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Technik &Management

Technik &Management Wasser/Abwasser Das Maximilianeum, Sitz des bayerischen Landtags inMünchen, hat ein Kupferdach. Für einen unbelasteten Dachablauf sorgen Metalldachfilter. Baugrößen versuchsweisen Vortests hinsichtlichdem Rückhalt derFeinfraktion abfiltrierbarer Stoffe (AFS fein )unterzogen. Eineweitere,auf der DWA-Studie aufbauende und in NRWdurchgeführte Untersuchung [2], hat insgesamt sechs Regenwasserbehandlungsanlagen auf denRückhaltvon AFS fein sowie teilweise von Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW)und Schwermetallenüberprüft. Die Testregenspenden zur Ermittlung desAFS fein -und MKW-Rückhalts haben an den Originalanlagen Niederschlagsereignisse in Abstufungen von 2,5 über 6bis 25 Liter pro Sekunde und Hektar Sedimentationsanlagen zur Regenwasserbehandlung Wenn Regen auf Straßen, Höfe und Dächer fällt, reichert er sich je nach Fläche zuunterschiedlichen Schadstoffcocktails an. Diese Drinks tun Böden, Grundwasser und Gewässern –den naturräumlichen Zielsystemen der Niederschlagsabflüsse –nicht gut. Um den Regen zureinigen, bevor ersich dem Wasserkreislauf wieder anschließt, sind Sedimentationsanlagen ein probates Mittel. Doch das klingt einfacher, als es ist. TomKionka Erst seit seiner Novellierung, die am 1. März 2010 in Kraft getreten war, bestimmt das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) in§55, dass Regenwasser ortsnah versickert,verrieseltoderdirekt beziehungsweise über eine Kanalisation ohne Vermischung mit Schmutzwasser in einGewässer eingeleitetwerdensoll. Für die Direkteinleitung in ein Gewässer fordert§57ergänzenddie Minimierung von Menge und Schädlichkeit gemäß Stand der Technik. Neben der Eindämmung stofflicher Belastungen gilt es somit neuerdings, auch andere Schadeffekte wie beispielsweise hydraulischen Stress zuberücksichtigen und folglich die Einleitmengen in verträglichen Grenzen zu halten. Ein maßgeblicherSchritt in Richtung sachgerechter Zulassungskriterien für alle Anwendungsfälle dezentraler Regenwasserbehandlungssysteme ist die vonder DeutschenBundesstiftung Umwelt (DBU) geförderte DWA-Studie „Entwicklung von Prüfverfahren für Anlagenzur dezentralen Niederschlagswasserbehandlung im Trennverfahren“ [1]. Die Autoren der Studie unterteilen die Herkunftsflächenvon Regenwasserabflüssen in: 7 Dächer mit herkömmlicher Eindeckung, 7 Metalldächermit Eindeckung aus unbeschichtetemKupfer,Zink oderBlei, 7 Verkehrsflächen, 7 Mischflächen aus Dach-, Hof- und Verkehrsflächen sowie 7 Sonderflächen wie beispielsweise Flughäfen oder Straßen. Sedimentationsanlagen im Test Im Rahmender Studie wurden drei Sedimentationsanlagen, die sich zum Zeitpunkt der Untersuchung am Markt befanden, in ihren unterschiedlichen [l/(s x ha)] simuliert. Anschließende Versuche mit einer Regenspende entsprechend100 l/(s xha) sind erfolgt, um zu ermitteln, inwieweit bereits abgesetztes Material tatsächlich auch sitzen bleibt oder möglicherweise remobilisiert wird. Als Prüfsubstanz für AFS fein wurde in beidenStudiendas Quarzmehl Millisil W4 in unterschiedlichen Konzentrationen zudosiert. Zur Untersuchung der MKW-Abscheidung dienten Beigaben von Heizöl EL. Die Überprüfung des Schwermetallrückhalts erfolgte an verkleinerten Laborsäulen. Ergebnis zum Schadstoffrückhalt Zusammenfassend lässt sich aus beidenStudienschlussfolgern, dassdie vorgeschlagenen Rückhaltwerte (siehe Tabelle) nur teilweise erzielt werden. Eine durchgängig sichere AFS fein -Abtrennung vonmindestens 80 Prozentkonnten nur solche Systeme erreichen, die entweder im Verhältnis von anschließbarer Fläche zu Anlagenvolumen ein großes spezifisches Volumen und/oder ein die Sedimentation begünstigendes hydrodynamisches Prinzip – Strömungsführung durch Hydrozyklon im einen und Schräglamellen imanderen Fall –zur Verfügung stellen. Wirkungsgrade von deutlich über 90 Prozent haben nur die Anlagenmit Lamellen- und Zyklon-Design realisiert. 40 UmweltMagazin Januar 2013

