrž 2: 33 cm, z toho 5 cm kompaktního kalu Nádrž 3: 31 cm, z toho 9 cm kompaktního kalu Kompaktní kal je kal, který lze odstranit při mechanickém odkalování, např. bagrem. Nad ním se nachází suspendovaný kal ve vodním sloupci.
02.10.2024	21. ošetření 6 000 litry bakteriálního přípravku na snížení množství kalu.
09.10.2024	22. a poslední ošetření s 6 000 litry bakteriálního produktu pro redukci kalu.
16.10.2024	Redukce kalu pokračuje. Měření hladiny kalu ukazuje další snižování kalu: V nádrži 1: 32 cm, z toho 13 cm kompaktního kalu. Nádrž 2: 18 cm, z toho 3 cm kompaktního kalu. Nádrž 3: 26 cm, z toho 6 cm kompaktního kalu. Navzdory podzimní cirkulaci, přirozené změně uspořádání vodní nádrže v důsledku vyrovnání teplot vody, zůstává nasycení kyslíkem v horních částech vodní nádrže do značné míry stabilní. To je známkou toho, že tůně jsou v přirozené rovnováze.

Novinky z Horlachgraben v Rüsselsheimu

V Horlachgraben v Rüsselsheimu se toho za posledních několik měsíců hodně změnilo. Při pravidelných návštěvách nádrží 1 až 3 byly opakovaně pozorovány změny. Voda se čas od času vyčistila, ale pravidelně se opět zakalila. Někdy se na hladině vody vytvořila vrstva, která později opět zmizela. Důvodem byl kal na dně vody, který byl rozpuštěn exoenzymy a bakteriemi. Organický materiál byl pak bakteriemi metabolizován. Hloubka viditelnosti je nyní 74 cm. Na začátku ošetření se pohybovala mezi 30 a 40 cm v závislosti na nádrži. Tím došlo nejen k rozkladu organického kalu, ale také k výraznému zlepšení kvality vody. Čerstvě vnesený materiál, jako jsou větve a čerstvé listí, nelze tímto postupem rozložit. To je možné až v následujících letech, kdy již bylo dosaženo určitého stupně rozkladu. Tento proces je však nyní také rychlejší.

Ošetření bylo po celé období průběžně upravováno. Bylo pravidelně měřeno a analyzováno. Ošetření probíhá každý týden a bude ukončeno 9. října 2024. Solární zařízení NanoBubblers bude v provozu až do konce října.

BPG GmbH
BPG GmbH
BPG GmbH
BPG GmbH
BPG GmbH

Inovace na Horlachgraben: První solární nanobublerová platforma

Jedná se o milník v aplikaci technologií šetrných k životnímu prostředí: Od 28. dubna 2024 se na Horlachgraben v Rüsselsheimu vznáší první solární nanobublerová plošina. Dalších šest systémů bude následovat do konce května.

Tuto inovativní technologii vyvinula společnost BluePlanet Germany GmbH ve spolupráci se společností Moleaer Inc, která je světovým lídrem na trhu s nanobublinovou technologií. Dalšími partnery tohoto projektu jsou společnost Wakeunion a mistr elektrotechnik Norbert Fabian z Neukirchu, jejichž odborné znalosti a nasazení přispěly k jeho úspěchu.

Vysoce účinné solární nanobublinové systémy jsou skutečnou inovací: vytvářejí atmosférický kyslík ve vodě s působivou rychlostí přenosu až 85 %. Tato technologie umožňuje obohacovat vodní plochy kyslíkem obzvláště účinným a ekologickým způsobem. Není k tomu zapotřebí žádná elektrická energie.

Díky moderní technologii dálkového monitorování máme vždy přesný přehled o funkci a výkonu systémů. To zaručuje neustálý dohled a bezpečnost technologie.

Předpokladem pro použití solárních nanobublinových plošin je dostatek slunečního světla.