On-site infiltration may be considered as the promising way of managing roof rainwater situations in urban areas, provided the hydrological and geological conditions allow infiltration, and provided the pollutants contained in the collected water are effectively removed before the rainwater enters the soil and the groundwater body. Otherwise, the pollutants may accumulate in the soil leading eventually to highly contaminated sites, and they may contribute to deterioration of the groundwater quality. The aim of this study was to evaluate the feasibility of the application of clinoptilolite as a barrier material to eliminate heavy metals, such as copper, zinc and lead, from roof runoff. The research program was divided into three scales: research (a) at lab scale; (b) in a pilot plant; and (c) in a full scale application. In the lab scale experiments, it was found that the chemical conditioning of clinoptilolite with 1 M NaCl solution almost doubled the effective ion exchange capacity of the natural material, regarding the studied heavy metals, and gave values of the order of 0.12 mmol/g for Zn2+, 0.09 mmol/g for Cu2+ and 0.20 mmol/g for Pb2+ . The physical characteristics of clinoptilolite, such as surface charge, as well as the metal ion speciation were strongly affected by the value of the pH of the metal solution. As a consequence, the metal uptake rate of clinoptilolite was reduced up to 40 % by decreasing the pH from 5.0 to 3.0. The influence of dynamic conditions on the performance of a fixed clinoptilolite bed with respect to heavy metal elimination was also examined. The operating ion exchange capacity of the clinoptilolite bed was favoured in up flow modus, at low metal concentrations and by low volumetric flow rates. Regeneration of the clinoptilolite bed with 1 M NaCl solution was successful. The pilot plant experiments demonstrated the influence of roof material, heavy metal phase distribution, rain profile and duration of the dry weather period on the performance of the clinoptilolite bed, regarding heavy metal elimination. The phase distribution of zinc concentration in the roof runoff of an eleven years old zinc roof was dominated by the dissolved phase. By contrast, the lead concentration in the same roof runoff was dominated by the particulate phase up to 97 %. The clinoptilolite barrier material managed to reduce the zinc concentration from the roof runoff by a factor up to 97 %. The full scale application demonstrated how the quality of the copper roof runoff, the roof orientation and the profile of the precipitation event could affect the performance of the clinoptilolite barrier material. It was found that the amount and the rate of a precipitation event were responsible on the magnitude of the copper runoff rate. The phase distribution of the copper concentration in the roof runoff was dominated by the dissolved phase. No correlation was found between the first flush phenomenon and the antecedent dry weather period. The retention facility equipped with clinoptilolite as a barrier material managed to reduce copper from the roof runoff by a factor up to 98 %. Summing up, it can be stated that on site infiltration using clinoptilolite as an artificial barrier material is an effective way of managing roof runoff situations in urban areas provided the hydrological and geological conditions allow infiltration.     «

On-site infiltration may be considered as the promising way of managing roof rainwater situations in urban areas, provided the hydrological and geological conditions allow infiltration, and provided the pollutants contained in the collected water are effectively removed before the rainwater enters the soil and the groundwater body. Otherwise, the pollutants may accumulate in the soil leading eventually to highly contaminated sites, and they may contribute to deterioration of the groundwater qual...     »

