Der vertikale Bodenfilter ist für den Abbau der organischen Verbindungen und für den Abbau von Ammonium zu Nitrit notwendig.

Auf dieser Seite wird der Aufbau des Kesselberger Vertikalfilters Schritt für Schritt beschrieben.

• Dimensionierung
• Standortwahl
• Vorbereitung
• Abdichtung
• Drainage
• Filterschicht
• Beschickung
• Bepflanzung
• Kontrollschacht

Bei einer alleinigen Verwendung als biologische Stufe sind von der Richtlinie für Pflanzenkläranlagen (ATV-A-262) 2,5m² pro Einwohner vorgeschrieben. Allerdings findet in vertikalen Bodenfiltern kein Abbau des Nitrits zu Luftstickstoff statt (Denitrifikation), da die meisten dazu fähigen Mikroorganismen sauerstoffreie (anaerobe) Bedingungen brauchen. Bei einer Versickerung des gereinigten Abwassers in den Boden, wie bei unserer Anlage, reicht eine solche Dimensionierung daher nur ein vertikaler Bodenfilter nicht aus. Entsprechend ist eine kombinierte Anlage verwirklicht worden, in der das Abwasser nach der Vorklärung zunächst den vertikalen Bodenfilter und dann einen eingestauten Bodenfilter (Sumpfbecken) zur Denitrifikation durchströmt. Die Dimensionierung verringert sich bei einer solchen Kombianlage auf 2m² pro Einwohner für den vertikalen Bodenfilter.
Bei uns wurde die Dimensionierung etwas komplizierter, da wir nur Grauwasser reinigen, dafür jedoch als Projekt gerade anfangen zu wachsen, dass heisst die genaue "Einwohneranzahl" ist unklar. Auch gibt es maximale und minimale Belastungsgrenzen, die beachtet werden sollten. Bei Interesse kann die Diplomarbeit dazu gelesen werden. Am Schluss entschieden wir uns für einen 120m² große ovale Fläche mit goldenem Schnitt.

Zunächst musste eine windgeschüzte, sonnige Stelle, an welcher Sumpfpflanzen (Helophyten) gerne wachsen, gefunden werde. Diese sollte, um das natürliche Gefälle auszunutzen und keine Energie für eine Pumpe zu verschwenden, hangabwärts der Mehrkammergrube liegen.Und dann kommt die Entscheidung für eine Abdichtung (Plastik, Beton oder Lehm/Ton), wenn der anstehende Boden nicht dicht genug ist.

Dannach fingen wir an zu graben, nivillieren und an der gegenüberliegenden Seite den Hang aufzuschütten, um das Gefälle auszugleichen. Nach der Richtlinie muss die Beettiefe mindestens 80cm sein. Verschiedene Autoren meinen jedoch, dass ab 50cm die Reinigungsleistung nur noch sehr gering ist. Wir wählten eine Beettiefe von 1,2m, um bei einer möglichst großen Fläche auf mindestens 50cm zu kommen.

Da uns Lehm verboten wurde, Beton in der Herstellung sehr energieintensiv ist, Plastikfolie aus Mineralöl hergestellt wird, verwendeten wir in den Sandboden eingefrästes Tonmehl.
Eine mineralische Abdichtung (Ton/Lehm) hat verschiedene Vorteile:eine unbegrenzte Haltbarkeit, Wurzeln kommen zwar durch die Abdichtung, die Löcher werden mit der Zeit wieder zugeschlämmt. Tonminerale binden auch Schadstoffe, wie Schwermetalle.

Zunächst wird der Untergrund mit einer Rüttelplatte verdichtet. Auf dem Foto sind im Hintergrund die Säcke mit dem Tonmehl (1 Tonne pro Sack) zu sehen.
	Anschliessend wird das Tonmehl auf der Oberfläche verteilt. Um sicher die geforderte Dichtheit (kf=10-8) einzuhalten, sind 60kg Tonmehl pro qm nötig. Bei einem losen Schüttelgewicht von 1,07g/cm3, bekommt man eine Höhe von 6cm Tonmehl auf der Grubenoberfläche.

Mit einer Gartenfräse wird das Tonmehl dann 30cm tief mit dem Sandboden vermischt. Hierfür muss der Rand eine Neigung von maximal 1:3 haben. Diese Neigung stellte sich als zu steil heraus. Es ging gerade so und war sehr anstrengend.
	Die Tonschicht muss nun abermals verfestigt werden. Anschliessend haben wir die Oberfläche noch verschmiert, damit sie gleichmässig wird.