Zyklon: Das trichterförmige Zulaufelement des ViaPlus von Mall bewirkt effizienten Partikelrückhalt. Bilder (2): Mall großes spezifisches Volumen haben und im Dauerstau betrieben werden, eine zweiphasige Wirkungsweise zu beobachten. In der ersten Phase eines Regenereignisses wird das aus vorherigem Niederschlag eingestaute Wasser aus der Anlage verdrängt. Diese Charge hatte in der vorherigen Beschickungspause ausreichend Zeit für eine weitgehende Schadstoffabscheidung per Dichtetrennung (Prinzip: Batchreaktor) und ist deshalb nur gering belastet. Erst wenn die Beschickung länger dauert, stellen sichals zweite Phase stationäreVerhält- Parameter AFS fein Kupfer Zink MKW Fläche B/G OG B/G OG B/G OG B/G OG Dach (Kategorie II) 80 % 50 % – – – – – – Metalldach 80 % 50 % 98 % 99,50 % 92 % 99 % – – Verkehrsfläche 92 % 80 % 80 % 83 % 70 % 87 % 80 % – Mischfläche 90 % 75 % 37,50 % 83 % – 87 % – – Tabelle: [1], S.101 Vorgeschlagene Rückhaltwerte bei der Behandlung von Niederschlagsabflüssen, B/G: Zielsystem Boden/Grundwasser, OG: Zielsystem Oberflächengewässer In den Remobilisierungsversuchen unter hoher hydraulischer Belastung deutet sich ein markanter Unterschied zwischen reinen Sedimentationsanlagen und Anlagen mit zusätzlichemSubstratelement an. Letztere zeigtenzuVersuchsbeginn signifikant erhöhte AFS-Konzentrationen im Ablauf, was auf ein Ausspülen von Feststoffen schließen lässt, die zuvor inden Substratfiltern zurückgehalten worden waren. Weniger deutlich, aber dennocherkennbar,wirkt sichbei manchender reinen Sedimentationsanlagen die horizontale Fließgeschwindigkeit aus. Literatur [1]Schmitt, Theo G., Prof. Dr.-Ing. et al.: Entwicklung von Prüfverfahren für Anlagen zur dezentralen Niederschlagswasserbehandlung imTrennverfahren; Hg.: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA, www.dwa.de), Hennef 2010 [2] Werker, Henning, Dipl.-Ing. et al.: Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung inTrennsystemen –Umsetzung des Trennerlasses NRW, in: Korrespondenz Abwasser (www.dwa.de/ ka), Heft 5/2012, S.426 ff Wenn sie bei zunehmender hydraulischer Belastung steigt, erhöhen sich die Ablaufkonzentrationen aufgrund remobilisierterAFS-Sedimente. Für eine wirksame MKW-Abscheidung kommennur solche Anlagenkonzepte in Betracht, die dieser aufschwimmenden Leichtstofffraktion einen gegen Abtrieb gesicherten Sammelraum zurVerfügung stellen. Kupfer- und Zinkbelastungen –nicht nur,aber vorallemaus dem Abrieb von Reifen und Bremsbelägen – gehören zum Schadstoffmix der Straßenabläufe. Mit demweitaus höchsten Konzentrationsaufkommen werden die beiden Schwermetalle jedoch von Metalldächern abgeschwemmt. Zwar können sie mit bis zu80Prozent andie AFS fein - Fraktion adsorbieren und werden dann per Sedimentation eliminiert, aber der Rest liegt in dergelöstenPhasevor,entzieht sich folglich der Abtrennung durch Sedimentation und kann nur mit Hilfe einer chemischen Prozesskomponente wie Sorption oder Ionenaustausch entfernt werden. Fazit Alle getesteten Anlagen zeigtenunter stationären Verhältnissen bei geringen Regenspenden hohe Wirksamkeit. Zugleich war jedoch bei Anlagen, die ein nisse ein (Prinzip Durchlaufreaktor), und mit zunehmender Beschickungsdauernimmt derWirkungsgrad ab. Wie die Tests zeigten, erzielten insbesonderejeneAnlagen eine hohe Sedimentationsleistung, die durch strömungsführende Formgebung (Zyklon) oder Einbauten (Lamellen) die Absetzung von Feststoffen begünstigen. Dagegenwirkennachgeschaltete Substratelemente querschnittsverengend,erhöhen folglich die Strömung und damit auchdie Neigung, das dort bereits abgelagerte Material zu remobilisieren. Alternative Einbaukonfigurationen für die Subtratmodule zur Schwermetallabscheidung könntendiesen Negativeffekt vermeiden. Diesem Weg folgt das System ViaPlusdes Herstellers Mall,das die Substratkomponente im Zentrum derAnlage platziert und durch eine von der Zuflussmenge abhängige Stau- und Strömungssteuerung gewährleistet, dass der Regenzulauf den Substrateinsatz unter allen Betriebsbedingungen ohne nachteilige hydraulische Effekte optimal durchströmt. TomKionka, Büro für Umweltkommunikation, Sulzdorf an der Lederhecke, tom.kionka@t-online.de UmweltMagazin Januar 2013 41

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