Die Vor-Ort-Versickerung ist eine viel versprechende Lösung, Niederschläge in urbanen Gebieten zu bewirtschaften. Grundvoraussetzung ist jedoch, dass mögliche Schadstoffe aus Niederschlagsabflüssen vor einer Versickerung vollständig entfernt werden, um eine Kontamination von Boden und Grundwasser zu verhindern. Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Einsetzbarkeit von Klinoptilolith als Barrierematerial zum Rückhalt von Schwermetallen aus Dachabflüssen zu evaluieren. Dabei wurde ein dreiteiliges Forschungsprogramm durchgeführt: Versuche (a) im Labormaßstab, (b) im Pilot-Maßstab und (c) im technischen Maßstab. Die Laborexperimente zeigten, dass die effektive Ionenaustausch-Kapazität durch eine gezielte Vorbehandlung des Klinoptiloliths mit 1 M NaCl-Lösung verdoppelt werden kann. Es konnten Werte von 0,12 mmol/g für Zn2+, 0,09 mmol/g für Cu2+ und 0,2 mmol/g für Pb2+ erzielt werden. Untersuchungen zum Einfluss des pH-Wertes auf den Ionenaustausch-Prozess zeigten, dass der pH-Wert stark die physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Oberflächenladung von Klinoptilolith verändern, ebenso die Löslichkeit der Ionen im Niederschlagswasser. Eine pH-Wert-Absenkung des pH-Wertes von pH 5,0 auf pH 3,0 resultiert in einer Verschlechterung der Aufnahmekapazität von Metallen um bis zu 40 %. Im Labormaßstab wurden auch Untersuchungen zum dynamischen Verhalten der Festbett-Klinoptilolith-Säule durchgeführt. Resultat war, dass die beste Ionenaustausch-Kapazität erzielt werden kann, wenn die Säule von unten nach oben durchströmt wird, wenn die Schwermetallkonzentrationen in der wässrigen Lösung niedrig liegen und wenn die Flussrate gering ist. Versuche zur Regenerierung der Klinoptilolith-Säule mit 1 M NaCl-Lösung zeigen eine vollständige Regenerierbarkeit. Hauptaugenmerk der Versuche im Pilotmaßstab las auf dem Einfluss des Dachmaterials, der Phasenverteilung der Schwermetalle in den Dachabflüssen, des Regenprofils sowie der Abhängigkeit von Trockenwetterperioden auf die Einsetzbarkeit von Klinoptilolith als Barrierematerial. In den beprobten Dachabflüssen eines elf Jahre alten Zink-Daches lag Zink hauptsächlich in gelöster Form vor, während Blei bis zu 97 % partikulär gebunden war. Die Pilotanlage mit Klinoptilolith war in der Lage, Zink aus den Dachabflüssen bis zu 97 % zu eliminieren. Mit der Anwendung im technischen Maßstab wurde der Einfluss der Qualität der Kupferdachabflüsse, der Ausrichtung des Daches sowie des Profils der Niederschläge auf die Effektivität von Klinoptilolith als Barriere-Material untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass sowohl die Niederschlagsmenge als auch die Niederschlagsrate für die Höhe des Kupfers in den Dachabflüssen verantwortlich sind. Dabei lag Kupfer hauptsächlich gelöst vor. Kein Zusammenhang konnte zwischen dem Kupfer-Gehalt im ersten Spülstoß und vorangehenden Trockenwetterperioden ermittelt werden. Die Anlage im technischen Maßstab mit Klinoptilolith als Barrierematerial konnte eine Eliminationsleistung bezüglich Kupfer von bis zu 98 % erreichen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass sich Klinoptilolith als Barriere-Material zum Rückhalt von Schwermetallen aus Dachabläufen sehr gut eignet und, in entwickelten Filtereinheiten eingesetzt, die Möglichkeit einer schadstofffreien Versickerung auch dort eröffnet, wo kein Platz für eine oberirdische Versickerung über einen Oberboden besteht. Dies ist vor allem in urbanen Gebieten der Fall.     «

Die Vor-Ort-Versickerung ist eine viel versprechende Lösung, Niederschläge in urbanen Gebieten zu bewirtschaften. Grundvoraussetzung ist jedoch, dass mögliche Schadstoffe aus Niederschlagsabflüssen vor einer Versickerung vollständig entfernt werden, um eine Kontamination von Boden und Grundwasser zu verhindern. Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Einsetzbarkeit von Klinoptilolith als Barrierematerial zum Rückhalt von Schwermetallen aus Dachabflüssen zu evaluieren. Dabei wurde ein dreiteiliges...     »