Zum Ableiten des gereinigten Abwassers dienen zwei gelochte DN150er Rohre, welche auf dem Bodenoval verlegt wurden. Die beiden Enden der Rohre werden mit 90° Bögen nach oben, über die Beetoberfläche gezogen, um die Rohre bei Verstopfungen durchspüen zu können.

	Da die Löcher in den Rohren 8mm groß sind, werden diese zunächst mit sehr groben Kies eingepackt. Auf 40cm (Anfang der roten Markierung auf der Messlatte) wurde dann weiter mit Kies aufgeschüttet, um die Oberfläche der Drainageschicht zu vergrössern. Die Kiesschicht sollte im Idealfall abgestuft sein, um einer Verstopfung entgegenzuwirken.
Die Hauptdrainschicht besteht aus einer 25cm Schicht aus grobem Kies mit einer Körnung von 8-16mm. Als Übergangsschichten wurde eine 10cm Schicht 4-8mm Kies und 4-8mm Schotter (gebrochener Kies) aufgetragen. Letzterer verhindert durch die eckige Form das Ausspülen des Füllsandes in die Drainageschicht.

Feiner Kies	Schotter	Fertige Drainageschicht

Als Filterschicht wird Sand mit einer bestimmten Körnung bzw. in einem bestimmten Körnungsbereich verwendet. Der Sand sollte so fein wie möglich sein und dennoch eine hydraulische Durchlässigkeit gewährleisten.

Da der Kesselberg ein Sandberg ist, haben wir zunächst überprüft, ob wir unseren Sand verwenden können. Hierfür wurden Mischproben des Sandes gesiebt. Es wurden 2mm, 0,63mm, 0,45mm, 0,2mm und 0,063mm große Siebe verwendet. Die Mischproben und der Inhalt der Siebe wurden gewogen und in Prozentangaben umgerechnet.

Zunächst steht zu der möglichen Körnung in der Richtlinie (ATV-A-262), dass nur 10% der Körner nach Gewicht kleiner/gleich 0,2 mm sein dürfen. Der Ungleichförmigkeitsgrad (Quotient aus 10% und 60% der Körner) muss kleiner/gleich 5 sein. Dies lässt sich mit unserem Boden einhalten.
Wobei der Bodendurchlässigkeitsbeiwert nach Beyer (k_f in m/s = (d₁₀)²/100 einen k_f-Wert von 4*10^-4m/s ergibt. Vorgeschrieben sind k_f= 10^-3-10^-4 m/s

Ansonsten gibt es Erfahrungen von verschiedenen Autoren, die einen Körnungsbereich angeben, wie in der Graphik von Platzer eingegrenzt. Ein solcher Bereich spiegelt die Bodenbeschaffenheit genauer wieder. Auch in diesem Bereich liegt die Körnungslinie des Kesselberger Sandes (rot).

Die starke Ausprägung der Mittelsandkornfraktion ist kein Nachteil, da einige von einer besseren Durchströmbarkeit bei homogenerem Material ausgehen.
Ein hoher Carbonatgehalt puffert das Absinken des ph-Wertes durch die Nitrifikation ab; dieser wurde bei unserem Boden nicht gemessen. Dennoch wurden Kalksteine unter die Beschickungslöcher gelegt (um sicher zu gehen).

Die Befüllung muss per Hand bzw. mit Schubkarren erfolgen, damit der Sand nicht zu sehr verdichtet wird

Als Beschickungsrohre werden normalerweise Kunststoffrohre verwendet, wir wollten jedoch bei natürlichen Materialien bleiben und entschieden uns für gebrannte Tonrohre. Diese sind ökologischer in der Herstellung, UV-beständiger, haben eine wesentlich längere Haltbarkeit; falls sie kaputt gehen sollten, sind es ökologisch unbedenkliche Tonscherben und sie sehen einfach viel, viel schöner aus.

Der Ablauf von der Mehrkammergrube besteht aus einem DN150-Rohr, dieses haben wir in einer Schlängellinie zum Filter verlegt, damit eine Verwirbelung stattfindet und sich das anaerob vorgeklärte Abwasser mit Sauerstoff anreichern kann.
Dieses stösst auf ein T-Stück in der Mitte des Filters und teilt sich auf zwei DN150-Rohre. Die nach oben gerichteten T-Stücke sind nach oben offen. Hierdurch kann bei Bedarf eine Seite gesperrt werden, z.B. wenn der Filter verstopft ist und eine Ruhepause braucht.
		Von den beiden Hauptleitungen gehen 45° Abzweige entgegen der Fließrichtung zu den Beschickungssträngen ab. Diese sind DN100-Rohre (die kleinsten erhältlichen Tonrohre)

Die Beschickungsrohre können unter Kies verlegt werden (weniger Geruch) oder oberirdisch (bessere Wartung). Uns ist eine bessere Zugänglichkeit wichtiger gewesen, zusätzlich haben wir die Rohre aufgeständert verlegt. Hierdurch wachsen sie nicht so schnell ein und verstopfen weniger.

Die Rohre bekommen in der Mitte je ein Loch von 8mm aus denen das vorgereinigte Abwasser ausläuft. Bei der Verlegung muss darauf geachtet werden, dass die Rohre vollständig auslaufen können (Loch an tiefster Stelle). Da wir alte DDR-Rohre benutzt haben, hatten wir Probleme Dichtungen für die Rohre zu finden. Eine Abdichtung mit geteertem Hanf ist bei einer oberirdischen Verlegung (nasser Hanf + Frost = Bumm!) nicht möglich. Zum Glück ließ sich ein Gummihersteller finden, der uns aus Endlosband die Dichtungen anfertigen konnte.

Die Pflanzen können als Topf- oder Ballenware sowie als Stecklinge oder Rhizome (Wurzelstücke) gesetzt werden.
Nimmt man Helophyten aus ihrer natürlichen Umgebung und setzt sie ins Abwasser, reagieren sie zuerst geschockt, häufig wird das Wachstum der grünen Triebe eingestellt und die Pflanzen verwelken. Dafür treiben bald neue Sprossen aus, wobei das Belüftungsgewebe vergrößert wird.
Topf- und Ballenwaren sollten einen ausreichend durchwurzelten Ballen haben und müssen vor der Pflanzung gewässert werden.
Bei Rhizompflanzungen werden Wurzelstücke, an denen Augen, d.h. Triebe, vorhanden sind, in den Boden gesetzt.
Schilf kann auch als Halmsteckling vermehrt werden. Die Stecklinge werden am besten im Frühjahr mit mindestens 2-3 Knotenpunkten geschnitten und in den Boden eingesetzt.
Gepflanzt werden 4 Pflanzen pro qm, wodurch bereits nach 4 Monaten ein dichter Bestand erreicht werden kann. Pflanzzeit ist entweder im Frühjahr oder im Herbst (bei uns war die Anlage im Herbst fertig).

Gepflanzt wurde im Kesselberg eine bunte Mischung von Sumpfgewächsen:
Froschlöffel (Alisma plantago-aquatica), Mädesüss (Filipendula ulmaria), Segge (Carex spec.), großer Wasserschwaden (Glyceria maxima), Binsen (Juncus spec.), Sumpfveilchen (Viola palustris), Schwertlilien (Iris pseudacoris), Sumpfschachtelhalm (Equisetum palustre), Wasserdost (Eupatoria cannabinum), Rohrglanzgras (Typhoides arundinacea), Wasserschierling (Cicuta virosa), Sumpfdotterblume (Caltha palustris) und vor allem Samen des großen und kleinen Rohrkolbens (Typha angustifolia, latifolia).

Rohrkolben	Binse	Mädesüß	Sumpfdotterblume

Zwischen dem vertikalem und dem horizontalen Filter wurde ein Kontrollschacht zur Probeentnahme gebaut. Der Zulauf befindet sich hierfür 20cm über dem Sohlenboden. Der Kontrollschacht hat einen Durchmesser von 1m. Der Boden besteht wie die Wände aus einer 25cm bewehrten Beton-schicht aus B-25-wu (wasserundurchlässiger Beton der Festigkeitsklasse 25), wobei der steife Betonestrich am Boden so eingebracht und geglättet wurde, dass ein Gefälle zum Ablaufrohr entstand. Die Schachtoberkante liegt leicht über der Beetoberkante (150cm), um einen planmäßigen Einstau (4-6 Wochen im Frühjahr), z.B. zur Bekämpfung von Nicht-Helophyten, zu erleichtern.

Im Kontrollschacht befindet sich eine Einstauvorrichtung. Öffnet man die untere Verschlußkappe wird nicht eingestaut. Ansonsten sind in dem DN100-Rohr zwei Löcher in 40cm und auf 100cm Höhe, die jeweils mit Manschettendichtungen verschließbar sind. Im Bild ist die Anlage auf 20cm unter der Beetoberfäche angestaut, um den Pflanzen das Anwachsen zu erleichtern.